PTH制程原理讲解

1、 講授人:彭運洋DESMEAR/PTH的定義及作用1.DESMEAR的意思指的是除膠渣;PTH的意思指的是化學沉銅。2.DESMEAR/PTH在線路板制造過程中的主要作用是讓PCB板孔內金屬化,使得PCB板內外層得以導通。D/P線流程n膨鬆槽膨鬆槽 雙水洗雙水洗KMNO4KMNO4槽槽回收水洗回收水洗 雙水洗雙水洗 酸中和酸中和雙水洗雙水洗 中和中和雙水洗雙水洗整孔槽整孔槽熱水洗熱水洗雙水洗雙水洗微蝕微蝕雙水洗雙水洗預活化槽預活化槽活化槽活化槽雙水洗雙水洗速化槽速化槽雙雙水洗水洗化銅槽化銅槽雙水洗雙水洗各槽的作用及其化學反應機理各槽的作用及其化學反應機理n1、膨鬆槽的作用: 鑽孔過程中因鑽頭高

2、速運轉與孔壁磨擦產生高溫,而將孔壁上的環氧樹脂溶化成膠狀,俗稱膠渣;因其只是粘附在孔壁上易脫落,而造成后站沉銅的銅層剝離,故必須把它清除,而膨鬆的作用正是濕潤軟化膠渣,為后面KMNO4徹底清除膠渣作前處理。Kmno4槽的作用及反應機理n透過KMNO4的強氧化性,將孔內已經過前膨鬆處理的膠渣徹底清除,並將孔壁咬蝕成蜂窩狀粗糙表面,增強沉銅結合力。n其化學反應方程式如下:n 4MnO4- + C + 4OH- MnO4= + CO2 + 2H2O (此為主反應式)n 2MnO4- + 2OH- 2MnO4= + 1/2 O2 + H2O (此為高PH值時自發性分解反應) nMnO4- + H2O

3、MnO2 + 2OH- + 1/2 O2 (此為自然反應會造成Mn+4沉澱) 中和槽的功能n清除殘留在PCB孔內或板面的KMNO4,即透過還原反應,將Mn+7ORMn+6ORMn+4還原成可溶性的Mn+4。整孔槽的功能n1、清潔板面。n2、調整PCB板孔內電荷;經過除膠渣后的板孔內呈負電荷,整孔的目的就是為了將孔內的電荷調整成正電荷,以利於后面帶負電荷的活化鈀的吸附。微蝕槽的功能及反應機理n咬蝕板面的銅層,使銅面粗糙,增加沉銅的結合力;去除PCB板面活性离子,減少貴金屬鈀的浪費。n微蝕槽的反應機理:Cu+2H+H2O2=Cu2+2H2O活化槽的功能及反應機理活化槽的功能及反應機理n使PCB孔內

4、沉積上錫鈀膠體,為后面的PCB板孔內最終沉銅做橋樑或說是媒介。n其反應機理如下:n 1. 一般Pd膠體皆以以下結構存在： n見圖1 n 2. Pd2+：Sn2+：Cl- = 1：6：12較安定。n 3. 一般膠體的架構方式是以以下方式結合：n見圖2n當吸附時由於Cl會產生架橋作用，且其半徑較大使其吸附不易良好，尤其如果孔內的Roughness不適當更可能造成問題。n 4. 孔壁吸附了負離子團，即中和形成中和電性。 速化槽的作用速化槽的作用n速化槽的作用: Pd膠體吸附後必須去除Sn，使Pd2+曝露，如此才能在未來無電解銅中產生催化作用形成化學銅 ,而速化槽的功能正是如此。速化槽的反應機理速化槽

5、的反應機理 1. 基本化學反應為： Pd+2/Sn+2 (HF)Pd+2(ad) + Sn+2 (aq) Pd+2(ad) (HCHO)Pd(s) 2. 一般而言Sn與Pd特性不同，Pd為貴金屬而Sn則不然，因此其主反應可如下： Sn+2a Sn+4 + 6F- SnF6-2 or Sn+2 + 4F- SnF4-2 而Pd則有兩種情形： PH=4 Pd+2 + 2(OH)- Pd(OH)2 PH4 Pd+2 + 6F- PdF6-4 3. Pd吸附在本系統中本身就不易均勻，故速化所能發揮的效果就極 受 限制。除去不足時會產生P.I.，而過長時則可能因為過份去除產生破洞，這也是何以Back_light觀察時會有缺點的原因 4. 活化後水洗不足或浸泡太久會形成Sn+2 a Sn(OH)2 或 Sn(OH)4， 此易形成膠體膜. 而Sn+4過高也會形成Sn(OH)4，尤其在Pd吸太多時易呈PTH粗糙 5. 液中懸浮粒子多，易形成PTH粗糙 化學銅槽的作用n化學銅槽的作用: 在PCB板面及孔內沉積一層細緻,均勻且附著力強的銅層;此銅層的厚度為1525微英吋。 化學銅槽的反應機理n1.4OH-+2HCHO+Cu2+=Cu+2HCOO-+2H2O+H2 (主反應)n2.HCHO+OH-=CH3OH+HCOO-(副反應)n3.2