沉銅，全稱化學(xué)鍍銅，簡稱PTH。其主要目的是在PCB的非導(dǎo)電表面，如絕緣的孔壁及某些特定的非銅箔區(qū)域，通過化學(xué)反應(yīng)沉積一層薄而均勻的銅層，賦予原本不導(dǎo)電的部分導(dǎo)電性，為后續(xù)的電鍍銅工藝奠定基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)PCB的層間電氣互連。

以多層PCB為例，層與層之間需要通過過孔進(jìn)行電氣連接。在鉆孔后，孔壁是絕緣的，如果不進(jìn)行沉銅處理，電流無法通過孔實現(xiàn)層間傳導(dǎo)。而沉銅層就如同搭建了一座“橋梁”，使得電流能夠順暢地在各層之間流動，確保了整個電路板電氣系統(tǒng)的完整性和功能性。若沉銅工藝出現(xiàn)問題，比如銅層沉積不均勻、厚度不足或存在空洞等缺陷，可能導(dǎo)致信號傳輸不穩(wěn)定、短路或斷路等故障，嚴(yán)重影響PCB的性能和使用壽命。

沉銅工藝流程

前處理

去毛刺：鉆孔后的PCB孔口會產(chǎn)生毛刺，孔內(nèi)可能殘留鉆屑。通過機械刷磨等方式去除這些毛刺和鉆屑，保證后續(xù)處理的順利進(jìn)行，避免對孔壁和板面造成損傷，影響沉銅效果。

溶脹：對于多層板，其內(nèi)層的環(huán)氧樹脂在鉆孔過程中可能被破壞。使用特定的溶脹劑，如醚類有機物，使環(huán)氧樹脂溶脹軟化，為后續(xù)的去鉆污步驟做準(zhǔn)備，確保能有效去除鉆污，增強孔壁與銅層的結(jié)合力。

除膠去鉆污：利用高錳酸鉀的強氧化性，在高溫及強堿條件下，與溶脹軟化的環(huán)氧樹脂鉆污發(fā)生氧化裂解反應(yīng)，將其去除。例如，在一定溫度和堿性環(huán)境下，高錳酸鉀與環(huán)氧樹脂中的碳鏈反應(yīng)，使其斷裂分解，從而達(dá)到清潔孔壁的目的。

中和：除去高錳酸鉀去鉆污過程中殘留的高錳酸鉀、錳酸鉀和二氧化錳等物質(zhì)。因為錳離子屬于重金屬離子，會導(dǎo)致后續(xù)活化步驟中“鈀中毒”，使鈀離子或原子失去活化活性，進(jìn)而影響孔金屬化的效果，所以必須徹底去除。

除油/整孔：采用專用的除油劑，清除板面的油污及其他雜質(zhì)。同時，通過整孔劑的作用，調(diào)整孔壁的電荷性質(zhì)，使其表面顯正電性，促進(jìn)后續(xù)均勻的催化劑吸附。

微蝕：使用微蝕液除去銅面上的氧化物及其他雜質(zhì)，微觀粗化銅表面。這不僅能增強銅面與后續(xù)電解銅的結(jié)合能力，還能為催化劑的吸附提供更合適的表面環(huán)境。

浸酸：對微蝕后銅面上附著的銅粉進(jìn)行清潔，確保銅表面的純凈度，為后續(xù)的活化步驟創(chuàng)造良好條件。

催化

預(yù)浸：防止前工序清洗不徹底，雜質(zhì)帶入昂貴的鈀槽，同時潤濕環(huán)氧樹脂孔壁，促進(jìn)板面對催化劑的吸附。預(yù)浸槽與后續(xù)的活化槽除了不含鈀之外，其他成分基本一致。

活化：這一步通常使用Pd/Sn或Pd/Cu等催化劑，使表面顯負(fù)電性的鈀膠團由于整孔性高分子的作用附著在孔壁。通過活化處理，為后續(xù)的化學(xué)沉銅提供催化活性中心，使銅離子能夠在這些活性點上發(fā)生還原反應(yīng)。

加速：去除膠體鈀微粒外層的膠體部分，露出起催化作用的鈀核，保證化學(xué)鍍銅層與孔壁有良好的結(jié)合力。例如，鈀膠團粘附在板子上，經(jīng)水洗和鼓氣作用，Pd粒外會形成Sn(OH)4外殼，通過HBF4型加速劑將其除去，露出鈀核。

