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Cu2O + H2O 2Cu+--- - Cu2+ + Cu
5
酸性镀铜液各成分及特性简介
酸性镀铜液成分 硫酸铜(CuSO4.5H2O) 硫酸 (H2SO4) 氯离子(Cl-) 电镀添加剂
6
酸性镀铜液各成分功能
CuSO4.5H2O H2SO4 : Cl-: 添加剂:
:主要作用是提供电镀所需Cu2+ 及提高导电能力。 主要作用是提高镀液导电性能, 提高通孔电镀的均匀性。 主要作用是帮助阳极溶解,协助 改善铜的析出,结晶。 主要作用是改善均镀和深镀性能, 改善镀层结晶细密性。
仅高电流密度区烧焦,试片的其它区域仍然 正常,仅酸铜光泽剂低
改正方法:添加 0.1—0.2 ml/l酸铜光泽剂 HULL CELL 图样如下页图
30
赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
31
赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 高电流密度区呈不适当氯离子含量条纹沉
极袋(聚丙烯) 阳极及阳极袋的清洗方法和频率
14
添加剂对电镀铜工艺的影响
载体 吸附到所有受镀表面, 增加表面 阻抗,从而改变分
布不良情况. 抑制沉积速率 整平剂 -
选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率 光亮剂 -
选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶 化分布不良情况. 提高沉积速率 氯离子 -
确认板子面积以决定总电流的大小,并确认 电流密度及时间之无误。
2 .板子与挂架或挂架与阴极杆的接触导电不良 检查整流器,板子等所有的电路接点。
39
问题3. 全板面镀铜之厚度分布不均
可能原因 1 .阳极篮与阴极板面的相对位置不当
⑴ 以非破坏性的厚度量测法详细了解其全面厚度 之差异。
⑵ 根据镀层厚度量测的结果重新安排阳极 的位 置。 2 .阳极接点导电不良
电镀铜培训教材
1
铜的特性
铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.94克/ 立方厘米,Cu2+的电化当量1.186克/安时。
铜具有良好的导电性和良好的机械性能. 铜容易活化,能够与其它金属镀层形成良 好的金属--金属间键合,从而获得镀层间的良 好结合力。
2
电镀铜工艺的功能
电镀铜工艺 通过电解方法沉积金属铜,以提供足够的
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电镀铜阳极表面积估算方法
圆形钛篮阳极表面积估算方法: Fdlf /2 F =3.14 d=钛篮直径 l=钛篮长度 f=系数 方形钛篮铜阳极表面积估算方法 — 1.33lwf l=钛篮长度 w=钛篮宽度 f=系数 f与铜球直径有关: 直径=12mm f=2.2 直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7 直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2
cc
bc c
bc
b cc c
b
b
b
b b
c
cc c
c
cbc
c
cc
c b
b
c
c
b
过量光亮剂
b c过b 量c b光c亮b 剂c b c b b c b c b c b c b c bb
bc
cb c
bb
b cb c
b
b
b
b b
c c bb
c
c bb
b
cc bbc c
b
c
光 亮 剂 /载 体 /整 平 剂 的 混 合
阳极膜本身对(Cu+--e→Cu2+)反应有催化、加速 作用,从而减少Cu+的积累。
阳极膜形成后能抑制Cu+的继续产生 阳极膜具有金属导电性 磷铜较纯铜阳极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷铜的阳极化 比无氧铜低50mv-80mv)不会导致阳极钝化。 阳极膜会使微小晶粒从阳极脱落的现象大大减少 阳极膜在一定程度上阻止了铜阳极的过快溶解
底3-8cm,气孔直径2 mm孔间距80-130mm。 孔中心线与垂直方向成45°角。 过滤
PP滤芯、1-5μm过滤精度、流量2-6次循环/小 时 阳极
磷铜阳极、含磷0.04-0.065%
11
磷铜阳极的特色
通电后磷铜表面形成一层黑色(或棕黑)的薄膜黑 色(或棕黑色)薄膜为Cu3P又称磷铜阳极膜 磷铜阳极膜的作用
⑴ 使用钳形表定期检查每一支阳极与阳极杆是否 接触良好。
⑵ 清洁所有接点,并确保阳极杆所有接点的电位 降落(Voltage Drop)都要相同。 3 .镀液中硫酸浓度不足,导电不良.
