电镀制程介绍.ppt

,電鍍制程介紹,報告人：李晉峰 廠 別：鼎鑫二廠 部門別： 製程部 日 期： 2007.07.21,電鍍課流程,上製程 （鑽孔）,確認料號 及數量,前處理 （刷磨機）,ng,desmear,整孔,化學銅,下製程（微影）,電鍍線,垂直連續電鍍,品質確認 及轉帳,電鍍銅,電鍍課流程,電鍍設備介紹 1.電鍍前處理 尺寸：max 610mm*610mm min 250mm*250mm 厚度： 0.124-3.2mm 2.水平電鍍 width: max 650mm min 350mm length: max 610mm min 330mm thickness: max 1.6mm min 0.1mm 3.連續電鍍 width: max 610mm min 360mm length: max 610mm min 410mm thickness: max 1.6mm min 0.1mm,電鍍課前處理介紹,目的：除去鑽孔時，於孔邊所殘留之銅渣（burr）及孔內之碎屑 流程：刷磨機 超音波水洗 高壓水洗,刷磨機之運用,刷 磨 機 之 運用,1.壓合後鋼板之刷磨 2.鑽孔後pth前之刷磨 3.盲孔埋塞後之刷磨 4.影像轉移前之刷磨 5.外層板去膜後之刷磨 6.防焊印刷前之刷磨 7.噴錫/融錫後之刷磨 8.金手指鍍鎳前之刷磨 9.化金前之刷磨,刷磨機之使用,鑽完孔後,若是鑽孔條件不適當,孔邊緣有 1.未切斷銅絲 2.未切斷玻纖的殘留,稱為burr.因其要斷不斷,而且粗糙,若不將之去除,可能造成通孔不良及孔小,因此鑽孔後會有de-burr製程.也有de-burr是放在desmear之後才作業.一般de-burr是用機器刷磨,且會加入超音波及高壓沖洗的應用.,最佳刷痕規格定義為何？ 正確刷痕為左右寬度均勻,廠內管孔刷痕之左，中右三點, 刷痕太寬或太淺均得不到好的效果,因刷痕太寬毛會彎曲刷痕 太淺不能刷幹凈. 量测刷痕宽度(控制在8-12mm),刷磨機之刷痕试验,刷磨輪介紹,刷磨輪介紹,刷磨輪介紹,水平電鍍工藝流程,投板機,除膠渣,水洗3道,水洗3道,水洗3道,膨 松,中和,清潔劑,水洗3道,水洗3道,微 蝕,水洗3道,水洗3道,水洗3道,預 浸,活 化,還 原,酸 浸,化學銅,脈衝電鍍銅,抗氧化,板件吹乾,水洗3道,水洗3道,收板機,定義： 除膠渣段：簡稱p 化學銅段：簡稱lb 全板電鍍銅段：簡稱cu,水平電鍍工藝流程,水平電鍍線,除膠渣製程簡介,什麼是膠渣? 在鑚孔時鑚針高速旋轉(630萬rpm)激烈磨擦過程中,使局部溫度上升至200以上,造成該孔壁處的積溫超過樹脂的tg,致使被軟化溶化成爲膠糊狀,冷卻後形成牢固附著的膠渣. 為什麼除膠渣? 膠渣若出現在內層銅導體斷面上,將會產生斷路或導電不良;若出現在樹脂及玻璃面上,則會造成鍍層與底材附著力不佳.,除膠渣,水洗3道,膨 松,水洗3道,中和,水洗3道,除膠渣流程,圖示,除膠渣主要功能： 去膠渣段的主要功用就是將鑽孔過程中在孔內所形成的膠渣去除.除膠渣劑是一種鹼性溶液,它能打斷樹脂系統中的鍵結 , 將已膨鬆軟化的之樹脂及膠渣完全的咬蝕,並予以去除.並使孔壁形成微粗糙度. 主要特性： 此為一強氧化劑,咬蝕能力強,且咬蝕能力與濃度及溫度成正比.,除膠渣製程簡介,去膠渣製程之反應,膨鬆： 槽液組成：swellernaoh 目的：利用膨鬆劑與架橋劑反應，使環氧樹脂中的架橋鏈斷鍵。架橋鏈斷鍵之後，環氧樹脂的結構將變得較鬆弛，達到“軟化”之目的。 a. 清潔孔內附著力差的膠渣及輕微油脂 b. 軟化樹脂表面及內層銅表面之膠渣 c. 提供一均勻之表面利於高錳酸咬蝕 若浸泡時間過長，則會使強鍵結弱鍵結。 若浸泡時間過短，則弱鍵結不能溶出，無法形成鍵結差 異而難使高錳酸鈉咬蝕。