铜业技术小节沉铜工艺

2019-04-11 01:12:59 来源: 阿里信息港

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沉铜工艺有哪些呢?沉铜工艺的流程是怎么样的呢?沉铜工艺有什么优缺点呢?沉铜工艺的缺陷该怎么改进呢?这么多问题,我们还是一一做回答吧。我们还是先来了解下什么是沉铜。所谓沉铜是指化学镀铜。沉铜是一种自身催化氧化还原反应,可以在非导电的基体上进行沉积。沉铜的作用在于实现孔金属化,从而使双面板,多层板实现层与层之间的互连。说完了沉铜的作用。我们再来说说沉铜的应用范围吧。沉铜适用于印刷线路板孔金属化学沉铜,也适用于铁,钢,不锈钢,锌合及铜合金表面化学沉铜水稳拌合站
,也适用于陶瓷镀铜,玻璃镀铜,树脂镀铜,塑胶镀铜,金刚石镀铜,树叶镀铜等等。那么说了那么多的沉铜知识,我们赶紧来说下沉铜工艺的相关知识吧。

沉铜

沉铜工艺的流程:见下图1

图1:沉铜工艺的流程

沉铜工艺设备:除胶渣(desmear)、沉铜(PTH)及板电(PP)三合一自动生产线。

沉铜工艺之操作安全事项:

1、添加药水操作时必须佩戴耐强酸强碱的胶手套,防毒面具,防护眼罩、防护口罩、耐强酸强碱的工作鞋、工作围裙等相应安全劳保用品。

2、药水排放应做相应的处理,该回收再利用的要回收,充分利用再生资源同时达到国标排放标准。

3、沉铜拉空气中含有NO、NO2、HCHO等刺激性有毒气体,车间工作人员须戴好相应劳保用品,车间抽气应全天开启。

4、经常注意检查药水液位是否正常(符合槽内液位指示)。

5、经常注意控制面板上温度指示及过滤循环泵是否正常。

6、每次开动沉铜线前,缸先做板起动,若长时期来做板,在恢复生产时需先做假板拖缸。

7、沉铜缸必须经常打气,所有药液缸必须保持清洁,避免灰尘等污染。

8、生产中特别注意背光测试,发现背光不正常时即刻分析调整。

9、经常检查摇摆、自动加药、再生装置、火牛等是否运行良好。

沉铜工艺的步骤:包括下面几个步骤

1、沉铜前的处理;

2、活化处理;

3、化学沉铜。

沉铜工艺之沉铜前的处理:

1、去毛刺:沉铜前基板经过钻孔工序,此工序虽容易产生毛刺,它是造成劣质孔金属化的重要的隐患。必须采用去毛刺工艺方法加以解决。通常采用机械方式,使孔边和内孔壁无倒刺或堵孔的现象产生.

2、除油污:

(1)油污的来源:钻头由于手接触造成油污、取基板时的手印及其它。

(2)油污的种类:动植物油脂、矿物等。前者属于皂化油类;后者属于非皂化油类。

(3)油脂的特性:动植物油类属于皂化油类主要成分高级脂肪酸,它与碱起作用反应生成能溶于水的脂肪酸盐和甘油;矿物油脂化学结构主要是石腊烃类西门子变频器维修
,烯属烃及环烷属烃类和氯化物的混合物,不溶于水也不与碱起反应。

(4)除油处理方法的选择依据:根据油的性质、根据油沾污的程度。

(5)方法:采用有机溶剂和化学及电化学碱性除油。

(6)作用与原理:□可皂化性油类与碱液发生化学反应生成易溶于水的脂肪酸盐和甘油。反应式如下:

(C17H35COO)3十3NAOH3C17H35COONa+C2H5(OH)2

□非皂化油类:主要靠表面活性剂如OP乳化剂、十二烷基磺酸钠、硅酸钠等。这些物质结构中有两种基团瑜伽服供应
,一种是憎水性的;一种是亲水性。首先乳化剂吸附在油与水的分界面上,以憎水基团与基体表面上的油污产生亲和作用,而亲水基团指向去油液,水是非常强的极性分子,致使油污与基体表面引力减少,借者去油液的对流、搅拌,油污离开基体表面,实现了去油的终目的。

3、粗化处理:

(1)粗化的目的:主要保证金属镀层与基体之间良好的结合强度。

(2)粗化的原理:使基体的表面产生微凹型坑,以增大其表面接触面积,与沉铜层形成机械钮扣结合,获得较高的结合强度。

(3)粗化的方法和选择:基本有以下几种方法,主要起到酸蚀和强氧化作用。

一过硫酸铵一过硫酸钠一氯化铜溶液一双氧水/硫酸。

沉铜工艺之活化处理:

1、活化的目的:主要形成引发中心,使铜沉积均匀一致。

2、活化的基本原理:在被镀的非金属表面沉积一层均匀的活化中心核心质点

3、活化的方法和选择:

分步活化方法:从生产实践证明,胶体钯(一步活化法)活化性能优良,使所获得的沉积层结合强度好,使用的时间长,但配制条件严格.活化液呈浅咖啡色。

A、胶体钯类型有三种:酸性胶体钯、盐基钯、碱性胶体钯。

B、胶体钯的配制:将1克二氯化钯溶于100毫升盐酸和200毫升的水溶液中,待全部溶解后,再将烧杯放在恒温水浴中保持30℃1℃,在搅拌的条件下,加入2.54克二氯化锡(SnCl22H2O)反应12分钟,然后将两溶液(A、B)相混合(B溶液成份为二氯化锡75克/升,银酸钠NaSnO447H2O7克/升、盐酸200毫升/升)并在4050℃的恒温水浴条件下继续保温3小时(加盖)。采用此种工艺方法的原理是钯微粒的催化性能与老化温度有关。从实践得知的条件为60℃5℃,保温46小时不但能提高钯粒的催化活性,还可以延长其使用寿命。

