碱性蚀刻教材

教育训练教材 碱性蚀刻 教育训练技术资料欢迎下载课程内容一、蚀刻定义二、碱性蚀刻一般流程 三、蚀铜液的反应机构 四、蚀铜液来源及添加 五、名词解释六、影响侧蚀因素说明 七、槽液维护及管理 八、问题对策一、蚀刻的定义何谓蚀刻: 根据化学反应原理，以化学药水将生产板面上不要的铜层腐蚀掉,形成我们所需要的铜面 回路图形,这个制作过程即称为“蚀刻”。二、一般碱性蚀刻流程1、流程简图钻孔De burrDe smearPTH/Cu I外层线路Cu II/S n去膜蚀刻去S n2、蚀刻过程简图 图1.电镀一铜 图2.压膜一铜干膜基材 一铜 基材底片 干膜干膜一铜 一铜 基材 图3.曝光作业 基材 图4.显影后 图5电镀二铜蚀刻过程简图二铜一铜图6镀锡铅锡铅图7图8去膜蚀刻蚀刻药水蚀刻阻剂蚀刻过程简图图9蚀刻后图10去锡铅线路三、蚀铜液的反应机构1.蚀刻2Cu2Cu（NH3）4Cl2(母液)4Cu1（NH3）2Cl（亚铜离子）2.再生 4 Cu1（NH3）2Cl4 NH34 NH4Cl +O24 Cu2（NH3）4Cl22H2O3.净反应：2Cu4NH34NH4ClO24Cu2（NH3）4Cl22H2O第一式反应之中间态亚铜离子之溶解度很差，是一种污泥状的沉淀物，若未迅速除掉时会在板面上形成蚀铜的障碍，必须辅助以 氨水，氯离子及空气中大量的氧，使其继续氧化成可溶性的二价铜 离子而又再成为蚀铜的氧化剂，周而复始的继续蚀铜直到铜量太多 而减慢为止。四、蚀铜液的源及添加NH4.NH4ClCu2 .基板底铜电镀铜（完全溶解）Cl-NH4ClCu1 .反应中产生（溶解度低） NH3.NH4OH或液氨Cu.基板铜Stabilizer安定剂无机添加剂 BankingAgent护岸剂有机添加剂子液如何添加？（比重控制器） 随着蚀刻的进行，槽液不断溶铜而比重升高，比重控制器会反馈讯号至添加马达,蚀刻子液便被Dosing(一般流量4-6L/min)进入槽液,如此稀释而达到恢复槽液的设定比重. 关于抽风:子液的PH值会高于槽液所需的PH，多余的游离NH3靠抽风抽走,而 且在抽风的过程中会带入空气中的O2而补充再生反映之所需.蚀刻液操作条件： 范 围 最 适 条 件氯离子含量：175210g/l190g/l铜含量：140170g/l155g/lPH值：8.18.88.3比重:1.2001.2301.215/50温度:455448 蚀铜速率：(依设备及温度而异)2.53.5mil/min注：连续操作须具储冷却系统五、名词解释1.蚀刻速率(etchingrate):蚀刻速率是衡量蚀刻液在某蚀刻机上,在一定条件下, 单位时间内的蚀铜能力.一般单位为mil/min或um/min.测试方法:a.准备基板做之前烘干（120C*10min）. b.将烘干后的基板冷却后称重计W1. c.测试板经蚀刻后(以不露基材为准),烘干(120*10min). d.同样冷却后称重计W2.e.计算：E.R(mil/min)=(W1-W2)*线速*1000/(2*板面积*8.93*有效槽长*2.54)影响E.R的因子: 温度、槽液浓度、蚀刻机喷盘喷嘴设计、喷洒压力等2.蚀刻均匀性:衡量蚀刻机各喷嘴/喷管在整板面蚀铜深度的均匀度 蚀刻均匀性测试：建议以2oz基板铜测试. 测试后均匀性尽可能下喷达到90%,上喷达到85%.(上喷水池效应) 均匀性测试方法: a.以取点法测蚀刻均匀性(上下板面均匀的各取N个点) b.2OZ基板,尺寸为2024.c.以CMI先测量蚀刻前上下板面的铜厚(各N个点),再测量蚀刻后的铜 厚(N个点),计算出咬蚀量,并分析其在整个上下板面的分布情况, 即蚀刻均匀性.d.计算公式为：U%1-(MAX-MIN)/(*平均咬蚀量).影响蚀刻均匀性的因子： 喷洒压力、喷嘴形式、喷盘摇摆频率等.3.蚀刻点测试蚀刻点即蚀刻露出基材时,板子所处蚀刻槽中的位置. 目的：修饰线路的毛边和克服铜厚不均造成的蚀刻差异. 基准：70+/-5%.测试方法:a. 