,去膠渣製程之反應,目的 : 除膠渣劑是一種鹼性高錳酸鈉溶液 , 它能打斷樹脂系統中的鍵結,將已膨鬆軟化 的樹脂膠渣予以去除,槽液組成：namno4naoh,高錳酸鈉：,去膠渣製程之反應,氧化之反應機構 4mno4- + 4oh- 4mno42- + 2h2o + o2 1 2mno42- + 2h2o 2mno2 + 4oh- + o2 2 1 + 2 2mno4- mno42- + mno2 + o2 namno4的電解再生 4mno4-2 + o2 + 2h2o 4mno4- + 4oh-,去膠渣製程之反應,槽液組成：reduction cond. h2so4 目的：將所有錳離子還原成易水溶之mn+2，去除殘留於板面孔壁之二氧化錳及高錳酸鹽，避免造成持續反應，並進行整孔之電性轉換 mn+75e- mn+2 mn+64e- mn+2 mn+42e- mn+2,中和槽：,除膠渣製程簡介,weight loss 2060mg/dm2,製程參數控制,fr-4 材質,化學銅段流程,水洗3道,清潔劑,水洗3道,微 蝕,水洗3道,水洗3道,水洗3道,預 浸,活 化,還 原,酸 浸,化學銅,化學銅主要功能： 經化學催化式的反應體系,在孔內及板面沈積一層薄化銅,使鑽孔所鑽之孔鍍上銅層,使得層與層之間得以導通, 使導電良好建立一層密實牢固的銅金屬作為導體，成為後來鍍銅的基地 .,化學銅製程簡介,化學銅製程簡介,化學銅前,化學銅後,孔壁无铜,孔壁有铜,化學銅製程簡介,整孔清潔劑：,槽液組成：整孔劑gfnaoh,目的:將板面及孔內清潔,同時改變接觸面電性使顯正電,以利于化學銅沉積.,整孔:環氧樹脂本身為極性聚合物,具“負電性”.在鑽孔後顯“正性”,desmear後顯“負電性”.而清潔劑中有表面潤濕劑在水中会形成两极性的分子,其疏水端帶負電，與孔壁結合,其親水端帶正電,故結果為孔壁最外層帶正電. 清潔:利用潤濕劑的“偶極”性分子，以其疏水端附在不親水的孔壁上， 排擠走鑽屑、粉塵、油污。,清洁-调整剂后的孔壁,化學銅製程簡介,微蝕劑：,槽液組成：spsh2o2,目的:咬蝕銅面使銅面凹凸不平,粗化铜表面,增强铜面与电解铜的齿结能力,同時清除附著在銅面上的清潔劑,使不產生剝銅現象,同時減少後續鈀浪費在銅面上.,化學銅製程簡介,槽液組成：h2so4 預浸劑 目的:保護後續的鈀槽,使板子上的雜質不帶入活化槽,減少污染及鈀液被稀釋的機會,並將表面輕微的銅氧化層去除.,預浸槽:,活化槽:,槽液組成：活化劑pd naoh 目的 : pd液中的pd,是以pd2+存在的.二价pd被還原成pd原子,緊密的附在玻纖及環氧樹脂等的表面.其中螯合劑被釋放出來,這樣pd就能夠更緊密的附在玻纖等上面.,化學銅製程簡介,還原槽:,槽液組成：wah3bo3 目的:清除松散不實的pd團或pd2+、原子等,将pd離子還原成pd金屬以作為化學銅活性中心.,化學銅槽:,槽液組成：cu2+ naoh hcho 目的:利用鈀金屬起始反應及化銅的自我催化,將銅離子還原成銅金屬,在孔內及板面沉積化學銅,使非導體部分導電. 反應式： cuso4 + 2hcho + 4naoh cu + na2so4 + 2hcoona + 2h2o + h2,圖示,化學銅製程簡介,化學銅製程簡介,製程參數控制,1.背光(back light),spec8級,化學銅製程簡介,製程參數控制,2.微蝕速率,3.沉銅速率,判定標準:15-40,判定標準:15-40,酸 浸,脈衝電鍍銅,抗氧化,板件吹乾,水洗3道,水洗3道,收板機,電鍍銅製程簡介,電鍍銅段流程,電鍍銅主要功能：,電鍍,就是在含有某種金屬離子的電解質溶液中,將被鍍工件作為陰極，通過一定波形的低壓直流電,而使金屬得到電子,不斷的在陰極沉積煒金屬的加工過程. 