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 競爭 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，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 活化陽極濃度太低時,鍍層光亮 n 性和整平性降低,太低時會產(chǎn)生 n 枝晶濃度太高時,跟光劑不足產(chǎn) n 生的現(xiàn)象(如無光、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 潤濕劑：降低表面張力,增強潤濕作用 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 陽極 Cu2eCu2+ n CueCu+（不完全氧化） n （停拉時無打氣，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：五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項： n1、配槽：A配鍍錫槽時和加料時應(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：五、兩者電鍍液維護(hù)使用應(yīng)注意的事項： n2、拖缸：拖掉缸內(nèi)的雜質(zhì)（小電流拖陽 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 停鍍時間長 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)停鍍時間長 n 或鍍銅取出后在空中停置時間長 n 剛開缸時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)停鍍時間長 n 或鍍銅取出后在

8、空中停置時間長 n 剛開缸時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 氣泡或無法趕走產(chǎn)生的H2 n 過濾泵漏氣 n 循環(huán)泵漏氣 n 潤濕劑不夠 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 此四項會產(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 n原因：整平劑濃度較低達(dá)不到真整平 n 效果 n 潤濕劑太低,無法去除因張力附 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 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、控制要點與工作原理控制要點與工作原理 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是板面各處都 要鍍兩次銅而且蝕刻時還必須都把它們腐蝕掉。 因此當(dāng)導(dǎo)線線寬十分精細(xì)時將會產(chǎn)生一系列的 問題。同時，側(cè)腐蝕會嚴(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，不僅向下而且對 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,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對蝕 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。因為印制電路 加工的各個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，實際上在去 膜甚至更以前的工藝

14、中已經(jīng)存在了。同時，這 也是由于蝕刻是自貼膜，感光開始的一個長系 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)過程中的一個很特 殊的方面。 n另外，在許多時候，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。對蝕刻過程所進(jìn)行的化學(xué)機(jī)理分析 也證實了上述觀點。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：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 刻液中的一價銅離子含量越低，反應(yīng)速 度就越快.這已由經(jīng)驗所證實。 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事實上，許多的氨性蝕刻液產(chǎn)品都含有一價銅 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 ),可見一價銅離子的 影響是不小的。將一價銅由5000ppm降至 50ppm，蝕刻速率會提高一倍以上。 n 由于蝕刻反應(yīng)過程中生成大量的一價銅離子， 又由于一價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銅轉(zhuǎn)換成二價銅可 以去除一價銅。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功能

17、 性的原因。但是如果空氣太多，又會加 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 將純氨通入蝕刻儲液槽的做法。這樣做 必須加一套PH計控制系統(tǒng)。當(dāng)自動測得 的PH結(jié)果低于給定值時，溶液便會自動 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因為Cu2+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，蝕刻時間長；在 82.5120g/L時，蝕刻速率較低，且溶液控制 困難；在135165g/L時，蝕刻速率高且溶液 穩(wěn)定；在165225g/L時，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，自動補加氯化銨 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，一方面是對金屬抗蝕層不利。 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，蝕刻速率就會降低， 以至失去蝕刻能力。所以，氯化銨的含量對蝕 刻速率影響很大。隨著蝕刻的進(jìn)行，要不斷補 加氯化銨。但是，溶液中Cl-含量過高會引起抗 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