《沉铜和板电工艺培训讲义》.ppt

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1、PTH&板电原理讲义,一、沉铜目的及原理,（1）目的：使孔壁上通过化学反应而沉积一层的铜，使孔壁具有导电性，通常也称作化学镀铜、孔化（2）原理：络合铜离子（Cu2+-L）得到电子而被还原为金属铜；通常是利用甲醛在强碱性环境中所具有的还原性并在Pd作用下面而使Cu2+被还原 Cu2+2HCHO4OH-Cu2HCO-,Cu,Pd,上板膨松水洗水洗除胶水洗回收水洗预中和水洗中和水洗水洗除油水洗水洗微蚀水洗酸洗水洗水洗预浸活化水洗水洗加速水洗沉铜水洗水洗下板,二、沉铜流程,（1）膨松缸（需机械摇摆、循环过滤）作 用：使孔壁上的胶渣软化，并渗入树脂聚合后之交处，以降低其键结的能量；使易于进行树脂的溶蚀。

2、药水成份：SW-01,开缸量为40%(V/V),生产每千尺板需补加SW-01膨松剂6L；NaOH开缸量为8g/l,生产每千尺板需补加NaOH 160g。温 度：65-75 时间：6-8min(标准7min）换 槽：处理25-35平米/L时即可更换新缸,三、PTH各药水缸成份及其作用,三、PTH各药水缸成份及其作用,（2）除胶缸（需空气搅拌、机械搅拌、机械摇摆或循环过滤）作 用：利用高锰酸钾的强氧化性，使板在此碱性槽中 将已被软化的胶渣及其局部的树脂进行氧化反 应，分解溶去；反应方程式:4MnO4-+有机树脂+4OH-4MnO42-+CO2+2H2O 2MnO42-+1/2O2+H2O 2MnO

3、4-+2OH-药 水 成 份：NaOH，开缸量为30-50g/L，最佳值为40g/L，生产每千尺板需补加NaOH 160g;KMnO4，开缸量为45-65g/L，最佳值为55g/L，生产每千尺板需补加KMnO4 1.6kg;温 度：65-85 时间：12-18min（标准为15min）,电,三、PTH各药水缸成份及其作用,（3）预中和缸（需机械摇摆）作 用：先对高锰钾进行一次预清洗；药水成份：1、硫酸，开缸量为1-3%（V/V），最佳值为2%（V/V），生产每千尺板需补加硫酸2L；2、双氧水，开缸量为1-3%（V/V），最佳值为2%（V/V），生产每千尺板需补加双氧水2.5L；温 度：室温；处

4、理时间：1-3min（标准为2min)；换 槽：每班更换一次；,三、PTH各药水缸成份及其作用,（4）中和缸（需机械摇摆和循环过滤）作 用：清洗残留的高锰酸钾；药水成份：1、N-03A 开缸量为20%(V/V)生产每千尺板需补加N-03A中和剂4L；2、CP级H2SO4 开缸时酸当量为，最佳值为2.7N 生产每千尺板需补加H2SO4 1.6L；温 度：室温；处理时间：3-5min（标准为4min）；换 槽：处理8-10平米/L时即可更换新缸；,（5）整孔（又名除油，需机械摇摆和循环过滤）作 用：清洁和调整电荷的碱性整孔剂,能有效去除板 面上的油脂、氧化物及粉尘；药水成份：CD-120，开缸8-

5、12%，最佳值10%，控制0.1N;生产每千尺需补加CD-120整孔剂1L；温 度：60-70 处理时间：5-8min（标准6min）换 槽:生产20-30平米/L或铜含量高于1g/l时就应更重开新缸。,三、PTH各药水缸成份及其作用,（6）微蚀缸（又名粗化）作 用：清洁、粗化铜面，确保基材与铜的结合力；药水成份：1、双氧水 开缸量为3-5%，最佳值为4%，生产每千尺板需补加双氧水4L；2、H2SO4 开缸量为4-6%(V/V)，最佳值为5%（V/V），生产每千尺板需补加H2SO4 2L；温 度：25-35 处理时间：1-3min（标准2min）；微蚀速率：1-2um/min 换 槽：铜离子2

