《PCB电镀化铜》PPT课件

印刷线路板化铜电镀工艺及技术,Contents,1.线路板的结构及技术要求,1.Build-up层线宽2.Build-up层线距3.Core层线宽4.Core层线距5.盲孔孔径6.盲孔内层孔环,7.盲孔外层孔环8.通孔孔径9.通孔孔环10.Build-up层厚度11.Core层厚度,多层PCB的结构,印刷电路板各种产品的技术规格要求,1.TentingProcess（干膜盖孔法）适用于PCB、FPC、HDI等量产最小线宽/线距35/35m2.Semi-AddictiveProcess（半加成法）适用于WBSubstrate、FlipChipSubstrate量产最小线宽/线距12/12m3.ModifiedSemi-AddictiveProcess（改良型半加成法）适用于CSP、WBSubstrate、FlipChipSubstrate量产最小线宽/线距25/25m,线路形成工艺的种类及应用范围,TentingProcess（干膜盖孔法）介绍:,普通PCB、HDI、FPC及SubstrateCore层等产品，使用的基材为FR-4（难燃性环氧树脂覆铜板）、RCC（涂覆树脂覆铜板）、FCCL（柔性基材覆铜板）等材料。,RCC：,FCCL：,FR-4：,线路形成工艺的种类及应用范围,SAP（半加成法）与MSAP（改良型半加成法）介绍,SAP与MSAP工艺采用Build-up工艺制作。其中SAP的主要材料为ABF（AjinomotoBuild-upFilm）和液态树脂；MSAP工艺的主要材料为超薄铜覆铜板（基材为BT、FR-5等，铜厚5m）,ABF材料,BUM液态树脂,覆铜板,线路形成工艺的种类及应用范围,盖孔法,干膜前处理,压膜,曝光,显影,蚀刻,去膜,化学沉铜,干膜前处理,压膜,曝光,显影,镀铜,化学清洗,去膜,闪蚀,减薄铜蚀刻,干膜前处理,压膜,曝光,显影,镀铜,化学清洗,去膜,闪蚀,SAP,MSAP,线路形成工艺的种类及应用范围,TentingProcess（干膜盖孔法）介绍,前处理,压膜,曝光,显影,蚀刻,去膜,目的：清洁铜面，粗化铜面，增加干膜与铜面的结合力,目的：将感光干膜贴附在铜面上,目的：将设计的影像图形通过UV光转移到PCB的干膜上,目的：将设计的影像图形通过UV光转移到PCB的干膜上,目的：将没有覆盖干膜的铜面去除,目的：将铜面残留的干膜去除,线路形成工艺的种类及应用范围,SAP（半加成法）与MSAP（改良型半加成法）介绍,SAP与MSAP工艺的区别是，SAP的基材上面是没有铜层覆盖的，在制作线路前需在线路表面沉积一层化学铜（约1.5m），然后进行显影等工艺；MSAP基材表面有厚度为35m厚度的电解铜，制作线路前需用化学药水将铜层厚度咬蚀到2m。,目的:将可感光的干膜贴附于铜面上,目的:将设计之影像图形,转移至基板的干膜上,目的:将没有曝到光之干膜去除,目的:将化铜层蚀刻掉,目的:将多余的干膜去除,目的:将显影后之线路镀满,线路形成工艺的种类及应用范围,ABF熟化后的膜厚约在3070m之间，薄板者以3040m较常用一般双面CO2雷射完工的24mil烧孔，其孔形都可呈现良好的倒锥状。无铜面之全板除胶渣(Desmearing)后，其全板面与孔壁均可形成极为粗糙的外观，化学铜之后对细线路干膜的附着力将有帮助。,雷射成孔及全板面式除胶渣,覆晶载板除胶渣的动作与一般PCB并无太大差异，仍然是预先膨松(Swelling)、七价锰(Mn+7)溶胶与中和还原(Reducing)等三步。不同者是一般PCB只处理通孔或盲孔的孔壁区域，但覆晶载板除了盲孔之孔壁外，还要对全板的ABF表面进行整体性的膨松咬蚀，为的是让1m厚的化铜层在外观上更形粗糙，而令干膜光阻与电镀铜在大面积细线作业中取得更好的附着力。,ABF表面完成0.3-0.5m化学铜之后即可进行干膜光阻的压贴，随后进行曝光与显像而取得众多线路与大量盲孔的镀铜基地，以便进行线路镀铜与盲孔填铜。