图电、蚀刻工艺.ppt

1、1 of 62,恩达电路（深圳）有限公司 YanTat Circuit (ShenZhen)Co.,Ltd.,图电蚀刻工艺,2 of 62,一、图形电镀,3 of 62,电镀铜的机理,镀液的主要成份是硫酸铜和硫酸。在直流电的作用下，阴阳极发生电解反应，阳极铜失去电子变成Cu2+溶于溶液中，阴极(飞巴，生产板)Cu2+获得电子还原成Cu原子。 阴极反应： Cu2+ + 2e- = Cu 阴极副反应：Cu+ + e- = Cu ， Cu2+ + e- = Cu+ 由于铜的还原电位比H+高得多，所以一般不会有H2析出。,4 of 62,阳极反应： Cu - 2e- = Cu2+ 阳极副反应： Cu

2、- e- = Cu+ 在足够硫酸环境下，亦有如下反应 2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ = 2Cu2+ + H2O 当硫酸含量较低时，有如下反应 2Cu+ + 2H2O = 2Cu(OH)2 + 2H+ 2Cu(OH)2 = Cu2O + H2O Cu2O即成“铜粉”，有Cu2O出现时镀层会变得疏松粗糙。,电镀铜的机理,5 of 62,电镀锡与电镀铜机理一样利用电解作用获得金属镀层。 阴极反应：Sn2+ + 2e- = Sn 阳极反应：Sn - 2e- = Sn2+ 镀锡溶液主要成份是硫酸亚锡和硫酸。,电镀锡的机理,6 of 62,电镀线各药水缸成份及作用,电镀线药水缸介绍,7 of 62

3、,清除板面污渍，指纹及菲林碎等杂质，获得清洁的基铜表面。,除油缸,Component：酸性除油剂,Usage,8 of 62,去除待镀线路与孔内镀层的氧化层 增加其表面的粗糙度 从而提高基材与镀层的结合力,微蚀缸,Component：过硫酸钠，硫酸溶液 (本公司采用),Usage,另有硫酸和双氧水型。,9 of 62,浸酸缸,Component：H2SO4溶液,Usage,去除铜表面轻微的氧化层 防止污物污染铜缸,10 of 62,镀铜缸,Component：硫酸铜、硫酸 氯离子以及电镀铜添加剂,Usage,进行点化学镀铜反应，使铜厚达到要求值。,11 of 62,浓度:50-90g/L 提高

4、其浓度可以提高允许电流 密度，避免烧板；含量过高，会降低镀液的分散能力。,硫酸铜-镀铜液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极上获得电子沉积出镀铜层。,Control and Usage,铜缸各药水的作用,12 of 62,Control and Usage,硫酸 主要作用：增加溶液的导电性 控制：浓度低则镀液分散理下降；浓度高则镀液分散能力较好，但镀层的延展性会降低，控制浓度8-14%。,Control and Usage,氯离子 主要作用阳极活化剂，可以使阳极正常溶解。 控制浓度过低时，易出现烧板和针孔；当浓度过高时，会使镀层亮度下降，低电流区发暗甚至阳极表面出现一层白色膜，使阳

5、极钝化。,铜缸各药水的作用,13 of 62,Usage,电镀添加剂 主要作用：帮助获得良好镀层。保证镀液良好的分散能力和深镀能力，使镀层有足够的强度和导电性、延展性，同时使板面镀层厚度和孔壁镀铜厚度之比接近1：1。镀液中CL-与添加剂协同作用将使我们获得满意的镀层。,Component:光亮剂、整平剂 湿润剂、分散剂等,铜缸各药水的作用,14 of 62,Consume,添加剂的消耗根据电量来补加。 添加剂消耗速度大小受槽液配制、缸温、空气搅拌、电流密度等多种因素的影响。 采用赫尔槽分析办法进行调整。 添加剂分解后的副产物是铜缸中污染物的主要来源。,铜缸各药水的作用,15 of 62,镀锡缸

