1、2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D1棕化培训教材棕化培训教材2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D2一、前言一、前言在多层板的制作中，内层电路板传统的表面处理工艺是黑化（Black Oxide）。随着PCB工业的迅速发展和市场的需求，PCB企业在制造技术不断向高精度、轻量、薄型方向发展的同时，亦在努力提高效率、降低成本、改善环境，并适应多品种、小批量生产的需求，而传统的黑化工艺难以实现水平生产、制作薄板的能力差，流程长，工艺控制复杂，操作环境差，污水处理成本高，发展受到限制，棕化（Brown Oxide replacement）就是在这种情况下应运而生。
2、2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D3 二、棕化工艺及设备简介二、棕化工艺及设备简介&工艺简介：工艺简介：棕化工艺是一项能满足多层板的内层板为增加结合力的化学棕化工艺是一项能满足多层板的内层板为增加结合力的化学处理工艺处理工艺-可替代传统的可替代传统的Black Oxide。它具有。它具有Black Oxide相相同的最终效能，增强膜层与半固化片之间的结合力，阻挡压板过同的最终效能，增强膜层与半固化片之间的结合力，阻挡压板过程中环氧树脂聚合硬化产生的胺类物质对铜面的攻击；同时具有程中环氧树脂聚合硬化产生的胺类物质对铜面的攻击；同时具有Black Oxide所无法比拟的优点，
3、如流程简单、生产周期所无法比拟的优点，如流程简单、生产周期 短，自短，自动化程度高、产能大、占地面积小，耗电量小、废水处理容易等。动化程度高、产能大、占地面积小，耗电量小、废水处理容易等。2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D4&棕化工艺流程：棕化工艺流程：放板放板 酸洗酸洗 水洗水洗3 碱性除油碱性除油 水洗水洗 3 出板出板 DI水洗水洗 水洗水洗 3 棕化棕化 活化活化 2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D5&棕化线设备及工艺参数：棕化线设备及工艺参数：I、棕化线速度：、棕化线速度：2.5-3.0M/MIN II、药水供应商名称：、药水供应商名称：A
4、TOTECH（安美特）（安美特）III、药水使用参数、药水使用参数葯液名稱葯液名稱控制成份控制成份濃度範圍濃度範圍溫度範圍溫度範圍酸性除油SPS硫 酸15-25 克/升20-40 毫升/升25 30鹼性除油劑BondFilm Cleaner ALK80-120 毫升/升50-60活化 BondFilm ActivatorPH值15 25 毫升/升6-835-45棕化BondFilm Part A PlusH2O2H2SO4銅离子90-110 升/升33-40毫升/升40-50毫升/升 25 克/升35-382023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D6三、黑化与棕化工艺比较三、黑化
5、与棕化工艺比较 v 原理简介原理简介 黑氧化黑氧化 是利用是利用NaClO2在碱性条件下的氧化性将板面的铜氧在碱性条件下的氧化性将板面的铜氧化为化为Cu2O的过程，并使其板面粗化，表面积增加，增强黑化层的过程，并使其板面粗化，表面积增加，增强黑化层与半固化片与半固化片CuO的结合力的结合力反应方程式：反应方程式：2 2Cu+2CLOCu+2CLO2 2-Cu Cu2 2O+CLOO+CLO3 3-+CL+CL-Cu Cu2 2O+2CLOO+2CLO2 2-CuO CuO+CLO+CLO3 3-+CL+CL-2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D7 通过氧化工艺生成针状的通过
6、氧化工艺生成针状的CuO、CuCu2 2O 晶状物，如图所示：晶状物，如图所示：2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D8棕化棕化不是直接在内层板铜表面生成一层铜的氧化物，而是在铜表面进行微蚀的同时生成一层极薄的均匀一致的有机金属转化膜（Organo-matallic Conversion coating）。过程大致如下，进入棕化液的内层铜表面在H2O2和H2SO4作用下，进行微蚀，使铜表面得到平稳的微观凹凸不平的表面形状，增大铜与树脂接触的表面积的同时，棕化液中的有机添加剂与铜表面反应生成一层有机金属转化膜，这层膜能有效地嵌入铜表面，在铜表面与树脂之间形成一层网格状转化层，增