检查硫酸浓度并调整至最佳值 40
问题4. 镀铜层烧焦
1. 电流密度过高或电镀面积不均匀,导致板面上局部电流密度超过局限电 流 ⑴ 降低所用之电流 ⑶ 在高电流密度区增加辅助阴极板,以吸收多余的电流
电镀铜镀层厚度估算方法(mil) = 0.0087*电镀阴极电流密度(ASD) X 电镀时间(分
钟) 1 mil = 25.4 µm
19
电镀铜板面镀层厚度分布评估方法
Coefficient of Variance:
(CoV ) 100 %
平均值
1 n
n i 1
Xi
for i = 1,2, ….., n (n= no. of points)
增强添加剂的吸附,各添加剂相互制约地起作用.
15
电镀层的光亮度 载体 (c) /光亮剂 (b)的机理
c
bc
b
c
bc
c bc
c c
c
c c
bc
b
bb
bb
cc cc c c c bc b c c c bc b bb bb bb
c
cc
c c
bc
b
cc c bc bc bc b c c c bc b
bb
bb bb
搅拌: 提高电流密度表面分布也受分散能力影响.
23
电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)
1
1’
2 2’
3 3’
4 4’
5
5’
24
电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)
Throwing Power
Throwing power =
(point2+ point3+ point4+ point2’+ point3’+ point4’)/6 X100% (point1+ point5+ point1’+ point5’)/4
导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺 陷. 。
3
电镀示意图
ne-
+
直流 整流器
ne-
-
电镀上铜层
阳极
离子交换
阴极
(受 镀 物 件 )
Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu
镀槽
- 电 镀 液 组 成 (H 2O +C uS O 4.5H 2O +H 2S O 4+C l +添 加 剂 )
9
操作条件对酸性镀铜效果的影响
电流密度 提高电流密度,可以提高镀层沉积速率,但应
注意其镀层厚度分布变差。 搅拌
阴极移动:阴极移动是通过阴极杆的往复运动 来实现工件的移动。移动方向与阳极成一定角度。 阴极移动振幅 50-75mm,移动频率10-15次/ 分
10
操作条件对酸性镀铜效果的影响
空气搅拌 无油压缩空气流量0.3-0.8m3 / min.m2打气管距槽
光 亮l b剂c/c载c体b /c整c 平b l剂l 的 混 合 lbcccbccbll c
cc
cb b
l l
b lc l
bb
b bb
ll cc
c
lc b
l
cc
b
b b
c
b
b
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镀铜添加剂的作用
载体抑制沉积而光亮剂加速沉积 整平剂抑制凸出区域的沉积 整平剂扩展了光亮剂的控制范围
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电镀铜镀层厚度估算方法
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磷铜阳极材料要求规格
主成份 –Cu : 99.9% min –P : 0.04-0.065%
杂质 –Fe : 0.003%max –S : 0.003%max –Pb : 0.002%max –Sb : 0.002%max –Ni : 0.002%max –As : 0.001%max
影响阳极溶解的因素 阳极面积(即阳极电流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之间)阳
8
操作条件对酸性镀铜效果的影响
温度 温度升高,电极反应速度加快,允许电流密度
提高,镀层沉积速度加快,但加速添加剂分解会 增加添加剂消耗,镀层结晶粗糙,亮度降低。
温度降低,允许电流密度降低。高电流区容易 烧焦。防止镀液升温过高方法:镀液负荷不大于 0.2A/L,选择导电性能优良的挂具,减少电能损耗。 配合冷水机,控制镀液温度。
载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积 光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率. 载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度
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电镀的整平性能 光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理
光亮剂和载体
b c c光c亮c 剂c b和c载c 体c c b c c c c c b c c c cc
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电镀槽液的维护
