铜表面的清洁和预处理方法

1、铜外表的清洁和预处理方法3. 1研磨刷清洁处理3. 1. 1概述作为最早和很常用的清洁方法，研磨刷清洁处理已被使用 许多年了。该方法是采用带有研磨颗粒的无纺尼龙纤维组成的 紧密刷辐，通过专门设计制造的刷板设备，对需处理覆铜箔层 压板铜外表进行处理。下面给出了两张研磨刷辐示意图。其中，图2展示的是浸 渍研磨颗粒的硬毛刷，图3展示的那么是Scotch抛光刷。该技术被广泛用以对覆铜箔层压板铜外表进行清洁处理。至于抛刷的目标，是借助研磨颗粒在材料外表的切线运动, 通过机械摩擦和粗化铜箔外表，在同一时间内，除去任何可能 附着的污染物。如图4所示，并不是擦痕密度越高，抗蚀材料的粘接性能 越好。因为，当贴干

2、膜操作时，铜箔外表的擦痕可能会造成桥状 空隙，而且，在历经干膜曝光和显影处理后，此类沟道空隙依 然存在。对于多层印制板的内层图形制作来说，在图形转移后，将 进行酸性蚀刻操作。由于上述桥状空隙的存在，蚀刻溶液可能 会蔓延渗入其中，从而造成线宽的不规那么改变，严重时甚至会锐利火山灰颗粒和尼龙磨刷的共同作用，对于外表是沿着 其切线方向的：所有沾污物，不考虑其种类，被机械性除去, 从而露出其下新鲜的光泽铜面。这些相片与图1原始铜外表相比拟，清晰显示出其外表外 来元素剧烈的减少，如氧化物和有机物，所有锯酸盐完全消失, 锌也减少到一个几乎难以寻找的数量。在干膜应用前用带有火山灰的磨刷处理，是当今流行的在

3、线外表处理方法。采用相同的方法，仅通过改变选用氧化铝颗粒，对于前处 理来说，是更佳的方法。其他方法对于涂层运用来说，不能提 供足够的锚接点，以经受住高温下的多重焊接循环。对于其他处理方法较窄的工艺控制窗口，例如喷射磨刷或 化学清洁处理，针对可能出现的不同条件，完全不能保证其相 同的一致性粘结。6利用氧化铝颗粒和尼龙刷的磨刷清洁处理1概述采用火山灰泥浆溶液和尼龙刷进行的磨刷处理方法，已被 进一步改善为选用磨刷性能更佳的氧化铝颗粒一AL203。图11给各位展示的是，在结合了氧化铝颗粒泥浆和尼龙刷 后，对铜外表进行有效处理后的结构形态。铜箔外表是一致性处理的，且显示出大量的锐利峰和谷， 此形态对于所

4、有涂层获得好的锚接来说，是必须的。这种铜箔外表形态非常相似于采用火山灰磨刷所能获得的情况：没有特定方向、没有划痕等特征。（参见图10）通过比拟上图与原生态未处理的铜箔（图1）,我们注意到 沾污物仅通过一个渠道被消除了：锯酸盐完全消失了，锌甚至 减少到一个几乎探测不到的数量。利用氧化剂颗粒的磨刷处理，能提供与火山灰磨刷一致的 外表处理质量，但氧化铝颗粒的运用，开始成为印制板工业界 非常普遍的方法，那么归功于其所具有的额外优点，这将在随后 进行讨论。造成线断缺陷。此情况的结果，将会使线宽控制无规律，精细 线路开路。相似的问题还会出现在多层印制板的外层图形电镀制作中: 在此过程中，电镀溶液会潜入干膜

5、下部，造成渗镀问题的出现， 最终会导致线宽增宽，线间距无规那么变化，严重时会导致精细 间隙桥连短路。关于外表元素组成，我们能断定含研磨颗粒的辐刷具有侵 略性的作用，一定能除去大局部的铜箔外表污染物和外来元素。然而，现今的组成印制线路的导体局部和介质局部，大部 分是相互平行布设的。而且，其线宽和线间距大小，几乎与前 述提及的单向性擦痕数量级相当。因此，此种高密度印制电路制造需求，迅速导致研磨刷清 洁方法的荒废，大大降低了其运用普遍性。此外，硬研磨刷不能被用来对内层薄单片进行清洁处理， 否那么会使薄单片遭受不可接受的延长变形和可能导致板材损 坏。图5展示的是，经过研磨刷处理和显影蚀刻或电镀制程的

