АКТИВАЦИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Химическое осаждение металла на поверхность диэлектриков можно проводить после каталитической активации или непосредственно на подготовленные поверхности ПП. При каталитической активации диэлектрики обрабатывают за одну или две ступени.

При двухступенчатой активизации ПП хорошо очищают в специальных растворах, причем особое внимание обращают на обезжиривание. Если печатные платы имеют отверстия особо малых диаметров, то их необходимо очищать в ультразвуковых ваннах. Следующим шагом при создании МПП является подтравливание. Для создания чистой металлической поверхности внутренние и внешние медные слои подтравливают, например в персульфате аммония. Это подтравливание придает медным поверхностям шероховатость, улучшающую их сцепление с наносимыми далее слоями. После нескольких травлений поверхность необходимо хорошо промыть, декапировать (это кратковременное травление непосредственно перед дальнейшей обработкой) и, наконец, еще раз промыть. Затем следует первый шаг активации – сенсибилизация. Для этого платы опускают на 2 – 3 мин в солянокислый раствор дихлорида олова (10 г/л SnCl₂-2H₂O и 40 мл/л НСl концентрированной). Чтобы предотвратить разрушение раствора в результате гидролиза, необходимо поддерживать высокую концентрацию кислоты. Постепенное разбавление сенсибилизирующей ванны водой, остающейся на платах после промывки, предотвращают, предварительно погружая заготовку в 10 %-ную НСl. Время работы сенсибилизирующей ванны можно существенно повысить, добавляя в нее гранулы олова. После сенсибилизации платы промывают в течение 2 – 3 мин. При этом на их поверхности образуется нерастворимый и несмываемый гидрооксид олова:

SnCl₂ + 2H₂O ® Sn(OH)₂+2HCl.

Часть дихлорида олова образует продукты гидролиза с кислородом (Sn-О-Sn-О-), которые адсорбируются на поверхности. Теперь во второй ванне можно проводить непосредственно активацию. Сенсибилизированные платы погружают при комнатной температуре примерно на 2 мин в солянокислый раствор дихлорида палладия (0,5 г/л PdCl₂и 3 мл/л НСl концентрированной). Адсорбированные на поверхности плат ионы олова восстанавливают ионы палладия:

Sn⁺⁺ + Pd⁺⁺ ® Sn⁴⁺ + Pd.

Атомы палладия являются высокоактивным катализатором для химической металлизации на поверхности диэлектрика. После активации необходимо хорошо промыть заготовки, чтобы не загрязнять ванны химической металлизации. Управление ванной (концентрацией реактивов, значением рН), чистота ванны (содержание и виды примесей) и степень предварительной очистки плат определяют качество покрытия поверхности палладием, а вместе с тем, и качество последующей химической металлизации.

При одноступенчатой активации предварительная обработка остается такой же. Одноступенчатая активация проводится в коллоидном растворе, который содержит НСl, катионы Sn⁺⁺, Sn⁴⁺ и Pdв коллоидной форме (0,1 - 1 г/л). Наиболее распространенный состав:

дихлорид олова Sn 50...60 г/л

дихлорид палладия PdCl₂ 1 г/л

концентрированная соляная кислота НСl 300 мл/л

Одноступенчатую активацию проводят при комнатной температуре. Ванну не подвергают регенерации, а эксплуатируют до полной выработки, после чего составляют заново. Для покрытия 100 м² поверхности необходимо примерно 2 г палладия. При одноступенчатой активации в ванне происходят те же процессы, что и при двухступенчатой активации. При погружении ПП в ванну зародыши палладия, как и катионы Sn⁺⁺ и Sn⁴⁺, адсорбируются одновременно. При последующей промывке ПП в результате реакции воды с ионами Sn получаются гидроксил-хлориды и четырехвалентные соединения олова, а продукты гидролиза удаляются. Палладий остается адсорбированным и служит катализатором для инициирования химической металлизации.

Наряду с методом активации, основанным на каталитическом действии, известен еще один вариант, при котором адгезия обеспечивается непосредственным осаждением на слой смолы. Если слой меди наносится бестоковым осаждением, то на поверхности диэлектрика должен находиться слой смолы толщиной не менее 50 мкм, не армированный стекловолокном. Перед осаждением необходима специальная предварительная обработка. Для этого печатные платы погружают в органические растворители, просушивают и протравливают в смеси хромовой и серной кислот. При этом на их поверхностях создаются микронеровности. Затем можно проводить бестоковую металлизацию в обыкновенной восстановительной ванне.

Конечным продуктом химической металлизации в результате нанесения покрытия бестоковым способом является готовая печатная плата или промежуточная заготовка, которая затем подвергается гальваническому наращиванию. В этом случае безукоризненная химическая металлизация является основой для хорошего качества гальванического покрытия. Во время гальванического процесса усиливаются не только гладкие поверхности химически осажденного слоя металла, но и все выступы, неровности и прочие дефекты.

Устранение трещин и участков, не покрытых металлом, возможно при гальваническом осаждении только в определенной степени и предполагает особые условия осаждения и состав гальванической ванны.

Насколько многочисленны технологические этапы, относящиеся к химической металлизации и к ее подготовке (например, сверление), настолько же многочисленны и источники дефектов, препятствующие образованию безупречного химического слоя металла.

Причиной появления больших пор при химической металлизации могут быть остатки химических растворов, которые задерживаются в микротрещинах диэлектрика после предшествующих процессов очистки и травления.

Другим источником дефектов может быть профиль поверхности, подлежащей покрытию. Каждая неровность, вызванная сверлением, подтравливанием и травлением, покрывается без малейшего эффекта выравнивания. Так как гальванический слой растет преимущественно вертикально, возникают причудливые образования, которые затрудняют установку элементов на печатные платы и пайку. Причиной дефектов являются также пористые образования на стенках отверстия. Они представляют собой продукты распада материала основы, образующиеся при очистке и травлении, или же могут быть следствием грубой механической обработки. Эти загрязнения хотя и металлизируются, но вследствие пористой структуры содержат жидкость, которую нельзя удалить. Если такая жидкость выступит позднее (при гальванических процессах, пайке), то возникнут дефекты.