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黑孔化工艺与超声波概况
印制板孔金属化技术是印制板制造技术的关键之一[1]，长期以来人们一直使用化学镀铜的方法，但是化学镀铜溶液中的甲醛对生态环境有危害，并且有致癌的潜在风险。随着技术的进步，人们不断研究开发出了直接电镀技术，该工艺技术流程简单， 降低了生产的总成本；现在市场上的直接电镀产品，都不含化学铜产品，改善了操作环境，减少了对环境的污染。黑孔化直接电镀工艺就是其中较为成熟的工艺之一。
超声波利用其在液体介质中的空化效应，液体内出现微小空洞，当声波达到一定强度时，空洞会
发生剧烈爆炸，具有强大的能量，使液体分子高速撞击被清洗物体的表面，将污物撞击下来，并使液体分子进入孔隙。
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1黑孔化工艺流程
黑孔化原理[2]是将精细的石墨和碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，在孔壁上吸附以石墨为分散相的碳黑悬浮液，干燥后获得导电性碳黑层， 然后进行电镀。
工艺流程如下：
水洗→清洗→水洗→第一次整孔（超声波）→水洗→黑孔→烘干→水洗→第二次整孔（超声波）→水洗
→黑孔→烘干→微蚀→水洗→抗氧化→水洗→烘干。
超声波基本由超声电源、换能器及传播介质三部分构成，超声波与声波一样是一种疏密的振动波，介质的压力作交替变化，观察其中一点的压力变化如图1所示。在液体中产生撕裂的力，且形成真空的空泡，并被后面的压缩力压挤而破灭。达到超声波清洗的一定值时，气泡将迅猛增长，然后又突然闭合，在气泡闭合时，由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波，在其周围产生上千个大气压的压力，这也就是所说 的“超声空化”。
借助于超声波的超声空化作用，可以达到良好的清洗效果及其它效果。相同频率的超声波，在同一液体介质中功率越大，清洗力越强。同一液体介质中，低频的超声波“空化泡”数量少却大而爆破冲击力较强，适用于较大颗粒污垢的工件表面清洗。随着超声频率的提高，“空化泡”相对数目增加但小从而爆破冲击力减弱，因此，高频超声波特别适用于小颗粒污垢的清洗而不破坏工件表面。
2应用超声波的试验方案及试验结果
- 2.1超声波对材料表面的影响
- 2.1.1实验过程
材料：选用I类铜箔、II类铜箔各10张，均为12 mm铜厚/12.5 mm PI厚/12 mm铜厚的电解无胶铜箔；
流程：钻孔→黑孔→检查→镀铜→线路→蚀刻→检查；
结果分析：在黑孔后用二次元检查表面是否有裂纹，在蚀刻后检查线路开路情况。
2.1.2实验结果
二次元（× 70 ）检查表铜无裂纹，表面无裂纹，如图2所示。
电测检查：有一件开路为线路断线，无线路裂纹开路。不良图片如下。
- 2.2第一次整孔时超声波的功率影响
- 2.2.1实验过程
材料：双面I类铜箔10张；
流程：钻孔→黑孔→镀铜→贴干膜→曝光→显影→蚀刻→贴覆盖膜→压制固化→印字符→压制固化→ 沉镍金→SMT→针测→ 冲外形→四线测试→FQC
选择的参数分别为：
条件A：超声波关闭，实际功率为零；
条件B：超声波的额定功率2.4 KW，实际功率为2.2 KW。
- 2.2.2实验结果
镀铜后随机抽取3件样品，共15个孔，做金相切片。条件A情况下孔内完全没有铜，造成开路，如图4所示；条件B情况下孔良好，如图5所示。
随机抽取条件B的3件样品，共15个孔，过回流焊，没有出现不良孔，如图6所示。
条件B样品沉金工序后过SMT针测，孔铜质量良好，没有出现过孔不良现象，所有切片铜厚在12 mm ~ 25 mm之间，如图7所以示
2.3第二次整孔时超声波对孔的影响
2.3.1实验过程
材料：双面I类铜箔18张；
流程：钻孔→黑孔→镀铜→线路→蚀刻→检查； 选择的参数分别为：条件C：超声波功率3格；条件D：超声波关闭。
2.3.2实验结果
金相切片观察各条件下的过孔情况。条件C无过孔不良；条件D出现过孔不良，有孔破现象，如图8所示。
3.结论
通过对超声波在黑孔化直接电镀工艺中应用的研究，了解了超声波的重要性，可以更好地指导生产，提高产品合格率。实验后可得出以下结论：
- 超声波不会造成材料表面裂痕，对后续线路制作没有影响，黑孔工序中可以开启超声波；
- 增加第一次整孔超声波的功率后，得到比较好的过孔质量，经过SMT不会产生不良，可以使用功率B进行生产；
- 第二次整孔超声波关闭后产生孔破的风险增大，后续生产需开启超声波。
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