7、强内层铜与树脂结合力，提高层压板的抗热冲击，抗分层能力。2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D9反应方程式：反应方程式：Cu+HCu+H2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2 CuSO CuSO4 4+2H+2H2 2O O Cu+nA Cu+nA Cu(A)Cu(A)n n Brown Coating Brown Coating2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D10Reaction TimeBrown coatingLayer FormationLayer DissolutionEtch depth increasing2023-1-16深圳崇
8、达多层线路板有限公司ME/R&D11RAdhesionLayer R1CuCuR R1RCuLaminationHeat/PressureCuCuRPrepregPolar and covalent bonds R1R R1RCuOrgano-Metallic Layer2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D12未经处理的铜面经棕化处理的铜面2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D13 黑黑 化化 棕棕 化化工艺流程比较工艺流程比较 除除 油油酸洗酸洗水洗水洗水洗水洗 活活 化化 水水 洗洗 DI 水洗水洗 干干 板板 棕棕 化化 碱性除油碱性除油 水水 洗洗
9、 微微 蚀蚀 预预 浸浸 黑黑 化化 水水 洗洗 DI 水洗水洗 干干 板板 水水 洗洗后处理后处理水洗水洗2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D14项 目棕化黑氧化操作温度主反应 35-45主反应 60-8060-80Cycle Time 4-10 分钟分钟 1.5-2 小时小时(未包括锔板时间）未包括锔板时间）Hold Time 48小时48小时锔 板 棕化后无须锔板黑化后须锔板生产效率由于水平传动，效率高垂直浸泡，受Cycle Time限制自动化程度 自动化程度高须人手上下板设 备可采用水平、垂直生产线一般采用垂直线废水处理简单，一般的酸碱中的即可完成 复杂安 全 性可
10、按一般化学品保管运输属于强氧化剂、储存运输操作过程需较为小心v 棕化和黑化外部操作条件比较棕化和黑化外部操作条件比较2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D15四、棕化试板性能测试：四、棕化试板性能测试：测试项目抗酸性测试压合后热冲击测试棕化拉力测试喷锡后炸板测试测试方法取一块1010cm的覆铜箔板，取一块1010cm的覆 铜 箔 板，H2SO4溶液中5分钟。将试板外层铜箔蚀去，切成1010cm的小块，放入烤炉烘烤1小时（烤 炉 温 度 设 定140），将锡炉温度设定为：2885，将试板浸锡三次，每次10SEC。取一张铜厚为1OZ的铜箔，做一遍棕化，然后用铜箔的光 滑 面 对
11、着 一 张7628半固化片进行压合，压合后将特定的拉力图形转移在铜箔上，用机械拉力计测出铜箔拉力。试板按正常流程做完喷锡后，将试板切成1010cm的小块，放入 烤 炉 烘 烤 1 小 时（烤 炉 温 度 设 定140），将锡炉温度设定为：2885，将试板浸锡三次，每次10SEC。测试要求棕化膜保持完整，未有棕化膜颜色变浅，露铜等缺陷。不可出现爆板分层、烧焦、白点等缺陷。3LB/IN试板未有爆板分层、玻璃纤维烧焦、白点等缺陷。测试结果PASSPASSPASSPASS2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D16五、综合评述五、综合评述棕化工艺与黑化工艺比较具有如下优势：C 流程较为
12、简单，操作方便C 易实现水平生产，处理薄板能力强C 产能大，占地面积相对较小C 棕化工艺能够有效的抑制粉红圈（Pink Ring）的形成C 密封式设计，药水生产温度低，出板口可直接接如空调 房，环境大为改善C 可适应现时的压板程序和电镀工艺C 耗水、耗电量少，节约能源，且废水处理容易2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D17虽然传统的黑化工艺比较成熟，其抗剥离强度比棕化工艺强，但棕化工艺各性能测试亦均符合IPC国际标准。产品品质可以满足客户要求，现国许多内大、中型PCB厂家大部分已经完成了由黑化工艺向棕化工艺的转变，棕化工艺亦得到许多国内外PCB客户的认可。棕化工艺发展迅速，最终将取代黑化工艺。让所有客户认可我公司棕化工艺，从而代替黑化工艺进行大批量生产。2023-1-16深圳崇达多层线路板有限公司ME/R&D18