镀液在投入生产前需作DUMMY处理, 促使铜 阳极上能形成一均匀的阳极膜, 以确保能镀出 品质优良的镀层。DUMMY的程序为先以假镀板, 用14~20 ASF (约0.2安培/升) 电镀24小时直至 达到5安培小时每公升溶液。 为避免过厚镀层 剥落在电镀槽液, DUMMY板每2~4小时更换。当 完成DUMMY程序后, 通过调整镀液便可作生产之 用。
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问题1. 板子正反两面镀层厚度不均
可能原因 1.板子两面的电镀面积不一致,尤其当一面是接
地层面而另一面是线路面时 以正反排板方式将板子两面的待镀面积 加
以调整或适当增加DUMMY PAD. 2. 可能是某一边阳极之线缆系统导电不良所致
检查及改善
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wenku.baidu.com题2. 镀层过薄
可能原因 1. 电镀过程中,电流或时间不足
溶液必须安排作活性炭处理
HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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电镀液维护
电镀液维护 电镀液会发生成分变化(变质)的。为了调整、恢复原状,
需要补充药品。如果有杂质的沉积,就要除掉杂质(再生),到 了不能使用时就要全量或者部分报废,更换新镀液。
镀液的再生采用: (1)活性碳处理; (2)弱电解(拖缸)处理等。 补充药品方法有: (1) 分析补充; (2)定量补充两种。
标准偏差
1 n 1
in i 1
(Xi
)2
XI = 单个取样点值 (电镀铜层厚度不含基材铜 )
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电镀铜板面镀层厚度分布评估方法
x
x
12 25
12 25
50
50 y/4
y
y
12
2x/5
x/2
4x/5
x-12
y/4
y/2
y/2 5y/8 3y/4
5y/8
3y/4
y-50 y-25
y-12
y-50 y-25 y-12
25
电镀铜溶液的控制
分析项目 –硫酸铜浓度 –硫酸浓度 –氯离子浓度 –槽液温度 –用CVS分析添加剂浓度 –镀层的物理特性(延展性/抗张强度)
上述项目须定期分析,并维持在最佳范围内生产
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电镀铜溶液的控制
赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数 电流: 2A 时间: 10分钟 搅拌: 空气搅拌 温度: 室温
4
硫酸盐酸性镀铜的机理
电极反应 阴极: Cu2+ +2e----Cu 副反应 Cu2+ + e-----Cu+
Cu+ + e------Cu 阳极: Cu -2e ----- Cu2+
Cu - e ----- Cu+ 2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ ------2Cu2+ + H2O 副反应 2Cu+ + 2 H2O -----2CuOH + 2H+
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电镀铜溶液的控制
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 高电流密度区烧焦,中高电流密度区无光泽
酸铜光泽剂含量非常低
改正方法:添加0.2---0.3ml/l 的酸铜光泽剂
HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
7
酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响
CuSO4.5H2O H2SO4
Cl添加剂
:浓度太低,高电流区镀层易烧焦; 浓度太高,镀液分散能力会降低。 :浓度太低,溶液导电性差,镀液分 散能力差。浓度太高,降低 Cu2+ 的迁移率,电流效率反而降低,并 对铜 镀层的延伸率不利。 :浓度太低,镀层出现台阶状的粗糙 镀层,易出现针孔和烧焦;浓度太 高,导致阳极钝化,镀层失去光泽 :(后面专题介绍)
12
2x/5
x/2
4x/5 x-12
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电镀铜板面镀层厚度分布评估方法
电镀铜板面镀层厚度分布评价标准: 整缸板 CoV ≤12% 为合格.
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电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)
电镀铜溶液 电镀铜溶液的电导率 硫酸的浓度 温度 硫酸铜浓度 添加剂 板厚度(L),孔径(d) 纵横比 :(板厚 inch) /(孔径 inch)
积,整个试片光亮度降低. 改正方法:分析氯离子含量,如有需要请作
调 整.
HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 严重污染 改正方法:添加平整剂对抑制此现象可能
有 帮助.
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