1.棕化液開(kāi)發背景
印刷(shua)線路闆(PCB)屬于(yu)電子設備制(zhi)造業，是保證(zheng)各種電子元(yuán)❤️件形成電氣(qi)互連的平台(tái)。PCE使用的聚合(hé)物基材可以(yǐ)是玻纖布增(zeng)強👄的環氧樹(shu)脂，或者苯酚(fēn)、聚酰胺🎯等聚(ju)合物，也可以(yǐ)是其他樹脂(zhi)等。在聚合物(wu)基材單面或(huo)雙面覆蓋一(yi)層薄銅，在銅(tóng)面上覆蓋光(guang)刻膠，經☔曝光(guang)、顯影、蝕刻後(hòu)，可在銅面上(shàng)形成線路圖(tu)形，如此🐆可以(yi)制作出單🏃面(mian)或雙面的線(xian)路闆。由于單(dan)雙面闆提供(gòng)電氣互連的(de)😍密度非常有(you)限，于👨❤️👨是發展(zhǎn)出了目前廣(guǎng)泛使用的多(duo)層線路闆。上(shang)述的雙面闆(pan)又稱内層闆(pǎn)，把雙面闆堆(dui)積起來，在雙(shuāng)面闆之間用(yòng)半㊙️固化的樹(shu)脂隔開，經過(guò)熱壓後形成(cheng)多層闆。爲了(le)實現各層闆(pan)之間的電氣(qì)互連，需🌍要鑽(zuan)導通孔、盲孔(kǒng)或者是🌏埋孔(kǒng)。
在 PCB 多層闆制(zhi)造過程中，一(yi)個典型的問(wèn)題是銅與膠(jiao)之間🔅出現分(fèn)層。爲了增強(qiang)内層之間的(de)接合力，PCB研究(jiū)✌️人員進行了(le)各☁️種探索，在(zai)📞這個過程中(zhong)發展起來的(de)黑氧化㊙️(black oxide技術(shu)成了 PCB 内層處(chù)理的主要技(jì)🌈術之一，并廣(guang)泛應用于實(shi)際生産❗中。随(suí)着PCB 工業的迅(xun)速發展和市(shi)場的需求，PCB 企(qi)業在制造技(jì)術不斷向高(gāo)精度、輕量、薄(báo)型方向發展(zhan)的同時，亦在(zai)努力提高效(xiao)率、降低成本(ben)、改善環境❤️，并(bìng)适應多品種(zhong)㊙️、小批量生産(chǎn)的需求，而傳(chuan)統✏️的黑化工(gong)藝難以🌍實現(xiàn)水平生産、制(zhì)🐕作薄闆的能(neng)力差，流程長(zhang)，工藝控制複(fu)雜，操作環境(jing)差，污水處理(li)🈚成本高，發展(zhǎn)受到限制。雖(sui)然黑氧化技(jì)術可以增強(qiáng)💯内層間的結(jie)合力，但是仍(réng)然存在問題(ti)。在多層闆鑽(zuàn)孔過程中，高(gao)機械應力令(ling)孔周圍💘産生(sheng)微分層現象(xiàng),在後續的✏️去(qu)鑽污及鍍銅(tong)過程中酸性(xing)溶液通過毛(mao)細作用滲入(rù)層🌂間。由🔞于酸(suan)性溶液會溶(róng)解銅氧化😍物(wù)，露出了銅本(ben)身的顔色，即(ji)粉紅圈現象(xiang)。粉紅圈現象(xiang)不僅隻是外(wai)觀上的問題(tí)，而且存在功(gōng)能🔅上的問題(ti)，因此多層闆(pǎn)出現粉紅圈(quan)💁現象通常被(bèi)認爲是廢品(pin)。
自上世紀90年(nián)代中後期，歐(ou)美廠商推出(chū)了棕化工藝(yì)。棕氧化(brown oxide)技術(shù)克服了黑氧(yǎng)化所不能避(bì)免的缺點1，能(neng)☂️夠促進銅面(miàn)與聚合物樹(shù)脂這一無機(jī)/有機界面的(de)粘結，爲🌈多層(ceng)印😄制線路闆(pǎn)在後續的線(xiàn)路生産、電子(zi)元件的表面(miàn)焊接、貼裝，提(tí)供可靠層間(jian)結合力。該工(gong)💛藝由于操作(zuo)簡單、條件溫(wen)和、生産效率(lü)高等優點，而(ér)逐漸取代黑(hēi)✌️化工藝，成爲(wèi)印制線路闆(pan)内層制🌈作的(de)主流工藝。
2. 棕(zōng)化機理
棕化(hua)液是提高印(yìn)制電路闆多(duo)層印制電路(lù)内層銅面與(yu)聚合㊙️材🐇料粘(zhan)結力的處理(lǐ)液，提高多層(ceng)闆之間的接(jiē)合力✉️可以從(cóng)兩✌️個因♈素着(zhe)手:一是提高(gao)粘接面的比(bǐ)表面積，二🧡是(shi)形成了一層(céng)♻️有機金屬轉(zhuǎn)化膜。内層闆(pǎn)經過棕化處(chu)理後，在銅表(biao)面形成一🌈層(céng)均勻的蜂窩(wō)狀的有機金(jīn)屬銅層，這種(zhong)結構能增強(qiang)與半固化樹(shu)脂的結合力(li):同時在層壓(yā)過程中，參與(yǔ)樹脂固化交(jiao)聯反應，從而(ér)👌形成了化學(xue)鍵，進👣一步增(zeng)強了與半固(gù)化樹脂的結(jie)合力。棕化能(néng)防止銅進🏃♂️一(yi)步被腐蝕，保(bao)護銅線路，提(tí)高耐酸性，保(bǎo)證了PCB多層闆(pǎn)的質量和性(xing)能。
棕化過程(cheng)是銅在一種(zhǒng)酸性的介質(zhi)中，銅表面被(bei)氧化劑🔴氧化(hua)🌂成爲 Cu,O，形成的(de)氧化亞銅膜(mo)層具有緻密(mì)、完整、均勻、粗(cū)糙度🏒一緻等(deng)特✔️點，爲下一(yi)步有機金屬(shǔ)轉化膜的形(xing)成提供良好(hao)😍的物理💛結構(gou)。氧化亞銅與(yu)含N、S、O的雜環有(you)機化合物緩(huan)蝕劑生💔成有(you)機金⚽屬銅膜(mó)，沉積在 CuO上面(mian)。因㊙️爲含 N、S、O的雜(zá)環有機化合(he)物的中心含(han)有⚽孤對電子(zǐ)和芳香環，而(er)氧化亞銅中(zhong)銅原子具有(you)未充滿的空(kong)間d軌道，易接(jiē)受電子，産生(shēng)π鍵和配位鍵(jian)，由這兩種鍵(jiàn)構成有機金(jīn)屬化合物聚(ju)合生成不溶(róng)性沉澱薄膜(mo)，非常穩定，阻(zu)止了腐蝕介(jiè)質的侵蝕，防(fang)止粉紅圈的(de)産生。通過棕(zong)氧化處理後(hou)的内層闆結(jie)構如圖1所示(shì)。
