1,,沉铜、OSP问题实战解析与研讨,主讲人：黄桂林（FTC） 日期：2009年11月11,2,钱学森:我所说的人才不是一般的人才,而是能够解决重大问题, 进行重大创新甚至是颠覆性创新的人才.培养新一代的科技人才须走科学与艺术结合之路:科学创新的思想火花是从不同领域的大跨度联想激活的.科学工作是源于形象思维,而终于逻辑思维.,,,,,3,背景：,一、沉铜问题实战解析与研讨,沉铜药水：麦德美M-15系列；沉铜设备： 竞铭机械股份有限公司4,背光不良,1、定义：沉铜之后的板，对测试孔进行切片后，通过背向光源观察孔壁铜的沉积情况，如透光级别小于要求的级别值，我们把此缺陷称着背光不良 2、标准：我司的背光要求是：背光级别值≥8级，汽车板及一些高层特殊板背光级别值≥9级不同的药水供应商对级别值数的定义有所不同，但原理与实际要求都是一致的5,,3、麦德美沉铜药水的背光级别判定参考图：,6,7,4、背光不良的类型：,①、不过中和：,8,②、不过除油：,9,③、不过活化：,10,④、不过速化：,11,⑤、铜缸药水被速化剂污染：,12,⑥、铜缸药水HCHO过低：,13,,⑦、铜缸药水NAOH过低：,14,⑧、铜缸药水F过低：,100X,50X,树脂位出现透光，玻纤位沉上部分铜,,,15,⑨、铜缸药水CU离子过低：,100X,50X,树脂位出现透光，玻纤位沉上部分铜,,,16,沉铜孔无铜不良,1、定义：因沉铜不良导致孔壁点状或环状无铜，影响电器性能的互连，我们把这种缺陷称为沉铜孔无铜。
2、标准：,17,18,19,3、沉铜孔无铜不良的类型：,①、除油流程失效导致的孔无铜：,20,②、活化流程失效导致的孔无铜：,21,③、铜缸流程失效导致的孔无铜：,22,④、沉铜后---板电孔内塞气泡或异物导致的孔无铜：,23,沉铜孔粗不良,1、定义：①、 因沉铜除胶过度导致孔壁树脂位凹陷，此不 良称作凹陷型孔粗；②、因除油后清洗不干净，或在沉铜的过程中有异物附着在孔壁上而形成的凸起不良（比如保 养不到位、水质受污染等），此不良称为凸起型孔粗 2、标准：,24,3、沉铜孔粗不良的类型：,①、凹陷型孔粗不良：,25,②、凸起型孔粗不良：,俯视 图,26,沉铜凹点不良（基材铜缺损）,1、定义：在沉铜过程中，因为药水的侵蚀，导致底铜局部点状缺失或穿孔，但沉铜层、电镀层完好，蚀刻退锡后底铜受蚀处铜面呈凹点状 2、不良图片：,27,3、不良特征、发生的频率及数量：,①、不良特征：底铜缺失或穿孔，断口整齐，基材处未受到损伤，沉铜、电镀层完好；从外观上看，像凹点/痕，大小不一，形状不一，板面分布无规律，H0Z-2OZ的底铜之板均有此不良出现②、发生的频率及数量：没有固定的型号，没有固定的时间，每天出现10-30PNLS的不良。
28,4、模拟实验及原因分析：①、经跟进来料一周，全检粗磨前与粗磨后的 板，没有发现有类似的不良缺陷，故可以排除是来料与粗磨的问题，因沉铜层与电镀层 均完好，故可以排除板电及后工序的影响，因此问题就可以锁定在沉铜拉的本身②、沉铜拉除微蚀缸咬铜较大外，其他大多数都是碱性药水，对铜的攻击不大，故先对微蚀药水进行层别实验：,29,A、模拟刚开缸NPS未溶解时对铜面的攻击：结果铜面只出现轻微的凹点，未发现有类似的 不良；B、模拟高微蚀浓度（NPS：140G/L）、长时间 （5MINS）对铜面的攻击：结果板边出现露基材，铜面整体微蚀均匀，未发现露铜，没有出现类似不良 由以上实验结果，结合本次不良可知：微蚀液不会对铜面产生点状局部攻击 ，它对铜面的攻击是均匀的，故可排除微蚀的影响30,③、对沉铜拉所有药水成分进行分析，只有除胶缸中高锰酸甲在酸性环境下会攻击铜面，后 巡拉发现操作人员为了保证除胶缸后水洗的 干净度，在水洗缸中不定时的加入中和剂与 硫酸，为验证是否是这一因素导致，我们进行了以下实验A、 烧杯实验：取除胶液1L放在电热炉上加热至78℃，放入底铜1OZ的板条，然后将中和剂与硫酸按不同的比例加入烧杯中，放置5MINS，结果6个实验中，发现2个实验出现铜面无规则的点状穿孔，与生产中的异常完全一致。
