沉铜、电镀工序培训讲义

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1.2.1电镀铜原理
电镀液主要成分:硫酸铜、硫酸、氯离子、电镀添加剂 主要电极反应: 阳极:Cu → + 2+ 阴极: Cu + 2e → Cu Cu2+ 2e-
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+
电流
电源
+
-
副反应: 阳极:Cu → Cu+ + e-
足够的酸度和氧气环境下: 2Cu+ + 2H+ + 1/2O2→ 2Cu2+ + H2O
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掩孔电镀/板镀工艺: 除油→预浸→镀铜
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层压
开料→内层光成像→蚀刻→层压→ 钻孔→沉铜→掩孔电镀→外层光成 像→外层蚀刻→……
钻孔
沉铜+掩孔电镀
图形转移
蚀刻
阻焊
全板电镀通孔及盲孔切片示意图
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电镀填孔工艺:
除油→微蚀→预浸→镀铜→电镀填孔 …… → 层压→激光钻孔→沉铜 →外层电镀→电镀填孔→减薄 铜→……
化学铜
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沉铜前的工艺
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1.1.2 沉铜工艺流程介绍:
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去毛刺:通过刷磨去除钻孔后的孔口毛刺与披锋,清洗孔内钻屑及清洁板面, 防止出现孔壁粗糙、铜瘤等其它品质缺陷 。 入板 磨板(1)(2) 加压水洗 超声波浸洗 高压旋转水柱洗 摇摆 高压水洗(WATER BLAST) 干板组合 出板 (P2 自动磨板机)
Cu
Cu2+
Cu2+
Cu
酸度不足时: Cu+ +H2O→CuOH+ H2O 2CuOH →Cu2O↓ + H2O
阳极
阴极 Cu
阳极
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电镀铜分类(按功能)
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板镀:电镀一层薄铜(5-8µm),保护化学铜,防止化学铜氧化后被酸 浸蚀掉。 图形电镀:将孔和线路铜层加镀到一定的厚度(20-25µm),满足各线路额定的电 流负载的需要。 掩孔电镀:一次性将孔铜和面铜加厚到客户需求的厚度(20-25µm)。 电镀填孔:将盲孔进行电镀铜的填充,实现盲孔的互联。
2Mn6+ - 2e→ 2Mn7+
4OH- - 4e → 2H2O+O2↑
H+ + e → 1/2H2
再生器截面示意图
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各工步工作原理
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除油/整孔:清除板面之油污及其他杂质,同时调整孔壁,促进均匀之催化 剂吸附。 微蚀:除去铜面上的氧化物及其他杂质;微观粗化铜表面,增强铜面与电解 铜的结合能力。 浸酸:对微蚀后铜面上附着的铜粉进行清洁。
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(3)整流器
I 直流整流器(DC) I 脉冲整流器(PP) 0 I 反向脉冲整流器(PPR) 0 0
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t
t
t
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(4) 设备结构
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副槽
循环 过滤泵
溢流 钛篮 主槽 PCB 板
除胶前后孔壁状态对比
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高锰酸钾再生
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除胶过程中,高锰酸钾逐渐被还原,氧化能力弱的锰酸钾以及不溶性的二 氧化锰浓度增大,使得溶解树脂的能力逐渐变低,同时生成的二氧化锰沉淀于 槽内,易于附着于印制板上,而造成产品不良。所以,必须进行氧化再生。
4K2MnO4 + O2 + 2H2O → 4KMnO4 + 4KOH
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震荡测试
生产操作
1.规范上下板;2.准时、准确加药;3.防止划伤、氧化
过滤泵排气
双手持板边上板
板料整齐排放
沉铜后逐块分开泡酸,防氧化
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3.1.2 沉铜工艺控制参数
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沉铜线工艺控制表
