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SHADOW黑影工艺--FPC孔金属化
发布时间:2020/6/10   点击次数:1178 

基于潮流所趋,世界各地环境保护意识日渐浓烈,各方人士对于环境污染的来源尤其关注,而于线路板生产过程中,一般传统沉铜流程都会产生大量污染物及消耗大量洗水。

因此直接电镀法的出现,对于传统沉铜的缺点都能够作出极大改善,而其中由美国电化公司(Electrochemicals Inc.) 所制造的黑影制程(Shadow Process)便是众多直接金属化(Direct Metallization Process)中一门表表者。

黑影法(Shadow)最主要利用石墨(Graphite)作为导电物体。由于石墨分子结构中,有大量游离电子,因此石墨的导电性能比一般碳黑化为高。而电镀速度与涂层导电性能是成正比例的,所以涂层导电性能越高,电镀速度越快。

黑影直接金属化流程(Shadow Direct Metallization Process)简单,主要分为五个化学槽: 
(1) 清洁/整孔槽 (Cleaner/Conditioner) 
(2) 黑影槽 (Conductive Colloid) 
(3) 定影槽 (Fixer) 
(4) 微蚀槽 (Micro-Etch) 
(5) 抗氧化槽 (Anti-Tarnish)

其中抗氧化槽更是选择性的,需视乎生产板放置时间而决定需要与否。

黑影法分别拥有水平式(Conveyor)及垂直式(Vertical)生产方式,但是由于垂直生产方式生产时间较长,不及水平式生产简单,所以本公司极力推荐黑影水平输送生产方式,以取代现时传统沉铜流程。

黑影流程化学剂种类 
(1) 清洁/整孔剂 (Cleaner/Conditioner) 
清洁/整孔剂是一种微碱性的液体,主要功用是用来清洁孔壁表面以及作为一种整孔剂(Conditioner)调节玻璃纤维及环氧树脂的表面适合导电胶体拥有足够吸附力。 
(2) 黑影剂 (Conductive Colloid) 
黑影剂是一种微碱性液体,成份含有独特的添加剂及导电胶状物质,使孔壁上形成导电层。 
(3) 定影剂 (Fixer) 
除去孔壁上多余的黑影剂,使黑影导电层更能平均分布于孔壁上。 
(4) 微蚀剂 (Micro-Etch) 
微蚀剂的主要成份是过硫酸钠和硫酸。微蚀剂的主要作用是透过侧蚀作用,除去铜面上的黑影。由于树脂及玻璃纤维是惰性的,所以微蚀剂不能够除去板料上的黑影。 
(5) 防氧化剂 (Anti-Tarnish) 
防氧化剂是微酸的液体,用途为保护铜面,使它不致容易氧化

黑影流程

放板 
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清洁/整孔剂 
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水洗 
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黑影剂 
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定影剂 
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水洗 
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干燥 
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检查 
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微蚀剂 
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水洗 
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防氧化剂 
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水洗 
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干燥 
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收板 
询问:此工艺与黑孔工艺对比在孔的可靠性上有多大差异?作为石墨做导电介质其颗粒性要比黑孔工艺的碳大十倍以上,对于FPC板,其过孔的特殊性是与PCB不同的,对此问题想请教一下更仔细一些。

SHADOW与Blackhole在工艺上其中三个个不同的地方是:1)Blackhole要过两次,SHADOW一次即可;2)SHADOW有专利的定影剂(Fixer);3)SHADOW使用GRAPHITE作导电物质,而BLACKHOLE使用碳黑;

由于以上的不同,所以可以考虑:1)为什么要过两次BLACKHOLE,而非一次?早期BLACKHOLE也是采用一次,后来改为两次。 2)SHADOW采用定影剂来控制沉积在HOLEWALL上的石墨厚度,而BLACKHOLE是采用风刀(AIR KNIFE)来控制沉积在孔壁上的碳的厚度,两者的优劣不辨自明; 3)碳黑和石墨的导电度差异是显而易见的;

当沉积在孔壁上的碳黑厚度太厚时,就会带来孔壁分离的问题,导致孔壁的信赖度有问题,特别是做Multilayer时,问题更甚。

碳的结晶体结构为 SP3,石墨的结晶体结构为SP2,所以石墨存在更多的游离p电子,自然导电度(Conductivity)也就更优。

当然,在Particle Size方面确实SHADOW比BLACKHOLE要大,BLACKHOLE为50~100 nm,SHADOW为0.6um,但石墨为片状结晶,0.6um为其宽度尺寸,其厚度为宽度的1/15即0.04um;所以在HOLEWALL的coverage方面SHADOW能达到很好的覆盖效果。另外,BLACKHOLE为溶液,SHADOW COLLOID为胶体,后者对铜离子污染容忍度较大,前者对铜离子及其它正电离子的污染较敏感,这样BLACKHOLE的Particle Size就容易超出100nm,这时工艺就难以控制。

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