FPC-黑孔与镀铜教育训练

1、黑孔、鍍銅教育訓練黑孔、鍍銅教育訓練基本原理：基本原理：整孔整孔黑孔黑孔C由於銅箔基材經CNC鑽孔後，其通孔是佈滿帶負之電子，須經整孔劑，將其負電之電子轉換易與碳結合之帶正電電子。經整孔後之銅箔基材與碳(C)結合後，形成基材與銅箔間之導體。碳(C)：是一種有時帶正電，有時帶負電之元素。常聽的有半導體。銅箔基材之通孔，有了碳元素當導體後，經電鍍後，完成通孔之導電性。 NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DESSi-O (-) O (-)Glass surfaceEpoxy surface + + + + + + + + + +Particle Size:90nmN(-)+Polyimide Surface反

2、應機構：反應機構：NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DESConditioner(整孔整孔)AbsorptionHeatingMicroetching將碳粒子黏附到表面更濃密具傳導力的碳傳導薄膜從銅表面移除傳導薄膜，導致Cu-Cu介面更加堅固NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES依需求之不同，其一般黑孔線設備之設計大致上如下圖所示：黑孔各段說明：黑孔各段說明：PS.黑孔全線使用純水，一般要求其黑孔全線使用純水，一般要求其pH值為值為69、導電度為、導電度為20s以內，建議以內，建議添加於添加於黑孔槽中的純水其導電度為黑孔槽中的純水其導電度為15s，不可有鈣、鎂、鈉等金屬離子，最怕鹽酸，不可有鈣、鎂、鈉等金屬離子

3、，最怕鹽酸或強鹼等藥汙染。或強鹼等藥汙染。整孔烘乾(一)黑孔(一)水洗超音波清潔烘乾(二)水洗黑孔(二)水洗微蝕水洗防鏽吹風乾水洗行進方向行進方向NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES超音波清潔槽超音波清潔槽功能：清洗板面油脂及65%整孔通孔。組成藥劑：15736介面活性劑，PH10、溫度=502缺點：因屬有機溶劑.故易與空氣起泡沫，須特別注泡沫造成通孔 阻塞，所以其藥劑水位須95%以上，方可減少泡沫產生。改善：需注意水位(手掌伸進需並到液位有溫溫感覺)。超音波震盪器超音波震盪器：增加通孔穿透，減少空氣阻塞。整體影響：通孔附著。整孔烘乾(一)黑孔(一)水洗超音波清潔烘乾(二)水洗黑孔(二)水洗微蝕水洗

4、防鏽吹風乾水洗行進方向行進方向黑孔各段說明：黑孔各段說明：NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔槽黑孔槽( (一一) )、( (二二) )功能：提供碳固形物，使碳附著PI上，形成一導通薄膜。組成藥劑：T0222碳化合物，pH10、溫度=372缺點：易與空氣起泡沫，須特別注泡沫造成通孔阻塞。(注意液位是否有達標準 範圍內，便可減少泡沫產生。)注意：此槽藥劑對水質要求慎嚴(pH=69、導電度=15s不可有鈣鎂鈉離子)。 因此添加任何藥劑皆須主管工程師確認添加。 黑孔(一)同黑孔(二)功能，最怕鹽酸，溫度也須留意不可過高。影響：通孔附著、藥液壽命。整孔烘乾(一)黑孔(一)水洗超音波清潔烘乾(二)水洗黑孔

5、(二)水洗微蝕水洗防鏽吹風乾水洗行進方向行進方向黑孔各段說明：黑孔各段說明：NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES微蝕槽微蝕槽功能：去除銅箔表面之碳固形物原理利用SPS只會咬蝕銅箔金屬，不會攻擊PI 之特性，來將多餘的碳膜去除。組成藥劑：15702(SPS=過流酸鈉)+硫酸藥液標準：15702=100(80120)g/l、H2SO4=2.2(2.02.4)%、溫度=382。缺點：會因銅飽和而減少咬蝕速率，當銅含量大於30g/l則需更槽。注意：噴管不可有阻塞，依作業層板不同而有不同的咬蝕需求，須確實進行參 數的控管。影響：板面完整性、通孔及銅面品質。整孔烘乾(一)黑孔(一)水洗超音波清潔烘乾(二)水洗黑

6、孔(二)水洗微蝕水洗防鏽吹風乾水洗行進方向行進方向黑孔各段說明：黑孔各段說明：NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔品質確認：黑孔品質確認：1. 1.折打傷：折打傷：造成原因： A.傳動異常造成卡板。 B.噴壓過大造成輪痕或卡板。 C.滾輪調整不當。處理對策： a.確認線上傳動是否正常無跳動，將 異常部分予以更換或調整。 b.調整至適當的壓力。 c.將擋水、吸水滾輪做適當的調整， 並依照使用週期或立即更新。NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔品質確認：黑孔品質確認：NGPASS2. 2.銅面殘碳銅面殘碳( (或條狀殘碳或條狀殘碳) )：造成原因： A.微蝕量不足或噴嘴阻塞。 B.黑孔帶出量過大。 C

