線路闆（PCB闆）用棕(zōng)化液綜述

　　1.棕化液開(kāi)發(fā)背景

　　印刷線路闆(PCB)屬于(yú)電子設備制造業，是保證各種電子元件(jiàn)形成電氣互(hù)連的平(píng)台。PCE使(shǐ)用的聚合物基材可以是(shì)玻纖布增強的環氧樹脂，或者(zhě)苯酚、聚酰胺等聚合(hé)物，也可以是其他樹脂等。在聚合物(wù)基材單面或雙面覆蓋一層(céng)薄銅，在銅面上覆蓋光(guāng)刻膠，經曝(pù)光、顯影、蝕刻後，可在銅面上形成線(xiàn)路圖形，如(rú)此可以制作(zuò)出單面(miàn)或雙面的線路(lù)闆。由于單雙面闆提供電(diàn)氣互連的密度非常(cháng)有限，于是發展出了目前廣泛使用的多層線路闆。上述的雙面闆又稱内層闆，把雙面(miàn)闆堆積起來，在雙面闆之間用半固(gù)化的樹脂隔開，經過熱壓後形成多層闆。爲了實(shí)現各層闆之(zhī)間的電氣互連，需要(yào)鑽導通孔、盲孔或(huò)者是埋孔。

 

　　在 PCB 多層闆制造過程(chéng)中，一個典型(xíng)的問題是銅與膠之間出現分層。爲了增強内(nèi)層之間的接合力(lì)，PCB研究人員進行了各種探索，在這個過程中發展起來的黑氧化(black oxide技術成(chéng)了 PCB 内層處理的主要技術之一，并廣(guǎng)泛應用于實際(jì)生産中。随着PCB 工業的迅速發展(zhǎn)和市場(chǎng)的需求，PCB 企業在制造技術不斷向高(gāo)精度、輕量、薄型方向發展的同時，亦在(zài)努(nǔ)力提高(gāo)效率、降低成本、改(gǎi)善環(huán)境，并适應多品種、小批量生産的需求，而傳統(tǒng)的黑化工(gōng)藝難以實現水平生(shēng)産(chǎn)、制作薄闆的能力差，流程長(zhǎng)，工藝控制複雜(zá)，操作環境差，污水處理成本高，發展受到限制。雖然黑氧化技術可以增強内(nèi)層間(jiān)的結合力，但是(shì)仍然存在問題。在多層闆鑽孔(kǒng)過程中，高機械應力令孔(kǒng)周圍産生微分層現象(xiàng),在後(hòu)續的去鑽污及鍍銅過程中酸性(xìng)溶液通過毛細作用(yòng)滲入層間。由于酸性溶液會溶解銅氧化物，露(lù)出了銅本身的顔色，即粉紅圈現象。粉紅圈現象不(bú)僅隻是外觀上的問題，而且存在功能上的問題，因此多層闆出現粉紅圈現象通(tōng)常被認爲(wèi)是廢品。

 

　　自上世紀90年代中後期，歐美廠(chǎng)商推出了棕化工藝。棕氧化(brown oxide)技術克服了黑氧化(huà)所不能避免的缺點1，能夠促進銅面(miàn)與聚合物(wù)樹脂這一(yī)無機/有(yǒu)機界面的粘結，爲多層印制線路闆在後續的線路生(shēng)産、電子(zǐ)元件的表面(miàn)焊接、貼裝，提供可靠層間結合力。該工藝(yì)由于操作簡單、條件溫和、生産效率高等優點，而逐漸取代黑化工藝，成爲印制線(xiàn)路闆内層制作的主流工藝。

 

　　2. 棕化機理

　　棕(zōng)化液是提高印制電路闆多層(céng)印(yìn)制電路(lù)内層銅面與聚合材料粘結力的處理液，提高多層闆之間的(de)接合力可以從兩個因素着手:一是提高粘接面的比表面積，二是形成(chéng)了一層有(yǒu)機金屬轉化膜。内層闆經(jīng)過棕化處理後，在銅表面形成一層(céng)均勻的蜂窩狀的有機金屬銅層，這種結構能增強與半固化樹脂的結合力:同時在層壓過程中，參與樹脂固化交聯(lián)反(fǎn)應(yīng)，從而形成了化學鍵，進一步增強了與(yǔ)半固化樹脂的(de)結(jié)合力。棕化能(néng)防止銅進一步被腐蝕，保護(hù)銅線路，提高耐酸性，保證了PCB多層闆的質量和性能。

 

　　棕化過程是銅在一(yī)種酸性的介質中，銅表面被氧化劑氧化成爲 Cu,O，形成的氧(yǎng)化亞(yà)銅膜層具有緻密、完整、均勻、粗糙度一緻等特點，爲下一步有機金屬轉化膜的形成提供良好的物(wù)理結構。氧化亞銅與含N、S、O的雜環有機化合物緩蝕(shí)劑生成有(yǒu)機金屬銅膜，沉積在 CuO上面。因爲含(hán) N、S、O的雜環有機化合物的中心含有孤對(duì)電子和(hé)芳香環，而氧化亞銅中銅原(yuán)子具有未充滿的空間d軌道，易接受電子(zǐ)，産生π鍵和配位鍵，由(yóu)這兩種鍵構成有(yǒu)機金屬化合物聚合生成不溶(róng)性(xìng)沉澱薄膜，非常穩定(dìng)，阻止了腐蝕介質的侵蝕，防止粉紅圈的産生。通過棕氧化處理後(hòu)的(de)内層闆結構如圖1所示(shì)。