《PCB電鍍化銅》PPT課件

印刷線路板化銅電鍍工藝及技術(shù),Contents,1.線路板的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求,1.Build-up層線寬2.Build-up層線距3.Core層線寬4.Core層線距5.盲孔孔徑6.盲孔內(nèi)層孔環(huán),7.盲孔外層孔環(huán)8.通孔孔徑9.通孔孔環(huán)10.Build-up層厚度11.Core層厚度,多層PCB的結(jié)構(gòu),印刷電路板各種產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格要求,1.TentingProcess（干膜蓋孔法）適用于PCB、FPC、HDI等量產(chǎn)最小線寬/線距35/35m2.Semi-AddictiveProcess（半加成法）適用于WBSubstrate、FlipChipSubstrate量產(chǎn)最小線寬/線距12/12m3.ModifiedSemi-AddictiveProcess（改良型半加成法）適用于CSP、WBSubstrate、FlipChipSubstrate量產(chǎn)最小線寬/線距25/25m,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,TentingProcess（干膜蓋孔法）介紹:,普通PCB、HDI、FPC及SubstrateCore層等產(chǎn)品，使用的基材為FR-4（難燃性環(huán)氧樹(shù)脂覆銅板）、RCC（涂覆樹(shù)脂覆銅板）、FCCL（柔性基材覆銅板）等材料。,RCC：,FCCL：,FR-4：,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,SAP（半加成法）與MSAP（改良型半加成法）介紹,SAP與MSAP工藝采用Build-up工藝制作。其中SAP的主要材料為ABF（AjinomotoBuild-upFilm）和液態(tài)樹(shù)脂；MSAP工藝的主要材料為超薄銅覆銅板（基材為BT、FR-5等，銅厚5m）,ABF材料,BUM液態(tài)樹(shù)脂,覆銅板,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,蓋孔法,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,蝕刻,去膜,化學(xué)沉銅,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,鍍銅,化學(xué)清洗,去膜,閃蝕,減薄銅蝕刻,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,鍍銅,化學(xué)清洗,去膜,閃蝕,SAP,MSAP,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,TentingProcess（干膜蓋孔法）介紹,前處理,壓膜,曝光,顯影,蝕刻,去膜,目的：清潔銅面，粗化銅面，增加干膜與銅面的結(jié)合力,目的：將感光干膜貼附在銅面上,目的：將設(shè)計(jì)的影像圖形通過(guò)UV光轉(zhuǎn)移到PCB的干膜上,目的：將設(shè)計(jì)的影像圖形通過(guò)UV光轉(zhuǎn)移到PCB的干膜上,目的：將沒(méi)有覆蓋干膜的銅面去除,目的：將銅面殘留的干膜去除,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,SAP（半加成法）與MSAP（改良型半加成法）介紹,SAP與MSAP工藝的區(qū)別是，SAP的基材上面是沒(méi)有銅層覆蓋的，在制作線路前需在線路表面沉積一層化學(xué)銅（約1.5m），然后進(jìn)行顯影等工藝；MSAP基材表面有厚度為35m厚度的電解銅，制作線路前需用化學(xué)藥水將銅層厚度咬蝕到2m。