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1、,化学沉铜原理介绍,Date: 10.July. 2007,培训大纲,1.PTH介绍2.化学沉铜原理介绍3.化学沉铜异常及处理,PTH简要介绍,双面板或多层复合板各层铜箔之间原本是绝缘层,有时为了实现某些要求功能,需要各层间的连接与导通,此时就需在铜箔上镀导通孔即PTH(Plating Throught Hole),通孔横截面模型,PTH的方式,黑孔(Black Hole)+电镀化学沉铜+电镀,化学沉铜原理介绍,流程简介,膨松除胶渣中和 Desmear 调整清洁调整剂微蚀 预浸活化加速化铜 PTH,膨松,NaOH 20g/l已二醇乙醚30/l已二醇2g/l水其余温度60-80时间5min,成分
2、及操作条件:,膨松,功能：利用溶剂膨松软化树脂胶渣原理：环氧树脂是高聚形化合物，具有优良的耐蚀性。其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解（如：浓硫酸对环氧树脂主要是溶解作用，其凹蚀作用是十分明显的）。根据“相似相溶”的经验规律，醚类有机物一般极性较弱，且有与环氧树脂有相似的分子结构（R-O-R），所以对环氧树脂有一定的溶解性。因为醚能与水发生氢键缔合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用水溶性的醚类有机物作为去钻污的溶胀剂。注意点:溶胀液中的氢氧化钠含量不能太高，否则，会破坏氢键缔合，使有机链相分离。,NaOH35g/lKMnO455g/lNaCIO 0.5g/l温度75时间10min,成分及操
3、作条件:,除胶渣,除胶渣,功能：利用KMnO4的强氧化性,在高温及强碱条件下与树脂发生化学反应,使其分解溶去。原理：在高温碱性条件下，高锰酸钾使环氧树脂碳链氧化裂解： 4MnO4-C环氧树脂4OH-4MnO42-CO22H2O 同时，高锰酸钾发生以下副反应：4MnO4- +40H- = 4MnO42- + O2(g) + 2H2O MnO42-在碱性介质中也发生以下副反应： MnO42- + 2H2O + 2e- = MnO2(s) + 40H- NACIO作为高锰酸钾的再生剂，主要是利用其强氧化性 使MnO42-氧 化为MnO4-,H2SO4100mL/lNaC2O4 30g/l温度 40-
4、50时间 5-7 min,成分及操作条件:,中和,中和,功能：除去残存在板面及孔壁死角处的MnO2和高锰酸盐。原理：锰离子是重金属离子，它的存在会引起“钯中毒”，使钯离子或原子失去活化活性，从而导致孔金属化的失败。因此，化学沉铜前必须去除锰的存在。 在酸性介质中： 3MnO42-+4H+ = 2MnO4-+MnO2(s)+2H2O 2MnO4-+5C2O42-+16H+ = 2Mn2+10CO2(g)+8H2O5 C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2+2CO2+2H2O,调整,成份：清洁-调整剂 DI水功能：除去板面轻微氧化物及轻微污渍, 对树脂界面活性调整有极好的效果; 直接影响沉铜的
5、背光效果.原理：酸性溶液,与氧化物反应而使之溶 去;有机清洁剂，对有机油污具有 溶解作用.整孔性高分子吸附于孔壁表面 使孔壁表面显正电性.,调整,注意点：应根据生产板面积累加来及时补充药品，达到一定产量后，槽液需要更换，重新开缸；过滤系统：一般建议除油槽加装过滤系统，不仅可以有效过滤槽液中的粉尘杂质，同时也可有效搅拌槽液，增强槽液对孔壁的清洗调整效果；滤芯一般使用510um的PP滤芯，每小时过滤4-6次；板面经除油水洗后，应该没有油污，氧化斑存在，即为除油效果良好；板件从除油槽取出时，应注意滴液，尽量减少槽液带出损失，已造成不必要的浪费和增加后清洗的困难度；除油后水洗要充分，建议采用热水洗后，
6、加1-2道自来水洗；,清洁-调整剂对界面活性的调节机理,除胶渣后的孔壁表面,清洁后的孔壁表面,H2SO4100mL/lH2O2 80ML/lNH2CH2NH2 10g/l温度 20 30 时间 12min,成分及操作条件:,微蚀,微蚀,功能: 除去铜表面的有机薄膜； 微观粗化铜表面。原理: Cu+ Cu2+ 2 Cu+ Cu+ H2O2 Cu2+2OH-,微蚀,注意点：微蚀槽生产主要是注意时间控制，一般时间在1-2分钟左右，时间过短，粗化效果不良，板面发花或粗化深度不够，沉铜电镀后，铜层结合力不足，易产生起泡脱皮现象；粗化过度，孔口铜基材很容易被蚀掉，形成孔口露基材，造成不必要的报废；另外槽液
7、的温度特别是夏天，一定要注意，温度太高，粗化太快或温度太低，粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷；微蚀槽如使用过硫酸盐体系时，铜含量一般控制在25克/升以下，铜含量太高，会影响粗化效果和微蚀速率；另外过硫酸盐的含量应控制在80120克/升；微蚀槽在开缸时，应留约1/4的旧槽液，以保证槽液中有适量的铜离子，避免新开缸槽液粗化速率太快，过硫酸盐补充应按50平米/36公斤来及时补充；另外微蚀槽负载不宜过大，亦即开缸时应尽量开大些，防止槽液因负载过大而造成槽液温度升高过快，影响板面粗化效果；板面经微蚀处理后，颜色应为均匀粉红色；否则说明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良（可能是时间不足，微蚀剂浓度太低，