6、5g/L时重新开缸；,三、PTH各药水缸成份及其作用,（8）预浸缸 作 用：为了不让板带任何杂质污物进入的钯缸，也防止带入 太多的水量，而导致发生意外的局部水解，以保护钯缸；药水成份：1、PD-130A 开缸量为220g/L，生产每千尺需补加PD-130A 2.5kg；温 度：室温 时间：0.5-2min（标准为1min）；换 槽：生产20-30平米/L时就应更重开新缸；,三、PTH各药水缸成份及其作用,（9）活化缸（一、需机械搅拌和循环过滤）作 用：在孔壁上布满负电性的钯胶团；药水 成份：1、PD-130A 开缸量为220g/L，生产千尺由分析需要时补加；2、AT-140A 开缸量为1.8%

7、，生产每千尺补加0.5L；,三、PTH各药水缸成份及其作用,（9）活化缸（二、需机械搅拌和循环过滤）温 度：35-44 处理时间：5-8min(标准6min)反应方程式：PdCl2+SnCl2PdSnCl4(中间态)PdSnCl4变成绿色锡离子 PdSnCl4+6PdCl2SnPd7Cl16(催化剂)负 反 应：Pd2+Sn2+Pd0+Sn4+(在酸液及氯离子保护下，才能稳定)Sn4+9H2O H2SnO36H2O+4H+不能带入水，否则会水解,三、PTH各药水缸成份及其作用,锡酸,（10）一、加速缸（需机械摇摆和循环过滤）作 用：将钯胶体已完美附着在孔壁基材上的皮膜及铜 面上的部分附着层，对

8、其胶体内外皮进行一种“剥壳剥皮”的动作，令其露出胶体中心的钯 来，使能与下一站的化学铜进行镀铜反应；药水成份：AC-150 开缸量为15%（V/V）；生产每千尺需补加AC-150 2.5L；温 度：室温 处理时间：1-3min(标准2min）；换 槽：生产20-30平米/L时就应更重开新缸；,三、PTH各药水缸成份及其作用,三、PTH各药水缸成份及其作用,（11）一、化学薄铜缸（需机械摇摆、空气搅拌和循环过滤）作 用：在孔壁上镀上一层铜，为后面电镀做准备；药水成份：1、CU-160M 开缸量为8%（V/V）；2、CU-160A 开缸量为7%（V/V），CU-160A 标准添加量为2.0L/10

9、平米；3、CU-160B 开缸量为7%（V/V），CU-160B 标准添加量为2.0L/10平米；其它成份控制范围内：1、Cu2+，标准（1.8g/L)；2、NaOH 9-14g/L，标准（11g/L)；3、HCHO 5-7g/L，标准（6g/L)；温 度：25-30 处理时间：12-18min（标准15min）,三、PTH各药水缸成份及其作用,（12）一、化学铜缸（需机械摇摆、空气搅拌和循环过滤）化学反应方程式：1、正反应：Pd催化及碱性条件下，甲醛分离（解）下（氧化）而产生甲酸根阴离子 HCHO+OH-H2+HCOO-（甲酸）接着是铜离子被还原 Cu2+H2+2OH-Cu+2H2O,Pd,

10、（12）二、化学铜缸（需机械摇摆、空气搅拌和循环过滤）最后，所镀出的化学铜层又可作为自我催化的基地，Cu2+又在此已催化的基础上被电子还原成金属铜，如此不 断，直至减弱 H-C-H+OH-H-C-H-H-C-OH+H-Cu2+2H-Cu 2、负反应：,三、PTH各药水缸成份及其作用,催化,+,OH,O,（12）三、化学铜缸（需机械摇摆、空气搅拌和循环过滤）2Cu2+HCHO+5OH-Cu2O+HCOO-+3H2O；“康尼查罗”反应 2HCHO+NaOH HCOONa+CH3OH生成甲酸、甲醇；甲醇可使 Cu2+Cu+Cu2O 2Cu+2OH-Cu2O+H2O Cu+Cu2+2OH-2Cu+2