,目的:將可感光的干膜貼附于銅面上,目的:將設(shè)計(jì)之影像圖形,轉(zhuǎn)移至基板的干膜上,目的:將沒(méi)有曝到光之干膜去除,目的:將化銅層蝕刻掉,目的:將多余的干膜去除,目的:將顯影后之線路鍍滿,線路形成工藝的種類及應(yīng)用范圍,ABF熟化后的膜厚約在3070m之間，薄板者以3040m較常用一般雙面CO2雷射完工的24mil燒孔，其孔形都可呈現(xiàn)良好的倒錐狀。無(wú)銅面之全板除膠渣(Desmearing)后，其全板面與孔壁均可形成極為粗糙的外觀，化學(xué)銅之后對(duì)細(xì)線路干膜的附著力將有幫助。,雷射成孔及全板面式除膠渣,覆晶載板除膠渣的動(dòng)作與一般PCB并無(wú)太大差異，仍然是預(yù)先膨松(Swelling)、七價(jià)錳(Mn+7)溶膠與中和還原(Reducing)等三步。不同者是一般PCB只處理通孔或盲孔的孔壁區(qū)域，但覆晶載板除了盲孔之孔壁外，還要對(duì)全板的ABF表面進(jìn)行整體性的膨松咬蝕，為的是讓1m厚的化銅層在外觀上更形粗糙，而令干膜光阻與電鍍銅在大面積細(xì)線作業(yè)中取得更好的附著力。,ABF表面完成0.3-0.5m化學(xué)銅之后即可進(jìn)行干膜光阻的壓貼，隨后進(jìn)行曝光與顯像而取得眾多線路與大量盲孔的鍍銅基地，以便進(jìn)行線路鍍銅與盲孔填銅。,咬掉部份化銅后完成線路,完成填充盲孔與增厚線路的鍍銅工序后，即可剝除光阻而直接進(jìn)行全面性蝕該。此時(shí)板面上非線路絕緣區(qū)的化學(xué)銅很容易蝕除，于是在不分青紅皂白全面銃蝕下，線路的鍍銅當(dāng)然也會(huì)有所消磨但還不致傷及大雅。所呈現(xiàn)的細(xì)線不但肩部更為圓滑連底部多余的殘足也都消失無(wú)蹤，品質(zhì)反倒更好！此等一視同仁通面全咬的蝕該法特稱為DifferentialEtching。,此六圖均為SAP323切片圖；左上為1mil細(xì)線與內(nèi)核板之50倍整體畫面。中上為200倍明場(chǎng)偏光畫面，右上為暗場(chǎng)1000倍的呈現(xiàn)，其黑化層清楚可見(jiàn)。左下為1000倍常規(guī)畫面，中下為200倍的暗場(chǎng)真像。右下為3000倍ABF的暗場(chǎng)畫面，底墊為1/3oz銅箔與厚電鍍銅，銅箔底部之黃銅層以及盲孔左右之活化鈀層與化銅層均清晰可見(jiàn)。,傳統(tǒng)的PTH,PTH孔金屬化,工藝流程功能,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹使樹(shù)脂易被高錳酸鹽蝕刻攻擊高錳酸鹽蝕刻去除鉆污和樹(shù)脂還原除去降解產(chǎn)物和清潔/處理表面.(清潔/蝕刻玻璃）,只有三個(gè)工藝步驟:,溶脹,還原,高錳酸鹽蝕刻,去鉆污前（去毛刺后）各種類型PCB的狀態(tài)通孔和微盲孔中的鉆污,銅箔,樹(shù)脂,內(nèi)層,多層,RCC/FR-4板,裸樹(shù)脂板,RCC箔,內(nèi)層底盤,玻璃纖維,鉆污,鉆污,芯,鉆污,鉆污,FR-4,SAP膜,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,SBUSequentialBuild-upTechnology,工藝流程溶脹,使樹(shù)脂易受高錳酸鹽蝕刻液的最佳攻擊并保障環(huán)氧樹(shù)脂(Tg150C)表面的微觀粗糙度,溶脹,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹通孔和微盲孔中溶脹之后的鉆污,溶脹之后,溶脹劑,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹之前(0秒),去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹150秒之后,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹240秒之后,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,工藝流程堿性高錳酸鹽蝕刻,高錳酸鹽蝕刻溶液除去內(nèi)層（銅）表面的鉆污，清潔孔壁并且粗化(Tg玻璃銅,O|CO|O,N,傳統(tǒng)的PTH,鈀的吸附調(diào)整過(guò)的表面膠體鈀系列的化學(xué)反應(yīng)(BlackSeeder),膠體鈀催化劑系列Pd2+asPdCl2,andSnCl2作為膠體種子r,O|SiO(-)|O,Glass,Resin,Pd的吸附:樹(shù)脂玻璃銅,O|CO|O,N,(+)N,n,傳統(tǒng)的PTH,特征及優(yōu)點(diǎn)NeoganthActivator系列vs.