FPC 黑孔与镀铜教育训练ppt课件.ppt

1、黑孔、鍍銅教育訓練,基本原理：,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黑孔銅電壓膜曝光DES,反應機構：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,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：,

2、黑孔各段說明：,PS. 黑孔全線使用純水，一般要求其pH值為69、導電度為20s以內，建議添加於 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 或強鹼等藥汙染。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,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：增加通孔穿透，減少空氣阻塞。 整體影響：通孔附著。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑

3、孔槽(一)、(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。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,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

4、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。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,1.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

5、、吸水滾輪做適當的調整， 並依照使用週期或立即更新。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,NG,PASS,2.銅面殘碳(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.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黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,NG,PASS,3.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

6、.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，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黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,內層銅碳膜未清除乾淨,內層銅環無碳膜,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,ICD(Interconnect Defect)： 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

7、生爆板的異常 。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,補充資訊：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。 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30

8、0nm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 size 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。,註：以上資訊由MacDermid化學提供,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,銅電製程,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。 磷銅球：一種含一定含量磷的銅球，其磷可抑制銅不

9、斷釋放，品質穩定。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,主槽藥液基本組成：,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黑孔銅電壓膜曝光DES,a.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： 為提供使槽液發生導電性的酸離子。 通常針對硫酸與銅之

10、比例考量，高酸低銅易發生燒焦，而低酸高銅則不利於 Throwing Power。 c.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：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,添加劑(即光澤劑)功能：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,哈氏槽(Hull Cell)：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,遮蔽板其功用可以均加面

11、銅的均勻性 有無遮蔽板之差異：,遮蔽板作用圖示：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,全面鍍掛架,包膠掛架,電鍍物大致可分為全面及局部，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：,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

12、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 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：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,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d

13、m 尺寸為2.5dm*3.2dm 電流 = (2.5*3.2*3*2)*1.6 = 76.8A ie.電流之設定值為76.8A(For一支掛架),(長 寬 張數 2面) ASD = 單掛所需設定之電流,PS.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。 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。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,Throwing Power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

14、銅材厚度大約為17um(因有經過微蝕) Throwing Power = (12(26 17)*100% =133.3 %,(孔銅之最大值 + 最小值)(面銅之最大值 + 最小值 正反兩面基材銅厚)*100% 也可寫為： (孔銅平均值)(面銅平均值 單面基材銅厚度)*100%,PS.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 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 孔銅的應有厚度。(填孔技術即為此方面的應用),NC黑孔銅電壓膜曝光DES,Aspect Ratio(縱橫比)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

15、值為多少？ SOL： AR = (板厚孔徑) = (0.50.25) = 2,AR值 = 板厚孔徑,PS.AR值愈大，對於PTH來說其困難度也提高。未來的通孔孔徑愈小且板厚 也提升(樣品之AR值已有達到46之間)，對於目前廠內現有製程能力約只 在2.5以內其良率較為穩定，而盲孔能力目前AR值約在0.5左右。 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) 、CNC及雷射盲孔的技術導入也是必須要搭配的。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,微切片(Microsectioning)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、研究與判斷的根據一般