多层板内层黑化处理.doc

多层板内层黑化处理黑化的作用：钝化铜面；增强内层铜箔的表面粗化度，进而增强环氧树脂与内层铜箔之间的结合力；抗撕强度peel strength一般内层处理的黑氧化方法：棕氧化法黑氧化处理低温黑化法采用高温黑化法内层板会产生高温应力（thermal stress）可能会导致层压后的层间分离或内层铜箔的裂痕；一 棕氧化：黑氧化处理的产物主要是氧化铜，没有所谓的氧化亚铜，这是业内的一些错误论调，经过ESCA（electro specific chemical analysis）分析，可以测定铜原子和氧原子之间的结合能，氧化物表面铜原子和氧原子之间的比例；有清晰数据和观察分析证明黑化的产物就是氧化铜，没有其他成分；黑化液的一般组成：氧化剂 亚氯酸钠氢氧化钠PH缓冲剂 磷酸三钠表面活性剂或碱式碳酸铜的氨水溶液（25%氨水）二 有关的数据1. 氧化物的重量(oxide weight)；可以通过重量法测量，一般后控制在0。2-0。5mg/cm22. 抗撕强度（peel strength）1oz铜箔按照2mm/min的速度，铜箔宽1/8英寸，拉力应该5磅/吋以上3. 通过相关的变数分析（ANDVA: the analysis of variable ）影响抗撕强度的显著因素主要有：亚氯酸钠的浓度氢氧化钠的浓度亚氯酸钠与磷酸三钠浓度的交互作用磷酸三钠与浸渍时间的交互作用氧化物的针状结晶的长度以0。05mil(11.5um)为最佳，此时的抗撕强度也比较大；抗撕强度取决于树脂对该氧化物结晶结构的填充性，因此也与层压的相关参数和树脂pp的有关性能有关微蚀剂一系統簡介過硫酸鈉(SPS)是一种咬蝕速度比較穩定的微蝕劑，對銅的表面進行輕微的蝕刻，能確保完全清除銅箔表面的氧化物。二 使用方法 1.槽液成分藥 品中 值範 圍SPS80g/L60-100g/LC.P.H2SO420ml/L1525ml/L2.开缸建浴程序(100L建浴時):1. 將60L純水放入槽中2. 2L H2SO4邊攪拌邊加入3. 8KgSPS邊攪拌邊加入4. 加純水至100L攪拌均勻三操作條件 :溫 度20-30浸漬時間1.52.5min抽 風需要攪 拌機械或Air材 質PP.PE.PVC四 槽液管理控制 ：1.補充量SPS 60g/m2H2SO4 5ml/m22.換槽時機1TO或Cu2+20g/L五包 裝 SPS 25Kg/Bag 一. 注意事項 使用時請佩帶安全眼鏡,防護手套及安全衣。七微蝕液分析方法分析项目: 銅濃度分析藥品: 0.1M EDTAPAN指示劑pH=4緩衝液器具: 1ml球型吸管10ml移液管100ml量筒250ml錐形瓶25ml滴定管分析方法:A、 取5ml槽液加入250ml錐形瓶中，加純水約100ml；B、 加pH=4緩衝液10ml，加熱至5060；C、 加PAN指示劑56滴；D、 用0.1M EDTA滴定至終點，消耗體積為Vml。 終點：紫紅黃色計算: Cu2+(g/L) = 1.27 V(ml) f (f為0.1M EDTA之力價)控制範圍: Cu2+20g/L分析项目：硫酸濃度分析药品：甲基橙(M.O)指示劑0.5N NaOH分析仪器：10ml球型吸管25ml滴定管250ml 錐形瓶分析方法：A. 正確吸取樣品10ml於250ml錐形瓶；B. 加純水100ml及甲基橙(M.O)指示劑23滴；C. 使用0.5NNaOH滴定至終點，滴定量Vml； 終點：紅色橙黃色計算：濃硫酸濃度(ml/L)V 1.33 f(f為0.5N NaOH之力價)硫酸補充量(ml)(建浴濃度分析值) 槽容積(L)控制範圍：硫酸濃度205ml/L分析项目：過硫酸鈉濃度分析分析药品：0.1N高錳酸鉀10%(V/V)硫酸100g/L 硫酸亞鐵銨分析仪器：2ml球型吸管10ml刻度吸管250ml 錐形瓶分析方法：A.正確吸取樣品2ml於250ml錐形瓶；B.加10%硫酸10ml；C.加硫酸亞鐵銨溶液10ml；D.使用0.1N高錳酸鉀滴定至終點，滴定量Xml；E.