APCB电镀制程讲义

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1、電鍍制程講義,編寫:樊延彬,APCB,目 錄,電鍍的前後制程 第一章:PTH工藝流程 第二章:ICU工藝流程 第三章:IICU工藝流程 第四章:蝕刻工藝流程 第五章:電鍍制程主要不良項目,電鍍的前後制程,第一章 PTH工藝流程,一、PTH前處理(磨刷) 目的:去除鑽孔后孔邊的披峰及板面氧化物,磨刷,水洗,超音波水洗,投板,高壓水洗,水洗,烘干,插板,注意事項: 1. 磨刷效果:以烘干后水破試驗大於15秒 2. 定期整刷:維持磨刷均勻性,避免造成局部過度磨刷 3. 刷幅:要求1.01.5cm,刷幅過多易造成隨圓孔(喇叭孔) 4. 定期檢查磨刷水洗噴嘴及清理銅粉(泥)等, 5. 高壓水洗:3560

2、kg/cm2,中壓水洗520kg/cm2 6. 超音波振蕩:將鑽孔后細小epoxy及磨刷銅粉去除(不能過強),二、PTH-Planted Throught Hole(導通孔鍍銅) 目的:將鑽孔后不導電的環氧樹脂孔壁鍍上一層極薄的金屬,使之具有導電性,為之后的制程(ICU)做準備 流程:,上料,膨鬆,回收,雙水洗,除膠,回收,水洗,預中和,水洗,中和,雙水洗,整孔,熱水洗,雙水洗,微蝕,雙水洗,酸洗,水洗,預浸,活化,雙水洗,速化,純水洗,化學銅,雙水洗,薄,下料,水洗,抗氧化,厚,下料,1.膨鬆 目的:使用於除膠渣前之處理劑,可除去鑽孔所產生的碎屑及污物,能膨鬆及軟化基材,以增進下一站高錳酸鉀

3、的咬蝕 作業參數及條件 溫度 7020OC 時間 6分 攪拌 擺動 槽體材質 S.S316或304 加熱器 鈦、石英或鐵弗龍 循環過濾 須要,2.除膠: 目的:將鑽孔后孔壁及內層銅薄上殘留的樹脂殘渣(smear)去除,並將孔內的樹脂(epoxy)部分咬蝕成峰窩狀,以加強化學銅與孔壁的結合力,溫度 7020 OC 時間 15分(12分18分) 攪拌 擺動 鼓風 總Mn量 605g/l Mn6+25g/l NaOH 408g/l 再生機電流 800A 槽體材質 鈦或S.S316 加熱器 鈦或鐵弗龍 再生裝置 須要,3.中和劑 目的:此藥液為酸性還原劑,可中和鹼性殘液,並可還原殘餘七價 錳,六價錳及

4、二氧化錳等可溶性二價錳離子,避免氧化劑帶入其 后之流程 作業參數與條件 溫度 452 OC 時間 6分 攪拌 擺動 槽體材質 P.E或PP 加熱器 石英或鐵弗龍 過濾 須要,4.整孔劑 是一种微鹼性的化學品,主要含有陽離子界面活性劑,使原本負電性的孔壁形成帶正電性以利於活化劑鈀的附著;另一方面,使槽浴的表面張力降低,讓原本不親水性的板面及孔壁也能夠具有親水濕潤的效果,以利於后續的藥水更能發揮更好的效果溫度 632 OC 時間 5分30秒 擺動 必須 水洗 三段水洗,第一段最好用4050 OC熱水洗 槽體材質 S.S316 或304 加熱器 S.S加熱器 過濾 須要,5.微蝕劑 是一种能將銅表面

5、粗化的藥液,一方面能將銅面上的氧化物,雜物及整孔劑咬掉,使在金屬化的過程中讓鈀膠體及化學銅能盡量鍍在孔內;另一方面是使板面粗化,讓化學銅在粗化的板面上有更好的附著力反應原理: Cu+H2O2 CuO+ H2O CuO+H2SO4 CuSO4+ H2O H2O2 H2O+1/2O2,6.酸洗 一方面能去除板面的氧化物,另一方面將殘留於板面的銅監徹底的清除 室溫下作業,H2SO4濃度控制在7.52.5%(V/V),7.預浸劑 主要功能是保護鈀槽避免帶入太多的水分及雜質,並提供活化劑所需要的氯離子及酸度,而做為犧牲溶液以維持鈀槽濃度的穩定 鈀槽進水會生成Sn02與鈀的沉澱作業參數及條件 溫度 25

