浅析印制电路板孔金属化及其工艺改进途径

何燕春 ,陈金文 ,汪忠林 ,李冬

摘要：PBC孔金属化技术被认为是印制电路板生产过程中的关键环节，本文将深入探讨这一技术的概念，并结合实际应用，提出有效的改善方案。此外，本文还将探讨如何通过整平、氧化、催化和电镀等技术来提高PBC的性能，以及如何通过这些技术来实现PBC的长期可持续发展。

关键词：印制电路板。孔金属化；工艺现状；优化方法

引言：随着电子IT的飞速发展，印刷电路板（PBC）行业迎来了前所未有的机遇，而孔金属化则成为PBC生产过程中不可或缺的一部分。随着PBC孔金属化技术的不断发展，其工艺已经变得越来越成熟，制造质量也越来越稳定，但仍然存在着复杂的工艺流程、昂贵的成本以及严重的环境污染问题。因而，提升PBC孔金属化技术的效率与质量显得尤为重要，本文将从多方面探讨这一问题，以期达到更好的效果。

1 PBC孔金属化概念

覆铜板（CCP）为PCB制造。CCP是一种具有重要应用价值的基础材料，它可以通过精心设计的加工工艺，如电镀铜、刻蚀等，制作出具有良好导电性能的电路，从而实现高性能的PCB电路。在PCB盘面上的每个孔都被完全封装之前，才能够将其与PCB电路连接起来，并安装相应的电子元器件。从宏观视角来看，孔金属化技术指的是采用电化学镀、电镀或其他技术，将一层导电金属覆盖在PCB板孔壁上，以增强电路与电子元件之间的联系，以达到改善电路效率和电子元件耐久性的目的。金属化是PCB制造过程中至关重要的一步，它需要确保金属化孔的机械强度和导电性能达到最佳水平。此外，铜镀层的结构必须完善，分布均匀，厚度也应该适中（一般为25~30μm）。同时，孔洞内部也应避免出现分层和气泡等缺陷，并且孔的电阻值应小于<1000MΩ。

近年来，随着高密度封装技术的普及，PCB结构的创新和发展得到了显著推动，成为工业界的一大亮点。通过安装金属孔，可以有效地将不同电路连接起来，从而提高电子元件的性能和可靠性。通过表面安装技术的应用，可以有效地缩小金属化孔空洞的尺寸，从而推动PCB制造技术的发展，实现微纳通孔和薄型化的生产。

2 PBC孔金属化工艺研究

dms2工艺是一种将导电性有机聚合物直接用于孔金属化生产过程的方法，它包括前处理、形成导电性聚合物膜和硫酸铜电镀三个步骤，这种技术在板面、板面图形和整体图形电镀领域都得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。本文将对dms2工艺的主要流程进行详细的阐述：

（1）平整地面。PCB孔金属化过程中，整平剂是一种必不可少的材料，它是一种含有氮有机溶剂的碱性溶液，它的主要作用是促进孔壁EP的软化，清除孔壁上的污物，并有效地清除钻孔操作中残留的EP。将PCB置于65℃的整平剂溶液中，经过3min的浸泡，再转移至25℃的室温，使用去离子水不断冲刷[1]，以获得最佳的清洁效果。

（2）氧化。EMS Ⅱ的运作旨在创造一个牢固、流动、稳定的表层，以便在孔壁上形成一层厚厚的、稳定的、牢固的沉积铜。经过多次实验和研究，我们发现，通过氧化处理PCB孔壁表层，并确保化学沉铜层的颗粒分布均匀，可以有效地提高pcb的性能和使用寿命。在满足要求的情况下，“蜂窝样”的表层应该拥有较大的比表面积，并且在微观上呈现出粗糙的外形。这种结构可以在铜的化学沉淀过程中产生凹陷的沉积环境，因为它具有较高的比表面积；②通过改变沉积物的形态和结构，来提高它们的粘附性。

（3）催生。当PCB孔壁表面被二氧化锰氧化层覆盖，催化剂的单体溶质便可与之发生反应，从而形成一种非导体的导电聚合物，这种结构可以为后续的电镀工艺提供良好的导电基础。将经过氧化处理的覆铜箔板放入20℃的催化剂溶液中，并以5min的时间持续搅拌，然后再以去离子水继续搅拌2min，这样便可以在孔壁表面形成一个具有良好性能且面积较大的黑色聚合物导电膜，从而为直接电镀提供了有利的环境。

（4）镀层。通过精心设计的电镀工艺，我们可以在特定的铜溶液中使用具有良好导电性的PCB材料，从而获得更优异的性能。PCB板的厚度/孔径比例会对电镀的时间产生重大影响，因此，一般要求在30min之内完成孔金属化的工序。

