PCB 双面板通孔镀铜工艺7.1 制程目的双面板以上完成钻孔后即进行镀通孔(Plated Through Hole , PTH) 步骤，其目的使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行金属化( metalization ), 以进行后来之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔壁。
1986 年，美国有一家化学公司Hunt 宣布PTH 不再需要传统的贵金属及无电铜的金属化制程,可用碳粉的涂布成为通电的媒介，商名为"Black hole" 。
之后陆续有其他不同base 产品上市, 国内用户非常多. 除传统PTH 外, 直接电镀(direct plating) 本章节也会述及.7.2 制造流程去毛头-除胶渣-PTH 一次铜7.2.1. 去巴里(deburr)钻完孔后,若是钻孔条件不适当,孔边缘有 1.未切断铜丝 2.未切断玻纤的残留，称为burr.因其要断不断,而且粗糙,若不将之去除,可能造成通孔不良及孔小，因此钻孔后会有de-burr 制程.也有de-burr 是放在Desmear 之后才作业.一般de-burr 是用机器刷磨,且会加入超音波及高压冲洗的应用.可参考表4.1.47.2.2. 除胶渣(Desmear)A. 目的：a. Desmearb. Create Micro-rough 增力卩adhesionB. Smear产生的原因：由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值，而形成融熔状，终致产生胶渣。
此胶渣生于内层铜边缘及孔壁区，会造成P.I.(Poor In terco nn ectio n)C. Desmear的四种方法：硫酸法(Sulferic Acid)、电浆法(Plasma)、铬酸法(Cromic Acid)、高锰酸钾法(Perma ngan ate).a. 硫酸法必须保持高浓度，但硫酸本身为脱水剂很难保持高浓度，且咬蚀出的孔面光滑无微孔，并不适用b. 电浆法效率慢且多为批次生产，而处理后大多仍必须配合其他湿制程处理，因此除非生产特殊板大多不予采用。
c. 铬酸法咬蚀速度快，但微孔的产生并不理想，且废水不易处理又有致癌的潜在风险，故渐被淘汰。
d. 高锰酸钾法因配合溶剂制程，可以产生微孔。
同时由于还原电极的推出，使槽液安定性获得较佳控制，因此目前较被普遍使用。
7.2.2.1 高锰酸钾法(KMnO4 Process):A. 膨松剂(Sweller):a. 功能:软化膨松Epoxy，降低Polymer间的键结能，使KMnO4更易咬蚀形成Micro-rough 速率作用Concentrationb. 影响因素：见图7.1c. 安全:不可和KMnO4直接混合，以免产生强烈氧化还原，发生火灾d. 原理解释:(1) 见图7.2叫初期溶出可降低较弱的键结，使其键结间有了明显的差异。
若浸泡过长，强的链结也渐次降低，终致整块成为低链结能的表面。
如果达到如此状态，将无法形成不同强度结面。
若浸泡过短，则无法形成低键结及键结差异，如此将使KMnO4咬蚀难以形成蜂窝面，终致影响到PTH的效果。
(2) Surface Tension 的问题：无论大小孔皆有可能有气泡残留，而表面力对孔内Wetting也影响颇大。
故采用较高温操作有助于降低Surface Tension及去除气泡。
至于浓度的问题，为使Drag out降低减少消耗而使用略低浓度，事实上较高浓度也可操作且速度较快。
在制程中必须先Wetting孔内壁，以后才能使药液进入作用，否则有空气残留后续制程更不易进入孔内，其Smear将不可能去除。
B. 除胶剂(KMnO4 ):a. 使用KMnO4的原因:选KMnO4而未选NaMnO4是因为KMnO4溶解度较佳,单价也较低。
b. 反应原理：4MnO4- + C + 40H- —MnO4= + C02 + 2H2O （此为主反应式）2MnO4- + 20H- —2MnO4= + 1/2 02 + H20 （此为高PH 值时自发性分解反应）Mn04- + H20 —Mn02 + 20H- + 1/2 02 （此为自然反应会造成Mn+4沉淀）c. 作业方式:早期采氧化添加剂的方式，目前多用电极还原的方式操作，不稳定的问题已获解决。
d. 过程中其化学成份状况皆以分析得知，但Mn+7为紫色,Mn+6为绿色,Mn+4为黑色，可由直观的色度来直接判断大略状态。
若有不正常发生，则可能是电极效率出了问题须注意。
e. 咬蚀速率的影响因素：见图7.3f. 电极的好处：（1）.使槽液寿命增长(2).质量稳定且无By-product，其两者比较如图7.4:承■-:■--g. KMnO4形成Micro-rough的原因：由于Sweller造成膨松，且有结合力之强弱，如此使咬蚀时产生选择性，而形成所谓的Micro-rough。
但如因过度咬蚀，将再度平滑。
h. 咬蚀能力也会随基材之不同而有所改变i. 电极必须留心保养，电极效率较难定出绝对标准，且也很难确认是否足够应付实际需要。
故平时所得经验及厂商所提供数据，可加一系数做计算，以为电极需求参考。
C. 中和剂(Neutralizer):a. NaHSO3是可用的Neutralizer之一，其原理皆类似Mn+7 or Mm+6 or Mn+4(Neutralizer)-> Mn+2 (Soluable)b. 为免于Pink Ring，在选择Acid base必须考虑。
