多層板內(nèi)層黑化處理.doc

多層板內(nèi)層黑化處理黑化的作用：鈍化銅面；增強內(nèi)層銅箔的表面粗化度，進(jìn)而增強環(huán)氧樹脂與內(nèi)層銅箔之間的結(jié)合力；抗撕強度peel strength一般內(nèi)層處理的黑氧化方法：棕氧化法黑氧化處理低溫黑化法采用高溫黑化法內(nèi)層板會產(chǎn)生高溫應(yīng)力（thermal stress）可能會導(dǎo)致層壓后的層間分離或內(nèi)層銅箔的裂痕；一 棕氧化：黑氧化處理的產(chǎn)物主要是氧化銅，沒有所謂的氧化亞銅，這是業(yè)內(nèi)的一些錯誤論調(diào)，經(jīng)過ESCA（electro specific chemical analysis）分析，可以測定銅原子和氧原子之間的結(jié)合能，氧化物表面銅原子和氧原子之間的比例；有清晰數(shù)據(jù)和觀察分析證明黑化的產(chǎn)物就是氧化銅，沒有其他成分；黑化液的一般組成：氧化劑 亞氯酸鈉氫氧化鈉PH緩沖劑 磷酸三鈉表面活性劑或堿式碳酸銅的氨水溶液（25%氨水）二 有關(guān)的數(shù)據(jù)1. 氧化物的重量(oxide weight)；可以通過重量法測量，一般后控制在0。2-0。5mg/cm22. 抗撕強度（peel strength）1oz銅箔按照2mm/min的速度，銅箔寬1/8英寸，拉力應(yīng)該5磅/吋以上3. 通過相關(guān)的變數(shù)分析（ANDVA: the analysis of variable ）影響抗撕強度的顯著因素主要有：亞氯酸鈉的濃度氫氧化鈉的濃度亞氯酸鈉與磷酸三鈉濃度的交互作用磷酸三鈉與浸漬時間的交互作用氧化物的針狀結(jié)晶的長度以0。05mil(11.5um)為最佳，此時的抗撕強度也比較大；抗撕強度取決于樹脂對該氧化物結(jié)晶結(jié)構(gòu)的填充性，因此也與層壓的相關(guān)參數(shù)和樹脂pp的有關(guān)性能有關(guān)微蝕劑一系統(tǒng)簡介過硫酸鈉(SPS)是一種咬蝕速度比較穩(wěn)定的微蝕劑，對銅的表面進(jìn)行輕微的蝕刻，能確保完全清除銅箔表面的氧化物。二 使用方法 1.槽液成分藥 品中 值範(fàn) 圍SPS80g/L60-100g/LC.P.H2SO420ml/L1525ml/L2.開缸建浴程序(100L建浴時):1. 將60L純水放入槽中2. 2L H2SO4邊攪拌邊加入3. 8KgSPS邊攪拌邊加入4. 加純水至100L攪拌均勻三操作條件 :溫 度20-30浸漬時間1.52.5min抽 風(fēng)需要攪 拌機械或Air材 質(zhì)PP.PE.PVC四 槽液管理控制 ：1.補充量SPS 60g/m2H2SO4 5ml/m22.換槽時機1TO或Cu2+20g/L五包 裝 SPS 25Kg/Bag 一. 注意事項 使用時請佩帶安全眼鏡,防護(hù)手套及安全衣。七微蝕液分析方法分析項目: 銅濃度分析藥品: 0.1M EDTAPAN指示劑pH=4緩衝液器具: 1ml球型吸管10ml移液管100ml量筒250ml錐形瓶25ml滴定管分析方法:A、 取5ml槽液加入250ml錐形瓶中，加純水約100ml；B、 加pH=4緩衝液10ml，加熱至5060；C、 加PAN指示劑56滴；D、 用0.1M EDTA滴定至終點，消耗體積為Vml。 終點：紫紅黃色計算: Cu2+(g/L) = 1.27 V(ml) f (f為0.1M EDTA之力價)控制範(fàn)圍: Cu2+20g/L分析項目：硫酸濃度分析藥品：甲基橙(M.O)指示劑0.5N NaOH分析儀器：10ml球型吸管25ml滴定管250ml 錐形瓶分析方法：A. 