孔金属化是指各层印制导线在孔中用化学镀和电镀方法使绝缘的孔壁上镀上一层导电金属使之互相可靠连通的工艺。金属化孔双面印制板制造工艺的核心问题是孔金属化过程。金属化孔的要求是严格的，要求有良好的机械韧性和导电性，金属化铜层均匀完整，厚度在5一10 μm之间，镀层不允许有严重氧化现象，孔内不分层、无气泡、无钻屑、无裂纹，孔电阻在1000μΩ(十五所标准是500μΩ)以下。

印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。金属化孔是指顶层和底层之间的孔壁上用化学反应将一层薄铜镀在孔的内壁上，使得印制电路板的顶层与底层相互连接。

碱性除油→二或三级逆流漂洗→粗化（微蚀）→二级逆流漂洗→预浸→活化→二级逆流漂洗→解胶→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸 　一）碱性除油

① 作用与目的：

除去板面油污，指印，氧化物，孔内粉尘；对孔壁基材进行极性调整（使孔壁由负电荷调整为正电荷）便于后工序中胶体钯的吸附；

② 多为碱性除油体系，也有酸性体系，但酸性除油体系较碱性除油体系无论除油效果，还是电荷调整效果都差，表现在生产上即沉铜背光效果差，孔壁结合力差，板面除油不净，容易产生脱皮起泡现象。

③ 碱性体系除油与酸性除油相比：操作温度较高，清洗较困难；因此在使用碱性除油体系时，对除油后清洗要求较严

④ 除油调整的好坏直接影响到沉铜背光效果；

（二）微蚀：

① 作用与目的：

除去板面的氧化物，粗化板面，保证后续沉铜层与基材底铜之间良好的结合力；

新生成的铜面具有很强的活性，可以很好吸附胶体钯；

② 粗化剂：

目前市场上用的粗化剂主要用两大类：硫酸双氧水体系和过硫酸体系，硫酸双氧水体系优点：溶铜量大，（可达50g/L），水洗性好，污水处理较容易，成本较低，可回收，

缺点：板面粗化不均匀，槽液稳定性差，双氧水易分解，空气污染较重

过硫酸盐包括过硫酸钠和过硫酸铵，过硫酸铵较过硫酸钠贵，水洗性稍差，污水处理较难，与硫酸双氧水体系相比，过硫酸盐有如下优点：槽液稳定性较好，板面粗化均匀，

缺点：溶铜量较小（25g/L）过硫酸盐体系中硫酸铜易结晶析出，水洗性稍差，成本较高；

③ 另外有杜邦新型微蚀剂单过硫酸氢钾，使用时，槽液稳定性好，板面粗化均匀，粗化速率稳定，不受铜含量的影响，操作简单，适宜于细线条，小间距，高频板等

（三）预浸/活化：

⑤ 预浸目的与作用：主要是保护钯槽免受前处理槽液的污染，延长钯槽的使用寿命，主要成分除氯化钯外与钯槽成份一致，可有效润湿孔壁，便于后续活化液及时进入孔内活化使之进行足够有效的活化；

⑥ 预浸液比重一般维持在18波美度左右，这样钯槽就可维持在正常的比重20波美度以上；

⑦ 活化的目的与作用：经前处理碱性除油极性调整后，带正电的孔壁可有效吸附足够带有负电荷的胶体钯颗粒，以保证后续沉铜的均匀性，连续性和致密性；因此除油与活化对后续沉铜的质量起着十分重要的作用，

⑧ 生产中应特别注意活化的效果，主要是保证足够的时间，浓度（或强度）

⑨ 活化液中的氯化钯以胶体形式存在，这种带负电的胶体颗粒决定了钯槽维护的一些要点：保证足够数量的亚锡离子和氯离子以防止胶体钯解胶，（以及维持足够的比重，一般在18波美度以上）足量的酸度（适量的盐酸）防止亚锡生成沉淀，温度不宜太高，否则胶体钯会发生沉淀，室温或35度以下；