,咬掉部份化铜后完成线路,完成填充盲孔与增厚线路的镀铜工序后，即可剥除光阻而直接进行全面性蚀该。此时板面上非线路绝缘区的化学铜很容易蚀除，于是在不分青红皂白全面铳蚀下，线路的镀铜当然也会有所消磨但还不致伤及大雅。所呈现的细线不但肩部更为圆滑连底部多余的残足也都消失无踪，品质反倒更好！此等一视同仁通面全咬的蚀该法特称为DifferentialEtching。,此六图均为SAP323切片图；左上为1mil细线与内核板之50倍整体画面。中上为200倍明场偏光画面，右上为暗场1000倍的呈现，其黑化层清楚可见。左下为1000倍常规画面，中下为200倍的暗场真像。右下为3000倍ABF的暗场画面，底垫为1/3oz铜箔与厚电镀铜，铜箔底部之黄铜层以及盲孔左右之活化钯层与化铜层均清晰可见。,传统的PTH,PTH孔金属化,工艺流程功能,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶胀使树脂易被高锰酸盐蚀刻攻击高锰酸盐蚀刻去除钻污和树脂还原除去降解产物和清洁/处理表面.(清洁/蚀刻玻璃）,只有三个工艺步骤:,溶胀,还原,高锰酸盐蚀刻,去钻污前（去毛刺后）各种类型PCB的状态通孔和微盲孔中的钻污,铜箔,树脂,内层,多层,RCC/FR-4板,裸树脂板,RCC箔,内层底盘,玻璃纤维,钻污,钻污,芯,钻污,钻污,FR-4,SAP膜,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,SBUSequentialBuild-upTechnology,工艺流程溶胀,使树脂易受高锰酸盐蚀刻液的最佳攻击并保障环氧树脂(Tg150C)表面的微观粗糙度,溶胀,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶胀通孔和微盲孔中溶胀之后的钻污,溶胀之后,溶胀剂,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶胀溶胀之前(0秒),去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶胀溶胀150秒之后,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶胀溶胀240秒之后,去钻污SecuriganthP/P500/MV/BLG,工艺流程碱性高锰酸盐蚀刻,高锰酸盐蚀刻溶液除去内层（铜）表面的钻污，清洁孔壁并且粗化(Tg玻璃铜,O|CO|O,N,传统的PTH,钯的吸附调整过的表面胶体钯系列的化学反应(BlackSeeder),胶体钯催化剂系列Pd2+asPdCl2,andSnCl2作为胶体种子r,O|SiO(-)|O,Glass,Resin,Pd的吸附:树脂玻璃铜,O|CO|O,N,(+)N,n,传统的PTH,特征及优点NeoganthActivator系列vs.胶体钯(BlackSeeder),ActivatorNeoganthPd2+络合的低聚合物及随后的还原剂优优优低无无Pd2+,pH=alkaline,化学溶液能力覆盖性能玻璃树脂铜面上钯的损耗铜面的残留对基材的腐蚀可监控性,胶体钯催化剂Pd/Sn胶体及随后的速化剂(Sn络合剂)对氧化剂敏感(Sn2+Sn4+)优优中等可能可能Pd,Sn2+,Sn4+,Cu,pH=0,传统的PTH,工艺流程还原,经过活化后，ReducerNeoganth将吸附的离子钯还原为金属钯，使之能够在随后的化学铜工艺中起催化的作用。速化剂系列溶解/去除保护胶体的锡络合层，使金属钯暴露出来。