工艺控制参数 检查各过滤器有无漏液、漏气 检查各球阀及管道有无漏液 检查震荡、气顶、超声波是否正常 检查摇摆系统摆幅是否均匀 检查再生器的运行情况 检查自动添加系统是否正常 检查天车运行是否平稳,有无错位 检查V型托是否牢固,有无损坏 清洁飞巴 气顶频率:运转5s停止5s 背光实验(正常生产时)≥9级 其他控制参数 氧化缸时间9-12 min 中和缸时间5-7 min 膨松缸时间5-8 min 除油缸时间5-7 min 微蚀缸时间1-2 min 预浸缸时间1-2 min 活化缸时间5-7 min 加速缸时间3-4 min 生产出现的问题与对策 化学沉铜时间18-25min 30-28水洗时间1-3 min 26-22水洗时间1-3 min 19--18水洗时间1-3 min 16-15水洗时间1-2 min 12-11水洗时间1-2 min 9-8水洗时间1-2 min 2-3水洗时间1-3 min 维护频率 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每天 每天 每天 每天 工艺控制参数 氧化缸温度75-85℃(设定78℃) 中和缸温度40-50℃(设定45℃) 膨松缸温度73-83℃(设定78℃) 除油缸温度38-45℃(设定40℃) 微蚀缸温度25-32℃(设定30℃) 活化缸温度40-48℃(设定45℃) 加速缸温度22-30℃(设定25℃) 化学沉铜温度30-38℃(设定34℃) 震动频率:运转20S停止20S 维护频率 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每12H 每天
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工艺关键
采用特殊添加剂 提高铜离子浓度 增强药水搅拌
Dimple(凹陷值)=A-B﹤15 填孔率=A/B*100%
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各工艺流程中各工步的作用: 除油:清除板面氧化物和污迹 微蚀:微观粗化铜面,增强镀层结合力 预浸:减轻前处理清洗不良对电镀液的污染,保持镀液中硫酸含量稳定 水洗:洗除前面工步在板面的残留物质,洗净表面 镀锡:形成碱性蚀刻抗蚀层 镀铜:加厚线路及孔铜或填充盲孔。
进行磨痕测试,测量上下磨痕宽度
1、用尺子测量磨痕宽度; 2、磨痕宽度两边要均匀;
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沉铜:除胶速率测试
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目的: 采用标准尺寸的板子在凹蚀缸中,模拟正常生产过程,对除胶药水的除胶 渣(去钻污)能力进行测试。 测试板规格: 10*10cm2不同类型的板材,蚀刻掉铜皮。 测试工具: 烘箱、电子天平(精确度0.1mg) 测试流程: 开料→SES蚀刻去铜→剪板→烘板→称重W1→上挂→膨胀→三级水洗→除 胶/凹蚀→三级水洗→中和→三级水洗→下挂→烘板→称重W2→计算除胶 (凹蚀)速率 除胶(凹蚀)速率计算方法: V= (W1-W2)*1000/10*10*2 (mg/cm2) 其中,W1为除胶前重量,W2为除胶后重量,V为除胶速率。
除油/整孔后孔壁电荷变化示意图
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各工步工作原理
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预浸:防止前工序清洗不良对催化剂之污染,润湿环氧树脂孔壁促进板对催化剂 之吸附。 活化:提供铜离子发生还原反应的初始活性粒子。 加速:去除胶体钯微粒之胶体部分,露出起催化作用之钯晶核,保证化学镀铜层 与孔壁的结合力。 化学镀铜:通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应,新生成的化学铜和反应副 产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应,在板面或孔壁上沉积一层化学铜。
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3.1.3 沉铜特殊控制
去毛刺:磨痕测试
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操作方法:将一定大小及厚度的光铜板输送至特定磨辘下停止,不开摆动, 静止磨板一定时间后停止,出板后测量磨痕宽度。 目的:检验去毛刺机磨刷平整度及刷磨均匀性。 要求:磨痕宽度范围为:10-15mm
尺寸:18*24inch 厚度:1.0-1.6mm 材料:FR-4
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1.2.2 电镀铜的主要工艺流程:
图形电镀工艺:
除油→微蚀→预浸→镀铜→浸酸→镀锡
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பைடு நூலகம்
层压
开料→内层光成像→蚀刻→层压→ 钻孔→沉铜→板镀→外层光成像→ 图形电镀→外层蚀刻→……
钻孔
沉铜+板镀
图形转移
图形电镀
蚀刻
阻焊
图形电镀通孔及盲孔切片示意图
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有气顶的药水缸:膨松缸、氧化缸、中和缸、除油缸、微蚀缸、预 浸缸、活化缸、加速缸、化学沉铜缸 有打气的药水缸:氧化缸、微蚀缸、化学沉铜 有机械搅拌的药水缸:除胶缸 最大加工尺寸24*30inch,板厚度能力0.13-7.0mm 化学沉铜负载20-40Ft
2
沉铜后板镀前停留时间<8H 等离子体处理后沉铜前停留时间<8H 8#、10#、14#、16#、18#、23#、24#、27#溢流水洗量:10-15L/min
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入职工艺知识培训讲义
