PCB電鍍

2000年我國PCB產值為36.35億美元，占全球PCB產值的8.7%，居世界第4位。在我國的PCB產值中，廣東占83.5%。因此，廣東地區PCB電鍍是一個極大的產業。

據不完全統計，廣東PCB廠家僅磷銅一種原料，年消耗量達10000噸左右。大型PCB企業年消耗磷銅400-600噸，中型企業200-300噸。廣東地區一年需要PCB酸銅光亮劑達1000多噸。僅磷銅和酸銅光亮劑年銷售產值達到4-5億元。

PCB生產中涉及的表面處理工藝有脫脂、去孔內壁沾污、活化處理、化學鍍銅、直接電鍍工藝、電鍍鉛錫合金、銅箔蝕刻、化學鍍鎳、金工藝等。因此需要大量的電鍍特殊化學品和普通的化學原材料，全部加起來達幾十億元人民幣。

目前PCB行業使用的特殊化學品90%以上為國際大公司如著名的美國公司MacDermind，ShipleyLeaRonal原德國公司Schering，schlotter等所壟斷，（現LeaRona為Shipley所兼并，Schering合并于Atotech，MacDermind兼并了英國Canning）。國內僅少數幾家研究所和電鍍添加劑生產商的產品進入為數不多的小型PCB企業。一方面是因為PCB生產對所有原材料的要求十分嚴格，另一方面是因為PCB的生產環節多，價值昂貴，出現質量問題后經濟責任重大。因此國內從事表面處理的研究所和電鍍添加劑生產企業只有加大投入，引進專業高技術人才，添置專用儀器設備研究開發，才有可能進入PCB這個市場潛力巨大的行業。

1.傳統的PCB的電鍍

印制線路板（指雙面和多層）能形成工業規模生產，是得益于PCK公司在1963年專利發表的化學鍍銅配方和Shipley公司于是1961年專利發表的膠體鈀配方。它們是使通孔鍍得以成為自動線運行的基礎，也是后來被廣泛接受的制作PCB的基礎工藝。

進入90年代以來，傳統的以化學鍍銅為主體的孔化（PTH）工藝受到多方面的壓力和挑戰。

下面是傳統的制作PCB的流程:《缺》

化學鍍Cu溶液共同特點是：

（1）都含有絡合劑或螯合劑，如酒石酸鉀鈉，EDTA以及EDTP；

（2）化學鍍Cu的還原劑都采用甲醛；而穩定劑又以氰化物為多。

絡合劑EDTA或EDTP的存在給廢水處理帶來極大的困難，甲醛是眾所周知的致癌物，傳統的化學鍍銅的另一缺點是：副反應使化學鍍銅槽液維護和管理困難，從而導致化學鍍銅質量問題。

化學鍍銅的成本往往由于未充分利用而相差很大。一個不連續生產的槽液的成本比一個連續生產的槽液高幾倍。因此，化學鍍銅工藝一直是困擾PCB制造者的問題。

2.直接電鍍技術出現和發展

進入80年代后，歐美國家對環保制訂了更加嚴格的要求，特別是對有毒害的甲醛以及難處理的螯合劑的排放。迫使大多數溶液供應商尋找代替傳統化學鍍銅實現孔金屬化的新方法。直接電鍍技術及其產品經過較長時間的試用，取得PCB生產廠家的認可，是在90年代中期。

作為代替化學鍍銅的直接電鍍技術必須滿足以下條件：

（1）在非導體包括環氧玻璃布、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等孔壁基材上，通過特殊處理形成一層導電層，以實現金屬電鍍。同時還必須保證鍍層與基體具有良好的結合力。

（2）形成導電層所用的化學藥水對環境污染小，易于進行“三廢”處理，不會再造成嚴重污染。

（3）形成導電層的工藝流程越短越好，而且要求操作范圍應較寬，便于操作與維護。

（4）能適應各種印制板的制作。如高板厚/孔徑比的印制板，盲孔印制板，特殊基材的印制板等。

目前世界上直接電鍍技術的材料來分類可以歸納為三大類型：第一類是以膠體鈀工藝在非導體表面產生Pd導電金屬薄層的技術，第二類是以導電高分子材料為導電層的所謂MnO2接枝技術；第三類是以碳或石墨懸浮液涂布薄膜為基礎的直接電鍍技術。