,还原剂,传统的PTH,还原还原的钯种在表面上,经过还原处理后,传统的PTH,钯还原-NeoganthReducerWA化学反应Dimethylaminoborane(DMAB),Pd2+-L+2e-Pd0+L,阴极反应,氧化还原反应,Pd2+-L+(CH3)2-NH-BH3+3H2OPd0+(CH3)2-NH+H3BO3+2H+L+2H2,阳极反应,(CH3)2-NH-BH3+3H2O(CH3)2-NH+H3BO3+2e-+2H+2H2,传统的PTH,工艺流程化学铜,钯（氢）激活自催化化学铜反应，使铜沉积在经过活化/催化的表面。,化学铜,传统的PTH,化学铜沉积通孔及盲孔的沉积,经过化学铜沉积后的表面,传统的PTH,化学铜沉积主反应,反应I:,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反应II:,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,传统的PTH,化学铜沉积阴极反应,2Cu2+2OH-Cu2O+H2O,阴极反应:,Cu2O+H2OCu0+Cu2+2OH-,Cu2+2e-Cu0,Cu-L2+2e-Cu0+L,传统的PTH,化学铜沉积反应I,阳极反应I:,HCHO+3OH-HCOO-+2H2O+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,阴极反应:,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,反应I:,传统的PTH,化学铜沉积副反应,甲醛的氧化反应:,2HCHO+2OH-2H2C(OH)O-,2H2C(OH)O-+2OH-2HCOO-+H2+2H2O+e-,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,阳极反应II:,cat,Catalyst:Pd(H2)/Cu,传统的PTH,化学铜沉积反应II,阳极反应II:,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,阴极反应:,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反应II:,传统的PTH,化学铜沉积副反应,Cannizzaro:,2HCHO+NaOHCH3OH+HCOONa,CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,Carbonization:,HCOONa+NaOHNa2CO3+H2,cat,Catalyst:Pd/Cu,传统的PTH,ControllomatA440自动主/从添加,探针光学测量安全方便温度修正控制添加泵进行自动补加,传统的PTH,化学反应固定的组成消耗比例在化学铜沉积期间.主添加铜的消耗附从添加NaOH,甲醛和络合剂的消耗,滴定自动滴定分析仪,传统的PTH,PhoenixPHXMonitoringSystem与一日本公司有合作,滴定自动滴定分析仪,滴定化学测量持久分析控制添加泵进行自动补加,传统的PTH,化学反应根据产品的浓度分别进行补加.单独补加铜,NaOH,甲醛和络合剂,工艺流程电镀铜,在导电层上进行电镀以加厚通孔的厚度,酸铜溶液(直流可溶阳极)e.g.CupracidFP酸铜溶液(直流，不溶阳极)e.g.CupraspeedIN脉冲电镀铜溶液(不溶阳极)e.g.CuprapulseS4,电镀铜,传统的PTH,电镀铜-通孔和盲孔的电镀,经过电镀铜后,Cu2+2e-Cu0,传统的PTH,极少量的钯吸附在铜表面适用于各种工艺可适用于水平或垂直的应用工作范围宽使用可生物降解的络合剂，废水处理更容易高速中等厚度的化学铜,经济,特点及优点化学铜,传统的PTH,使用离子钯体系可利用胶体钯做为活化系统能达到最高的可靠性指标适用于大多数的基材可靠性高较好的调整-活化/催化系统无