圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義

1、圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 圖形電鍍培訓(xùn)講義圖形電鍍培訓(xùn)講義 競(jìng)爭(zhēng) 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 一、圖形電鍍的含義一、圖形電鍍的含義 n 加厚板面線路及孔銅銅厚 度并鍍上一層抗蝕刻的錫。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 二、流程二、流程 n 上板除油二級(jí)水洗微 蝕水洗預(yù)銅鍍銅二次 水洗預(yù)錫鍍錫二次水洗 （烘干）下板炸棍二 次水洗上板。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n1、除油： n成份：H2SO4:LP-200=1:1 4-6% n作用：除去板面輕微氧化及油脂，溶脹 n 殘余干膜并去除 ； n2、微蝕： n成份：Na2S2O8 H2SO4 2% n作用：

2、去除氧化、粗化銅面，保證清潔 n 的銅面電鍍具有良好的結(jié)合力 ； 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n3、預(yù)浸： n成份：H2SO4 n作用：防止藥水缸H2SO4濃度降低和保證 n 清洗效果 ； n4、炸棍： n成份：HNO3 n作用：去除夾仔上鍍有的銅粒和銅皮防 n 止其掉入缸中 ； 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n5、銅缸： n成份： H2SO4 n作用：導(dǎo)電和提高溶液的分散能力，防 n 止主鹽水解； n成份：CuSO4. 5H2O n作用：主鹽、導(dǎo)電、電沉積提供Cu2+， 濃度高時(shí)，電流效率大，鍍層晶粒大

3、， 較粗，平整性差 ； 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n成份：Cl _ n作用：與光劑共同作用,使板面光潔平 n 整； n 活化陽(yáng)極濃度太低時(shí),鍍層光亮 n 性和整平性降低,太低時(shí)會(huì)產(chǎn)生 n 枝晶濃度太高時(shí),跟光劑不足產(chǎn) n 生的現(xiàn)象(如無(wú)光、粗糙等)一致 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n成份：添加劑 n作用：光亮劑：不同類型有不同的機(jī) n 理,作用是使晶粒細(xì)化,鍍層 光亮 n R-SH、R1-SS-R2型,吸附作用阻 n 化電沉積； n 整平劑：使表面平整(正,負(fù),真整平)使 n 各處的沉降速率 產(chǎn)生差異

4、,達(dá)到真整 n 平的效果； n 潤(rùn)濕劑：降低表面張力,增強(qiáng)潤(rùn)濕作用 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n6、錫缸： n成份 ：H2SO4 n作用：防止Sn2+氧化水解和降低藥H2SO4 n 的含量 ； n成份：SnSO4 n作用：主鹽、導(dǎo)電和電沉積提供Sn2+,濃度高 n ,電流密度可提高,過高時(shí)分散能力下 n 降,鍍層色澤變暗,結(jié)晶粗糙,光亮區(qū)變 n 小,過低,電流效率下降,易產(chǎn)生燒板 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、各缸藥水成份和作用三、各缸藥水成份和作用 n成份：添加劑 n作用：主光亮劑 兩者協(xié)同作用使晶 n 粒細(xì)化,擴(kuò)大光亮區(qū) n (大部part

5、 A 分上 n 述兩種光劑不溶于 n 輔光亮劑 水,在電鍍過程中發(fā)生氧 n 化、聚合等反應(yīng)易從溶液 n 中析出) n 載體光亮劑:增溶作用,潤(rùn)濕和細(xì)化晶 n 粒的作用 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 四、電極反應(yīng)四、電極反應(yīng) n1鍍銅：陰極 Cu2+2eCu n 2H+2eH2 n 陽(yáng)極 Cu2eCu2+ n CueCu+（不完全氧化） n （停拉時(shí)無(wú)打氣，溶液發(fā)生歧化反應(yīng)： n Cu2+CuCu+ Cu+ClCuCl） 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 四、電極反應(yīng)四、電極反應(yīng) n 2鍍錫：陰極 Sn2+2e Sn n 2H2+2e H2 n 陽(yáng)極 Sn2eSn2+ n （溶液中有氧：Sn 2+O2S

6、n4+Sn （OH）4） 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項(xiàng)：五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項(xiàng)： n1、配槽：A配鍍錫槽時(shí)和加料時(shí)應(yīng)注 n 意添加劑的加入順序和配比， n 防止渾濁（及膠體）的產(chǎn)生； n BSnSO4在硫酸溶液中的溶解 n 度較小,若加入量太多,易沉積 n 在底部。 n 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項(xiàng)：五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項(xiàng)： n2、拖缸：拖掉缸內(nèi)的雜質(zhì)（小電流拖陽(yáng) n 離子、大電流拖陰離子）； n3、鍍錫不能開打氣，防止Sn2+及光劑氧 化（因光亮劑為苯胺類及其衍生物，被 氧化成對(duì)苯醌，溶液變黃且渾濁）

