PCB电镀制程讲解(完整工艺介绍)

CuO+ H2O
CuSO4+ H2O H2O+1/2O2
6.酸洗
一方面能去除板面的氧化物,另一方面將殘留於板面的 銅監徹底的清除
室溫下作業,H2SO4濃度控制在7.5±2.5%(V/V)
7.預浸劑
主要功能是保護鈀槽避免帶入太多的水分及雜質,並提供活 化劑所需要的氯離子及酸度,而做為犧牲溶液以維持鈀槽濃 度的穩定 鈀槽進水會生成Sn02與鈀的沉澱 Pd H2O
均勻性(對后制程影響) 保養 濾心
空氣攪拌 滴水時間
第三章 Patten Palted(二次銅)
目的:將孔銅厚度鍍至0.8~1.0mil,同時將所需保留的線路部 分以錫(或錫鉛)保護
流程:
上料 清潔 水洗 微蝕
水洗
酸洗 硝挂架
酸浸
鍍錫 水洗
鍍銅
水洗(二) 上料
水洗
下料
硫酸銅
硫酸銅是鍍液中的主鹽,它在水溶液中電離出銅離 子 , 銅離子在陰極上獲得電子沉積出銅鍍層 , 硫酸銅濃 度控製在 70 ±10g/L, 提高硫酸銅濃度 , 避免高電流區 燒焦.硫酸銅濃度過高,會降低鍍液分散能力
ICU IБайду номын сангаасCU電流條件區別
¸ § ¯ O ICU p « « × q Á ¹ á ± ø ¥ ó Æ ª ³ `
450¡ Ó 100U" 18asf/35min 450¡ Ó 100U" 13asf/50min min:0.8mil min:1.0mil
IICU» É « p 550¡ Ó 100U" 16asf/50min IICU¿ ü « p 300¡ Ó 100U" 18asf/9min
添加劑:
任何硫酸鹽鍍銅液,沒有添加劑的加入都不能鍍 出滿意的鍍層.
相關槽作用 酸洗:去臟物,除去氧化物 抗氧化:防止板面氧化
硝掛架:除去掛架上的銅,其反應如下:
3CU + 8HNO3 → 3CU(NO3)2+2NO↑+4H2O
鈦籃,陽極袋,過濾棉芯配槽前清洗程序. 1.配10g/L NaOH浸洗6小時以上. 2.鹼液處理后用清水沖洗
硫酸濃度
硫酸銅濃度 光澤劑
200±15g/l
70±10g/l 哈氏試驗調整,不燒焦,1L/(4000~6000)AH
硝掛架是通過強酸去除下板之后掛具上殘留的銅
溫度 HNO3(68%) 室溫 400±50ml/l
抑制劑
時間
35±5ml/l
12分鐘
重要名詞
1. 藥劑部分:陰陽極面積比 光澤劑 2. 操作部分:假鍍 活性碳過濾 3. 設備部分: 天車故障 自動添加 配槽
當溶液中酸度不足時,CU會水解成CU1O1,形成所謂“銅粉” CU2++2H2O →2CU(OH)2+2H+ 氧化亞銅的生成會使鍍層粗糙或呈海綿狀,因此在電鍍過程中 盡量避免一價銅的出現.
作業條件及參數
1. 鍍銅之均勻性控制以面銅為準 2. 制程控制條件
銅槽溫度
CL-濃度
24±2oC
60±20PPM
是一种微鹼性的化學品,主要含有陽離子界面活性劑,使原本負電 性的孔壁形成帶正電性以利於活化劑鈀的附著;另一方面,使槽浴 的表面張力降低,讓原本不親水性的板面及孔壁也能夠具有親水濕 潤的效果,以利於后續的藥水更能發揮更好的效果
溫度 時間 63±2 OC 5分30秒
擺動
水洗
必須
三段水洗,第一段最好用40~50 OC熱水洗
流程:
上料 酸浸 鍍銅 水洗
抗氧化
水洗
水洗
上料
下料
硝掛架
酸浸
去除板面氧化物,維持銅槽槽液平衡
作業條件及參數 溫度 室溫
時間
1分
AR硫酸 10±2% 鍍銅 整流機的作用: 將交流電變成直流電 電鍍銅原理: 在直流電的作用下,銅離子從陽極逐步向陰極轉移的過程
陰極:CU2+獲得電子被還原成金屬銅,正常情況下,電流效率可 達98%以上,即: CU2+ + 2e → CU
全板電鍍 外層製作
OUTER-LAYER PANEL PLATING
OUTERLAYER IMAGE
外層乾膜
曝
光
壓
膜
前處理
PRELIMINARY TREATMENT
EXPOSURE
LAMINATION
TENTING PROCESS
二次銅及錫鉛電鍍
PATTERN PLATING
錫鉛電鍍
T/L PLATING
某些情況下鍍液中存有少量CU2+將發生反應,即:
CU2++e → cu+ 陽極: 陽極反應是溶液中cu2+的來源: CU - 2e →cu2+ 在少數情況下,陽極也可能發生如下反應: CU – 1e →cu+
溶液中的cu+在足夠硫酸的存在下可能被空氣中的氧氣氧化成 cu2+
2CU+ + 1/2O2 +2H+ → 2CU2+ +H2O
二次銅電鍍
PATTERN PLATING
蝕
銅
剝錫鉛
T/L STRIPPING
蝕
銅
去 膜
STRIPPING
O/L ETCHING
ETCHING
檢 查
INSPECTION
第一章 PTH工藝流程
一、PTH前處理(磨刷)
目的:去除鑽孔后孔邊的披峰及板面氧化物 投板 磨刷 超音波水洗 水洗 水洗
高壓水洗
烘干
電鍍制程講解
目
電鍍組織架構簡介
錄
第一章:PTH工藝流程
第二章:ICU工藝流程
第三章:IICU工藝流程
第四章:蝕刻工藝流程
第五章:電鍍制程主要不良項目
第六章:電鍍工安注意事項 電鍍制程考核試題
鑽
孔 除膠 渣
DESMER
DRILLING
通 孔電鍍
P.T.H.