正確吸取樣品10ml於250ml錐形瓶；B. 加純水100ml及甲基橙(M.O)指示劑23滴；C. 使用0.5NNaOH滴定至終點，滴定量Vml； 終點：紅色橙黃色計算：濃硫酸濃度(ml/L)V 1.33 f(f為0.5N NaOH之力價)硫酸補充量(ml)(建浴濃度分析值) 槽容積(L)控制範(fàn)圍：硫酸濃度205ml/L分析項目：過硫酸鈉濃度分析分析藥品：0.1N高錳酸鉀10%(V/V)硫酸100g/L 硫酸亞鐵銨分析儀器：2ml球型吸管10ml刻度吸管250ml 錐形瓶分析方法：A.正確吸取樣品2ml於250ml錐形瓶；B.加10%硫酸10ml；C.加硫酸亞鐵銨溶液10ml；D.使用0.1N高錳酸鉀滴定至終點，滴定量Xml；E.作空白試驗，重複BD，滴定量Yml； 終點：紅紫色30秒以上不消失計算：過硫酸鈉濃度(g/L)(YX) 11.9 f(f為0.1N高錳酸鉀之力價)過硫酸鈉補充量(g)(建浴濃度分析值) 槽容積(L)控制範(fàn)圍：SPS8020g/L除去膠渣作為多層板除膠渣流程中的一個重要組成部分，多層板除膠渣中和劑206可以有效中和并去除前一個步驟在孔壁表面形成的錳殘留物。一 優(yōu)點快速有效的中和作用專門配制，有效減少粉紅圈寬闊的操作范圍有助于實際消除孔壁脫離和氣孔水洗性極佳操作方便，槽液狀態(tài)穩(wěn)定；二 槽液的配制按照如下順序添加，并攪拌均勻：DI水或去離子水 79%體積比中和劑206 20%體積比硫酸 1%體積比三 槽液的操作溫度 4050度時間 57分鐘攪拌 建議采用適當(dāng)?shù)臋C械攪拌水洗 建議時用逆流漂洗過濾 如需要，采用510微米聚丙烯濾芯過濾通風(fēng) 需要四 槽液的補充控制按照下頁程序分析溶液的%槽液濃度和當(dāng)量濃度，并按照下述補充量補充溶液，槽液的濃度應(yīng)維持在60120%之間，硫酸濃度在49100克/升之間，如果按照規(guī)定正確補充，當(dāng)量濃度會自動維持在這樣一個范圍內(nèi)。不管怎樣，如果下降，假如濃硫酸偏低可以提高到至少1.3N，以蒸餾水或去離子水維持槽液的正常的工作液位。100升槽液的補充添加表%槽液濃度中和劑的添加量120-100-804升608升100升槽液的硫酸濃度調(diào)整表槽液的硫酸濃度濃硫酸73.5克/升-63.7克/升-53.9克/升0.55升44.1克/升1.1升34.3克/升1.65升五 產(chǎn)量每公升濃縮液能處理大約20-25平米板面積，當(dāng)每升槽液處理0.6平方米之后，即需補充濃縮液，能得出最佳效果；當(dāng)槽液強度和酸當(dāng)量濃度比例失調(diào)時建議換缸；六 產(chǎn)品數(shù)據(jù)中和劑206是淺黃色，不易燃，強酸性水溶液，PH值低于1.0，比重在20/20度大約是1.20；七 設(shè)備材質(zhì) 氯化聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯加熱器 Teflon或其涂層，Teflon線圈，石英加熱器過濾器設(shè)備 Teflon，聚丙烯過濾器介質(zhì) 聚丙烯濾芯，510微米作業(yè)管道 聚乙烯，聚丙烯八 廢水處理可以和高錳酸鉀槽廢液一同中和即可，九 儲存儲存在原裝容器內(nèi)，放置于1030度干燥地方，不要放在陽光直射的地方，不用時，要密封保存。