镀铜工艺流程说明
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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）
PNP2#线
电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
Beijing 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。
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。
本槽
＋: Anode
电镀铜
Rectifier －: Cathode
Байду номын сангаас
Anode: Fe2+ ⇒ Fe3+ +e- (100%) Cathode: Cu2+ + 2e- ⇒ Cu0 (90-95%=电流效率）
Fe3+ + e- ⇒ Fe2+ (5-10%)
溶解槽
＋: Anode
Cu + Fe3+ ⇒ Cu2+ + Fe2+ ⇒流量的控制
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
C athode(基板)
A node(不溶性)
PNP1#线镀厚=20μm
端面厚
均一
PNP2#线镀厚=22.3 μm
Beijing
④ ③ ② ①
clam p側
电镀铜 脉搬送冲方向电镀的阳极
基板
④
510mm方向
③
①～④进行各自的电流密度的设
定影响基板表面的镀铜均一性
②
⇒ 面内均一性改善
①
Beijing
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+
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
Beijing
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
为形成化学沉铜所需的活 化中心做准备。
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
Beijing
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
Beijing
还原槽
Rectifier
Fe3+ + e- ⇒ Fe2+
电解Fe3+ 的 还原反应
⇒流量的控制 电流的控制
Beijing TH孔不良
1、堵孔
研磨材堵孔
化学铜堵孔
2、化学铜未析
其他异物堵孔
Beijing Via孔不良
1、A-Mode—异物
产生原因： 1、镀铜前有异物堵塞孔，影响了镀铜的正常进行 2、镀铜工程中，槽内有浮游异物堵塞孔，导致孔内的镀铜不能析出
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
Beijing
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
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
Beijing
直流电镀
含P铜球
电镀铜
clamp
脉冲电镀
clamp
极间距离
75mm
75mm
极间7距5离mm 75mm
C athode(基板)
极间8距m离m 8mm
极间距离
8mm
8mm
含P铜球
A node(不溶性)
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。
Beijing 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
反应
2HCOO- + 2OH- ⇒ HCOO- + CH3OH （不纯物的蓄积）
Beijing
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
Pre dip
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。
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。
Beijing
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
Soft-etching 0.5～1.5μm
Beijing
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
Beijing
基板镀孔式样
Beijing Via孔不良
2、C-Mode—化学铜未析
3、F-Mode—树脂残留
产生原因： 1、前处理活化、还原异常Pd吸附 异常 2、化学铜内药液异常
产生原因： 去钻污时，孔底有残留树脂，镀铜 后孔底接触不良造成
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-
Beijing 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-
⇒ 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）
PNP2#线
电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
Beijing 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。
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。
本槽
＋: Anode
电镀铜
Rectifier －: Cathode
Байду номын сангаас
Anode: Fe2+ ⇒ Fe3+ +e- (100%) Cathode: Cu2+ + 2e- ⇒ Cu0 (90-95%=电流效率）
Fe3+ + e- ⇒ Fe2+ (5-10%)
溶解槽
＋: Anode
Cu + Fe3+ ⇒ Cu2+ + Fe2+ ⇒流量的控制
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
C athode(基板)
A node(不溶性)
PNP1#线镀厚=20μm
端面厚
均一
PNP2#线镀厚=22.3 μm
Beijing
④ ③ ② ①
clam p側
电镀铜 脉搬送冲方向电镀的阳极
基板
④
510mm方向
③
①～④进行各自的电流密度的设
定影响基板表面的镀铜均一性
②
⇒ 面内均一性改善
①
Beijing
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+
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
Beijing
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
为形成化学沉铜所需的活 化中心做准备。
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
Beijing
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
Beijing
还原槽
Rectifier
Fe3+ + e- ⇒ Fe2+
电解Fe3+ 的 还原反应
⇒流量的控制 电流的控制
Beijing TH孔不良
1、堵孔
研磨材堵孔
化学铜堵孔
2、化学铜未析
其他异物堵孔
Beijing Via孔不良
1、A-Mode—异物
产生原因： 1、镀铜前有异物堵塞孔，影响了镀铜的正常进行 2、镀铜工程中，槽内有浮游异物堵塞孔，导致孔内的镀铜不能析出
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
Beijing
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
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
Beijing
直流电镀
含P铜球
电镀铜
clamp
脉冲电镀
clamp
极间距离
75mm
75mm
极间7距5离mm 75mm
C athode(基板)
极间8距m离m 8mm
极间距离
8mm
8mm
含P铜球
A node(不溶性)
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。
Beijing 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
反应
2HCOO- + 2OH- ⇒ HCOO- + CH3OH （不纯物的蓄积）
Beijing
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
Pre dip
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。
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。
Beijing
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
Soft-etching 0.5～1.5μm
Beijing
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
Beijing
基板镀孔式样
Beijing Via孔不良
2、C-Mode—化学铜未析
3、F-Mode—树脂残留
产生原因： 1、前处理活化、还原异常Pd吸附 异常 2、化学铜内药液异常
产生原因： 去钻污时，孔底有残留树脂，镀铜 后孔底接触不良造成
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-
Beijing 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