通孔電鍍
E-LESS CU
前處理
PRELIMINARY TREATMENT
活化
薄
雙水洗
雙水洗
速化
下料
水洗
抗氧化
下料
1.膨鬆
目的:使用於除膠渣前之處理劑,可除去鑽孔所產生的碎屑及污物, 能膨鬆及軟化基材,以增進下一站高錳酸鉀的咬蝕
作業參數及條件
溫度 時間 攪拌 槽體材質 加熱器 循環過濾 70±20OC 6分 擺動 S.S316或304 鈦、石英或鐵弗龍 須要
2.除膠:
槽體材質
加熱器 過濾
S.S316 或304
S.S加熱器 須要
5.微蝕劑
是一种能將銅表面粗化的藥液,一方面能將銅面上的氧 化物,雜物及整孔劑咬掉,使在金屬化的過程中讓鈀膠體 及化學銅能盡量鍍在孔內;另一方面是使板面粗化,讓化 學銅在粗化的板面上有更好的附著力 反應原理:
Cu+H2O2
CuO+H2SO4 H2 O2
通Air之目的 Cu++[O]-+H2O Cu2-+2OH背光級數≧7級 沉積速率15~30U”/23min 操作參數及條件 溫度 25 OC(22~28 OC) 時間 15分(12~18分) 負載 0.2~2dm2/l 攪拌 擺動 鼓風及過濾循環 槽體材質 PP或PVC 加熱器 石英或鐵弗龍
(4)
目的:將鑽孔后孔壁及內層銅薄上殘留的樹脂殘渣(smear)去除,並 將孔內的樹脂(epoxy)部分咬蝕成峰窩狀,以加強化學銅與孔壁的 結合力 溫度
時間 攪拌 總Mn量 再生機電流
70±20 OC
15分(12分~18分) 擺動 60±5g/l 〉800A 鼓風 Mn6+〈25g/l NaOH 40±8g/l
﹝Pd(SnCL3)2CL2﹞230 OC(20~35 OC) 6分(5~8分) 必須 連續過濾 強度:75 ±10% 比重:1.145~1.180
槽體材質
P.P或PVC
10.化學銅
是使經過前處理后的板子得到孔內金屬化效果的溶液
原理: Pd主反應: CuSO4+4NaOH+2HCHO 副反應:2HCHO+NaOH Pd Cu +Na2SO4 +2HC00Na+2H2O+H2 HC00Na+CH3OH
(ad)+Pd
鈀觸媒的氧化還原反應式
Pd+O2 4H
-O + Pd (ad) 2
Pd-O2-
2PdO
(1)
(ad)
2H2O+Pd H20+Pd
(2)
2H(ad)+PdO
(3)
9.速化劑
主要在於剝除催化劑沉積在板面及孔內的錫殼,而露出 所需要的鈀層,以利於化學銅的催化反應
操作參數與條件:
溫度 時間 擺動 槽體材質 25 OC(20~30 OC) 5分(3~6分) 必須 P.P或PVC
電控系統
第四章 蝕刻工藝流程
蝕刻分為酸性蝕刻與鹼性蝕刻兩种,電鍍所用的是鹼性蝕刻, 從機體結構與工藝流程上都不同於內層的酸性蝕刻,以下主要 介紹鹼性蝕刻的工藝
投板
蝕刻 剝錫A 烘干
剝膜
化學水洗 水洗 收板
水洗
水洗 剝錫B
看殘膜
看殘銅 水洗
蝕刻線
鹼性蝕刻機從機體結構上大致可分為剝膜,蝕刻與剝錫三段
602A比重:1.2-1.4
H+:3.5-6.0N
602B比重:1.0-1.12 H2O2:35 ±15ml/l
2Cu(NH3)2+ +2CL–
Cu(NH3)42++2CL–
蝕刻條件: CL190±20g/l
Cu2+
PH 比重 上噴壓力 下噴壓力
150±10g/l
8.2±0.3 1.18~1.22 1.8±0.3kg/cm2 2.2±0.3 kg/cm2
溫度
48±2 OC
蝕刻后看殘銅
剝錫(鉛):剝除線路上面覆蓋的抗蝕刻阻劑錫(鉛),剝錫液 分為單液型與雙液型兩种,電鍍所用的屬雙液型剝錫液,分 為剝錫A與剝錫B兩部分,剝錫A是剝去板面的純錫,而剝錫B 則是為了剝去板面的銅錫合金,從而使線路充分顯露出來 剝錫液(雙型液)