8、槽液铜含量太高等原因造成），应及时检查反馈并处理；板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水，尽量减少滴水带入，造成槽液稀释和温度变化过大，同时板件从微蚀槽取出时，也应注意滴液时间充分；,微蚀前后的铜面状况,微蚀前,微蚀后,成分及操作条件:,预浸,主要成分： HCL 、SnCL2 aq 比重： 1.120-1.150 温度： 常温 时间： 1-2 min,预浸,功能:防止板子带杂质污物进入昂贵的钯槽;防止板面太多的水带入钯槽而导致局部水解；预浸槽与活化槽除无钯之外,其它成份完全一致；,预浸,注意点：预浸液维护主要是槽液的比重和盐酸含量；槽液的比重主要取决于亚锡离子和氯离子的含量，盐酸主要是防止亚锡离子的
9、水解和清洗板面氧化物；预浸槽槽液一般按生产板平米数来添加更换，有时也用铜含量作为参考控制项目，一般铜含量控制在1克/升以下；开缸时多采用预浸液原液开缸，补充时采用预浸盐；板件从水洗槽取出进入预浸槽前，应注意减少滴水带入，以免稀释预浸液，降低槽液酸度，造成亚锡水解，槽液变混浊，同时也会污染活化槽；板件经预浸槽后直接进入活化槽；,成分及操作条件:,活化,成分： SnCL2 .2H2O、PdCL2、HCL、 H2O SnCL2 : 3-12g/l Pd含量 : 100-160ppm比重 : 1.135-1.195 Cu2+1500PPM温度 : 40-48时间 : 5-7 min,活化,成份:SnC
10、l2 PdCl2 DI水功能/原理:表面显负电性的钯胶团由于整孔性高分子的作用附着在孔壁,经后续加速，最终使Pd沉于孔壁。,Pd2+2Sn 2+ (PdSn2)6+(PdSn2)6+ Pd+Sn4+Sn2+ Pd+nSn2+3nCl- Pd(SnCl3)nn-,活化,注意点：钯槽使用寿命较长，维护良好时，可使用3-5年，槽液100升一般按50平米补加约200-300毫升胶体钯;钯缸应加装过滤系统，注意过滤系统预槽液接触处均应无金属存在，否则槽液会腐蚀金属，继而污染钯缸，造成钯缸报废和生产板的质量问题；活化后水洗要充分，减少板面污染；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；,活化后的孔壁表面
11、,成分及操作条件:,加速,HBF4 5g/lCH3BH40.5g/l温度 20-30时间 4-5 min,加速,功能:剥去Pd外层的Sn4+外壳,露出Pd金属,清除松散不实的钯团或钯离子原子等。原理:钯胶团粘附的板子,在经水洗,在鼓气的作用下,Pd粒外会形成Sn(OH)4外壳.通过HBF4型加速剂使SnCl2、Sn(OH)4、Sn(OH)Cl2等除去。 SnCl2+2HBF4 Sn(BF4)2+2HCl Sn(OH)4+4HBF4 Sn(BF4)4+4H2O Sn(OH)Cl+2HBF4 Sn(BF4)2+HCl+H2O,加速反应,注意点：解胶液主要是控制槽液浓度，时间控制在5分钟左右，冬天应
12、注意温度控制；解胶液的更换一般也按生产板的平米数添加更换，除此之外，解胶液的铜含量也作为一个参考监测项目，铜含量一般控制在0.7克/升以下；板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应注意滴水充分，保证槽液和生产的稳定性；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；,加速剂后的孔壁表面,成分及操作条件:,化学沉铜,CU2+ 2.5-3.5g/l NaOH 9-13g/l HCHO 2.5-5g/lEDTA 3040g/l稳定剂少量 沉铜速率 12-20u”(薄铜)背光级数 8 温度 30-38时间 20min,化学沉铜,功能:在钯的催化作用下被甲醛还原而沉于钯上.原理: CuSO4+2HCHO+4N
13、aOHCu+NaSO4+2HCOONa+2H2O+H2 1.电子的形成: HCHO+OH-H3COO- H3COO-+OH- HCOO-+H2O+H- H-H0+e-(在Pd的导电作用下) 2.钯表面起始反应:Pd+2e-+Cu2+ Pd-Cu Pd-Cu+2e-+Cu2+Pd-Cu+Cu 3.自我催化反应:Cu0+2e-+Cu2+ Cu0+Cu0,化学沉铜,注意点: 沉铜槽主要是添加补充铜、甲醛、氢氧化钠，各组分应该均衡添加，以防槽液比例失调沉铜槽药水一般是溢流或定期舀出部分废液，按生产平米数及时补充新液即可；沉铜槽应保持连续的空气搅拌，要加装过滤系统，使用10um的PP滤芯，每周应及时更换滤芯；应定期清洗沉铜槽内的析铜，否则会造成槽液的稳定性变差，清洗时可用废旧微蚀液浸泡干净铜后，再水洗干净，防微蚀剂污染沉铜槽；清洗时，应将槽液倒入干净的备用槽内，并保持轻微空气搅拌；不生产时，槽液只要保持轻微空气搅拌即可；生产时空气搅拌液不宜太大，否则甲醛会挥发，槽液稳定性差，同时车间环境也会变差；沉铜液在长期停置不生产时，应该做报废处理；同时，沉铜液100升的槽体积在生产3000平米左右应重新开缸配槽；沉铜后板件应水洗干净，然后放入2%的稀硫酸液浸泡；主要是除去化学铜与电镀铜之间的结合力；,