HCI及H2SO4系列都有，但Cl易攻击Oxide Layer，所以用H2SO4为Base的酸较佳c .药液使用消耗分别以H2SO4及Neutralizer，用Auto-dosing 来补充,7.222 .整条生产线的考虑A. Cycle time :每Rack(Basket)进出某类槽的频率(时间)B. 产能计算：(Working hours / Cycle time)*( FIight Bar / Hoist)*(Racks/FlightBar)*(SF/Rack)= SF/MonC. 除胶渣前Pre-baking对板子的影响：见图7.5MM弓O!a. 由于2.在压合后己经过两次Cure，结构会比1,3 Cure更完全，故Baking会使结构均一，压板不足处得以补偿。
b. 多量的氧，氧化了Resin间的Bon di ng，使咬蚀速率加剧2~3倍。
且使1,2,3区较均一。
c. 释放Stress，减少产生Void的机会.7.2.2.3. 制程内主要反应及化学名称A ．化学反应:a . 主要反应4MnO4- + 40H- + Epoxy —4MnO4= + CO2 T + 2H2Ob. 副反应：2MnO4- + 2OH- <--> 2MnO4= + 1/2O2 + H2O (Side reaction)MnO4= + H2O (CI- /SO4= /Catalize Rx.) —MnO2j + 2GH1/2O2(Precipitation formation)2MnO4= + NaOCI + H2O —2MnO4 - + 2OH- + NaCI4MnO4= + NaS2O8 + H2SO4 —4MnO4 - + 2OH- + 2Na2SO44MnO4= + K2S2O8 + H2SO4 —4MnO4 - + 2OH- + 2K2SO4(For Chemical regeneration type process reaction)2MnO4= + 1/2 O2 + H2O <--> 2MnO4 + 2 OH-(Electrolytic reaction: Need replenish air for Oxgen consumption)B. 化学品名称：MnO4- Permanganate NaS2O8 Sodium PersulfateMn04=Mangan ate S2O4-SulfateOH-Hydroxide(Caustic)CO2Carbon DioxideNaOCI Sodium Hydrochloride MnO2 Mangan ese Dioxide7.2.24 典型的Desmear Process:见表7.225. Pocket Void 的解释:A. 说法一:Sweller 残留在Glass fiber 中，在Thermal cycle 时爆开。
B. 说法二：见图7.6a •压板过程不良Stress 积存，上钖过程中力量释出所致b •在膨涨中如果铜结合力强，而 Resin 释出Stress 方向呈Z 轴方向，当Curing 不良而Stress 过大时则易形成a 之断裂，如果孔铜结合力弱则易形成B 之Resin recession ，结合力好而内部树脂不够强轫则出现c 之Pocket voidC •如果爆开而形成铜凸出者称为Pull away 7.2.3 化学铜(PTH)PTH 系统概分为酸性及碱性系统，特性依基本观念而有不同。
723.1酸性系统：A.基本制程：Con diti oner — Microetch — Catalpretreatme nt— Cataldeposit —Accelerator —Electroless DepositB.单一步骤功能说明:a. 整孑L Conditioner :1. Desmear后孔内呈现Bipolar现象，其中Cu呈现高电位正电，Glass fiber、Epoxy 呈负电2. 为使孔内呈现适当状态，Conditioner具有两种基本功能⑴Cleaner : 清洁表面(2)Conditioner :使孔壁呈正电性，以利Pd/Sn Colloid负电离子团吸附3. 一般而言粒子间作用力大小如表因而此类药液系统会有吸附过多或Colloid过多的吸附是否可洗去之顾虑4. Conditioner 若Drag In 至Activator 槽，会使Pd+ 离子团降低b. 微蚀Microetch1. Microetching旨在清除表面之Conditioner所形成的Film2. 此同时亦可清洗铜面残留的氧化物c. 预活化Catalpretreatment1. 为避免Microetch形成的铜离子带入Pd/Sn槽，预浸以减少带入2. 降低孔壁的 Surface Tensiond. 活化 Cataldeposit1. 一般Pd 胶体皆以以下结构存在： 见图7.72. Pd2+ : Sn2+ : Cl- = 1 : 6： 12 较安定3. 一般胶体的架构方式是以以下方式结合：见图 7.8用，且其半径较大使其吸附不易良好，尤其如果孔内的 Roughness 不适当更可 能造成问题4. 孔壁吸附了负离子团，即中和形成中和电性e. 速化 AcceleratorComp ・r © 2030■ 9当吸附时由于Cl 会产生架桥作匕"讪1毎序应丽 Sfi1. Pd胶体吸附后必须去除Sn,使Pd2+曝露，如此才能在未来无电解铜中产生催化作用形成化学铜2. 基本化学反应为：Pd+2/S n+2 (HF) —Pd+2(ad) + Sn+2 (aq)Pd+2(ad) (HCHO) —Pd(s)3. 一般而言Sn 与Pd 特性不同，Pd 为贵金属而Sn 则不然，因此其主反应可如下：Sn+2a Sn+4 + 6F- —SnF6-2 or Sn+2 + 4F- —SnF4-2而Pd 则有两种情形：PH>=4 Pd+2 + 2(OH)- —Pd(OH)2PH<4 Pd+2 + 6F- —PdF6-44. Pd 吸附在本系统中本身就不易均匀，故速化所能发挥的效果就极受限制。