7、。 n 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n1、板面粗糙 n原因：光劑問題或Cl_太低 n 溶液太臟 n 停鍍時(shí)間長(zhǎng) n 手套臟物或油脂類粘在或臟水 n 沾到已干板面上 n 電鍍密度小 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n2、發(fā)紅 n原因：銅缸溫度高 n 光亮劑太低 n 電鍍后的板在缸內(nèi)停鍍時(shí)間長(zhǎng) n 或鍍銅取出后在空中停置時(shí)間長(zhǎng) n 剛開缸時(shí)H2SO4溫度高（預(yù)浸） n 且不均勻，可能為H2SO4問題 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n3、發(fā)白 n原因：銅缸溫度高 n 光亮劑太低 n 電鍍后的板在缸內(nèi)停鍍時(shí)間長(zhǎng) n 或鍍銅取出后在

8、空中停置時(shí)間長(zhǎng) n 剛開缸時(shí)H2SO4溫度高（預(yù)浸 n ）且不均勻，可能為H2SO4問題 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n4、針孔 n原因：打氣不均勻，產(chǎn)生了微 n 氣泡或無(wú)法趕走產(chǎn)生的H2 n 過濾泵漏氣 n 循環(huán)泵漏氣 n 潤(rùn)濕劑不夠 n 前工序在板面上留有殘留物 n 銅缸太臟,需炭處理 n 板落浮橋外 或功率太大 此四項(xiàng)會(huì)產(chǎn)生 規(guī)則圓形凹陷 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n5、板面凹點(diǎn) n原因：整平劑濃度較低達(dá)不到真整平 n 效果 n 潤(rùn)濕劑太低,無(wú)法去除因張力附 n 著的雜質(zhì)和氣泡 n 溶液太臟,張力加大 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、

9、主要問題六、主要問題 n6、水漬 n原因：電鍍前臟水沾到板面 n 除油劑濃度高或水洗效果差,無(wú) n 法去除殘留除油劑 n 光劑不協(xié)調(diào) 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 六、主要問題六、主要問題 n7、銅絲 n原因：打砂紙 n 光劑使用壽命已到 n8、孔無(wú)銅 n原因：前工序漏下來 n 未鍍上錫 n9、燒板 n原因：一般是板落到浮橋外 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 七、特殊工藝流程七、特殊工藝流程 n鍍孔工藝：若孔較小或孔銅要求1.2 n 以上 ，面銅要求較薄，則 n 走鍍孔工藝。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 蝕刻培訓(xùn)講義蝕刻培訓(xùn)講義 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 一、流程 n入板膨松退膜水洗蝕刻氨水 洗水

10、洗孔處理（沉金板）水洗 退錫水洗烘干出板 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 二、二、目的目的 n將板面上多余之銅蝕去得到符合要求的 線路圖形 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 三、三、控制要點(diǎn)與工作原理控制要點(diǎn)與工作原理 n1、膨松：一種浸泡式過程，先將其軟泡，將給后 工序退膜。 控制條件：濃度3-5% 溫度505行板速率 2、退膜 ：用3%的強(qiáng)堿或10-13%的RR-2有機(jī)去膜 液剝除，抗氧化劑防止銅面氧化，除泡劑消泡。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 A、蝕刻、蝕刻概述概述 n 目前，印刷電路板（PCB）加工的典型工藝采 用“圖形電鍍法”。即先在板子外層需保留的 銅箔上，也就是電路的圖形部分上預(yù)鍍一層鉛

11、錫抗蝕層，然后用化學(xué)方式將其余的銅箔腐蝕 掉，稱為蝕刻。 n 要注意的是，這時(shí)的板子上面有兩層銅，在外 層蝕刻工藝中僅僅有一層銅是必須被全部蝕刻 掉的，其余的將形成最終所需要的電路。在這 種類型的電鍍叫圖形電鍍，其特點(diǎn)是鍍銅層僅 存在于鉛錫抗蝕層。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 A、蝕刻、蝕刻概述概述 n另外一種工藝稱為“全板鍍銅工藝”，與圖形 電鍍相比，全板鍍銅的最大缺點(diǎn)是板面各處都 要鍍兩次銅而且蝕刻時(shí)還必須都把它們腐蝕掉。 因此當(dāng)導(dǎo)線線寬十分精細(xì)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一系列的 問題。同時(shí)，側(cè)腐蝕會(huì)嚴(yán)重影響線條的均勻性。 n目前，錫或鉛錫是最常用的抗蝕層，用在氨性 蝕刻劑的蝕刻工藝中，氨性蝕刻劑是普遍使