膠體鈀(BlackSeeder),ActivatorNeoganthPd2+絡(luò)合的低聚合物及隨后的還原劑優(yōu)優(yōu)優(yōu)低無(wú)無(wú)Pd2+,pH=alkaline,化學(xué)溶液能力覆蓋性能玻璃樹(shù)脂銅面上鈀的損耗銅面的殘留對(duì)基材的腐蝕可監(jiān)控性,膠體鈀催化劑Pd/Sn膠體及隨后的速化劑(Sn絡(luò)合劑)對(duì)氧化劑敏感(Sn2+Sn4+)優(yōu)優(yōu)中等可能可能Pd,Sn2+,Sn4+,Cu,pH=0,傳統(tǒng)的PTH,工藝流程還原,經(jīng)過(guò)活化后，ReducerNeoganth將吸附的離子鈀還原為金屬鈀，使之能夠在隨后的化學(xué)銅工藝中起催化的作用。速化劑系列溶解/去除保護(hù)膠體的錫絡(luò)合層，使金屬鈀暴露出來(lái)。,還原劑,傳統(tǒng)的PTH,還原還原的鈀種在表面上,經(jīng)過(guò)還原處理后,傳統(tǒng)的PTH,鈀還原-NeoganthReducerWA化學(xué)反應(yīng)Dimethylaminoborane(DMAB),Pd2+-L+2e-Pd0+L,陰極反應(yīng),氧化還原反應(yīng),Pd2+-L+(CH3)2-NH-BH3+3H2OPd0+(CH3)2-NH+H3BO3+2H+L+2H2,陽(yáng)極反應(yīng),(CH3)2-NH-BH3+3H2O(CH3)2-NH+H3BO3+2e-+2H+2H2,傳統(tǒng)的PTH,工藝流程化學(xué)銅,鈀（氫）激活自催化化學(xué)銅反應(yīng)，使銅沉積在經(jīng)過(guò)活化/催化的表面。,化學(xué)銅,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積通孔及盲孔的沉積,經(jīng)過(guò)化學(xué)銅沉積后的表面,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積主反應(yīng),反應(yīng)I:,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反應(yīng)II:,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積陰極反應(yīng),2Cu2+2OH-Cu2O+H2O,陰極反應(yīng):,Cu2O+H2OCu0+Cu2+2OH-,Cu2+2e-Cu0,Cu-L2+2e-Cu0+L,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積反應(yīng)I,陽(yáng)極反應(yīng)I:,HCHO+3OH-HCOO-+2H2O+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,陰極反應(yīng):,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,反應(yīng)I:,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積副反應(yīng),甲醛的氧化反應(yīng):,2HCHO+2OH-2H2C(OH)O-,2H2C(OH)O-+2OH-2HCOO-+H2+2H2O+e-,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,陽(yáng)極反