（四）解胶：

⑩ 作用与目的：可有效除去胶体钯颗粒外面包围的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来，以直接有效催化启动化学沉铜反应，

? 原理：因为锡是两性元素，它的盐既溶于酸又溶于碱，因此酸碱都可做解胶剂，但是碱对水质较为敏感，易产生沉淀或悬浮物，极易造成沉铜孔破；盐酸和硫酸是强酸，不仅不利与作多层板，因为强酸会攻击内层黑氧化层，而且容易造成解胶过度，将胶体钯颗粒从孔壁板面上解离下来；一般多使用氟硼酸做主要的解胶剂，因其酸性较弱，一般不造成解胶过度，且实验证明使用氟硼酸做解胶剂时，沉铜层的结合力和背光效果，致密性都有明显提高；

（五）沉铜

作用与目的：通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，新生成的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行。通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。

原理：利用甲醛在碱性条件下的还原性来还原被络合的可溶性铜盐。

空气搅拌：槽液要保持正常的空气搅拌，目的是氧化槽液中的亚铜离子和槽液中的铜粉，使之转化为可溶性的二价铜。

（一） 碱性除油剂：

① 生产注意维护内容：槽液的温度应在60-80度范围内，温度低于60度不应开始生产，否则会造成沉铜不良；槽液浓度应维持在4-6%，浓度过低，除油调整效果不佳，同样也会影响活化沉铜效果；除油浓度过高（超过10%），会造成水洗困难，容易引起板面水洗不良而造成的起泡脱皮现象；除油时间应控制在6分钟左右，不宜太短，否则也会造成活化沉铜效果不佳；

② 药品添加维护：应根据生产板面积累加来及时补充药品，添加频率应根据槽子体积的大小和生产的方便来调整，一般，100升沉铜槽添加除油剂大约按100平米添加0。6升为最佳；随着生产的不断进行，槽液也会不断发生老化，一方面是钻孔粉尘，油污，铜离子等清洗异物，一方面是在长期高温条件下，有机物的分解，二者不断的累积会影响除油调整效果，因此达到一定产量后，槽液需要更换，重新开缸；一般除油更换每升工作液生产约20平米左右即可更换，同时除油液中铜含量也可作为槽液老化的一项参考指标，因各家配方原料不一，因此对铜离子的容忍度也有很大不同，我公司除油液铜含量可高达3-4克/升；

③ 过滤系统：一般建议除油槽加装过滤系统，不仅可以有效过滤槽液中的粉尘杂质，同时也可有效搅拌槽液，增强槽液对孔壁的清洗调整效果；滤芯一般使用5—10um的PP滤芯，每小时过滤4-6次；

④ 板面经除油水洗后，应该没有油污，氧化斑存在，即为除油效果良好；

⑤ 板件从除油槽取出时，应注意滴液，尽量减少槽液带出损失，已造成不必要的浪费和增加后清洗的困难度；

⑥ 除油后水洗要充分，建议采用热水洗后，加1-2道自来水洗；

（二）微蚀：

① 生产注意事项：微蚀槽生产主要是注意时间控制，一般时间在1-2分钟左右，时间过短，粗化效果不良，板面发花或粗化深度不够，沉铜电镀后，铜层结合力不足，易产生起泡脱皮现象；粗化过度，孔口铜基材很容易被蚀掉，形成孔口露基材，造成不必要的报废；另外槽液的温度特别是夏天，一定要注意，温度太高，粗化太快或温度太低，粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷；微蚀槽如使用过硫酸盐体系时，铜含量一般控制在25克/升以下，铜含量太高，会影响粗化效果和微蚀速率；另外过硫酸盐的含量应控制在80—120克/升；

② 微蚀槽在开缸时，应留约1/4的旧槽液，以保证槽液中有适量的铜离子，避免新开缸槽液粗化速率太快，过硫酸盐补充应按50平米/3—6公斤来及时补充；另外微蚀槽负载不宜过大，亦即开缸时应尽量开大些，防止槽液因负载过大而造成槽液温度升高过快，影响板面粗化效果；