1. 工序原理与工艺流程
1.1 沉铜工序原理与工艺流程
1.1.1 沉铜工序原理介绍
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化学镀铜:通常叫沉铜或孔化(英文:Eletcroless Plating Copper,PTH) 是实现印制板的层间电气互连,对绝缘基材表面进行金属化处理的制程。
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入职工艺知识培训讲义
2. 工序主要设备与物料
2.1 沉铜工序主要设备与物料 2.1.1 主要设备
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去毛刺磨板机
沉铜线
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入职工艺知识培训讲义
2.1.2 主要物料
药品名称 NaOH KMnO4 HCHO NaPS H2SO4 MLB 213 B-1 MLB 216 备注 AR 级别 AR 级别 AR 级别 AR 级别 AR 级别 除胶 中和 药品名称 MLB211 MLB233 C/P 404 CAT44 ACC19 253A 253E 备注 溶胀 除油 活化盐 钯液 加速剂 沉铜 沉铜
工艺知识入职培训
培训工序:沉铜、电镀铜工序培训
讲 日
师: 崔正丹 期:2011 年 07 月 13 日
入职工艺知识培训讲义 目 录
1. 工序原理、主要工艺流程 2. 工序主要设备与物料 3. 控制要点(加工要求、参数、特殊控制等) 4. 工序安全生产要求、主要维护和保养 5. 工序常见质量缺陷、原因和对策 6. 交流提问
化学沉铜(PTH)
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各工步工作原理
去毛刺:通过刷磨去除钻孔后的孔口毛刺与孔内钻屑。 溶胀:溶胀环氧树脂,使其软化,保证高锰酸钾去钻污效果。
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除胶:利用高锰酸钾的强氧化性,在高温及强碱的条件下,与使溶胀软化 的环氧树脂钻污氧化裂解 中和:去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰。
喷流
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入职工艺知识培训讲义
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飞巴 V座
钛蓝
第23页
入职工艺知识培训讲义
RD-CM-WI01S1A
副槽
循环泵
第24页
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2.2.2 主要物料
药水:硫酸、五水硫酸铜、盐酸、光剂等 其他物料:铜球、不锈钢瓦楞板、陪镀条 维护物料:棉芯,碳芯等 测试工具:震荡测试仪、铜厚测试仪、钳形电流表
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添加剂
瓦楞板
磷铜球
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入职工艺知识培训讲义
3. 控制要点(加工要求、参数、特殊控制等)
3.1 沉铜工序控制要点 3.1.1 沉铜加工要求 产前准备要点
1.提前4小时打开再生器的电源;检查各缸的温度设置; 检查补充各缸液位,开启所有过滤泵、加热器、摇摆、 震荡、气顶及其它周边设施; 2.分析调整药水; 3.来料检查:无板面划伤、孔内毛刺、粉尘、披锋等; 4.开启自动加药; 5.按计划做工艺控制及维护。
板厚感 应器
高度调 节器
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入职工艺知识培训讲义
化学沉铜:
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除胶/去钻污(Desmear)
上板溶胀水洗(1)(2)除胶回收水洗顶喷水洗水洗中和超声波水洗 水洗除油水洗(1)(2)微蚀水洗浸酸水洗预浸活化水洗 (1)(2)加速水洗沉铜水洗(1)(2)下板
Sn(OH)4
水洗
SnCl2
SnCl2 Sn(OH)4 SnCl2 SnCl Sn(OH)4 2 SnCl2
Pd
SnCl2 Sn(OH)4 SnCl2
Sn(OH)4
Sn(OH)4
Sn(OH)4
Sn(OH)4
活化
加速 PTH过程孔壁/板面微观状态变化
沉铜
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入职工艺知识培训讲义
1.2 电镀铜原理与工艺流程:
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入职工艺知识培训讲义
2.2 电镀铜工序主要设备与物料 2.2.1 主要设备 (1)设备类型
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水平电镀线
龙门电镀线
垂直连续电镀线
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入职工艺知识培训讲义
(2)我司电镀铜设备
P1厂:板镀线、图形电镀线、图镀铜镍金(水金)线 P2厂:图形电镀线、板镀线、手动电镀线、亚硕线 P3厂:图形电镀线、掩孔电镀线、水金线 P4厂:手动电镀线 技术中心:实验电镀线
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