6、,其作用与铜缸基本一致，但与镀铜缸相比，可不用补加CL-及不需要空气搅拌。,Component：硫酸亚锡(主盐)、硫酸 有机添加剂,Compare,16 of 62,温 度,操作条件对镀铜品质的影响,提高温度则加快添加剂的分解，增加其消耗量，镀层光亮度降低甚至镀层粗糙。 温度太低，则消耗量降低，但在高电流区易烧板。温度控制在20-300C。,搅 拌,空气搅拌：使用无油的空气泵，空气最好要经过过滤净化。,usage,使镀液强烈翻动，增加电镀的均匀性，同时提供足够的氧气，从而使溶液中的Cu+氧化成Cu2+,消除Cu+的影响。,17 of 62,搅 拌,打气管的布置：1#管子平行阴极布置在缸底，打气

7、孔径2-3mm，孔距80-120mm，孔中心线与垂直方向成450角。 打气布置的位置亦直接影响电镀的品质。空气搅拌的剧烈程度亦直接影响添加剂的消耗量。同时空气搅拌亦要求镀液清洁，一般与溶液的连续过滤配合使用。,操作条件对镀铜品质的影响,18 of 62,过 滤,过滤可以净化溶液，及时去除机械杂质，防止铜粒出现，同时使槽液流动，降滤槽中经冷却的镀液循环入镀槽，达到控制温度的作用。 过滤要求使用5-10m的棉芯，每小时至少过滤一次溶液，加碳芯过滤可进一步清除缸中有机质质及污染物。,操作条件对镀铜品质的影响,摇 摆,机械摇摆通过通过机械作用使阴极产生移动，有利于增强电镀均匀性。移动方向与阳极呈一定的

8、角度，可促进孔内溶液的流动性，亦可及时赶去吸附在板面的小气泡。移动幅度20-30mm，频率5-25次/分钟。,19 of 62,电流控制,当其它操作条件(温度、摇摆、搅拌等)一定时，镀液所允许的电流密度范围就一定了。不同的电镀添加剂所允许的电流密度范围有所不同，但通常在8-35ASF。,操作条件对镀铜品质的影响,电流控制,电流密度不同，析铜的沉积 速率也不同。实验显示，电流 密度与沉积速率仅在10-28ASF 范围内大致呈线性关系。,20 of 62,电流控制,本公司测算以22.5ASF电流密度电镀60分钟可得到1mil厚度的镀铜,在计算时，最重要的是估算电镀面积，用计算机CAM辅助制造可较精

9、确的计算其面积(包括孔壁面积)。,有了以上的关系式，则可计算电镀时电流的大小，如需获得N mil厚度之镀铜，则计算电镀时间如下：,T = D S N 60(分钟),操作条件对镀铜品质的影响,21 of 62,二、外层蚀刻,22 of 62,工艺流程,水洗,子液/酸洗,检查,碱蚀板,水洗吸干,水洗,退膜,入板,烘干,收板,检查,出货,检查,退锡,23 of 62,退膜段,原理 利用强碱液(NaOH)使曝光干膜溶解或剥离.,设备 高压泵将NaOH的水溶液加压，并通过密排的喷嘴均匀喷射在板上。,工作原理,24 of 62,退膜段,注释 因为在退膜过程中会产生泡沫影响退膜效果，多在生产中补加消泡剂以减

10、少起泡。NaOH的浓度以4%为最佳，此时退下的膜碎较细，易过滤去除，控制浓度3-5%.KOH的浓度过高或过低退膜的效果均不理想，退膜段破点控制在40-60%。,工作原理,25 of 62,蚀板段,反应原理 利用二价铜铵络和离子的氧化性把不需要的铜从板上 蚀掉，只有碱性蚀刻一种： 蚀铜： Cu+ +Cu (NH3)42+2Cu(NH3)2+ 再生： 2Cu(NH3)2+ + 2NH4Cl + 2NH3 + 1/2 O2 2Cu (NH3)42+2Cl-+H2O Cu Cu(NH3)2+Cu (NH3)42+,工作原理,主要成份： 蚀板盐+氨水,26 of 62,蚀板段,注释 铜在Cu(NH3)42+作用下，Cu被氧化成一价铜氨络合物，在氧气作用下又重新被氧化为二价铜氨络合物。此反应若要保持正常进行，首先母液中需有一定量的Cu(NH3)42+，同时需要充足的空气参与。溶液的pH值亦需保持在一个稳定的范围，因此抽风量的控制显得较为重要。,工作原理,27 of 62,操作条件,工作原理,28 of 62,蚀板段,子液配制时可用温水加入配料缸内，缸内加入所需的UEFL蚀板盐，打开搅拌器进行搅拌。加入所需氨水，并补加水至水