“起泡”药液易于监控及自动补加,技术,特点及优点化学铜,传统的PTH,环保,使用酒石酸盐的可生物降解的化学铜药液使用不含汞/氰化物的稳定剂,特征及优点化学铜,传统的PTH,酸铜电镀工艺,全板电镀和图形电镀流程介绍,电镀铜前处理和电镀铜槽介绍,电镀前处理清洁剂,介绍图形电镀前处理采用酸性清洁剂(PH0-5)绝大部分清洁剂没有微蚀作用清洁剂作用：去除铜表面的氧化去除钝化中和，酸化和湿润孔壁和干膜边缘，清洁，去除残留物调整干膜侧壁，预防干膜析出,电镀前处理微蚀,微蚀的目的和作用微蚀粗化铜表面，加强铜铜结合力去除铜表面的残留物和氧化物，避免污染电镀铜槽微蚀药水介绍硫酸:10-50ml/lH2SO4氧化剂：双氧水H2O2过硫酸钠Na2S2O8,电镀前处理微蚀,技术基础介绍空气搅拌有利于铜表面和孔内均匀的微蚀效果，但不利于硫酸双氧水体系通常微蚀量控制0.5-1.0m/min.铜离子浓度决定槽寿命，当铜离子浓度超标时，建议新配槽：过硫酸钠体系铜离子20g/l,双氧水体系铜离子30g/l影响微蚀量的因素：氧化剂的浓度硫酸的浓度铜离子浓度槽液温度铜的晶体结构空气搅拌,电镀前处理酸浸,酸浸的目的和作用酸浸是电镀铜前很重要的步骤酸浸在电镀板面产生均匀的扩散层,确保电镀时板面处于相同游离态条件下快速的起镀。去除铜面的氧化保护电镀铜槽免受污染活化和湿润铜表面，消除极化点，预防电镀表面缺陷配槽浓度：10v/v,酸铜电镀,垂直镀铜电镀反应,传统垂直电镀铜阳极：Cu0Cu2+2e-阳极区间铜溶解阴极：Cu2+2e-Cu0阴极区间铜沉积到线路板上,电镀铜药水,介绍电镀铜槽液主要含：硫酸铜，硫酸，氯离子，光亮剂，载运剂，整平剂。,电镀铜槽各要素的作用,电镀铜药水,介绍硫酸铜(CuSO4*5H2O):五水硫酸铜和阳极铜作为电镀的金属来源,电镀铜药水,介绍硫酸(H2SO4):作为硫酸体系的电镀铜，硫酸起导电作用。,电镀铜药水,介绍氯离子(Cl-):氯离子对阳极均匀腐蚀起很重要的作用。氯离子是光亮剂和载运剂的媒介。,电镀铜药水,电镀时没有添加剂,电镀铜药水,电镀时没有添加剂电镀铜延展性类似于化学铜的沉积，仅约23电镀铜层有很高的抗拉强度50mN/cm2,电镀铜药水,载运剂的作用,电镀铜药水,载运剂的作用载运剂形成的极化层控制光亮剂，整平剂和氯离子形成最佳的铜还原环境。部分载运剂能调整铜表面并改善湿润性。电镀铜表面比只有光亮剂电镀时稍光亮些，并且整平的效果有改善。安美特电镀添加剂载运剂作为整平剂的一部分，是在阳极和阴极区间形成均匀极化层的必要成分。,电镀铜药水,整平剂的作用整平剂和光亮剂协同作用，使电镀铜沉积光亮并象镜子反光一样。整平剂带正电，在阴极线路板上高电流区阻碍铜沉积。,电镀铜药水,光亮剂作用和载运剂，氯离子共同作用使得电镀铜沉积光亮如镜.光亮剂又称电镀加速剂，催化剂。光亮剂加速转化:Cu2+Cu+Cu0光亮剂确保电镀铜层有好的延展性。,电镀铜药水,光亮剂的作用和载运剂，氯离子共同作用使得电镀铜沉积光亮如镜.光亮剂又称电镀加速剂，催化剂。光亮剂加速转化:Cu2+Cu+Cu0光亮剂确保电镀铜层有好的延展性。,镀铜流程阳极和阴极有效电镀面积计算,阳极和阴极有效电镀面积计算阳极的电流密度在0.32.0ASD之间,镀铜流程-CVS分析添加剂浓度,CVS分析电镀添加剂浓度光亮剂浓度采用MLAT分析方法整平剂浓度采用DT分析方法,深镀能力延展性和抗拉强度电镀铜分布热冲击,酸铜电镀常规测试,镀铜流程-通孔电镀深镀能力测量方法,介绍通孔电镀，最小深镀能力和IPC平均电镀灌孔能力测量计算方法如下：方法1方法2最小深镀能力MinTP%平均电镀灌孔能力AveTP%,镀铜流程-盲孔电镀深镀能力测量方法,介绍盲孔电镀，深镀能力计算如下：,镀铜流程-通孔深镀能力的影响因素,介绍通孔深镀能力的影响因素如下:,深镀能力参数示例标准配槽镀铜流程-,介绍,线路板类型:板厚2.