作空白試驗，重複BD，滴定量Yml； 終點：紅紫色30秒以上不消失計算：過硫酸鈉濃度(g/L)(YX) 11.9 f(f為0.1N高錳酸鉀之力價)過硫酸鈉補充量(g)(建浴濃度分析值) 槽容積(L)控制範圍：SPS8020g/L除去胶渣作为多层板除胶渣流程中的一个重要组成部分，多层板除胶渣中和剂206可以有效中和并去除前一个步骤在孔壁表面形成的锰残留物。一 优点快速有效的中和作用专门配制，有效减少粉红圈宽阔的操作范围有助于实际消除孔壁脱离和气孔水洗性极佳操作方便，槽液状态稳定；二 槽液的配制按照如下顺序添加，并搅拌均匀：DI水或去离子水 79%体积比中和剂206 20%体积比硫酸 1%体积比三 槽液的操作温度 4050度时间 57分钟搅拌 建议采用适当的机械搅拌水洗 建议时用逆流漂洗过滤 如需要，采用510微米聚丙烯滤芯过滤通风 需要四 槽液的补充控制按照下页程序分析溶液的%槽液浓度和当量浓度，并按照下述补充量补充溶液，槽液的浓度应维持在60120%之间，硫酸浓度在49100克/升之间，如果按照规定正确补充，当量浓度会自动维持在这样一个范围内。不管怎样，如果下降，假如浓硫酸偏低可以提高到至少1.3N，以蒸馏水或去离子水维持槽液的正常的工作液位。100升槽液的补充添加表%槽液浓度中和剂的添加量120-100-804升608升100升槽液的硫酸浓度调整表槽液的硫酸浓度浓硫酸73.5克/升-63.7克/升-53.9克/升0.55升44.1克/升1.1升34.3克/升1.65升五 产量每公升浓缩液能处理大约20-25平米板面积，当每升槽液处理0.6平方米之后，即需补充浓缩液，能得出最佳效果；当槽液强度和酸当量浓度比例失调时建议换缸；六 产品数据中和剂206是浅黄色，不易燃，强酸性水溶液，PH值低于1.0，比重在20/20度大约是1.20；七 设备材质 氯化聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯加热器 Teflon或其涂层，Teflon线圈，石英加热器过滤器设备 Teflon，聚丙烯过滤器介质 聚丙烯滤芯，510微米作业管道 聚乙烯，聚丙烯八 废水处理可以和高锰酸钾槽废液一同中和即可，九 储存储存在原装容器内，放置于1030度干燥地方，不要放在阳光直射的地方，不用时，要密封保存。十 使用时的预防措施注意危险！这是腐蚀性强酸液体。如吞咽对身体有害。避免接触皮肤和眼睛。小心使用。要穿戴化学防护眼镜，橡胶手套和防护性衣物。万一出皮肤或眼睛，用大量水冲洗至少15分钟。如有刺激现象，要立即就医治疗。小心！使用浸入式加热器，执意保持工作液位，否则可能造成燃烧的危险，特别是使用塑料容器时，危险性更高!十一 槽液的控制程序 槽液强度分析控制1.原理 样品和过量的铁离子作用，产生亚铁离子以硫酸铈铵滴定，用2-羧酸基二苯胺作指示剂。2试剂 a.硫酸铁铵，大约15%:在450ml蒸馏水，加入25ml硫酸(比重约1.55，大约20N)和75克的硫酸铁铵NH4Fe(SO4)212H2O，搅拌至溶解为止。b.硫酸高铈铵（A.C.S）0.100Nc.磷酸 10%体积比：以蒸馏水稀释50毫升正磷酸(比重1.70。大约85%)至500ml;d. 2-羧酸基二苯胺指示剂0.1%：把0.5克的指示剂溶解在3ml1N的氢氧化钠溶液里，并以蒸馏水稀释至500ml,(可使用ferroin代替N-phenylanthranilic指示剂)3程序a.用移液管吸取10ml中和剂206,滴入250ml锥形瓶中，并加入30毫升硫酸铁铵溶液b.加热至沸腾并煮5分钟c.迅速冷却至室温，加20ml10%磷酸和几滴2-羧酸基二苯胺指示剂d.立即以硫酸铈铵90.100N）滴定，直至从浅黄色变为紫色终点为止。4计算%槽液强度=A.C.S毫升数xA.C.S当量值x820.7/槽液样本的毫升数（10ml）硫酸的分析控制1原理 以氢氧化钠滴定样品，以酚酞作指示剂；2试剂a.氢氧化钠 1.0N标准液b.酚酞指示剂：15酚酞溶解在95%乙醇中。3程序a. 用移液管吸取10ml中和液，滴入250ml锥形瓶内，并稀释至100ml;b. 加510滴酚酞指示剂，以氢氧化钠滴定，直至刚好出现粉红色终点为止。4计算 硫酸浓度（克/升）=氢氧化钠毫升数x氢氧化钠的当量值x49/槽液样本的毫升数（10ml）.