7、.原銅材異常。 D.傳動滾輪髒汙。處理對策： a.確認咬蝕量並將阻塞處清理。 b.檢查擋水滾輪與吸水滾輪，其裝設 情況、調整或定期清洗更換。 c.因原銅異常，須於黑孔前做微蝕處 理銅面後，再進行黑孔作業。 d.須定期清洗。NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔品質確認：黑孔品質確認：NGPASS3. 3.通孔殘碳：通孔殘碳：造成原因： A.微蝕量不足或噴嘴阻塞。 B.黑孔粒徑過大、老化。 C.黑孔帶出量過大。 D.內層膠殘留。 E.黑孔重工或作業次數過多。 處理對策： a.確認咬蝕量並將阻塞處清理。 b.請藥水商定期取樣檢驗管控並適量 添加，於固定時間洗槽、更換藥液 以確保品質。 c.檢查吸水滾輪

8、，並定期清洗更換。 d.確認CNC參數、除膠參數。 e.重新調整參數或研討相關對策。NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔品質確認：黑孔品質確認：內層銅碳膜未清除乾淨內層銅環無碳膜NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES黑孔品質確認：黑孔品質確認：ICD(Interconnect Defect)：孔環孔壁之互連缺失。孔環孔壁之互連缺失。造成原因：通孔殘碳，可能造成後續不良的情形如右圖所示，因電測也無法測出，此一不良可能會造成於壓合或迴焊等經高溫製程，產生爆板爆板的異常。NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DES補充資訊：補充資訊：水質對黑孔槽液的影響水質對黑孔槽液的影響1.pH值超過12以上或9以下，對孔破機率相對提高

9、。2.pH值上升的原因為水中懸浮物過多，其中物質種類繁多，最主要影響較大 的物質為K+、Na+、Ca2+、Mg2+。懸浮物與黑孔作用造成particle size 變大。3.pH值下降的原因為OH-之影響，因為OH-為一活潑之游離根離子，它易與 H+反應，加速水解作用，此作用會影響分散劑的功能，所以也會使particle size變大。4.孔徑0.2以上，particle size 應保持在400nm以下。孔徑0.2以下，particle size 應保持在300nm以下，以確保品質。5.particle size 400nm以上，藥液會快速老化，以經驗而言，大約一週左右 particle s

10、ize 會上升至600nm左右。6.至於因水質致使槽液老化之時間，因各家設備條件不同(如帶出量)，故無 法做比較評估。NC黑孔黑孔銅電壓膜曝光DESNC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES基本原理：基本原理：利用氧化還原半反應，當放電時，電子自陽極經導線流向陰極。陽極半反應：Cu Cu2+ + 2e- 陰極半反應：Cu2+ + 2e- Cu放電後，陽極重量減少、陰極重量增加。放電後，陽極重量減少、陰極重量增加。磷銅球：一種含一定含量磷的銅球，其磷可抑制銅不斷釋放，品質穩定磷銅球：一種含一定含量磷的銅球，其磷可抑制銅不斷釋放，品質穩定。NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES主槽藥液基本組成：主槽藥液基本組成：鍍液

11、鍍液：鍍液由基礎金屬、酸液及添加劑所組成一般硫酸銅槽組成如下： 硫酸銅(CuSO45H2O) 7090 g/L 硫酸(H2SO4) 170210 g/L 氯離子 5080 ppm 其他添加劑(商用產品)NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESa.硫酸銅：硫酸銅：提供發生電鍍所須基本導電性銅離子。濃度過高時，雖可使操作電流密度上限稍高，但由於濃度梯度差異較大，而易造成Throwing Power不良，而銅離子過低時，則因沉積速度易大於擴散運動速度，造成氫離子還原而形成燒焦。b.硫酸：硫酸：為提供使槽液發生導電性的酸離子。通常針對硫酸與銅之比例考量，高酸低銅易發生燒焦，而低酸高銅則不利於高酸低銅易發生燒焦，

12、而低酸高銅則不利於Throwing Power。c.氯離子：氯離子：其功能有二，分別為適當幫助陽極溶解，及幫助其他添加劑形成光澤效果。但過量之氯離子易造成陽極的極化，而氯離子不足則會導致其他添加劑的異常消耗，及槽液的不平衡(極高時甚至霧狀沉積或Step-plating ；過低時易有Treeing及Levelling不良)。各項組成藥液功能：各項組成藥液功能：NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES添加劑添加劑(即光澤劑即光澤劑)功能：功能：NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESNC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESNC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES低電流區：通常此區會呈現白霧狀，約佔全面積的2/5。高電流區：通常此區會呈現

13、燒焦狀，約佔全面積的1/5。工作區：通常此區會呈現光亮，約佔全面積的3/5。哈氏槽哈氏槽(Hull Cell)：NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES陰極陰極陽極陽極陽極陽極液面液面掛架掛架銅箔銅箔遮蔽板遮蔽板電力線電力線遮蔽板其功用可以均加面銅的均勻性遮蔽板其功用可以均加面銅的均勻性有無遮蔽板之差異：有無遮蔽板之差異：遮蔽板作用圖示：遮蔽板作用圖示：NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESNC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES全面鍍掛架包膠掛架電鍍物大致可分為全面全面及局部局部，可依待鍍物是否有覆蓋乾膜來區分，其電流設定也因受鍍面積不同而其大小也不一樣。使用的掛架也有所不同，區分方式也同電鍍物。電鍍物及掛架種類：電鍍