電鍍是一種電解加工工藝,它遵守法拉第電解定律,當電流通過電解質溶液時,與電源正極相連的陽極發生氧化反應,與電源負極相連的陰極發生還原反應.作為主要反應的是陽極金屬的溶解和陰極上金屬的還原.在穩定條件下,由外線路流向陰極的電子將全部參加電極反應,對電鍍來說,直流電供給的電量越大,相同的電鍍工藝下,在陰極形成的鍍層就越厚.,電鍍銅製程簡介,法拉第定律,第一定律 在鍍液進行電鍍時，陰極上所沉積(deposit)的金屬重量(或陽極的溶蝕重量)與所通過的電量成正比。 電量之理論單位為庫倫(coulomb) 庫倫 = 電流強度(ampere) x 時間(sec) 1 庫倫 可鍍出 0.3294 g 的純銅(100%陰極效率) 第二定律 在不同鍍液中以相同電量電鍍時，陰極上所沉積(deposit)的金屬重 量(或陽極的溶蝕重量)與化學當量成正比;,電鍍銅製程簡介,脈衝電鍍銅 主要功能： 水平電鍍與垂直電鍍方法和原理是相同的，都必須具有陰陽兩極，通電後産生電極反應使電解液主成份産生電離，使帶電的正離子向電極反應區的負相移動；帶電的負離子向電極反應區的正相移動，於是産生金屬沈積鍍層和放出氣體。因爲金屬在陰極沈積的過程分爲三步：即金屬的水化離子向陰極擴散；第二步就是金屬水化離子在通過雙電層時，逐步脫水，並吸附在陰極的表面上；第三步就是吸附在陰極表面的金屬離子接受電子而進入金屬晶格中。,電鍍銅製程簡介,主要特性： 脈衝電鍍可以提升t/p值，電鍍時間亦可減少50%。 是由週期性反向脈衝整流機產生一種脈衝波,這種脈衝波的正向電流週期性的被間斷,並提供一反向電流.其中有三個關鍵之點: 1.正向電流時間通常是反向電流時間的20倍 2.正向電流與反向電流的比例通常介於:1:3-5 3.波形狀:正反脈衝波轉換矩形波是理想結果 由於尖端效應導致銅層厚度過厚，通孔內壁構成狗骨頭形狀的銅鍍層。通過正反電流的交替,及結合有機添加劑可改進著電效率和表面鍍層分布狀況.,電鍍銅製程簡介,典型的硫酸銅電鍍參數,硫酸銅 - 提供銅離子 硫酸 - 提供導電度 氯離子 - 使得銅離子析出平衡/與carrier作用 光澤劑 - 改善鍍銅結晶 整平劑 - 改善tp% 陽極 - 磷銅(0.040.08% p) 操作溫度 - 22 32 oc 電流密度 - 1.5 3.0 asd,電鍍銅製程簡介,各成份及其功能： 硫酸銅，是供給槽液銅離子的主源，配槽時要用化學級之含水硫酸銅結晶溶解使用，平時作業中則由陽極磷銅塊解離補充之配液後要做活性炭處理(carbon treatment)及假鍍(dummy plate)。 硫酸，要使用試藥級的純酸，硫酸有導電及溶解陽極的功用，日常操作中銅量因 吹氣的氧化作用使陽極膜的溶解增加，故液中的銅量會漸增而酸量會漸減，要逐日作分析以維持其酸與銅之重量比在10:1以上以維持良好的分佈力。鍍液在不 鍍時要關掉吹氣，以防銅量上升酸量下降及光澤之過度消耗。 氯離子，有助陽極的溶解及光澤劑的發揮功能，使陽極溶解均勻，鍍層平滑光 澤。氯離子正常時陽極膜呈黑色，過量時則變成灰白色，配液及添加用的水一 定要純，不可用自來水，因其加有氯氣或漂白粉（含次氯酸鹽）會帶入大量的氯離子。 陽極，須使用含磷0.02-0.06的銅塊，其面積最好為陰極的兩倍。 添加劑，主要有光澤(brightner)、整平(leveller)、載體(carrier)、潤濕劑(wetter) 等功 能, 用 安培-小時添加補充.,電鍍銅鍍層要求,各成份及其功能： 光澤(brightener) 作用為：改善鍍層的物理特性,提高陰極電流密度，使鍍層晶粒細密同時影響鍍銅沉積速率.主要為聚硫有機磺酸鹽。通式為：r1-s-s-r2 ,其中r1為芳香烴、烷烴或烷基磺酸鹽等，r2為烷基磺酸鹽或雜環化合物