31,B、 反应机理及原因分析：反应机理：MnO4-+H++ R→2MnO42-+1/2O2+2H2OO +2CU →CU2OCU2O + O → CUOCU2O +H+→ CU2+原因分析：因除胶缸到了保养末期，缸中存在一些悬浮物，此 悬浮物附着在板面上，当进入水洗缸时，这时刚好加入硫酸与中和剂，那么悬浮物中藏留的高锰酸与硫酸、中和剂就会发生剧烈反应，迅速将铜腐蚀掉32,5、改善措施：①、禁止在除胶后水洗缸中添加硫酸与中和剂；②、将除胶后一级溢流水洗与二、三级溢流水洗隔离，防止一、二、三级溢流水洗的相互污染，保证 水洗的效果改造前（三级水洗）,改造后（三级水洗）,33,ICD不良之探讨,1、定义：多层PCB板中，在完成PCB制作或客户插件后，因内层铜环与孔壁铜的连接出现局部或环状分离，而影响电器性能的互连，我们将此缺陷称为ICD不良 2、标准：,34,35,36,37,3、ICD不良的类型：①、A型不良：沉铜层与内层铜环之间发生分离的 不良38,影响因素与预防措施： A、钻孔时内层孔环上附着的胶渣，在沉铜除胶时没有除干净，从而导致沉铜层与内层铜环的剥离：a、钻孔异常导致内层铜环上的胶渣过厚，在沉 铜除胶时无法完全去除；（可从钻嘴质量及钻孔参数等方面进行改善） b、沉铜除胶异常导致，内层铜环上的胶渣没有清除干净．（保证除胶温度、浓度、及时间）,,39,Ｂ、沉铜前微蚀效果差，不能将内层铜环上的氧化等异物清除，不能为沉铜层的沉积提供良好的沉积界面，从而影响沉铜层与内层铜环的结合力而导致两者之间的分离。
a、保证微蚀缸之前各水洗缸的清洁度及中和缸的中和效果；b、控制好微蚀药水的浓度及温度，按时换缸及作千尺补料40,Ｃ、活化时间过长或速化不足，导致在界面处产生一层屏障，从而减弱两者之间的结合力：a、将活化时间、浓度、温度控制在ＭＥＩ范围内；b、保证速化药水的温度、浓度及处理时间，作好换缸及千尺补料 Ｄ、各药水槽受除油剂等污染，或水质等问题导致各水洗缸受污染，从而影响药水与水洗对内层铜环的处理效果：,41,a、按规范操作，防止药水的交叉污染；b、按时做好大保养，并对水质进行监控42,②、B型不良：板电铜与沉铜层之间发生分离的 不良43,影响因素与预防措施：,,沉铜后孔内铜面受到严重氧化或污染，从而影响沉铜层与电镀层的结合力而发生分离：a、保证铜缸后水洗的清洁度； b、做好水质的监控； c、沉铜完的板必须马上放进浸酸槽中，不能将板暴露在空气中； d、按ＭＥＩ要求及时更换浸酸液； e、板电前最好过除油及酸洗流程．,44,③、C型不良：沉铜层本身发生裂离的不良45,影响因素与预防措施：,,因沉积速率过高，导致沉铜层内部结晶不致密，从而影响其对抗应力的强度而发生内部 分离（一般多发生在沉厚铜工艺上）：a、控制好铜缸药水浓度、温度、时间；b、控制好沉铜速率及其厚度。
46,4、ICD不良之测试板的设计讨论： ①、业界实验室常用的测试板之设计：,47,48,49,②、我司目前的测试板之设计：A、TG130 ℃ / TG150 ℃，6-10层板；B、底铜1OZ/2OZ，压板结构界质层厚度不一；C、采用梅花距阵设计，便于测试追踪不良孔；D、对于钻孔参数、钻嘴质量、沉铜参数、板料 质量对ICD的影响均可进行较好的测试；E、内层互连的完整性可通过288℃10SEC漂锡7次-10次冲击来测试；F、测试有问题的孔，可以通过水平及垂直切片来进行观察分析（用碱性微蚀液进行微蚀）50,51,52,53,二、OSP问题实战解析与研讨,背景：,OSP药水：乐思CU106-HT系列；OSP设备： 宇宙PCB设备股份有限公司54,膜厚影响因素之研究,1、抗氧化缸PH值对膜厚的影响 ：,①、测试数据：,55,②、关系曲线图：,56,2、行板速度对膜厚的影响,①、测试数据：,57,②、关系曲线图：,58,①、测试数据：,3、抗氧化缸温度对膜厚的影响,59,②、关系曲线图：,60,①、测试数据：,4、预浸缸PH值对抗氧化膜厚的影响,61,②、关系曲线图：,62,,5、 