③ 板面经微蚀处理后，颜色应为均匀粉红色；否则说明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良（可能是时间不足，微蚀剂浓度太低，槽液铜含量太高等原因造成），应及时检查反馈并处理；

④ 板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水，尽量减少滴水带入，造成槽液稀释和温度变化过大，同时板件从微蚀槽取出时，也应注意滴液时间充分；

（三）预浸/活化

① 预浸液维护主要是槽液的比重和盐酸含量；槽液的比重主要取决于亚锡离子和氯离子的含量，盐酸主要是防止亚锡离子的水解和清洗板面氧化物；预浸槽槽液比重一般控制在18波美度左右，至少在16波美度以上；活化槽主要是监测槽液的活化强度，一般活化强度控制在30%左右，至少在20%以上，时间在7分钟左右；活化槽的比重只是作为参考项目，一般不需监测，只要预浸槽维护正常，钯水正常添加，钯槽比重即可维持20波美度以上；温度较低时，特别是冬天，活化槽应注意温度控制，温度应保持在25度左右；

② 预浸槽槽液一般也按每升工作液生产20平米产量更换，有时也用铜含量作为参考控制项目，一般铜含量控制在1克/升以下；开缸时多采用预浸液原液开缸，补充时采用预浸盐；预浸盐的补充100升工作槽添加多按每50平米添加预浸盐2公斤左右；

③ 钯槽使用寿命较长，维护良好时，可使用3-5年，槽液100升一般按50平米补加约200-300毫升胶体钯，

④ 钯缸应加装过滤系统，注意过滤系统预槽液接触处均应无金属存在，否则槽液会腐蚀金属，继而污染钯缸，造成钯缸报废和生产板的质量问题；

⑤ 板件从水洗槽取出进入预浸槽前，应注意减少滴水带入，以免稀释预浸液，降低槽液酸度，造成亚锡水解，槽液变混浊，同时也会污染活化槽；板件经预浸槽后直接进入活化槽，活化后应注意滴液，减少带出损失；

⑥ 活化后水洗要充分，减少板面污染；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；

（四）解胶

① 解胶液主要是控制槽液浓度，一般控制在10%左右，时间控制在5分钟左右，冬天应注意温度控制；

② 解胶液的更换一般也按上述除油和预浸的更换规则更换，除此之外，解胶液的铜含量也作为一个参考监测项目，铜含量一般控制在0。7克/升以下；

③ 板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应注意滴水充分，保证槽液和生产的稳定性；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；

（五）沉铜

① 沉铜槽主要是添加AB药水，A药水主要补充铜和甲醛，B药水主要补充氢氧化钠，AB液应该均衡添加，以防槽液比例失调；

② 沉铜槽药水一般是溢流或定期舀出部分废液，及时补充新液即可；沉铜的添加一般按6-10平米AB液各加1升左右；

③ 沉铜槽应保持连续的空气搅拌，建议加装过滤系统，使用10um的PP滤芯，每周应及时更换滤芯；

④ 应定期清洗沉铜槽内的析铜，否则会造成不必要的浪费和槽液的稳定性变差，清洗时可用废旧微蚀液浸泡干净后，彻底水洗干净后方可备用，以防微蚀剂污染沉铜槽；清洗时，应将槽液倒入一干净的备用槽内，并保持轻微空气搅拌；不生产时，槽液只要保持轻微空气搅拌即可；生产时空气搅拌液不宜太大，否则甲醛会挥发，槽液稳定性差，同时车间环境也会变差，无论从生产稳定，还是从车间环境安全来讲，大家都应该注意控制；

