45 浅谈深镀技术

影響Throwing Power的主要因子
一次電流分布 尖端效應,電流集中在板中凸出部分,板邊 或孔口,造成板面不均或狗骨現象. 二次電流分布 主要受活化過電壓及濃度過電壓的影響 電鍍難度 以下主要針對深鍍難點進行分析
深鍍的難點
多層板板厚而孔徑小,凹蝕液很難順利通過整個 孔內.孔內的已反應溶液無法及時更換新鮮沉銅 液,缺少銅離子,而已沉銅的部位也會收到溶液的 濜蝕而溶解,形成空洞. 樹脂本身對溶液有排斥. 凹蝕過程中,首先接觸的部位凹蝕深度超標,露出 玻璃纖維,形成空洞,無法沉銅. 電鍍的分散能力有限.衝擊電流過小,難易達到中 心部位;過大,則會造成孔口兩端被燒蝕.
直流與脈衝對深孔鍍銅的比較
樣板 板厚(mm) A B C D 2.4 3.2 3.2 1.5 孔徑 (mm) 0.3 0.3 0.35 0.40 縱橫比 8:1 10.7:1 9.2:1 4:1 電流密度 A/dm2 3.3 3.0 3.0 3.0
直流與脈衝對深孔鍍銅的比較
脈衝電鍍銅
反正波電 正反時間 流比% 比ms
參考文獻
《印刷電路資訊》2002.7.第4期 《印刷電路資訊》2002.9.第5期
陽極主要發生的氧化半反應
Cu0 Cu2++2e- E0=-0.34V……..(1) 2H2O O2+2H2+4e- E0=-1.23V….(2) E0值越大,表示反應越容易發生
銅離子在槽液中的分布
主槽液(Bulk solution) 擴散層(Diffusion layer) 電雙層(Double layer)
銅離子在槽液中的分布
主要輸 送現象 所需克服的 在溶液中的範圍 電壓
Bulk 對流,擴 溶液電阻過 4~40cm(水平) solution 散,遷移 電壓 25~30cm(垂直) Diffuse layer Double layer 擴散,遷 濃度過電壓 10um(水平) 移 50um(垂直) 電荷轉 移 活化過電壓 10nm
淺談深鍍技術
電鍍理論之探討與回顧 深鍍的難點 實現深孔鍍的對策 建議 參考文獻
電鍍理論之探討與回顧
陰陽極的主要半反應 銅離子在槽液中的分布 影響Throwing Power 的主要因子
陰極主要發生的還原半反應
CU2++2e- CU E0=+0.34V……..(1) CU2++e- CU+ E0=+0.15V……..(2) CU++e- CU0 E0=+0.15V……..(3) 2H++e2- H2 E0=+0.15V……..(4) E0值越大,表示反應越容易發生
提高電鍍液溫度的缺點
添加劑消耗增加 溶液失衡 鍍層的整平和光亮性下降
建議
採用脈衝式水平電鍍銅工藝 使用高效能光澤劑和低銅系統
採用脈衝式水平電鍍銅工藝
採用“定時反電流或定時反脈衝”的供電方式. 脈衝電源不同於直流電源,它是通過一個開關元 件使整流器以µs 的速度開/關,向陰極提供脈衝 信號. 當整流器處于關的狀態時,它比直流更有效地向 孔內邊界層補充銅離子,從而能使高縱橫比孔徑 內壁電鍍銅層厚度更加均勻. 從實際考慮,具備強力的噴力效果,縮短了陰陽極 的距離,加強了藥液的貫孔性及補充. 從理論考慮,縮小了擴散層的距離,降低了孔內外 電位差的影響力.
直流電鍍銅 全程時 分布力 全程時 間(分) (%) 間(分) 58 45 45 60 75 70-75 80-85 103 113 70 70 120
分布力% 92 78 85 112
310 250 250/1.0 15/0.5
使用高效能光澤劑和低銅系統
銅離子增加時,可提高極限電流密度,但增 加了板面高低電位區的電流差距,使銅厚不 均,故使用低銅系統.這也便於設備的維護.
增加溶液電導率
電導率的含義: 表示一立方厘米溶液的導電性能的物理量 K值與硫酸的關係 由試驗可知,k值受硫酸含量影響較大.硫酸 含量越大,k值越大.當硫酸含量達至200g/l 時,k值趨向穩定. 提高電鍍液的溫度
提高電鍍液溫度的優點
降低水化離子的水化作用程度(水化離子半徑減 小) 溶液粘度降低 溶液流動性加強 離子運動速度加快 電導率加強
實現深孔鍍的對策
選用潤濕性能好的凹蝕溶液 採用水平震盪裝置,同時與之相匹配的裝掛方式 減小電位差 EIR=IL2/2KD EIR---電位差 I---DK電流密度 K---電導率 D---孔徑
從兩方面減小電位差
降低陰極電流密度
增加溶液電導率
降低陰極電流密度
優點:可增加鍍液分散能力 缺點:a.降低了生產效率 b.不能確保鍍層完整性 建議:使用全板電鍍+圖形電鍍. 增加全板電鍍時間,降低圖形電鍍時間,這 樣可構成兩面導電的深孔,增加電流在板面 的均勻分布,即可達到金屬在其孔壁表面的 均勻分布.