6、粗糙形态图示意。使用研磨刷处理的另外一个缺乏是，该外表清洁处理法， 有可能破坏金属化孔的孔口局部。此问题的出现是由于研磨刷 本身的结构，加之金属化孔线路上部所经受的强机械作用所致。另外，由图6可见，该缺乏问题的出现，会造成金属化孔 的拐角裂缝，由此导致印制板成品的质量问题和可靠性降低。正如前面所述，研磨刷清洁处理所造成的铜箔外表擦划是 单向性的，因此，对于印制线路图形制造、精细线路精确度的 实现，将大大依赖于铜箔外表擦划的方向。3. 1.2特点(1)外来颗粒可能被包埋于铜箔之下(“犁”作用)；(2)存在铜箔外表和多层板内层金属化孔孔壁间的连接破 裂危险，随着电镀铜层厚度减薄的趋势，此种连接破裂

7、危险将 越发严峻；(3)磨刷压力控制很关键，而且受操作者控制的敏感性很大;(4)磨刷的磨损往往是非一致性的发生，从而导致磨刷压 力的不均匀性运用；(5)对于薄层压板材料的磨刷处理，不造成材料的损坏是非 常关键且值得广为关注的问题；(6)磨刷所造成的拐角折断，可能会导致短路情况的发生。3. 2化学清洁处理3. 2. 1概述当关注到薄型材料外表擦划、材料延伸和损坏时，化学清 洁处理总是研磨刷清洁处理的不二替代方法。首先，铜外表先经除油处理，以除去有机沾污，例如油脂 和手指印渍，或类似于防氧化处理层的辂酸盐。随后，将运用 微蚀刻处理，以除去铜层外表的氧化物，并同时提供一个微粗 化的铜外表。图7展示的

8、是：优良的微蚀刻处理铜外表和改善铜外表结 构形态，提供一个有效粘接的足够粗糙形态。该清洁处理制程，不包括针对铜层外表的机械作用，因此， 考虑到完全除去铜外表沾污物，防止可能产生的处理不一致性, 是很关键的。由于覆铜箔层压板生产厂商所用的铜层外表抗氧化涂层厚 度各不相同，其耐受微蚀刻处理的能力也存在差异，这将会导 致清洁处理后的外表形态结构的不一致性。相同的概念也将被运用到所有外来元素中，例如树脂斑点： 任何污染物，除非可以完全溶解于所用化学溶剂中，是不能被 除去的，它将最终遗留在铜层外表，并阻止后续制程对其下部 铜层的进攻。2. 2缺乏(1)相比之较高的处理本钱，增大水的消耗，且存在污水 处理

9、问题，制程每步控制一致性困难；(2)没有大多数机械清洁处理方法运用中，对于铜层外表刷 磨的切线作用。任何污染物，除非可以完全溶解于所用化学溶 剂中，是不能被除去的，将最终遗留在铜层外表，并阻止后续 制程对其下部铜层的进攻；(3)处理所获得的外表均匀一致性和连贯性，是有问题的;(4)除油制程所用的每种化学产品，仅能有选择性地进攻一 定范围的污染物。这将导致选用价格昂贵和复杂组成的上述除 油化学产品，或采取较长的处理生产线，其中包括许多除油和 淋洗段；(5)每种化学物质，必须仔细且经常进行分析，并根据分析 结果进行补充调整，从而保证处理结果的一致性；(6)处理所用的有机酸、加速剂、外表活性剂(相当

10、于润湿 剂)和稳定剂，会带来较多的问题，并增加污水的处理本钱。如果针对超柔软性材料的外表处理，当机械清洁方法不能 加工处理之情况下，可选择应用化学清洁处理方法。不过，机械清洁处理方法是较好的选择，因为它们较易被 控制，且可采取较为固定的方式反复进行加工。3. 2. 3优点如果不满意研磨颗粒的磨痕擦划，在进行精细线路制造技 术中，其他方法会污染所运用的较贵的液态光致抗蚀材料。随着化学清洁处理法变得越来越普遍，薄内层单片的运用 日渐增加，因为该处理方法针对超精致铜箔处理时，仅会造成 材料的有限度伸长。3. 3火山灰喷射清洁处理3. 3. 1概述在试图消除或降低采用前述所提及方法所带来的固有机械 问