二、PTH-Planted Throught
Hole(導通孔鍍銅)
目的:將鑽孔后不導電的環氧樹脂孔壁鍍上一層極薄的金屬,使之 具有導電性,為之后的制程(ICU)做準備
流程:
上料 除膠 膨鬆 回收 回收 水洗 雙水洗
預中和
整孔 微蝕
水洗
熱水洗 雙水洗
中和
雙水洗 酸洗
雙水洗
水洗
預浸
純水洗 化學銅 厚
槽體材質
加熱器
鈦或S.S316
鈦或鐵弗龍
再生裝置
須要
3.中和劑
目的:此藥液為酸性還原劑,可中和鹼性殘液,並可還原殘餘七價
錳,六價錳及二氧化錳等可溶性二價錳離子,避免氧化劑帶入其 后之流程
作業參數與條件
溫度 45±2 OC
時間
攪拌 槽體材質 加熱器 過濾
6分
擺動 P.E或PP 石英或鐵弗龍 須要
4.整孔劑
剝膜:去除多余銅面上覆蓋的干膜,使線路以外部分的銅面 裸露出來
剝膜條件:
溫度 NaOH濃度 50±5 OC 4±1%
剝膜后PCB
蝕刻:去除線路以外部分多余的銅面(即一次銅),使線路在 蝕刻阻劑錫鉛的保護下得以保留
蝕刻原理:
Cu+Cu(NH3)42++2CL2Cu(NH3)2++2CL–+O2+4NH3 新液洗條件 PH 9.5±0.25
SnO2
+
Pd
Pd Pd
作業參數及條件
SnCL-
溫度
時間
25 OC
3分12秒
擺動
槽體材質
必須
P.P或PVC
8.活化劑
具有高負電荷密度的錫鈀膠體,它能提供孔內所需的鈀 觸媒,而能與化學銅有良好且細致的結合狀況
SnCL2+CLPdCL2+2SnCL3 操作參數及條件: 溫度 時間 擺動 過濾
SnCL3
3.配10ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸3小時以上
4.最后清水沖洗 5. 陽極袋, 過濾棉芯用 50-60度熱水浸泡2小時再用1-4 方 法清洗程序.
銅球配製前清洗程序 1.配20ML/L雙氧水和20ML/L的硫酸浸泡5-10分鐘呈暗色 2.用純水沖洗乾淨放入鈦籃
錫球配製前處理程序
1.配10g/L NaOH 浸20分鐘 2.經鹼液處理后用清水沖洗 3.配5ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸10-20分鐘 4.用純水洗凈后放入鋯籃.
以上各節簡要介紹了PTH薄銅的工藝流 程,PTH厚化銅工藝基本與此相似,唯一區別 是厚化銅流程多了一道抗氧化,而薄銅抗氧 化則在一銅后.
第二章 Palted(一次銅)即板面電鍍
目的:將PTH之后已金屬化的孔壁鍍上一層金屬銅,通常厚度為 0.3mil(平均),依制程不同也可鍍至0.5mil至1mil,同時也起加 厚板面的作用,故也可稱為板面電鍍
硫酸 硫酸的主要作用是增加溶液的導電性,硫酸的濃度 對鍍液的分散能力和鍍層的機械性能均有影響.硫酸濃 度太低,鍍液分散能力下降,鍍層光亮范圍縮小,硫酸濃 度太高,雖然鍍液分散能力較好,但鍍層的脆性降低,一 般控製在200 ±15g/l
氯離子 是陽極活化劑,它可以幫助銅陽極正常溶解,當濃度低 于20mg/L時,會產生條紋粗糙鍍層,易出現針孔和燒焦; 當濃度過高時,鍍層光亮度下降,低電流區鍍層發暗;如 果過量,陽極表面會出現一層白色膜,即陽極鈍化,一般 控製在20-80PPM
插板
注意事項:
1. 磨刷效果:以烘干后水破試驗大於15秒
2. 定期整刷:維持磨刷均勻性,避免造成局部過度磨刷 3. 刷幅:要求1.0~1.5cm,刷幅過多易造成隨圓孔(喇叭孔) 4. 定期檢查磨刷水洗噴嘴及清理銅粉(泥)等, 5. 高壓水洗:35~60kg/cm2,中壓水洗5~20kg/cm2 6. 超音波振蕩:將鑽孔后細小epoxy及磨刷銅粉去除(不能過強)