准备基板、依现场条件做至前处理完毕后待用.蚀刻过程b. 将测试板依次放入蚀刻段，并记录第1PNL从进入到出来的时间，算出实际的 速度以便与设定速度作比较.c. 当第一PNL测试板出蚀刻段时立即关闭喷压，待走完水洗后，将板子取出并 按放板的顺序依序排列在蚀刻段出板处.d. 依测试板的蚀刻程序，观察开始有蚀刻不净处，并量出长度，再除以蚀刻段 的全长，计算出蚀刻点.e. 蚀刻点计算方式：（未蚀刻干净的有效长度/蚀刻段的有效长度） 100%.f. 蚀刻点未达标准时，检视蚀刻槽的喷嘴、喷压、速度与药液，若有异常则调 整至标准值.4.蚀刻因子(etchingfactor):蚀刻过程中，蚀铜液除了做垂直向下的溶铜而且会攻 击线路两侧无保护的铜面，称之为侧蚀(Undercut),因而造 成如下的缺陷,etchingfactor即为蚀刻品质的一种指标. 碱性蚀刻EF一般要求大于2.5RESIST底片宽度Cu IICu I基材铜Over etchingUndercut实际线宽EF=2H/(B-A)影响蚀刻因子之因素：1、输入（PCB）2、蚀刻设备1.循环系统：流量turn/4min2.喷洒系统a.喷嘴形式和排列方式；b.摇摆频率；c.喷洒压力均匀性。3.自动添加系统。4.抽风。1.线路品质（前制程的品质影响）；2.电镀均匀性；3.板面清洁度；4.铜皮结构、影响侧蚀因素明比重铜含蚀铜液氯含影响undercut原因铜皮结构与厚PH值添加剂温蚀刻速蚀刻机喷管排位置喷嘴形式喷压1. 温度PH的测量注意点PH值在常温时与50C的数值差异约0.4，计算公式如下: PH（50）=PH（X）- 0.21*50-X）/10例如：24C时测得PH为8.86，问50C的PH是多少？8.86-0.21*（50-24）/10=8.3142. PH误差影响因素1）温度越低，PH越高，50C与常温时约差异0.42）电极会慢慢老化3）不同厂牌或不同支电极，会差异约0.154）校正用的标准液会吸收CO2形成H2CO3而影响准确性Date 07-03-2007温度对比重的影响50C时蚀铜液的比重比常温（25C）时约低0.01，比重 每差异0.01其铜含量约差异10 g/l .50C25C铜含量g/l1.1901.2001351.2001.2101451.2101.2201551.2151.2251601.2201.230165七、子液与槽液维护子液的维护及管理槽液维护及管理机台保养每日保养每周保养每月保养每半年保养蚀刻子液及去锡液的维护及管理蚀刻子液的结晶点约在15C，一般冬天温度低于15C 时，容易结晶堵塞输送管路，而影响生产.故建议使用保温措施.蚀TEMP SENSOR/不锈 钢316ES-480 中央供料 储存桶40C热水刻TANK去机TEMP输料管需保温40C热水SENSOR/外包 铁氟龙锡机CH200 中央供料 储存桶输料管需保温槽液维护及管1.定期检查自动控制之比重和槽液比重是否符合而做适当校正（1 次/周）2.定期分析槽液PH值、铜含量、氯含量，并作成管制图.（1次/班）3.每日下班时，使用子液冲洗蚀铜机前、后进出之滚轮，避免干燥 氢氧化铜之累积4.长期不使用时，可多添加35子液，避免NH3过量损失机台保养1、每日保养1）将机器外表的污点、污泥，化学结晶物一下列循序擦拭干净a.以布沾20的氨水擦拭 b.以步沾水擦拭 c.以干布擦拭或以高压气枪吹干2）取下蚀铜帮浦的过滤网或过滤蕊，以水或高压器枪清洁3）检查喷嘴是否堵塞，取下赌塞之喷嘴，将其侵入稀盐酸溶 液中，取出后再以水洗，以高压气枪对准喷嘴入口喷气， 去除堵塞，若仍不能去除，则以比喷口小的铁丝通喷嘴， 注意不可伤喷嘴，装回时不得锁太紧否则牙会损4）以毛刷沾20的氨水除传动齿轮处的污泥，清除后切忌不得以水冲洗否则会污染槽液5）在传送链条处薄薄地抹上一层黄油6）将温度设定到室温以下，查看冷却水是否循环，以确定循环电 磁阀是否正常2、每周保养1）检查摆动马达减速箱和传动马达减速箱 润滑油是否有漏，液面是否正常，否则 补足。