11、Cu2+Cu,氧化亚 铜沉淀,H2O4,三、PTH各药水缸成份及其作用,A、铜离子Cu2+浓度 化学镀铜速率随镀液中Cu2+离子浓度增加加快，当硫酸铜含量为10g/L以下时，几乎是成正比例增加，当硫酸铜含量超过12g/l以后化学镀铜速率不再增加反而会造成副反应增加，使化学镀铜液不稳定。B、络合剂 影响化学镀铜速率最关键的因素是络合剂的化学结构。C、还原剂浓度 甲醛在镀液中含量的增加甲醛的还原电位升高，甲醛的浓度控制在意8-10ml/l。,四、影响化学铜速率的因素,D、PH 化学镀铜反应在有一定的PH值条件下才能产生；由于不同的络合剂对铜的络合常数不同，而且络合常数随溶液的PH而变化，铜离子的氧

12、化电位也有所差别，这种差别造成了化学镀铜反应所需要的PH值也不同。PH值增加化学铜速率加快，在PH为12.5时沉积速率最快，而且化学镀铜层外观最好。E、添加剂（稳定剂）添加剂具有稳定化学镀铜液的作用。F、温度 提高化学镀铜液的温度可以提高化学镀铜速率。G、溶液搅拌 化学镀铜过程中快速激烈的搅拌能提高沉积速率。,四、影响化学铜速率的因素,五、沉铜常见问题产生原因及解决方法,孔粗 产生原因：1、钻孔引起的，前工序漏波。2、除胶过度引起。3、铜缸沉积速度过快，使孔墙结铜渣。解决方法：1、控制来料，及时知会钻孔工序作出改善。2、调整除胶各缸参数，如除胶温度，浓度，时间等是否在MEI要求范围内。3、知会

13、ME调整铜缸各参数达到最佳值。,五、沉铜常见问题产生原因及解决方法,背光不良 产生原因：1、钻孔引起的焦体物被附在孔墙上。2、沉铜拉各缸均有不同程度会产生背光不良解决方法：1、知会钻孔工序改善。2、知会ME跟拉人员及时处理，达到生产实际生产要求。,五、沉铜常见问题产生原因及解决方法,孔无铜产生原因：1、钻孔钻屑塞孔引起的孔无铜。2、沉铜拉各缸本身杂质塞孔引起的孔无铜。3、摇摆、气震异常等机器故障产生的。4、员工操作引起的。解决方法：1、知会钻孔工序及时作出改善。2、按MEI做好保养。3、生产时多巡拉发现异常及时知会维修人员处理。4、上板时做不叠板，保证板与板之间分开并在存板车内不存气泡，存板时

14、间不能过长（4小时内板电完）。,板电原理讲义,一、电镀基础理论,（1）法拉第一定律：在溶液中进行电解（电镀）时，阴极上所沉积出的重量（或阳极上所溶解掉的重量）与溶液中所通的电量成正比。（2）法拉第第二定律：在不同的电解液中，因相同电量所沉积出不同的金属重量（或溶解的重量）与其化学当量成正比。,二、板电的目的及流程,（1）目的：加厚孔内镀铜层使导通良好；（2）流程：上板除油水洗水洗酸浸镀铜水洗水洗下板炸棍水洗水洗下一循环,（1）除油缸 药水成份：AC-C22A酸性清洁剂 开缸量为10%（V/V）生产每千尺板需补加AC-C22A 2L作 用：清除板面之氧化层及油污，保证板面清洁；温 度：20-30