11、题时，一些设备制造商开发出了一个基于火山灰浆喷射需处 理材料外表的清洁处理方法。由图8展示可看出，火山灰喷射前处理，所得到的铜箔表 面结构，太光滑和缺乏锐峰的处理效果。当与用其他方法获得的粗糙结构外表相比拟时，尽管所获 得的是一个太光滑的外表，且缺乏锐峰，但铜箔外表被一致性 砂磨处理过了。另外，针对抗蚀材料的一个较弱的锚抓外表形 态结构，是期望能够获得的。至于提及去除外表的外来元素，我们应当注意到，当火山 灰浆被喷射到板的外表时，火山灰粉末相对较轻，因此提供的 是一个弱的机械作用。此外，没有机械研磨作用于板面的切线 处理效果。当材料外表仅通过简单的锤击处理时，那些较难被置换掉 的污染物，可能将

12、不能完全被除去。另外，火山灰泥浆的检测是很关键的。火山灰颗粒随着时 间的过去，具有不断沉降的趋向。典型的火山灰泥浆的浓度和 寿命，必须被严格控制，以确保其清洁处理作用，满足于可接 受水平之上。注意：通常火山灰喷射外表处理需结合化学清洁步骤来实 施。3. 3. 2优点(1)该技术可排除所有磨刷的使用，以及由此带来的机械 问题；(2)由于不使用磨刷，制程允许在不造成损坏的情况下， 完成对薄型材料的外表清洁处理。3. 3缺点(1)对铜外表没有机械磨损的切线作用。那些污染物，较 难被置换掉，当仅采用该法简单地“锤击”处理时，不能被完 全去除；(2)锐峰的缺乏，以及较平滑外表效果(比拟采用尼龙刷结 合火

13、山灰泥浆处理所得外表处理效果)，将会导致稍低的抗蚀 材料粘结力；(3)处理板外表上的火山灰泥浆，将随着板子运行通过整个 设备，致使整个制程效率降低和缓慢；(4)火山灰泥浆的检测是很关键的，在处理一段时间后，火 山灰颖粒会变得钝化。一般来说，必须对火山灰浆浓度和寿命 加以严格控制，以保证其清洁处理效果，到达可接受水平之上；(5)与一种带有磨刷配置的坚硬结构的火山灰刷板设备相 比拟，该技术运用所需设备，采用塑料制造，肯定较廉价和简 单。然而，鉴于火山灰泥浆循环使用和喷射的相对高压力，它 存在一个严重的磨损隐患，导致设备报废；(6)该制程仅相对成功应用于较大外表铜的清洁处理，例如,用于多层印制板的内

14、层板图形转移前处理。3. 4氧化铝颗粒喷射清洁处理3. 4. 1概述为了克服火山灰喷射处理效率低和不一致性机械作用问题, 几经努力，研制出了由氧化铝代替的喷射清洁处理技术。由于 氧化铝颖粒较重和较坚硬，所以其浆状物的喷射，对板面能保 证较强的冲击效果。从图9可看出，经处理后的铜外表呈现出低锐峰，因此改 进了对其外表的有效粘合效果。氧化铝浆喷射的锤击作用，改变了板材外表铜的结构，因 而有效地改进了后续涂层的粘结性能。所有种类的外来元素（氧化物，格酸锌有机物）依然存在， 几乎与原始未处理铜外表具有相同的百分比。这是因为，没有 机械磨损切线作用于外表的除去外来元素能力，从而揭露出其 下所包埋的原始铜

15、外表。扫描电子显微镜图片清晰地证实了氧化铝喷射处理的效果, 尽管其提供了一个针对抗蚀材料的可接受的机械处理锚接效 果，但未能除去污染物。因此，无论该制程前或后，一个化学 清洗工步是需要的。此外，还应该关注的是，如果在喷射清洁处理操作中，与 采用尼龙刷和研磨剂悬浮液刷磨效果相比拟，使用太高压力, 被处理材料将被证实有一定程度的伸长。不使用刷辐，虽然一定程度上会影响处理板的质量，但却 能提供某些程度的优势：不需要根据待处理板的厚度不同，改 变和调节刷辎，于任何时间通过氧化铝喷射清洁处理。当然, 喷嘴的更换还是需要的。针对一个收缩的市场需求，该市场要求清洁处理设备制造 厂家，更多关注操作本钱减少、维修保养时间缩短、全自动、 操作者技能依赖性降低等诸多方面因素。氧化铝喷射清洁处理 会在工业化生产中，拥有一席之地。此外，采用氧化铝喷射清洁处理的一个重要应用，是化学