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1、黑孔、鍍銅教育訓練,基本原理：,由於銅箔基材經CNC鑽孔後，其通孔是佈滿帶負之電子，須經整孔劑，將其負電之電子轉換易與碳結合之帶正電電子。,經整孔後之銅箔基材與碳(C)結合後，形成基材與銅箔間之導體。碳(C)：是一種有時帶正電，有時帶負電之元素。常聽的有半導體。,銅箔基材之通孔，有了碳元素當導體後，經電鍍後，完成通孔之導電性。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,反應機構：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,將碳粒子黏附到表面,更濃密具傳導力的碳傳導薄膜,從銅表面移除傳導薄膜，導致Cu-Cu介面更加堅固,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,依需求之不同，其一般黑孔線設備之設計大致上如下圖所示：,黑孔各段說明：,PS
2、.黑孔全線使用純水，一般要求其pH值為69、導電度為20s以內，建議添加於黑孔槽中的純水其導電度為15s，不可有鈣、鎂、鈉等金屬離子，最怕鹽酸或強鹼等藥汙染。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,超音波清潔槽功能：清洗板面油脂及65%整孔通孔。組成藥劑：15736介面活性劑，PH10、溫度=502缺點：因屬有機溶劑.故易與空氣起泡沫，須特別注泡沫造成通孔 阻塞，所以其藥劑水位須95%以上，方可減少泡沫產生。改善：需注意水位(手掌伸進需並到液位有溫溫感覺)。超音波震盪器：增加通孔穿透，減少空氣阻塞。整體影響：通孔附著。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔槽(一)、(二)功能：提供碳固形物，
3、使碳附著PI上，形成一導通薄膜。組成藥劑：T0222碳化合物，pH10、溫度=372缺點：易與空氣起泡沫，須特別注泡沫造成通孔阻塞。(注意液位是否有達標準 範圍內，便可減少泡沫產生。)注意：此槽藥劑對水質要求慎嚴(pH=69、導電度=15s不可有鈣鎂鈉離子)。因此添加任何藥劑皆須主管工程師確認添加。黑孔(一)同黑孔(二)功能，最怕鹽酸，溫度也須留意不可過高。影響：通孔附著、藥液壽命。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,微蝕槽功能：去除銅箔表面之碳固形物原理利用SPS只會咬蝕銅箔金屬，不會攻擊PI 之特性，來將多餘的碳膜去除。組成藥劑：15702(SPS=過流酸鈉)+硫酸藥液標準：15
4、702=100(80120)g/l、H2SO4=2.2(2.02.4)%、溫度=382。缺點：會因銅飽和而減少咬蝕速率，當銅含量大於30g/l則需更槽。注意：噴管不可有阻塞，依作業層板不同而有不同的咬蝕需求，須確實進行參 數的控管。影響：板面完整性、通孔及銅面品質。,黑孔各段說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,1.折打傷：造成原因：A.傳動異常造成卡板。B.噴壓過大造成輪痕或卡板。C.滾輪調整不當。處理對策：a.確認線上傳動是否正常無跳動，將 異常部分予以更換或調整。b.調整至適當的壓力。c.將擋水、吸水滾輪做適當的調整，並依照使用週期或立即更新。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,
5、黑孔品質確認：,NG,PASS,2.銅面殘碳(或條狀殘碳)：造成原因：A.微蝕量不足或噴嘴阻塞。B.黑孔帶出量過大。C.原銅材異常。D.傳動滾輪髒汙。處理對策：a.確認咬蝕量並將阻塞處清理。b.檢查擋水滾輪與吸水滾輪，其裝設 情況、調整或定期清洗更換。c.因原銅異常，須於黑孔前做微蝕處 理銅面後，再進行黑孔作業。d.須定期清洗。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,NG,PASS,3.通孔殘碳：造成原因：A.微蝕量不足或噴嘴阻塞。B.黑孔粒徑過大、老化。C.黑孔帶出量過大。D.內層膠殘留。E.黑孔重工或作業次數過多。處理對策：a.確認咬蝕量並將阻塞處清理。b.請藥水商定期取樣檢驗管控並
6、適量 添加，於固定時間洗槽、更換藥液 以確保品質。c.檢查吸水滾輪，並定期清洗更換。d.確認CNC參數、除膠參數。e.重新調整參數或研討相關對策。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,內層銅碳膜未清除乾淨,內層銅環無碳膜,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,黑孔品質確認：,ICD(Interconnect Defect)：孔環孔壁之互連缺失。造成原因：通孔殘碳，可能造成後續不良的情形如右圖所示，因電測也無法測出，此一不良可能會造成於壓合或迴焊等經高溫製程，產生爆板的異常。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,補充資訊：水質對黑孔槽液的影響,1.pH值超過12以上或9以下，對孔破機率相對提高。2.pH值
7、上升的原因為水中懸浮物過多，其中物質種類繁多，最主要影響較大 的物質為K+、Na+、Ca2+、Mg2+。懸浮物與黑孔作用造成particle size 變大。3.pH值下降的原因為OH-之影響，因為OH-為一活潑之游離根離子，它易與 H+反應，加速水解作用，此作用會影響分散劑的功能，所以也會使particle size變大。4.孔徑0.2以上，particle size 應保持在400nm以下。孔徑0.2以下，particle size 應保持在300nm以下，以確保品質。5.particle size 400nm以上，藥液會快速老化，以經驗而言，大約一週左右 particle size 會上
