镀铜工艺流程说明课件
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添加剂
微量的稳定剂
主要控制溶液的稳定性
主反应:
Pd
Cu2+
+
2HCHO
+
4OH-
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
⇒ Cu OH-
+
2HCOO-
+
2H2O
+
H2↑
副反应:
铜的不均化反应 2Cu2+ + HCHO + 5OH- ⇒ Cu2O + HCOO- + 3H2O
Cu2O + 3H2O ⇒ Cu0 + Cu2+ + 2OH- (金属铜粒子进行分解)
反应
2HCOO- + 2OH- ⇒ HCOO- + CH3OH (不纯物的蓄积)
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10
电镀铜
电压 +
直流电镀 Cu2+ + 2e- →Cu↑
脉冲电镀
电压
+
Cu2+ + 2e- →Cu↑
80msec
时间
剥离状态
时间
-
- 2msec
Cu →Cu2+ + 2e-
高电位部
低电位部
高电位部(表层、肩)镀铜厚、 低电位部(孔内)镀铜薄
电镀定义:
电镀(electroplating)是--电沉积的过程 (electrodepos- ition process), 是利用电极 (electrode)通过电流,使金属附着于物体表面上 , 其目的是改变物体表面状态、特性、尺寸等。
电镀目的:
孔内镀铜,导通电路
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1
基板镀孔式样
基板(标准式样) 板厚1.0mm/通孔径0.30mm 激光孔径100-120um/深60-70um 要求镀铜厚度 孔内13μm
由以上反应可知,通过还原步骤,可完全去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、 锰酸钾和二氧化锰。
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6
After Desmear
-- --- --- --
清洗-弱蚀刻
Cleaner
孔壁电荷:
环氧树脂表面吸附到一层均 匀负性的有机薄膜
・中和表面電位 ・提高表面吸附性 ・洗浄表面
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Soft-etching 0.5~1.5μm
FVSS基板 激光孔径75um/深60-70um 要求镀铜厚度 凹陷量20um以下
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2
流程 化学镀铜工程
溶胀 去钻污 中和
PNP1#线
清洗 弱蚀刻 预浸 活化 还原 化学镀铜
PNP2#线
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电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
3
溶胀
目的:溶胀环氧树脂,使其软化,为高锰酸钾去钻污作准备。
高电位部(表层、肩)镀铜薄、 低电位部(孔内)镀铜厚
时间比例 镀:剥=78:2 电流比例 镀:剥=1:3
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11
电镀铜
1、去除铜表面有机薄膜。如果不加 以处理,这层薄膜将使铜表面在活 化溶液中吸附大量的钯离子,造成 钯离子的大量浪费; 2、由于薄膜的存在,将降低基体铜 层与化学镀铜层的结合力。经粗化 处理后,基体铜层形成微观粗糙表 面,增加结合力。 主要反应: Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4
7
Pre dip
Cu2+
・以Pd为媒介在基板銅表面和孔内进行还原反应,进行化学镀铜
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9
化学镀铜
基本组成
基板的孔壁上形成Pd的活化中心,这是化学沉 铜的先决条件
(1) CuSO4 ・5H2O 主要反应物
(2) HCHO
主要反应物
(3) NaOH
氧化还原速度的控制
络合剂 EDTA: 乙二胺四醋酸 罗谢尔盐 :酒石酸钾钠
反应:
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(↓)+2H2O 2MnO4- +5C2O42-+16H+ = 2Mn2++10CO2(↑)+8H2O C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2++2CO2 (↑) +2H2O
H2
H2
Cu2+
HCOO-
Cu Cu
Pd H2 Pd
Pd Pd
Cu Cu PHd2 Pd
Pd Pd
Pd Pd
HCHO
Cu2+
Cu2+
Cu2+
HCHO
HCHO
Cu2+
Cu Cu Pd Pd
H2 H2 H2
Cu Cu
Pd H2
HP2 d
Cu Cu Cu Cu
HCOO-
H2
HCOO-
H2
Cu2+
Cu2+
Cu2+
为形成化学沉铜所需的活 化中心做准备。
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Pd2+必须转化为Pd单质才 具有催化活性,引发沉铜 反应的产生
8
化学镀铜0.5~1.0μm
Electro-less copper plate
HCHO
Cu2+
Cu2+
HCHO
Cu2+
HCHO
Cu2+
Pd Pd
Cu2+
Cu2+
Cu2+ H2
HCOO-
预浸-活化-还原
Activator
Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd
Reducer
Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd
由于活化液的活性受杂质影响明显 ,所以在活化前必须进行预浸处理 ,防止杂质积累,影响其活性。在 预浸液中,络合剂和活化液中的络 合剂相同,但由于预浸液呈酸性, 络合剂以盐的形式存在,其并没有 络合能力,仅是浸润孔壁,为络合 钯离子作准备。
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。
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4
去钻污
去钻污量0.1~0.3μm
目的:利用高锰酸钾的强氧化性,使溶胀软化的环氧树脂钻污氧化裂解。
药液:高锰酸钾、NaOH
反应:
高锰酸钾是一种强氧化剂,高锰酸钾在强酸性的环境中具有更强的氧化性,但在在碱性条件 下氧化有机物的反应速度比在酸性条件下更快。 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+40H- = 4MnO42-+CO2(↑)+2H2O
药液:溶胀液、NaOH
反应:
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。 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。
同时,高锰酸钾发生以下副反应: 4MnO4- +40H- = 4MnO42- + O2(↑) + 2H2O MnO42-在碱性介质中也发生以下副反应: MnO42- + 2H2O + 2e- = MnO2(↓) + 40H-
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5
中和