6、OC 時間 3分12秒 擺動 必須 槽體材質 P.P或PVC,8.活化劑 具有高負電荷密度的錫鈀膠體,它能提供孔內所需的鈀觸媒,而能與化學銅有良好且細致的結合狀況 SnCL2+CL- SnCL3 PdCL2+2SnCL3 Pd(SnCL3)2CL22- 操作參數及條件: 溫度 30 OC(2035 OC) 強度:75 10% 時間 6分(58分) 比重:1.1451.180 擺動 必須 過濾 連續過濾 槽體材質 P.P或PVC,10.化學銅 是使經過前處理后的板子得到孔內金屬化效果的溶液.原理: Pd主反應: CuSO4+4NaOH+2HCHO Cu +Na2SO4 +2HC00Na+2H2O

7、+H2 副反應:2HCHO+NaOH HC00Na+CH3OH 鈀觸媒的氧化還原反應式 Pd+O2 Pd-O2- (ad)+Pd 2PdO (1)4H (ad)+ Pd-O2- (ad) 2H2O+Pd (2)2H(ad)+PdO H20+Pd (3),9.速化劑 主要在於剝除催化劑沉積在板面及孔內的錫殼,而露出所需要的鈀層,以利於化學銅的催化反應 操作參數與條件: 溫度 25 OC(2030 OC) 時間 5分(36分) 擺動 必須 槽體材質 P.P或PVC,通Air之目的 Cu+O-+H2O Cu2-+2OH- (4)背光級數7級 沉積速率1530U”/23min 操作參數及條件 溫度 2

8、5 OC(2228 OC) 時間 15分(1218分) 負載 0.22dm2/l 攪拌 擺動 鼓風及過濾循環 槽體材質 PP或PVC 加熱器 石英或鐵弗龍,以上各節簡要介紹了PTH薄銅的工藝流程,PTH厚化銅工藝基本與此相似,唯一區別是厚化銅流程多了一道抗氧化,而薄銅抗氧化則在一銅后.,第二章Panel Plated(一次銅)即板面電鍍,上料,酸浸,鍍銅,水洗,下料,硝掛架,水洗,上料,目的:將PTH之后已金屬化的孔壁鍍上一層金屬銅,通常厚度為0.3mil(平均),依制程不同也可鍍至0.5mil至1mil,同時也起加厚板面的作用,故也可稱為板面電鍍流程:,酸浸 去除板面氧化物,維持銅槽槽液平衡

9、 作業條件及參數 溫度 室溫 時間 1分 AR硫酸 102% 鍍銅 整流機的作用: 將交流電變成直流電 電鍍銅原理: 在直流電的作用下,銅離子從陽極逐步向陰極轉移的過程,陰極:CU2+獲得電子被還原成金屬銅,正常情況下,電流效率可達98%以上,即:CU2+ + 2e CU 某些情況下鍍液中存有少量CU2+將發生反應,即:CU2+e cu+陽極:陽極反應是溶液中cu2+的來源:CU - 2e cu2+在少數情況下,陽極也可能發生如下反應:CU 1e cu+,溶液中的cu+在足夠硫酸的存在下可能被空氣中的氧氣氧化成cu2+ 2CU+ + 1/2O2 +2H+ 2CU2+ +H2O 當溶液中酸度不足

10、時,CU會水解成CU1O1,形成所謂“銅粉” CU2+2H2O 2CU(OH)2+2H+ 氧化亞銅的生成會使鍍層粗糙或呈海綿狀,因此在電鍍過程中盡量避免一價銅的出現.,作業條件及參數 1. 鍍銅之均勻性控制以面銅為準 2. 制程控制條件 銅槽溫度 242oC CL-濃度 6020PPM 硫酸濃度 20015g/l 硫酸銅濃度 7010g/l 光澤劑 哈氏試驗調整,不燒焦,1L/(40006000)AH,硝掛架 通過強酸去除下板之后掛具上殘留的銅 溫度 室溫 HNO3(68%) 40050ml/l 抑制劑 355ml/l 時間 12分鐘 重要名詞 1. 藥劑部分:陰陽極面積比 光澤劑 配槽 2.

