电沉积可以追溯到19世纪，当时用电池在银表面镀装饰金令人非常兴奋。除电沉积外，表面处理或预处理也是整个工艺的必要组成部分。
预处理通常是根据来料基板和电镀金属而定制的。它的目的是清除表面的有机和无机污染物。另外，预处理可以改变基板的表面形貌以增强附着力。它是必须在镀覆前完成的关键步骤，以达到所需的附着力，提高所沉积金属的沉积质量。
预处理采用清洁剂和微蚀步骤。在某些应用中，预处理是用来调整基板，以允许镀覆开始。预处理中使用的化学物质与镀覆工艺不兼容，必须在镀覆前彻底冲洗去除。电子制造冲洗通常是在两步或三步级联流动冲洗中完成的。
下面将介绍以下应用所需的预处理：
- 通用金属表面处理
- 电子制造镀层：
- 化学镀铜镀层
- 酸性镀铜镀层
- 表面涂层
- 一般金属表面处理
电镀前必须预处理金属表面。目的是去除表面的污染物。污染物可能是有机物（油、油脂、指纹）或无机物（水垢、污渍和氧化物）。
这种工艺被称为“酸洗”，通常包括使用硫酸或盐酸等强酸。酸洗液可能含有其他酸以及特定添加剂，如润湿剂和缓蚀剂。酸洗化学组成必须与特定的基体金属相容，能有效去除相关杂质和/或污染物。
必须明确并遵守酸洗液化学成分（类型、浓度和槽寿命）的选择及其使用条件（如温度、停留时间和部件搅拌），以便有效地进行表面预处理。在注入镀覆电解液之前，必须彻底冲洗酸洗溶液。
2.电子制造镀层
化学镀铜
化学镀铜工艺用于电子制造，使钻孔中的电介质金属化。沉积是自动催化或化学镀，不需要整流。
预处理在该工艺中非常关键，因为它具有多种功能。它首先使用清洁剂/调节剂清洁表面，然后通过将FR-4电介质中玻纤的负电荷改为中性，从而吸附引发铜沉积的催化剂。
清洁剂之后是微蚀刻，可刷新表面的铜，以及孔内的内层互连。它确保了铜表面良好的附着力和互连的完整性，使镀铜层和内层之间无分离。此步骤之后是催化剂及其冲洗。
如果预处理受到影响，镀层中可能会出现空洞，内层可能会出现互连分离。化学镀铜工艺之前有“去钻污”。去钻污被认为是工艺，而不是预处理。
酸性镀铜
印制电路的主要工艺是电镀铜。它形成的电路将电流输送到整个电路板。进入电镀生产线的部件已经通过了化学镀铜工艺。此时的预处理包括清洗步骤、微蚀和酸预浸。
“清洁剂”具有一系列功能：洗涤剂成分去除污垢和有机残留物（指纹），酸性成分去除氧化，表面活性剂润湿表面。适当湿润的表面将有助于清除狭窄导通孔中截留的空气。截留的空气会导致形成空洞和不连续。对于高厚径比孔和盲孔，建议在清洁槽中振动部件。应遵循供应商关于配制、镀液寿命、操作温度和停留时间的建议。“清洁剂”步骤后应进行良好的冲洗。
微蚀步骤是温和的，可以去除5微英寸至10微英寸的铜，露出新的待镀覆表面。不建议过度蚀刻，因为它可能溶解化学镀金属，导致空洞。
预处理的最后一步是酸预浸。它有两个功能。首先，它可确保铜表面无氧化，其次，使表面酸化，以匹配铜电解液的酸度。
表面涂层
本专栏文章选择将表面涂层分为：
- 单层涂层：热风焊料整平（HASL）、有机可焊性防腐剂（OSP）、浸银、浸锡
- 多层涂层：ENIG、ENEPIG和EPIG/EPAG
单层涂层
此类涂层的预处理是基于创建无污染物/氧化物的清洁表面。此外，对于浸银和浸锡，还要考虑铜表面的表面形貌。
为了使HASL形成无退润湿的连续金属间化合物（IMC），铜表面必须清洁和原始态。对于预处理，部件以水平传送方式经过清洁剂和微蚀刻；然后在进入熔融焊料之前进行助焊剂浸渍。预处理不当可能导致铜表面焊料退润湿。
对于OSP，采用同样的清洗铜表面原则。OSP通常在连续水平设备中运行。OSP只针对铜表面，与清洁的铜形成复合物。
浸银，顾名思义，是一种浸没或置换反应。它是由电动势驱动的。预处理包括清洁剂和微蚀刻。微蚀刻是以过氧化氢为基础，可产生更平滑的铜形貌。更平滑的形貌消除了焊接后IMC处产生气泡空洞的可能性。
浸锡预处理通过清洗和微蚀刻完成。浸没反应的均匀开始对于锡沉积的连续性很重要。
多层涂层
之前《ENIG镀覆工艺》的专栏文章详细介绍了ENIG、ENEPIG和EPIG/EPAG的预处理。可应用于ENIG的预处理同样可应用于ENEPIG/EPAG。
结论
预处理对于所设计工艺的成功起着关键作用。需要特别注意生产线的前端（预处理）。按照数据表遵循供应商的说明。达不到标准或不完整的预处理可能会带来严重的后果，导致产品报废。
George Milad担任Uyemura公司技术部客户经理。如需阅读往期专栏或联系Milad，可单击此处。