C、活化机理:胶态钯的胶团结构是双电层,[Pd0]m为胶核。活化时,在孔内首先吸附Sn2+,被吸附二价锡离子再吸附C,形成〖nSn2+2(nx)Cl〗吸附层,成为胶体集团。这样的胶团具有负电性,在水溶液的碰撞,而不会聚沉,吸附层外的2xCl-1为扩散层。

D、活化液的维护:因为活化液配制比较复杂,成本高,使用时要注意以下几点

为避免将水带入活化液,活化前在下列溶液处理理23分钟:SnCl22H2O40克/升HCl100毫升/升此种工艺方法称之预浸,然后进行活化处理,目的是把水滤干。

摄化后的基板应尽量少带溶液,同时在回收槽反复清洗,用此水来补充活化液的消耗或用于新配溶液。

活化液使用一段时间后,当发现分层现象时,可按活化液实际容量每升加1020克氯化亚锡,分层现象就可以消失。

当温度低于15℃时,活化效果差,应采用加温。要求采用水浴套槽加温。

E、解胶处理:除去多余的残留的活化液,以防带入沉铜槽内,导致溶液分解。NaOH50克/升处理时间1.5分钟。

沉铜工艺之化学沉铜的配方:通用性沉铜溶液为

甲液:酒石酸钾钠100克

硫酸铜25克

氢氧化钠35克

蒸馏水1升

乙液:甲醛(3640%)815毫升

甲乙液混合比例:100:815

工艺条件:温度2025℃

时间20分钟

沉铜工艺之化学沉铜成分的作用:

1、硫酸铜:是溶液中的主盐,提供二价铜离子来源;

2、酒石酸钾钠:::是络合剂。主要作用使铜呈溶解的络合状态存在,防止二价铜离子在碱性介质中产生Cu(OH)2的沉淀。。同时还可以控制二价铜离子的浓度.具有缓冲作用,以维持溶液的PH。

3、氢氧化钠:使溶液保持一定的PH.因为甲醛在碱性条件下,才具有还原作用。

4、甲醛:还原剂.

5、稳定剂:使沉铜液稳定和改善铜层性能,防止产生副反应。

沉铜工艺之影响化学沉铜液稳定性的因素:

1、溶液中存在有颗粒性的活性物质,它主要来源于空气中的灰尘或所使秀的化学试剂中存在有催化性的胶质,另外基板经活化处理时清洗不当带入而产生镀液不稳定.+.甲醛的歧化应(康尼查罗反应):是在强碱条件下产生的,而沉铜也在同样条件产生,因此甲醛的歧化反应是难免的。因此甲醛消耗量大,反应如下:当甲醛不足时,就可能使溶液老化,造成大量的氧化亚铜,结果导致溶液自身分解而失效。如果采取自动添加的装置就解决了此类工艺问题。

2、氧化亚铜的形成:从上述反应式所形成的氧化亚铜很容易产生歧化反应,形成Cu与Cu2+而它生成的铜的小颗粒无规则的分散在溶液中,成为小的活化中心,导致整个镀液以此为沉铜反应,造成溶液迅速的自然分解。要消除氧化亚铜歧化反应带来的负面影响,是保证沉铜液稳定性的重要措施。

3、控制化学沉铜中铜离子浓度,控制沉铜速度。浓度不能太高,太高易形成氧化亚铜生成。

4、PH值要严格进行控制,选择PH为12.5。

5、严格控制一价铜,同样保证溶液的稳定性.所以,必须添加与一价铜络合强的络合剂。有三种:卤素化合物碘化钠、含氰化合物亚铁氰化钾、含硫的化合物硫脲。

6、其它:原材料的纯度、防止催化金属带入、过滤溶液、调整PH值(采用20%氢氧化钠进行调整PH12.513。不使时采用20%稀硫酸调整到PH11以下,调到9。

沉铜工艺的注意事项:

1、沉铜过程会不断消耗成分,沉铜过程中要及时补充A,B两剂,测试并调节PH值到12.5~13.0

2、沉铜装载比1~3dm2,沉铜温度:常温.。

3、化学沉铜停止工作时,要继续保持空气搅拌,用20%硫酸调节PH值到9~10,镀液要盖好,以防止镀液有效成分的无功损耗和虫子灰尘的污染。重新启动镀液时,可在搅拌条件下用20%NaOH调整PH值到12.5~13.0

4、在沉铜过程中如果发现镀液变混浊,此时要及时加入稳定剂0.5克/升。搅拌均匀后镀液恢复稳定。

沉铜工艺介绍完了。那么沉铜后,会有很多废水需要处理,该怎么办呢?我们来说下沉铜工艺后重金属废水处理工艺流程:见下图2

图2:沉铜后重金属废水处理工艺流程框图

沉铜工艺介绍完了,我们来说说纳米药剂技术用于沉铜后重金属废水处理的特点:

1、出水水质稳定达到并优于《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB)中表2规定的水污染排放浓度限值。

2、纳米药剂技术能有效克服废水中的高氯离子、高硫酸根离子、高氨氮等无机配位体与重金属离子形成可溶性的稳定的络合物对重金属离子去除效率问题,废水处理效果完全不受其影响。

3、污泥沉淀性能好,污泥量是较传统工艺的1/15~1/25倍,大大降低。

4、污泥中含有的贵金属可实现资源化回收利用。

5、设备为一体化设备占地面积小,工艺简单、技术成熟、运行管理方便,具有一定的抗冲击负荷能力(耐水质、水量的冲击),水质在一定范围内波动不影响废水处理效果。

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