十 使用時的預(yù)防措施注意危險！這是腐蝕性強酸液體。如吞咽對身體有害。避免接觸皮膚和眼睛。小心使用。要穿戴化學(xué)防護(hù)眼鏡，橡膠手套和防護(hù)性衣物。萬一出皮膚或眼睛，用大量水沖洗至少15分鐘。如有刺激現(xiàn)象，要立即就醫(yī)治療。小心！使用浸入式加熱器，執(zhí)意保持工作液位，否則可能造成燃燒的危險，特別是使用塑料容器時，危險性更高!十一 槽液的控制程序 槽液強度分析控制1.原理 樣品和過量的鐵離子作用，產(chǎn)生亞鐵離子以硫酸鈰銨滴定，用2-羧酸基二苯胺作指示劑。2試劑 a.硫酸鐵銨，大約15%:在450ml蒸餾水，加入25ml硫酸(比重約1.55，大約20N)和75克的硫酸鐵銨NH4Fe(SO4)212H2O，攪拌至溶解為止。b.硫酸高鈰銨（A.C.S）0.100Nc.磷酸 10%體積比：以蒸餾水稀釋50毫升正磷酸(比重1.70。大約85%)至500ml;d. 2-羧酸基二苯胺指示劑0.1%：把0.5克的指示劑溶解在3ml1N的氫氧化鈉溶液里，并以蒸餾水稀釋至500ml,(可使用ferroin代替N-phenylanthranilic指示劑)3程序a.用移液管吸取10ml中和劑206,滴入250ml錐形瓶中，并加入30毫升硫酸鐵銨溶液b.加熱至沸騰并煮5分鐘c.迅速冷卻至室溫，加20ml10%磷酸和幾滴2-羧酸基二苯胺指示劑d.立即以硫酸鈰銨90.100N）滴定，直至從淺黃色變?yōu)樽仙K點為止。4計算%槽液強度=A.C.S毫升數(shù)xA.C.S當(dāng)量值x820.7/槽液樣本的毫升數(shù)（10ml）硫酸的分析控制1原理 以氫氧化鈉滴定樣品，以酚酞作指示劑；2試劑a.氫氧化鈉 1.0N標(biāo)準(zhǔn)液b.酚酞指示劑：15酚酞溶解在95%乙醇中。3程序a. 用移液管吸取10ml中和液，滴入250ml錐形瓶內(nèi)，并稀釋至100ml;b. 加510滴酚酞指示劑，以氫氧化鈉滴定，直至剛好出現(xiàn)粉紅色終點為止。4計算 硫酸濃度（克/升）=氫氧化鈉毫升數(shù)x氫氧化鈉的當(dāng)量值x49/槽液樣本的毫升數(shù)（10ml）.【有機保焊劑】OSP是印刷電路板(PCB)銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。 PCB之OSP工藝OSP是Organic Solderability Preservatives的簡稱，中譯為有機保焊膜，又稱護(hù)銅劑，英文亦稱之Preflux。 簡單地說，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長出一層有機皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹（氧化或硫化等）；但在后續(xù)的焊接高溫中，此種保護(hù)膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除，如此方可使露出的干凈銅表面得以在極短的時間內(nèi)與熔融焊錫立即結(jié)合成為牢固的焊點。其實OSP并非新技術(shù)，它實際上已經(jīng)有超過35年，比SMT歷史還長。OSP具備許多好處，例如平整面好，和焊盤的銅之間沒有IMC形成，允許焊接時焊料和銅直接焊接（潤濕性好），低溫的加工工藝，成本低（可低于HASL），加工時的能源使用少等等。OSP技術(shù)早期在日本十分受歡迎，有約4成的單面板使用這種技術(shù)，而雙面板也有近3成使用它。