镀铜工艺流程说明课件
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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
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
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
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
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。
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-
H2HCOO-源自H2Cu2+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-
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
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
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。
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
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
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-
⇒ 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）
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。
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
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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
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
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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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
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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电镀铜
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。
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-
H2HCOO-源自H2Cu2+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-
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
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
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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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。
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
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
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-
⇒ 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）
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。
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