應(yīng)II:,cat,Catalyst:Pd(H2)/Cu,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積反應(yīng)II,陽(yáng)極反應(yīng)II:,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,陰極反應(yīng):,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反應(yīng)II:,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)銅沉積副反應(yīng),Cannizzaro:,2HCHO+NaOHCH3OH+HCOONa,CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,Carbonization:,HCOONa+NaOHNa2CO3+H2,cat,Catalyst:Pd/Cu,傳統(tǒng)的PTH,ControllomatA440自動(dòng)主/從添加,探針光學(xué)測(cè)量安全方便溫度修正控制添加泵進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)加,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)反應(yīng)固定的組成消耗比例在化學(xué)銅沉積期間.主添加銅的消耗附從添加NaOH,甲醛和絡(luò)合劑的消耗,滴定自動(dòng)滴定分析儀,傳統(tǒng)的PTH,PhoenixPHXMonitoringSystem與一日本公司有合作,滴定自動(dòng)滴定分析儀,滴定化學(xué)測(cè)量持久分析控制添加泵進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)加,傳統(tǒng)的PTH,化學(xué)反應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的濃度分別進(jìn)行補(bǔ)加.單獨(dú)補(bǔ)加銅,NaOH,甲醛和絡(luò)合劑,工藝流程電鍍銅,在導(dǎo)電層上進(jìn)行電鍍以加厚通孔的厚度,酸銅溶液(直流可溶陽(yáng)極)e.g.CupracidFP酸銅溶液(直流，不溶陽(yáng)極)e.g.CupraspeedIN脈沖電鍍銅溶液(不溶陽(yáng)極)e.g.CuprapulseS4,電鍍銅,傳統(tǒng)的PTH,電鍍銅-通孔和盲孔的電鍍,經(jīng)過(guò)電鍍銅后,Cu2+2e-Cu0,傳統(tǒng)的PTH,極少量的鈀吸附在銅表面適用于各種工藝可適用于水平或垂直的應(yīng)用工作范圍寬使用可生物降解的絡(luò)合劑，廢水處理更容易高速中等厚度的化學(xué)銅,經(jīng)濟(jì),特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)化學(xué)銅,傳統(tǒng)的PTH,使用離子鈀體系可利用膠體鈀做為活化系統(tǒng)能達(dá)到最高的可靠性指標(biāo)適用于大多數(shù)的基材可靠性高較好的調(diào)整-活化/催化系統(tǒng)無(wú)“起泡”藥液易于監(jiān)控及自動(dòng)補(bǔ)加,技術(shù),特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)化學(xué)銅,傳統(tǒng)的PTH,環(huán)保,使用酒石酸鹽的可生物降解的化學(xué)銅藥液使用不含汞/氰化物的穩(wěn)定劑,特征及優(yōu)點(diǎn)化學(xué)銅,傳統(tǒng)的PTH,酸銅電鍍工藝,全板電鍍和圖形電鍍流程介紹,電鍍銅前處理和電鍍銅槽介紹,電鍍前處理清潔劑,介紹圖形電鍍前處理采用酸性清潔劑(PH0-5)絕大部分清潔劑沒(méi)有微蝕作用清潔劑作用：去除銅表面的氧化去除鈍化中和，酸化和濕潤(rùn)孔壁和干膜邊緣，清潔，去除殘留物調(diào)整干膜側(cè)壁，預(yù)防干膜析出,電鍍前處理微蝕,微蝕的目的和作用微蝕粗化銅表面，加強(qiáng)銅銅結(jié)合力去除銅表面的殘留物和氧化物，避免污染電鍍銅槽微蝕藥水介紹硫酸:10-50ml/lH2SO4氧化劑：雙氧水H2O2過(guò)硫酸鈉Na2S2O8,電鍍前處理微蝕,技術(shù)基礎(chǔ)介紹空氣攪拌有利于銅表面和孔內(nèi)均勻的微蝕效果，但不利于硫酸雙氧水體系通常微蝕量控制0.5-1.0m/min.