15、 处理时间：3-5min(标准4min)；换 槽：当Cu2+2g/L或处理8-10平米/L时需重新开缸；,二、板电药水缸成份及其作用,（2）酸浸 药水成份：H2SO4(96%)2-5%（V/V）；作 用：减轻前处理清洗不良对镀铜溶液之污染，并保持 镀铜溶液中硫酸含量之稳定；温 度：常温 处理时间：1-3min（标准2min）,二、板电药水缸成份及其作用,（3）镀铜缸 药水成份：CuSO4.5H2O：60-80g/L(最佳值70g/L)H2SO4：170-220g/L（200g/L)CL-：40-80ppm（60ppm)CB-203B 酸性铜光光泽剂：3ml/L 温 度：18-30(控制值24)

16、处理时间：根据客户实际需要决定。,二、板电药水缸成份及其作用,(1)硫酸铜：供给液铜离子的主源；(2)硫 酸：导电及溶解阳极的功用（AR级的纯H2SO4）；(3)氯离子：有助阳极的溶解及光泽剂的发挥功能，使阳极溶解均匀，镀层平滑光泽；(4)阳极：须使用含磷0.02-0.06%的铜块（球），其面积最好为阴极的两倍，正常阳极膜是黑色的，不正常的情况有：棕色（含磷不够）；银灰色（氯离子太多）；灰色（有机污染）；红棕色（若确知磷含量是对的，则可能是硫酸含量太高，液温太低或阳极太少，使铜未能氧化至二价之黑色氧化铜，而只到棕色的氧化亚铜，这表明阳极电流密度太高，应增加阳极，降低电流密度）；,二、板电各药水

17、成份及设备的作用,(5)添加剂：增加铜层的延长性，细晶、光泽、整平的 功能。a：载运剂（Carrier）：抑制电镀 积电流，提高分布力（成份常是碳氧化键 高分子化合物）；b：光泽剂（Brigtheren）：镀后光泽，结晶颗粒细密，改善镀层的物理性，同时影 响镀铜沉积速率（成份是有机硫或氮的化合物）；,二、板电各药水成份及设备的作用,c：平整剂（Leveller）：为低电流区的光泽剂，对于轻微的孔壁不良，有整平作 用；本司所使用的为CB-203B 酸性铜光泽剂是三者合一型，操 作时方便简单；(6)过滤：使镀液流动，使游离杂物被滤掉；(7)打气：为了搅拌溶液降低阳极膜的厚度，加速铜离子的补充，更可

18、以帮助光泽剂的发挥作用；(8)温度：20-25，过高使添加剂裂解，过低导电不良，效率降低。,二、板电各药水成份及设备的作用,（1）一次电流分布：电极没有极化和其他干扰因素存在下的电流分布；影响因素：电极的形状、大小、导电性、电极的相对位置；镀液的界面、镀件与镀槽的距离、遮蔽物、窃镀装置（辅助阴极）；（2）二次电流分布：电镀过程中，由于电极产生极化，使局部实际电流分布与一次电流分布 的状态不同，这种改变后的分布状态称为二次电流分布；影响因素：温度、搅拌、电流密度；,三、影响电路板镀铜的因素,1降低硫酸铜的浓度；2增加打气搅拌的均匀性，增加摇摆的幅度及 频率；3提高镀液的导电性，即维持硫酸的浓度；4降低电流密度；5改变镀槽或挂架的设计。,四、提高分布力与表面厚度分布的均匀性,沉铜常见问题产生原因及解决方法,孔无铜 一、产生原因：1、沉铜背光不良及沉铜后存放时间过长未及时板引起的孔无铜，板在铜缸内未及时打电流沉铜层被咬蚀掉；2、摇摆、气震异常等机器故障产生的；二、解决方法：1、对于背光不良板按MEI和ME跟拉人员要求返工或及及时板电；板进铜缸后及时按电流纸输入电流；2、生产中多巡拉发现异常及时知会维修人员处理；,Thanks!,The End,