14、物及掛架種類：1.ASD：電流密度(區域性的、分佈上的，而非平均的)，可被定義為單位面積，單位時間內接收的離子數量。 2.Throwing Power：分佈力；當進行電鍍時，在陰極的工作物外形的影響，造成高低電流分佈不均，而使鍍層產生落差。此時在槽液中添加各種有機助劑(如光澤劑、整平劑、潤濕劑等)，使陰極表面原有之高電流區域，因在各種有機物的影響下，而讓快速增厚的鍍層得以減緩，從而得以拉近與低電流區域在鍍厚上的差異。這種槽液中有機添加劑對陰極鍍厚分佈的改善能力，稱槽液的分佈力。3.Aspect Ratio：縱橫比，AR值；指通孔本身的長度與直徑二者之比值，也就是板厚長度與直徑二者之比值，也就是

15、板厚對孔徑之比值對孔徑之比值，以國內的製作水準而言，此縱橫比在 4/1 以上者，即屬高縱比的深孔，其鑽孔及鍍通孔製程都比較困難。重要名詞說明：重要名詞說明：NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES廠內電流計算公式：廠內電流計算公式：例題1：雙面板尺寸250*320，孔壁標準為123um，如ASD = 1.6，張數3張，請問設定之單掛電流為何？SOL：將尺寸換成dm 尺寸為2.5dm*3.2dm電流 = (2.5*3.2*3*2)*1.6 = 76.8Aie.電流之設定值為76.8A(For一支掛架一支掛架)(長長 寬寬 張數張數 2面面) ASD = 單掛所需設定之電流單掛所需設定之電流PS.因計算值一

16、般為參考值，主要還是須依切片情況及當日設備狀態來因計算值一般為參考值，主要還是須依切片情況及當日設備狀態來 增減，其針對電鍍週期之時間長短也會有所調整。增減，其針對電鍍週期之時間長短也會有所調整。 時間增加，電流值需下降；時間減少則反之，但漲縮、均勻性變化時間增加，電流值需下降；時間減少則反之，但漲縮、均勻性變化 較大。較大。NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESThrowing Power計算：計算：例題2：雙面板電鍍後孔厚平均值為12um，面銅平均值為26um，基材銅為12 oz，請問其Throwing Power為多少%？SOL：12 oz銅材厚度大約為17um(因有經過微蝕)Throwing

17、Power = (12(26 17)*100% =133.3 %(孔銅之最大值孔銅之最大值 + 最小值最小值)(面銅之最大值面銅之最大值 + 最小值最小值 正反兩面基材銅厚正反兩面基材銅厚)*100%也可寫為：也可寫為：(孔銅平均值孔銅平均值)(面銅平均值面銅平均值 單面基材銅厚度單面基材銅厚度)*100%PS.一般基本電鍍的分佈力要求最少要一般基本電鍍的分佈力要求最少要1：1，也就是說孔銅與面銅的增加厚度，也就是說孔銅與面銅的增加厚度 相同相同。此點可調整藥液及添加劑的濃度來抑制面銅厚度的增加，也能保持。此點可調整藥液及添加劑的濃度來抑制面銅厚度的增加，也能保持 孔銅的應有厚度。孔銅的應有厚

18、度。(填孔技術即為此方面的應用填孔技術即為此方面的應用)NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DESAspect Ratio( (縱橫比縱橫比) )計算：計算：例題3：五層板之板厚為0.5，最小通孔孔徑為0.25，請問其AR值為多少？SOL：AR = (板厚孔徑) = (0.50.25) = 2AR值值 = 板厚孔徑板厚孔徑 PS.AR值愈大，對於值愈大，對於PTH來說其困難度也提高。來說其困難度也提高。未來的通孔孔徑愈小且板厚未來的通孔孔徑愈小且板厚 也提升也提升(樣品之樣品之AR值已有達到值已有達到46之間之間)，對於目前廠內現有製程能力約只，對於目前廠內現有製程能力約只 在在2.5以內其良率較為穩定，而盲孔能力目前以內其良率較為穩定，而盲孔能力目前AR值約在值約在0.5左右。左右。 要達到未來的需求，新電鍍線設備要達到未來的需求，新電鍍線設備(KS廠的深孔度銅線即因應此需求而購入廠的深孔度銅線即因應此需求而購入) 、CNC及雷射盲孔的技術導入也是必須要搭配的。及雷射盲孔的技術導入也是必須要搭配的。NC黑孔銅電銅電壓膜曝光DES微切片微切片(Microsectioning)的製作：的製作：電路板品質的好壞、問題的發生與解決、制程改進的評估，在都需要微切片做爲客觀檢查