半加成工藝：濺鍍作為種子層在FR-4的初步研究

陳華麗 辜小謹

（汕頭超聲印制板公司，廣東 汕頭 515065）

1 引言

半加成法，有在非導體的裸基材上形成導體種子層（Seed Layer）的方法。關于在基材上種子層的形成方式除了薄銅箔外，還增加了：沉厚銅、極薄銅箔（銅載體超薄銅箔，厚度為3 μm、1 μm）、涂覆了Primer的銅箔、濺鍍。

濺鍍具有無污染、多用途、附著性好等優(yōu)點，幾乎在任何材料均可析鍍上；且與基板的附著強度高，是一般蒸鍍膜的10倍以上。目前隨著線路的細化，濺鍍憑著其與基材有著良好的附著力，也逐步應用到PCB行業(yè)中。

目前濺鍍的具體應用有：（1）在PI材料上形成種子層；（2）用于SOP載板的制作。在硬質FR-4基材形成種子層的研究還未見，本文對此進行了初步的探索。

在FR-4基材上形成良好的種子層是半加成工藝得以實施的第一步，為此必須保證濺鍍層與基材間有牢固的結合力。研究的結果表明：在高Tg（HTg）FR-4的基材上，采用不同的濺鍍方式得到的種子層對最終的結合力有很大的影響。

由于濺鍍設備的限制，只進行表面濺鍍的研究，孔內的濺鍍沒有進行。

2 濺鍍工藝

濺鍍工藝是將欲鍍材料（如鈀材料）置于陰極，而基板置于陽極。在真空濺鍍艙中，注入氬氣，電極加數(shù)千伏的直流電。氬氣受到外來能量的激發(fā)，其電子從基態(tài)跳躍到較高能階的軌道，成為離子狀態(tài)（Ar+），即氬氣處于受激態(tài)。由于陰極電位差，氬離子會加速向陰極表面飛去。當氬離子與鈀材表面（Target）發(fā)生碰撞時，鈀材表面的原子被撞擊出來，由于在真空中，鈀原子會直接到達基板（Substrate），從而沉積在基材上。以下是濺鍍時的示意圖（圖1）。

圖1 濺鍍示意圖

3 實驗流程設計

3.1 實驗流程

HTg FR-4板料準備（銅箔H/H）—→切板（120 mm×100 mm）—→定量蝕刻（把雙面銅箔蝕刻干凈）—→濺鍍—→表面（酸洗+微蝕）處理—→電鍍加厚至30 μm→圖形轉移—→ 蝕刻—→剝離強度測試（按照IPC-TM-650 2.4.8）

3.2 濺鍍的條件

條件1：在HTg FR-4基材上，先濺鍍一層鎳作為過渡層金屬，再濺鍍一層銅；

條件2：在HTg FR-4基材上，先濺鍍一層鎳，再濺鍍一層銅，再鍍一銅層；

條件3：與條件2不同的是鍍銅的條件。

（備注：此處的濺鍍由復旦大學材料科學系協(xié)助完成）

4 實驗結果分析

4.1 不同表面形貌的分析

實驗結論：從表面形貌分析可以看出：濺鍍條件1形成的濺鍍層并不能完全覆蓋住FR4基材面，而濺鍍條件2和濺鍍條件3形成的濺鍍層則完全覆蓋了基材面。

4.2 蝕刻后的實驗板

蝕刻后的線路如圖2所示：

圖2 線路圖

4.3 剝離強度測試

3種濺鍍條件的線路剝離強度測試，如表1和圖3所示。

表1 線路剝離強度測試表單位：N/mm

圖3

從以上的對比可以得出：濺鍍條件3形成的種子層結合力最好，剝離強度＞1.2 N/mm，甚至有些達到了1.6 N/mm，遠遠超出了IPC要求的1.2 N/mm。

而濺鍍條件2形成的種子層結合力出現(xiàn)了波動，這說明濺鍍后補加電鍍銅處理工藝也相當重要，這是保證形成種子層關鍵的因子之一。

而濺鍍條件1，即濺鍍后沒有電鍍銅的結合力相當差，這說明這層薄的濺鍍層還是無法滿足PCB板所要求的結合力。

5 實驗結論

從理論上講，盡管濺鍍與基材可以形成良好的結合力，但并不意味著只要有濺鍍就能夠滿足PCB板所要求的結合力。在FR4等硬質基材上，如何獲取一層致密的和結合力良好的濺鍍層，是濺鍍運用于MSAP工藝的首要條件。

而實驗證明，當采用適當?shù)臑R鍍方式后，PCB板可以獲得優(yōu)異的結合力；剝離強度＞1.2 N/mm，有些實驗板甚至達到了1.6 N/mm。