⑤ 沉铜液在长期停置不生产时，应该做报废处理；同时，沉铜液100升的槽体积在生产3000平米左右应重新开缸配槽；

⑥ 沉铜后板件应水洗干净，然后放入2%的稀硫酸液浸泡；主要是除去板面上铜钝化膜，以免影响化学铜与电镀铜之间的结合力；

（1）工艺复杂

（2）使用贵金属Pd活化液，价格较高。

（3）环境污染，化学镀铜是使用甲醛作为还原剂，对身体危害极大。

（4）微小孔金属化质量不可靠，镀夜的均镀和深镀能力有待进一步提高。

禁止使用含卤基板已成为世界趋势[Czs}，甲醛也被列为限制使用的化学药品Czs7。次磷酸钠、硼氢化钠、二甲胺基硼烷（DMAB）、水合麟可以替代甲醛，但是这些还原剂不稳定，价格高，仍不能广泛被工业生产所接受，寻求能够代替甲醛类的还原剂将仍是今后研究的一个主要课题。

鉴于传统化学镀铜存在的问题，从上世纪80代起人们就开始进行替代化学镀铜的直接电镀工艺的研究。90年代进入实用阶段，并在不断地改进和完善。直接孔金属化工艺有导电性聚合物体系和炭黑(石墨)悬浮液体系。

导电性聚合物或炭黑沉积在PCB孔中，用来替代化学镀铜层，因此取代了化学镀铜工艺。用于PCB孔金属化的导电高聚物有聚毗咯、聚苯胺、聚唾吩及其衍生物，PCB经过镀前处理后，将PCB基材浸于导电性聚合物悬浮液中，或粒径小于2μm的炭黑和石墨悬浮液中，其导电性聚合物或炭黑浓度必须足以在基材表面上生成一层能够确保电镀铜所要求的导电性涂层。

由于直接孔金属化工艺取代了化学镀铜，减少了甲醛污染，而且不需要使用贵金属把催化剂，因此也降低了成本。

电子产品安装技术高密度化使PCB导电通孔形态及尺寸发生很大的改变，通孔直经越来越小，插孔安装(TMT)要求通孔直径为。0.8-0. 9mm，表面贴装((SMT)要求通孔直径为。0.5-0.25mm，超高密度PCB要求通孔直径为0.4mm。而且PCB向多层发展，使得厚径比越来越大，如小孔金属化，孔径为0.2mm，板厚为2.5-3mm，最大厚径比达到15：1。这样则要

求电镀铜溶液具有更优越的均镀与深镀性能。

为了改善镀液性能，人们在电镀铜液中加入了许多添加剂。研究最多的添加剂是光亮剂和整平剂。整平剂是通过抑制金属结晶过程中峰尖放电和催化低谷金属结晶还原效应来实现金属层整平作用的，而光亮剂则主要是通过增大极化作用影响镀层的晶粒尺寸、晶面结构等来实现镀层光亮的。由于光亮剂和整平剂均具有整平和光亮作用，实际运用中很难区别光亮剂和整平剂。乙撑硫脉脲(N),2-镏基苯骈咪唑(M),2-唑啉基一聚二硫丙烷磺酸钠(SH-110),聚二硫二丙烷磺酸(SP)等是常用的光亮剂。聚二硫二丙烷磺酸(SP)单独使用时无光亮效果，且有负整平作用，但与其它光亮剂混合使用时则既可以整平又光亮。分子量600。以上的聚二乙醇（P）能使镀层结晶细致平整，与其它光亮剂配合使用起到光亮效果。目前，我国光亮剂与美国安美特公司和日本大和株式会社的210型硫酸盐镀铜光亮剂相比，差距表现在深镀能力、整平性、亲水性及工艺条件范围上。上海永生助剂厂沈品华等进行了聚乙烯亚胺的季胺化加成物研究，并研制出PN酸铜深镀剂，缩短了与“210”光亮剂的差距。实际上添加剂如整平剂、润湿剂、延展剂、光亮剂等其作用是相辅相成的，其协同作用机理有待进一步研究。

另外，提高镀液温度能够提高镀液电导率，进而能够提高均镀和深镀能力。但是，高温下有机添加剂特别易耗损，因此一般电镀铜操作温度为10—35℃。研究适应较高温度的有机添加剂无论对降低生产成本、提高工作效率以及镀层质量均有重要意义。