小结：抗氧化B拉HT药水，对膜厚影响的因素主 要有抗氧化缸的温度、PH值、RA的浓度、行板速度及预浸缸的PH值，从其与膜厚关系曲线可看出：①、膜厚随抗氧化缸的PH值、预浸缸的PH值、行 板速度的升高而增加，抗氧化缸温度的升高而减少；②、其中对膜厚影响最大的是预浸缸的PH值，其作用是对微蚀后的铜面进行均匀的有机处理，为抗氧,63,化缸的成膜提供了基础与保障，在其它参数都符合要的情况下，预浸缸PH值的升高或降低，膜厚随之有明显的变化。
③、其中对膜厚影响最大的是预浸缸的PH值，故在实际生产控制中如其它参数在控制范围内，一般 是通过调整预浸缸PH值及行板速度来控制膜厚的 64,氯离子对微蚀速率的影响因素之研究,,1、背景：,①、微蚀药水：殷田YT-33R系列； ②、测试设备： 烧杯实验（如使用OSP设备做实验效果就更佳）； ③、测试方法：Ａ、使用１０ＣＭＸ１０ＣＭ的覆铜板；Ｂ、采用称重计算微蚀速率65,2、曲线图：,0 0.3 0.5 1 2 4 8 16,（３７％ＨＣＬ，mm/L）,um/min,66,3、小结：,氯离子对微蚀的速率影响非常明显，从曲线图 可以看出： ①、当ＨＣＬ的浓度从０－０.３mm/L递增时，微蚀速率呈明显递减； ②、当ＨＣＬ的浓度从０.３－２mm/L递增时，微蚀速率变化不大； ③、当ＨＣＬ的浓度从２－１６mm/L递增时，微蚀速率呈明显递增，但始终比没有添加ＨＣＬ要小67,膜厚不均、膜面发紫不良,发紫不良图片,,膜面发紫,,,68,１、铜面局部受到药水污染，或停放时间太长，而导致铜面严重氧化，在做ＯＳＰ时，微蚀无法将氧化层清除干净，影响上膜效果，出现局部膜薄或不上膜，从产生发紫不良，预防改善措施如下：①、未做抗氧化的板须存放在专用的板架上，禁止放在地板上，以防止药水溅落在板面上造成污 染；②、合理安排生产计划，在抗氧化车间的板，在一周内必须安排做完ＯＳＰ；,成因及预防改善措施,,69,③、如发现铜面严重氧化的板，可以先过酸洗幼磨将氧化层清除干净后再做ＯＳＰ； ２、上膜后受到酸液等污染，膜面遭到破坏，譬如：抗氧化缸后面的水洗缸未及时保养、酸度过高，板子放在地面上受到药水的污染等，预防改善措施如下：①、按照ＭＥＩ要求做足保养（更换棉芯、水洗 槽，清洁行辘、缸壁等）；②、做完ＯＳＰ的板须即刻放进检板房，同时避免将板子放在地面上等低处。
70,３、因微蚀浓度过低、喷嘴堵塞、或微蚀液受污染、老化等而导致的膜面发紫，预防改善措施如下：①、做好千尺补料，及时化验，防止浓度失调；②、及时换缸，防止药水老化；③、使用专用的补料器具，防止药水的交叉污染，特别是要防止氯离子污染微蚀药水；④、做好日常保养，检查喷嘴有无堵塞，如有须清理ＯＫ后再行生产71,４、因预浸液浓度失调、喷嘴堵塞、或预浸液受污染、老化等而导致的膜面发紫，预防改善措施如下：①、做好千尺补料，及时化验，防止浓度失调；其中提高ＰＨ值及ＰＣ－１０３０的浓度，是提高膜厚，改善发紫不良最简便有效的方法；②、及时换缸，防止药水老化；③、使用专用的补料器具，防止药水的交叉污染，特别是要防止氯离子污染微蚀药水；④、做好日常保养，检查喷嘴有无堵塞，如有须清理ＯＫ后再行生产72,５、因抗氧化缸药水浓度失调、ＰＨ偏低、总酸度过高，或槽液老化等而导致的膜面发紫，预防改善措施如下：①、做好千尺补料，及时化验，防止浓度失调，尤其是对ＲＡ及ＰＨ值的控制，另ＲＣ也要按时进行补加；②、及时换缸，防止药水老化；③、使用专用的补料器具，防止药水的交叉污染，特别是要防止氯离子污染微蚀药水73,６、因抗氧化返工板退膜不净导致的膜面不良：①、禁止做完ＯＳＰ的板进行高温烤板后再返工；②、控制好退膜速度与退膜液的浓度，批量返工须走机退流程，不能采用手动退膜，且要做好首的监控，ＯＫ后方可批量返工；③、退膜后过一次幼磨（软刷）后再做ＯＳＰ。