PCB孔金属化工艺：通常，PcB的金属化过程包括多个步骤，如镀前预处理、活性氧化和化学镀铜，以及最终的电镀铜增厚。

在镀前处理 中，烘板是一个重要步骤，通常在120~150℃之间。在烘箱中，将有机树脂固化至2 ~4h，以减少加工过程中机械尺寸的变化，从而达到最佳的加工效果。在烘干后的钻孔过程中，由于孔口处的毛刺，如铜箔，可能会对元器件的安装及孔的金属化质量造成不利的影响。随着钻头的不断加快运动，它们之间的摩擦会导致极大的热量，这些热量会大大超出树脂的玻璃化温度，从而使得孔壁表面形成一层极其脆弱的树脂粘附层，也就是所谓的钻污。由于钻污的存在，多层板的内部电路和金属 化孔镀层之间的联系变得模糊不清，这种不连续的状态会使得多层板在受到热冲击的作用下，其内部电路和孔壁镀层完全分离。为了获得最佳性能，孔金属化之前需要 经过精心的除毛刺和除油污的处理。通过对金属化孔和内部导体的凹蚀处理，我们能够大大提升它们之间的可靠性。通过凹蚀处理，我们不但能够清除孔壁上的钻污，还能让内部的电缆显露在孔内。采用孔金属化技术，可以有效地将内层导体和孔壁层紧密结合，形成三维空间，从而显著提升多层板的可靠性和耐久性。通常，凹槽的深度需在5~l

0pm之间。处理凹蚀污染的方法有真空等离子体气化和化学方法，这些方法都可以使用。采取多种化学手段，如浓硫酸、铅酸 、碱性高锰酸钾等，有效地处理废水，从而达到净化环境的目的。经过去除污垢和凹陷的处理后，再进行水洗、去除油污和微粗化。经过粗化处理，铜箔的表面变得极其光滑，形成了一个凹凸不平的微小细节，同时也提升了其表面活性。通过使用过硫酸盐体系、过氧化氢和酸性氯化铜，可以获得高质量的粗化液。经过粗化处理后，清洗剂中添加了有机物质，这些物质能够润湿孔壁，增强孔壁的亲水性，使孔壁带有与钯催化剂相反的电荷，从而使孔壁能够最大限度地吸收钯催化剂。通常，镀前处理流程包括：下料、烘干、钻孔、去除毛刺、清除污垢、水洗、清洁和粗化。

3 优化措施

（1）环境友好型流程。随着卤基板的禁用，甲醛也被纳入了限制使用的药品行列，其中，次磷酸钠和水合腆等作为替代物，具有较强的化学性质，但由于购买成本较高，使得它们在工业生产领域的应用受到了限制。因此，研究PCB孔金属化制造过程中可以取代甲醛的还原剂，已经成为当前研究领域的重要课题。

（2）直孔金属化。由于传统的化学镀铜工艺具有许多挑战性，因此，早期的工业家们就开始大力推广电镀技术来取代这一工艺。通过实际操作和深入研究，我们发现直接孔金属化技术不断得到提升。当前，在工业界，直接孔金属化技术可以分为两种：一种是具有导电性的聚合物，另一种是炭黑悬浮液体。通过使用具有导电特性的聚合物和炭黑，我们可以在PCB的孔隙中形成一个保护膜，从而替换原来的化学镀铜方法[2]。

（3）通过改进电镀技术，大幅提高了铜液的均匀和深层处理效果。为了提高电镀铜液的性能，工程师们经常将各种添加剂结合起来，尤其是光亮剂和整平剂，进行了大量的研究和探索。通过增加极化效应，可以显著改变镀层的晶粒尺寸和外观结构，从而提高镀层的光洁度和耐磨性；通过抑制金属结晶过程中的峰尖放电和还原效应，可以显著改善孔金属化的整平度。通过调节电镀铜液的温度，可以显著提高电导率，从而增强均镀和深镀的效果，但是，在高温条件下，有机添加剂的消耗量会显著增加，因此，一般将电镀铜作业温度设定在10~35℃之间。

4 结语

随着电子技术的飞速发展，PCB行业拥有了更加广阔的发展前景。PCB的孔金属化技术对于整个PCB的生产和制造都有重大的作用，它的使用会对PCB的发展产生重大的影响。因此，我们必须从保护环境的角度来考虑，合理使用高密度安装技术，以提高PCB孔金属化的水平和改善孔的质量。

参考文献

[1]刘华珠,孟昭光,雷秋丽,等.陶瓷基印制电路板的关键技术研究[J].印制电路信息,2019,27(02):30-33.

[2]康文利,胡振鹏,李冬鹏,等.基于变时基技术的印制电路板试验模态[J].仪器仪表与分析监测,2018,(04):12-16.