銅離子濃度決定槽壽命，當(dāng)銅離子濃度超標(biāo)時(shí)，建議新配槽：過(guò)硫酸鈉體系銅離子20g/l,雙氧水體系銅離子30g/l影響微蝕量的因素：氧化劑的濃度硫酸的濃度銅離子濃度槽液溫度銅的晶體結(jié)構(gòu)空氣攪拌,電鍍前處理酸浸,酸浸的目的和作用酸浸是電鍍銅前很重要的步驟酸浸在電鍍板面產(chǎn)生均勻的擴(kuò)散層,確保電鍍時(shí)板面處于相同游離態(tài)條件下快速的起鍍。去除銅面的氧化保護(hù)電鍍銅槽免受污染活化和濕潤(rùn)銅表面，消除極化點(diǎn)，預(yù)防電鍍表面缺陷配槽濃度：10v/v,酸銅電鍍,垂直鍍銅電鍍反應(yīng),傳統(tǒng)垂直電鍍銅陽(yáng)極：Cu0Cu2+2e-陽(yáng)極區(qū)間銅溶解陰極：Cu2+2e-Cu0陰極區(qū)間銅沉積到線路板上,電鍍銅藥水,介紹電鍍銅槽液主要含：硫酸銅，硫酸，氯離子，光亮劑，載運(yùn)劑，整平劑。,電鍍銅槽各要素的作用,電鍍銅藥水,介紹硫酸銅(CuSO4*5H2O):五水硫酸銅和陽(yáng)極銅作為電鍍的金屬來(lái)源,電鍍銅藥水,介紹硫酸(H2SO4):作為硫酸體系的電鍍銅，硫酸起導(dǎo)電作用。,電鍍銅藥水,介紹氯離子(Cl-):氯離子對(duì)陽(yáng)極均勻腐蝕起很重要的作用。氯離子是光亮劑和載運(yùn)劑的媒介。,電鍍銅藥水,電鍍時(shí)沒(méi)有添加劑,電鍍銅藥水,電鍍時(shí)沒(méi)有添加劑電鍍銅延展性類似于化學(xué)銅的沉積，僅約23電鍍銅層有很高的抗拉強(qiáng)度50mN/cm2,電鍍銅藥水,載運(yùn)劑的作用,電鍍銅藥水,載運(yùn)劑的作用載運(yùn)劑形成的極化層控制光亮劑，整平劑和氯離子形成最佳的銅還原環(huán)境。部分載運(yùn)劑能調(diào)整銅表面并改善濕潤(rùn)性。電鍍銅表面比只有光亮劑電鍍時(shí)稍光亮些，并且整平的效果有改善。安美特電鍍添加劑載運(yùn)劑作為整平劑的一部分，是在陽(yáng)極和陰極區(qū)間形成均勻極化層的必要成分。,電鍍銅藥水,整平劑的作用整平劑和光亮劑協(xié)同作用，使電鍍銅沉積光亮并象鏡子反光一樣。整平劑帶正電，在陰極線路板上高電流區(qū)阻礙銅沉積。,電鍍銅藥水,光亮劑作用和載運(yùn)劑，氯離子共同作用使得電鍍銅沉積光亮如鏡.光亮劑又稱電鍍加速劑，催化劑。光亮劑加速轉(zhuǎn)化:Cu2+Cu+Cu0光亮劑確保電鍍銅層有好的延展性。,電鍍銅藥水,光亮劑的作用和載運(yùn)劑，氯離子共同作用使得電鍍銅沉積光亮如鏡.光亮劑又稱電鍍加速劑，催化劑。光亮劑加速轉(zhuǎn)化:Cu2+Cu+Cu0光亮劑確保電鍍銅層有好的延展性。,鍍銅流程陽(yáng)極和陰極有效電鍍面積計(jì)算,陽(yáng)極和陰極有效電鍍面積計(jì)算陽(yáng)極的電流密度在0.32.0ASD之間,鍍銅流程-CVS分析添加劑濃度,CVS分析電鍍添加劑濃度光亮劑濃度采用MLAT分析方法整平劑濃度采用DT分析方法,深鍍能力延展性和抗拉強(qiáng)度電鍍銅分布熱沖擊,酸銅電鍍常規(guī)測(cè)試,鍍銅流程-通孔電鍍深鍍能力測(cè)量方法,介紹通孔電鍍，最小深鍍能力和IPC平均電鍍灌孔能力測(cè)量計(jì)算方法如下：方法1方法2最小深鍍能力MinTP%平均電鍍灌孔能力AveTP%,鍍銅流程-盲孔電鍍深鍍能力測(cè)量方法,介紹盲孔電鍍，深鍍能力計(jì)算如下：,鍍銅流程-通孔深鍍能力的影響因素,介紹通孔深鍍能力的影響因素如下:,深鍍能力參數(shù)示例標(biāo)準(zhǔn)配槽鍍銅流程-,介紹,線路板類型:板厚2.