12、用 的化工藥液，與錫或鉛錫不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。 氨性蝕刻劑主要是指氨水/氯化氨蝕刻液，下 面作主要介紹。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 A、蝕刻、蝕刻概述概述 n 對(duì)蝕刻質(zhì)量的基本要求就是能夠?qū)⒊刮g層下 面以外的所有銅層完全去除干凈，止此而已。 從嚴(yán)格意義上講，如果要精確地界定，那么蝕 刻質(zhì)量必須包括導(dǎo)線線寬的一致性和側(cè)蝕程度。 由于目前腐蝕液的固有特點(diǎn)，不僅向下而且對(duì) 左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，所以側(cè)蝕幾乎是 不可避免的。 n 側(cè)蝕問題是蝕刻參數(shù)中經(jīng)常被提出來討論的 一項(xiàng),它被定義為蝕刻深度與側(cè)蝕寬度之比, 稱 為蝕刻因子。在印刷電路工業(yè)中，它的變化范 圍很寬泛，從1到5。顯然，小的側(cè)蝕度或

13、大的 蝕刻因子是最令人滿意的。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 A、蝕刻、蝕刻概述概述 n蝕刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)及不同成分的蝕刻液都會(huì)對(duì)蝕 刻因子或側(cè)蝕度產(chǎn)生影響，或者用樂觀的話來 說，可以對(duì)其進(jìn)行控制。采用某些添加劑可以 降低側(cè)蝕度。這些添加劑的化學(xué)成分一般屬于 商業(yè)秘密，各自的研制者是不向外界透露的。 n從許多方面看，蝕刻質(zhì)量的好壞，早在印制板 進(jìn)入蝕刻機(jī)之前就已經(jīng)存在了。因?yàn)橛≈齐娐?加工的各個(gè)工序或工藝之間存在著非常緊密的 內(nèi)部聯(lián)系，沒有一種不受其它工序影響又不影 響其它工藝的工序。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 A、蝕刻、蝕刻概述概述 n。許多被認(rèn)定是蝕刻質(zhì)量的問題，實(shí)際上在去 膜甚至更以前的工藝

14、中已經(jīng)存在了。同時(shí)，這 也是由于蝕刻是自貼膜，感光開始的一個(gè)長(zhǎng)系 列工藝中的最后一環(huán)，之后，外層圖形即轉(zhuǎn)移 成功了。環(huán)節(jié)越多，出現(xiàn)問題的可能性就越大。 這可以看成是印制電路生產(chǎn)過程中的一個(gè)很特 殊的方面。 n另外，在許多時(shí)候，由于反應(yīng)而形成溶解，在 印刷電路工業(yè)中，殘膜和銅還可能在腐蝕液中 形成堆積并堵在腐蝕機(jī)的噴嘴處和耐酸泵里， 不得不停機(jī)處理和清潔，而影響了工作效率。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 n 所有有關(guān)蝕刻的理論都承認(rèn)這樣一條最基本的 原則，即盡量快地讓金屬表面不斷的接觸新鮮 的蝕刻液。對(duì)蝕刻過程所進(jìn)行的化學(xué)機(jī)理分析 也證實(shí)了上述觀點(diǎn)。在氨性蝕刻中，假

15、定所有 其它參數(shù)不變，那么蝕刻速率主要由蝕刻液中 的氨（NH3）來決定。因此用新鮮溶液與蝕刻 表面作用,其目的主要有兩個(gè)：一是沖掉剛剛產(chǎn) 生的銅離子；二是不斷提供進(jìn)行反應(yīng)所需要的 氨（NH3）。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 n反應(yīng)式： nCu(NH3）Cl2+Cu2Cu(NH3)2Cl n2Cu(NH3)2Cl+2NH4Cl+2NH3+1/2OZ2C u(NH3)4Cl2+H2O n 在印制電路工業(yè)的傳統(tǒng)知識(shí)里,特別是印 制電路原料的供應(yīng)商們,大家公認(rèn),氨性蝕 刻液中的一價(jià)銅離子含量越低，反應(yīng)速 度就越快.這已由經(jīng)驗(yàn)所證實(shí)。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻

16、、蝕刻反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 n事實(shí)上，許多的氨性蝕刻液產(chǎn)品都含有一價(jià)銅 離子的特殊配位基（一些復(fù)雜的溶劑），其作 用是降低一價(jià)銅離子(這些即是他們的產(chǎn)品具 有高反應(yīng)能力的技術(shù)秘訣 ),可見一價(jià)銅離子的 影響是不小的。將一價(jià)銅由5000ppm降至 50ppm，蝕刻速率會(huì)提高一倍以上。 n 由于蝕刻反應(yīng)過程中生成大量的一價(jià)銅離子， 又由于一價(jià)銅離子總是與氨的絡(luò)合基緊緊的結(jié) 合在一起,所以保持其含量近于零是十分困難的。 通過大氣中氧的作用將一價(jià)銅轉(zhuǎn)換成二價(jià)銅可 以去除一價(jià)銅。用噴淋的方式可以達(dá)到上述目 的。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理 n這就是要將空氣通入蝕刻箱的一個(gè)功能