注意液面不得补的太满，否则反 而损坏减速箱2）抽出槽液以氨水去除机器内部之任何污泥，以水冲洗后再抽入槽液注意：加热器及冷却管清洗务必彻底3）检查机器所有动态零件是否松动或磨损现象，锁紧或更换3、每月保养 在摆动马达传动杆之轴承处涂上黄油4.每半年保养1）漏出传动马达减速箱摆动马达减速箱润滑油，更换减速箱润滑油2）若传动马达系直流马达，则检查电刷是否磨损过度并更换，若调速 盘细线圈式，则检查与线圈接触的电刷是否磨损过度并更换3）于马达轴承处加润滑油5.操作不连续或停机超过12hr以上操作注意事项：5.1.停机前5.1.1.将温度设定降至1520，冷却系统继续运作，可 减少自由氨挥发5.1.2.关闭蚀铜段前后抽风5.1.3.添加子液，可加速槽液降低温度速度及自由氨增 加,但槽液含铜量须维持140g/l以上，氯离子含量 须维持180g/l以上5.2.开机后5.2.1.建议将操作温度设定至462，可减少自由氨挥发及测蚀（如产量不大，可降温操作）5.2.2.升温至操作温度时，分析槽液PH值，铜含量、氯离子调整 槽液于操作范围内5.2.3.操作刚开始，应以线路较宽或客户要求容易作的板子先作1.在产量未达饱和时，因集中处理生产、减少蚀铜机待机 时间.2.如有可报废的裸铜板子，应以裸铜板子先行蚀铜，使药 水活化，增加稳定性.6.停机超过3日以上时，应清洗蚀刻机槽，维护步骤如下：a.将槽液排出到预备桶b.用水喷洗5分钟后排放 c.将浮球取出放置，物使浮球悬空造成比重传感器失灵 d.使用3（v/v）HCL清洗并喷洗5分钟后排放 e.检查喷嘴喷洒情况是否正常 f.用水再清洗一次并检查加热器，冷却水管及滤网板是否阻塞g.加水与约2氨水或子液混合后喷洗5分钟后排放h.将槽液抽回7.氯化氨添加时请先在槽外以槽液溶解后，在加入蚀铜机内，或用阳极袋装氯化氨放入蚀铜机内慢慢溶解8.(氯离子标准值分析值)(NH4Cl/Cl)槽体积L/1000添加氯化氨重量9.建议：凡停机超过24hr应采下列措施9.1加热器开关9.2抽风开关9.3不喷洒9.4维持槽液循环及槽液温度2030间预防冬天结晶，造成喷嘴阻 塞及齿轮变形9.5加子液将比重计调至下限1.2（25）9.6比重计控制器关闭（注意浮球取出，并清洗以免拉坏传感器）9.7比重计每周校正一次，并清洗浮球八、问题与对策可能原因对策1.速度降低 a.温度低或加热器损坏 b.比重过高，子液未补充（铜含量高） c.比重过低（铜含量低） 可能冷却水管漏水d.压力太低 e.氯离子过低 f.氧气不够增加温度 添加子液至比重介于1.2001.220之间添加废液 修理冷却管 调整压力 添加NH4Cl 增加打气可能原因对策2. 蚀刻不均 a.上下两面不 均 喷嘴阻塞喷管管位或方向不对 滚轮重迭 喷管流量不正确喷管破裂常发生摆动接头处 液面太低，Pump空转检查喷管（嘴） 调整位置与角度 调整滚轮 调整每只喷管喷压 整修或更换喷压 补充蚀铜液b.铜板面上局部不均匀 显影去膜Scum未彻底 底片不良导至干膜制程发生膜渣 压模前板面清洁不够 镀铜厚度不均 去膜液碱性太强，回锡电镀渗锡检查修补底片可能原因对策3.沈淀a.氨/铜比重不对 b.PH值低或漏水，带入水太多 c.比重过高调整氨铜比重 减低抽风、修理水管或更换吸水滚轮 添加子液4.侧蚀大、蚀铜过度a.PH高 b.速度太慢 c.压力过大 d.氯离子过高e.喷管或喷嘴角度不对 f.比重太低 g.阻剂破损或浮启增加铜含量与抽风 速度、厚度、药液关系 降低压力加水或铵水 调整喷管或喷管角度 增加铜浓度可能原因对策5.蚀铜不足 a.速度太快 b.PH低 c.比重太高 d.温度太低 e.喷压不足调整速度 添加子液 添加子液 加热器损坏6.蚀铜机结晶太多a.PH低于8以下子液用完或管路堵塞 控制器故障或不准确 抽风太强可能原因对策8.板子在蚀铜机内行径不直不正 a.装机未在水平状态 b.喷管喷压集中单边 c.输送齿轮破损使输送杆停用 d.