【有机保焊剂】OSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。 PCB之OSP工艺OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。 简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。其实OSP并非新技术，它实际上已经有超过35年，比SMT历史还长。OSP具备许多好处，例如平整面好，和焊盘的铜之间没有IMC形成，允许焊接时焊料和铜直接焊接（润湿性好），低温的加工工艺，成本低（可低于HASL），加工时的能源使用少等等。OSP技术早期在日本十分受欢迎，有约4成的单面板使用这种技术，而双面板也有近3成使用它。在美国，OSP技术也在1997年起激增，从1997以前的约10%用量增加到1999年的35%。OSP有三大类的材料：松香类（Rosin），活性树脂类（Active Resin）和唑类（Azole）。目前使用最广的是唑类OSP。唑类OSP已经经过了约五代的改善,这五代的名称分别为BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。早期的BTA类对湿度敏感，库存寿命很短（3个月），不能承受多次加热，而且需要较强的焊剂，所以性能不是很好。一直到20世纪70年代有日本开发的第三代BIA类OSP后才有较显著的改善。美国市场也在20世纪80年代开始采用这类OSP，同时被正在发展的SMT所接受。不过BIA的耐热性仍然是个弱点。目前仍然有供应商提供BIA类的OSP，但逐渐在为新一代的SBA所取代。SBA是1997年的研发成果，有美国IBM推出而后得到在OSP技术上享有盛名的日本“四国化学”公司的改善。在保护性和耐热性有显著的加强。其耐热性已经可以承受3次的回流处理（但多次加热后需要较强的焊剂）。SBA是目前OSP供应的主流。成本低于传统的HASL，所以在锡铅时代已经被大量地使用，尤其是单面板上。在双面回流板以及混装板工艺应用上却仍然有些顾虑。【OSP的工艺流程】除油二级水洗微蚀二级水洗酸洗DI水洗成膜风干DI水洗干燥 1.除油 除油效果的好坏直接影响到成膜质量。除油不良，则成膜厚度不均匀。一方面，可以通过分析溶液，将浓度控制在工艺范围内。另一方面，也要经常检查除油效果是否好，若除油效果不好，则应及时更换除油液。 2.微蚀 微蚀的目的是形成粗糙的铜面，便于成膜。微蚀的厚度直接影响到成膜速率，因此，要形成稳定的膜厚，保持微蚀厚度的稳定是非常重要的。一般将微蚀厚度控制在1.0-1.5um比较合适。每班生产前，可测定微蚀速率，根据微蚀速率来确定微蚀时间。 3.成膜 成膜前的水洗最好采有DI水，以防成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采有DI水，且PH值应控制在4.0-7.0之间，以防膜层遭到污染及破坏。OSP工艺的关键是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄，耐热冲击能力差，在过回流焊时，膜层耐不往高温（190-200C），最终影响焊接性能，在电子装配线上，膜不能很好的被助焊剂所溶解，影响焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间比较合适。【OSP工艺的缺点】OSP当然也有它不足之处，例如实际配方种类多，性能不一。OSP工艺的不足之处是所形成的保护膜极薄，易于划伤（或擦伤），贮藏和运输过程中必须要精心操作。同时，经过多次高温焊接过程的OSP膜（指未焊接的连接盘上OSP膜）会发生变色或裂缝，影响可焊性和可靠性。锡膏印刷工艺要掌握得好，因为印刷不良的板不能使用IPA等进行清洗，会损害OSP层。透明和非金属的OSP层厚度也不容易测量，透明性对涂层的覆盖面程度也不容易看出，所以供应商对这些方面的质量稳定性较难评估。OSP技术在焊盘的Cu和焊料的Sn之间没有其它材料的IMC隔离，在无铅技术中，含Sn量高的焊点中的SnCu增长很快，影响焊点的可靠性。