17、 性的原因。但是如果空氣太多，又會(huì)加 速溶液中的氨損失而使PH值下降，其結(jié) 果仍使蝕刻速率降低。氨在溶液中也是 需要加以控制的變化量。一些用戶采用 將純氨通入蝕刻儲(chǔ)液槽的做法。這樣做 必須加一套PH計(jì)控制系統(tǒng)。當(dāng)自動(dòng)測(cè)得 的PH結(jié)果低于給定值時(shí)，溶液便會(huì)自動(dòng) 進(jìn)行添加。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的因素影響其速度的因素 n蝕刻液中的Cu2+的濃度、PH值、氯化銨 濃度以及蝕刻液的溫度對(duì)蝕刻速率均有 影響。掌握這些因素的影響才能控制溶 液，使之始終保持恒定的最佳蝕刻狀態(tài)， 從而得到好的蝕刻質(zhì)量。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的因素影響其速度的因素

18、 nCu2+濃度的影響 n因?yàn)镃u2+是氧化劑，所以Cu2+的濃度是影響蝕 刻速率的主要因素。研究銅濃度與蝕刻速率的 關(guān)系表明：在082.5g/L時(shí)，蝕刻時(shí)間長(zhǎng)；在 82.5120g/L時(shí)，蝕刻速率較低，且溶液控制 困難；在135165g/L時(shí)，蝕刻速率高且溶液 穩(wěn)定；在165225g/L時(shí)，溶液不穩(wěn)定，趨向 于產(chǎn)生沉淀。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的因素影響其速度的因素 n在自動(dòng)控制蝕刻系統(tǒng)中，銅濃度是用比 重控制的。在印制板的蝕刻過程中，隨 著銅的不斷溶解，溶液的比重不斷升高， 當(dāng)比重超過一定值時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)加氯化銨 和氨的水溶液，調(diào)整比重到合適的范圍。 一般控制在1

19、.1651.185g/L。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的因素影響其速度的因素 n溶液PH值的影響 n蝕刻液的PH值應(yīng)保持在8.08.8之間。當(dāng)PH值 降到8.0以下時(shí)，一方面是對(duì)金屬抗蝕層不利。 另一方面，蝕刻液中的銅不能被完全絡(luò)合成銅 氨絡(luò)離子，溶液要出現(xiàn)沉淀，并在槽底形成泥 狀沉淀。這些泥狀沉淀能在加熱器上結(jié)成硬皮， 可能損壞加熱器，還會(huì)堵塞泵和噴嘴，給蝕刻 造成困難，如果溶液PH值過高，蝕刻液中氨過 飽和，游離氨釋放到大氣中，導(dǎo)致環(huán)境污染。 另一方面，溶液的PH值增大也會(huì)增大側(cè)蝕的程 度，而影響蝕刻的精度。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的

20、因素影響其速度的因素 n氯化銨含量的影響 n通 過 蝕 刻 再 生 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 可 以 看 出:Cu(NH3)21+的再生需要有過量的NH3和 NH4Cl存在。如果溶液中缺乏NH4Cl,而使大量的 Cu(NH3)21+得不到再生，蝕刻速率就會(huì)降低， 以至失去蝕刻能力。所以，氯化銨的含量對(duì)蝕 刻速率影響很大。隨著蝕刻的進(jìn)行，要不斷補(bǔ) 加氯化銨。但是，溶液中Cl-含量過高會(huì)引起抗 蝕層被浸蝕。一般蝕刻液中NH4Cl含量在150g/l 左右。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 B、蝕刻、蝕刻影響其速度的因素影響其速度的因素 n溫度的影響 n蝕刻速率與溫度有很大關(guān)系，蝕刻速率隨著溫 度的升高而加快。 n蝕刻液溫度低于40，蝕刻速率很慢，而蝕刻 速率過慢會(huì)增大側(cè)蝕量，影響蝕刻質(zhì)量。溫度 高于60，蝕刻速率明顯增大。但NH3的揮發(fā) 量也大大增加，導(dǎo)致污染環(huán)境并使蝕刻液中化 學(xué)組份比例失調(diào)。故一般應(yīng)控制在4555 為宜。 圖形電鍍和堿性蝕刻培訓(xùn)講義 C、蝕刻、蝕刻退錫退錫 n當(dāng)蝕刻完成后，需要將保護(hù)圖形的錫抗 蝕層除去。我們這里使用的是殷田公司 SS-188退錫水，這是一種硝酸