3.印制板電鍍多種表面涂復工藝流程實例

印制板在制作過程中，為了達到板面的要求，需選用多種表面涂覆工藝，如：孔金屬化、鍍銅、鍍鎳、鍍金、化學鍍鎳、化學鍍金、有機助焊保護膜以及電鍍錫基合金等。這些表面涂覆層的質量直接影響到印制板的質量，如：外觀、可焊性、耐蝕性、耐磨性等性能。

印制板的表面涂復工藝作一個不完全總結：

1）孔金屬化：可以選用化學沉銅工藝，也可以用直接鍍銅工藝。孔金屬化以后的印制板，表面鍍有5～8μm的金屬銅。

2）熱風整平或熱熔工藝：

工藝流程如下：

酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍錫鉛→去膜→蝕刻→退錫鉛→涂阻焊層→熱風整平

或：酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍錫鉛→去膜→蝕刻→浸亮→熱熔。

3）板面鍍金工藝：

工藝流程如下：

酸性除油→微蝕→活化→鍍銅→鍍鎳→鍍金→去膜→蝕刻

4）插頭鍍金：

工藝流程如下：

酸性除油→微蝕→活化→鍍低應力鎳→預鍍金→鍍金

5）有機助焊保護膜：

工藝流程如下：

酸性除油→微蝕→活化→浸有機助焊保護膜

6）化學鍍鎳金：

工藝流程如下：

酸性除油→微蝕→預浸→鈀活化劑→后浸→化學鍍鎳→化學浸金→化學鍍厚金

7）去沾污工藝：雙層板或多層板在孔金屬化之前，去除孔內環氧樹脂沾污，保證孔金屬化質量。其工藝流程是：

溶脹→去膠渣→中和。

可見電鍍、化學鍍、置換鍍：鍍前、鍍后處理技術在電子電鍍行業十分活躍。

4.印制板電鍍技術的最新進展

早期印刷線路板的最終表面精飾大都采用熱浸錫鉛合金焊料的熱風整平（HASL）工藝。由于熱浸的溫度高（約250℃），表面安裝的零件都必須具備耐高溫性能，而且熱浸后的焊料雖經熱風整平，其表面仍然凹凸不平，不適合于表面貼裝（SMT）新工藝的實施，也不能用于鋁線鍵合（AluminiumWireBonding）。因此，近年來人們集中精力大力開發可在低溫操作，又能獲得表面十分平整的即可焊又可鍵合的新型替代HASL工藝，并取得了明顯的效果，正在生產上迅速推廣。

目前可成功取代HASL工藝的新技術有：

①電鍍鎳/電鍍軟金，它主要用于金線鍵合（GoldWireBonding），但要求全線路要導通。

②化學鍍鎳/置換鍍金（EN/IG），也稱化學鍍鎳金，它適于焊接和鋁線鍵合，因全程采用化學鍍，線路不必事先導通即可施鍍。

③化學鍍鎳/化學鍍鈀/置換鍍金（EN/EP/IG），早期的目的是用廉價的鈀取代金，然而近年來鈀的價格遠超過金（約3倍），因此應用越來越少。

④化學鍍鎳/置換鍍金/化學鍍金，它適于焊接以及金線、鋁線的鍵合。

⑤有機焊接保護劑（OrganicSolderabilityPreserative，OSP），它適于1至2次重熔（Reflow）的焊接，但不能用于鍵合。

⑥置換鍍錫（IT），它是新興的工藝，鍍層十分平整，厚度只有1μm，但焊接性能優良，可通過去155℃烘烤4小時及3次重熔，可完全取代HASL，但不適于鍵合。

⑦置換鍍銀（IS），這是最新最好的工藝。鍍層十分平整，厚度僅0.2~0.3μm，可通過155℃烘烤4小時及3次重熔，同時適于鋁線鍵合，是一種價廉物美的取代HASL及化學鍍鎳金（EN/IG）的新技術。它特別適于高密度細線（“＜0.02”＝和細孔印制板，如BGA、COB板的應用。