化學(xué)沉銅：將經(jīng)過催化處理的PCB放入含有銅鹽（如硫酸銅）和還原劑（如甲醛）的化學(xué)沉銅槽中。在鈀核的催化作用下，銅離子被甲醛還原，沉積在PCB的孔壁和需要導(dǎo)電的非銅箔表面，逐漸形成一層薄銅層。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，新生成的化學(xué)銅和反應(yīng)副產(chǎn)物氫氣都可以作為反應(yīng)催化劑，進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，使銅層不斷增厚。化學(xué)沉銅的類型根據(jù)需求可分為薄銅（0.25-0.5μm）、中銅（1-1.5μm）及厚銅（2-2.5μm）。

后處理

水洗：沉銅完成后，通過多級水洗，徹底去除PCB表面殘留的化學(xué)藥品，防止殘留物質(zhì)對后續(xù)工序產(chǎn)生不良影響。

干燥：采用熱風(fēng)烘干等方式，去除PCB表面的水分，使其處于干燥狀態(tài)，便于后續(xù)的存儲和加工。

質(zhì)量檢測

背光等級測試：制作孔壁切片，使用金相顯微鏡觀察沉積銅在孔壁的覆蓋情況。背光等級一般分為10級，等級越高，沉積銅在孔壁的覆蓋情況越好。通常情況下，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求≥8.5級。通過背光等級測試，可以直觀地了解沉銅層在孔壁的均勻性和完整性，判斷沉銅質(zhì)量是否符合要求。

銅層厚度檢測：使用X射線測厚儀等專業(yè)設(shè)備，測量沉銅層的厚度，確保其達(dá)到設(shè)計要求的厚度范圍。不同的應(yīng)用場景和產(chǎn)品要求，對沉銅層厚度的標(biāo)準(zhǔn)有所差異。

附著力檢測：通過膠帶測試等方法，檢測銅層與PCB基材之間的附著力。例如，使用特定粘性的膠帶粘貼在沉銅層表面，然后迅速撕下，觀察銅層是否有脫落現(xiàn)象，以此評估附著力是否達(dá)標(biāo)。良好的附著力是保證沉銅層穩(wěn)定性和可靠性的重要指標(biāo)。

孔壁檢查：利用顯微鏡等工具，仔細(xì)檢查孔壁的銅層是否連續(xù)、有無空洞、裂紋等缺陷，確保孔壁的銅層質(zhì)量滿足電路可靠性的要求。

沉銅工藝控制要點

溫度控制：化學(xué)沉銅過程中的反應(yīng)速率對溫度非常敏感。溫度過高，反應(yīng)速度過快，可能導(dǎo)致銅層沉積不均勻，出現(xiàn)粗糙、空洞等缺陷；溫度過低，反應(yīng)速率慢，沉銅效率低，且銅層厚度難以達(dá)到要求。例如，化學(xué)沉銅槽的溫度一般需精確控制在25-35℃之間，具體溫度根據(jù)所使用的化學(xué)藥水配方和工藝要求而定。

pH值控制：溶液的pH值會影響銅離子的存在形式和還原劑的活性。不合適的pH值會使反應(yīng)無法正常進(jìn)行，或者導(dǎo)致銅層質(zhì)量下降。在沉銅過程中，通常需要將pH值控制在11-13的堿性范圍內(nèi)，通過添加pH調(diào)節(jié)劑來維持穩(wěn)定的pH值。

藥水濃度控制：銅鹽、還原劑、絡(luò)合劑等藥水成分的濃度必須嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)。濃度過高或過低都會影響沉銅的速率和質(zhì)量。例如，銅鹽濃度過低，會導(dǎo)致沉銅速度慢，銅層厚度不足；還原劑濃度過高，可能引起反應(yīng)過于劇烈，影響銅層的均勻性。需要定期對藥水濃度進(jìn)行檢測和調(diào)整，確保其處于最佳工藝狀態(tài)。

反應(yīng)時間控制：沉銅時間決定了銅層的最終厚度。時間過短，銅層厚度達(dá)不到設(shè)計要求；時間過長，不僅浪費資源，還可能導(dǎo)致銅層過厚，出現(xiàn)結(jié)晶粗大、附著力下降等問題。根據(jù)不同的沉銅類型和工藝要求，精確控制沉銅時間，如薄銅沉銅時間一般在10-15分鐘，中銅和厚銅則相應(yīng)延長。

電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得對PCB的要求越來越高，如線路更加精細(xì)、孔徑更小、層數(shù)更多、性能更可靠等，這也推動著沉銅工藝不斷發(fā)展創(chuàng)新。一方面，研發(fā)新型的活化劑和還原劑，以提高沉銅速率、改善銅層質(zhì)量，同時降低成本和減少環(huán)境污染；另一方面，利用更先進(jìn)的自動化控制設(shè)備，實現(xiàn)對沉銅工藝參數(shù)的精準(zhǔn)控制，提高生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和一致性。此外，為適應(yīng)環(huán)保要求，無鉛、無氰等綠色沉銅工藝也成為研究和發(fā)展的重點方向。