11、 操作部分:假鍍 活性碳過濾 均勻性(對后制程影響) 3. 設備部分:天車故障 空氣攪拌 保養 自動添加 滴水時間 濾心,第三章 Pattern Plated(二次銅),目的:將孔銅厚度鍍至0.81.0mil,同時將所需保留的線路部分以錫(或錫鉛)保護 流程:,硫酸銅硫酸銅是鍍液中的主鹽,它在水溶液中電離出銅離子,銅離子在陰極上獲得電子沉積出銅鍍層,硫酸銅濃度控製在70 10g/L,提高硫酸銅濃度,避免高電流區 燒焦.硫酸銅濃度過高,會降低鍍液分散能力 硫酸硫酸的主要作用是增加溶液的導電性,硫酸的濃度對鍍液的分散能力和鍍層的機械性能均有影響.硫酸濃度太低,鍍液分散能力下降,鍍層光亮范圍縮小,硫

12、酸濃度太高,雖然鍍液分散能力較好,但鍍層的脆性降低,一般控製在200 15g/l,氯離子是陽極活化劑,它可以幫助銅陽極正常溶解,當濃度低于20mg/L時,會產生條紋粗糙鍍層,易出現針孔和燒焦;當濃度過高時,鍍層光亮度下降,低電流區鍍層發暗;如果過量,陽極表面會出現一層白色膜,即陽極鈍化,一般控製在20-80PPM 添加劑:任何硫酸鹽鍍銅液,沒有添加劑的加入都不能鍍出滿意的鍍層.,相關槽作用酸洗:去臟物,除去氧化物抗氧化:防止板面氧化硝掛架:除去掛架上的銅,其反應如下:3CU + 8HNO3 3CU(NO3)2+2NO+4H2O,鈦籃,陽極袋,過濾棉芯配槽前清洗程序.1.配10g/L NaOH浸

13、洗6小時以上.2.鹼液處理后用清水沖洗3.配10ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸3小時以上4.最后清水沖洗5.陽極袋,過濾棉芯用50-60度熱水浸泡2小時再用1-4方法清洗程序.,銅球配製前清洗程序1.配20ML/L雙氧水和20ML/L的硫酸浸泡5-10分鐘呈暗色2.用純水沖洗乾淨放入鈦籃 錫球配製前處理程序1.配10g/L NaOH 浸20分鐘2.經鹼液處理后用清水沖洗3.配5ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸10-20分鐘4.用純水洗凈后放入鋯籃.,電 控 系 統,第四章 蝕刻工藝流程蝕刻分為酸性蝕刻與鹼性蝕刻兩种,電鍍所用的是鹼性蝕刻,從機體結構與工藝流程上都不同於內層的酸性蝕刻,以下主要介紹鹼性

14、蝕刻的工藝,投板,剝膜,水洗,看殘膜,蝕刻,化學水洗,水洗,看殘銅,剝錫A,水洗,剝錫B,水洗,烘干,收板,鹼性蝕刻機從機體結構上大致可分為剝膜,蝕刻與剝錫三段 剝膜:去除多余銅面上覆蓋的干膜,使線路以外部分的銅面裸露出來 剝膜條件: 溫度 505 OC NaOH濃度 41%,剝膜后的PCB,蝕刻:去除線路以外部分多余的銅面(即一次銅),使線路在蝕刻阻劑錫鉛的保護下得以保留 蝕刻原理: Cu+Cu(NH3)42+2CL- 2Cu(NH3)2+ +2CL2Cu(NH3)2+2CL+O2+4NH3 Cu(NH3)42+2CL新液洗條件 PH 9.50.25,蝕刻條件: CL- 19020g/l Cu2+ 15010g/l PH 8.20.3 比重 1.181.22 上噴壓力 1.80.3kg/cm2 下噴壓力 2.20.3 kg/cm2 溫度 482 OC,