在美國，OSP技術(shù)也在1997年起激增，從1997以前的約10%用量增加到1999年的35%。OSP有三大類的材料：松香類（Rosin），活性樹脂類（Active Resin）和唑類（Azole）。目前使用最廣的是唑類OSP。唑類OSP已經(jīng)經(jīng)過了約五代的改善,這五代的名稱分別為BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。早期的BTA類對濕度敏感，庫存壽命很短（3個月），不能承受多次加熱，而且需要較強的焊劑，所以性能不是很好。一直到20世紀(jì)70年代有日本開發(fā)的第三代BIA類OSP后才有較顯著的改善。美國市場也在20世紀(jì)80年代開始采用這類OSP，同時被正在發(fā)展的SMT所接受。不過BIA的耐熱性仍然是個弱點。目前仍然有供應(yīng)商提供BIA類的OSP，但逐漸在為新一代的SBA所取代。SBA是1997年的研發(fā)成果，有美國IBM推出而后得到在OSP技術(shù)上享有盛名的日本“四國化學(xué)”公司的改善。在保護(hù)性和耐熱性有顯著的加強。其耐熱性已經(jīng)可以承受3次的回流處理（但多次加熱后需要較強的焊劑）。SBA是目前OSP供應(yīng)的主流。成本低于傳統(tǒng)的HASL，所以在錫鉛時代已經(jīng)被大量地使用，尤其是單面板上。在雙面回流板以及混裝板工藝應(yīng)用上卻仍然有些顧慮。【OSP的工藝流程】除油二級水洗微蝕二級水洗酸洗DI水洗成膜風(fēng)干DI水洗干燥 1.除油 除油效果的好壞直接影響到成膜質(zhì)量。除油不良，則成膜厚度不均勻。一方面，可以通過分析溶液，將濃度控制在工藝范圍內(nèi)。另一方面，也要經(jīng)常檢查除油效果是否好，若除油效果不好，則應(yīng)及時更換除油液。 2.微蝕 微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便于成膜。微蝕的厚度直接影響到成膜速率，因此，要形成穩(wěn)定的膜厚，保持微蝕厚度的穩(wěn)定是非常重要的。一般將微蝕厚度控制在1.0-1.5um比較合適。每班生產(chǎn)前，可測定微蝕速率，根據(jù)微蝕速率來確定微蝕時間。 3.成膜 成膜前的水洗最好采有DI水，以防成膜液遭到污染。成膜后的水洗也最好采有DI水，且PH值應(yīng)控制在4.0-7.0之間，以防膜層遭到污染及破壞。OSP工藝的關(guān)鍵是控制好防氧化膜的厚度。膜太薄，耐熱沖擊能力差，在過回流焊時，膜層耐不往高溫（190-200C），最終影響焊接性能，在電子裝配線上，膜不能很好的被助焊劑所溶解，影響焊接性能。一般控制膜厚在0.2-0.5um之間比較合適?！綩SP工藝的缺點】OSP當(dāng)然也有它不足之處，例如實際配方種類多，性能不一。OSP工藝的不足之處是所形成的保護(hù)膜極薄，易于劃傷（或擦傷），貯藏和運輸過程中必須要精心操作。同時，經(jīng)過多次高溫焊接過程的OSP膜（指未焊接的連接盤上OSP膜）會發(fā)生變色或裂縫，影響可焊性和可靠性。錫膏印刷工藝要掌握得好，因為印刷不良的板不能使用IPA等進(jìn)行清洗，會損害OSP層。透明和非金屬的OSP層厚度也不容易測量，透明性對涂層的覆蓋面程度也不容易看出，所以供應(yīng)商對這些方面的質(zhì)量穩(wěn)定性較難評估。OSP技術(shù)在焊盤的Cu和焊料的Sn之間沒有其它材料的IMC隔離，在無鉛技術(shù)中，含Sn量高的焊點中的SnCu增長很快，影響焊點的可靠性。