目的:去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰
微量的稳定剂
主要控制溶液的稳定性
主反应:
Pd
Cu2+
+
2HCHO
+
4OH-
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
⇒ Cu OH-
+
2HCOO-
+
2H2O
+
H2↑
副反应:
铜的不均化反应 2Cu2+ + HCHO + 5OH- ⇒ Cu2O + HCOO- + 3H2O
Cu2O + 3H2O ⇒ Cu0 + Cu2+ + 2OH- (金属铜粒子进行分解)
反应
2HCOO- + 2OH- ⇒ HCOO- + CH3OH (不纯物的蓄积)
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电镀铜
电压 +
直流电镀 Cu2+ + 2e- →Cu↑
脉冲电镀
电压
+
Cu2+ + 2e- →Cu↑
80msec
时间
剥离状态
时间
-
- 2msec
Cu →Cu2+ + 2e-
高电位部
低电位部
高电位部(表层、肩)镀铜厚、 低电位部(孔内)镀铜薄
电镀定义:
电镀(electroplating)是--电沉积的过程 (electrodepos- ition process), 是利用电极 (electrode)通过电流,使金属附着于物体表面上 , 其目的是改变物体表面状态、特性、尺寸等。
电镀目的:
孔内镀铜,导通电路
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1
基板镀孔式样
基板(标准式样) 板厚1.0mm/通孔径0.30mm 激光孔径100-120um/深60-70um 要求镀铜厚度 孔内13μm
由以上反应可知,通过还原步骤,可完全去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、 锰酸钾和二氧化锰。
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6
After Desmear
-- --- --- --
清洗-弱蚀刻
Cleaner
孔壁电荷:
环氧树脂表面吸附到一层均 匀负性的有机薄膜
・中和表面電位 ・提高表面吸附性 ・洗浄表面
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Soft-etching 0.5~1.5μm
FVSS基板 激光孔径75um/深60-70um 要求镀铜厚度 凹陷量20um以下
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2
流程 化学镀铜工程
溶胀 去钻污 中和
PNP1#线
清洗 弱蚀刻 预浸 活化 还原 化学镀铜
PNP2#线
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电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
3
溶胀
目的:溶胀环氧树脂,使其软化,为高锰酸钾去钻污作准备。
高电位部(表层、肩)镀铜薄、 低电位部(孔内)镀铜厚
时间比例 镀:剥=78:2 电流比例 镀:剥=1:3
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11
电镀铜
1、去除铜表面有机薄膜。如果不加 以处理,这层薄膜将使铜表面在活 化溶液中吸附大量的钯离子,造成 钯离子的大量浪费; 2、由于薄膜的存在,将降低基体铜 层与化学镀铜层的结合力。经粗化 处理后,基体铜层形成微观粗糙表 面,增加结合力。 主要反应: Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4
7
Pre dip
Cu2+
・以Pd为媒介在基板銅表面和孔内进行还原反应,进行化学镀铜
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9
化学镀铜
基本组成
基板的孔壁上形成Pd的活化中心,这是化学沉 铜的先决条件
(1) CuSO4 ・5H2O 主要反应物
(2) HCHO
主要反应物
(3) NaOH
氧化还原速度的控制
络合剂 EDTA: 乙二胺四醋酸 罗谢尔盐 :酒石酸钾钠
反应:
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(↓)+2H2O 2MnO4- +5C2O42-+16H+ = 2Mn2++10CO2(↑)+8H2O C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2++2CO2 (↑) +2H2O
H2
H2
Cu2+
HCOO-
Cu Cu
Pd H2 Pd
Pd Pd
Cu Cu PHd2 Pd
Pd Pd
Pd Pd
HCHO
Cu2+
Cu2+
Cu2+
HCHO
HCHO
Cu2+
Cu Cu Pd Pd
H2 H2 H2
Cu Cu
Pd H2
HP2 d
Cu Cu Cu Cu
HCOO-
H2
HCOO-
H2
Cu2+
Cu2+
Cu2+
为形成化学沉铜所需的活 化中心做准备。
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Pd2+必须转化为Pd单质才 具有催化活性,引发沉铜 反应的产生
8
化学镀铜0.5~1.0μm
Electro-less copper plate
HCHO
Cu2+
Cu2+
HCHO
Cu2+
HCHO
Cu2+
Pd Pd
Cu2+
Cu2+
Cu2+ H2
HCOO-
预浸-活化-还原
Activator
Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd
Reducer
Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd Pd
由于活化液的活性受杂质影响明显 ,所以在活化前必须进行预浸处理 ,防止杂质积累,影响其活性。在 预浸液中,络合剂和活化液中的络 合剂相同,但由于预浸液呈酸性, 络合剂以盐的形式存在,其并没有 络合能力,仅是浸润孔壁,为络合 钯离子作准备。
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。
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4
去钻污
去钻污量0.1~0.3μm
目的:利用高锰酸钾的强氧化性,使溶胀软化的环氧树脂钻污氧化裂解。
药液:高锰酸钾、NaOH
反应:
高锰酸钾是一种强氧化剂,高锰酸钾在强酸性的环境中具有更强的氧化性,但在在碱性条件 下氧化有机物的反应速度比在酸性条件下更快。 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+40H- = 4MnO42-+CO2(↑)+2H2O
药液:溶胀液、NaOH
反应:
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。 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。
同时,高锰酸钾发生以下副反应: 4MnO4- +40H- = 4MnO42- + O2(↑) + 2H2O MnO42-在碱性介质中也发生以下副反应: MnO42- + 2H2O + 2e- = MnO2(↓) + 40H-
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5
中和
目的:去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