8、升至600nm左右。6.至於因水質致使槽液老化之時間，因各家設備條件不同(如帶出量)，故無 法做比較評估。,註：以上資訊由MacDermid化學提供,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,銅電製程,基本原理：,利用氧化還原半反應，當放電時，電子自陽極經導線流向陰極。陽極半反應：Cu Cu2+2e-陰極半反應：Cu2+2e-Cu放電後，陽極重量減少、陰極重量增加。磷銅球：一種含一定含量磷的銅球，其磷可抑制銅不斷釋放，品質穩定。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,主槽藥液基本組成：,鍍液：鍍液由基礎金屬、酸液及添加劑所組成一般硫酸銅槽組成如下：硫酸銅(CuSO45H2O)7090 g/
9、L 硫酸(H2SO4)170210 g/L 氯離子 5080 ppm 其他添加劑(商用產品),NC黑孔銅電壓膜曝光DES,a.硫酸銅：提供發生電鍍所須基本導電性銅離子。濃度過高時，雖可使操作電流密度上限稍高，但由於濃度梯度差異較大，而易造成Throwing Power不良，而銅離子過低時，則因沉積速度易大於擴散運動速度，造成氫離子還原而形成燒焦。b.硫酸：為提供使槽液發生導電性的酸離子。通常針對硫酸與銅之比例考量，高酸低銅易發生燒焦，而低酸高銅則不利於Throwing Power。c.氯離子：其功能有二，分別為適當幫助陽極溶解，及幫助其他添加劑形成光澤效果。但過量之氯離子易造成陽極的極化，而氯
10、離子不足則會導致其他添加劑的異常消耗，及槽液的不平衡(極高時甚至霧狀沉積或Step-plating；過低時易有Treeing及Levelling不良)。,各項組成藥液功能：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,添加劑(即光澤劑)功能：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,哈氏槽(Hull Cell)：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,遮蔽板其功用可以均加面銅的均勻性有無遮蔽板之差異：,遮蔽板作用圖示：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,全面鍍掛架,包膠掛架,電鍍物大致可分為全面及局部，可依待鍍物是否有覆蓋乾膜來區分，其電流設定也因受鍍面
11、積不同而其大小也不一樣。使用的掛架也有所不同，區分方式也同電鍍物。,電鍍物及掛架種類：,1.ASD：電流密度(區域性的、分佈上的，而非平均的)，可被定義為單位面積，單位時間內接收的離子數量。2.Throwing Power：分佈力；當進行電鍍時，在陰極的工作物外形的影響，造成高低電流分佈不均，而使鍍層產生落差。此時在槽液中添加各種有機助劑(如光澤劑、整平劑、潤濕劑等)，使陰極表面原有之高電流區域，因在各種有機物的影響下，而讓快速增厚的鍍層得以減緩，從而得以拉近與低電流區域在鍍厚上的差異。這種槽液中有機添加劑對陰極鍍厚分佈的改善能力，稱槽液的分佈力。3.Aspect Ratio：縱橫比，AR值；
12、指通孔本身的長度與直徑二者之比值，也就是板厚對孔徑之比值，以國內的製作水準而言，此縱橫比在 4/1 以上者，即屬高縱比的深孔，其鑽孔及鍍通孔製程都比較困難。,重要名詞說明：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,廠內電流計算公式：,例題1：雙面板尺寸250*320，孔壁標準為123um，如ASD=1.6，張數3張，請問設定之單掛電流為何？SOL：將尺寸換成dm 尺寸為2.5dm*3.2dm電流=(2.5*3.2*3*2)*1.6=76.8Aie.電流之設定值為76.8A(For一支掛架),(長 寬 張數 2面)ASD=單掛所需設定之電流,PS.因計算值一般為參考值，主要還是須依切片情況及當日設備狀態來
13、增減，其針對電鍍週期之時間長短也會有所調整。時間增加，電流值需下降；時間減少則反之，但漲縮、均勻性變化 較大。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,Throwing Power計算：,例題2：雙面板電鍍後孔厚平均值為12um，面銅平均值為26um，基材銅為12 oz，請問其Throwing Power為多少%？SOL：12 oz銅材厚度大約為17um(因有經過微蝕)Throwing Power=(12(26 17)*100%=133.3%,(孔銅之最大值+最小值)(面銅之最大值+最小值 正反兩面基材銅厚)*100%也可寫為：(孔銅平均值)(面銅平均值 單面基材銅厚度)*100%,PS.一般基本電鍍的分
14、佈力要求最少要1：1，也就是說孔銅與面銅的增加厚度 相同。此點可調整藥液及添加劑的濃度來抑制面銅厚度的增加，也能保持 孔銅的應有厚度。(填孔技術即為此方面的應用),NC黑孔銅電壓膜曝光DES,Aspect Ratio(縱橫比)計算：,例題3：五層板之板厚為0.5，最小通孔孔徑為0.25，請問其AR值為多少？SOL：AR=(板厚孔徑)=(0.50.25)=2,AR值=板厚孔徑,PS.AR值愈大，對於PTH來說其困難度也提高。未來的通孔孔徑愈小且板厚 也提升(樣品之AR值已有達到46之間)，對於目前廠內現有製程能力約只 在2.5以內其良率較為穩定，而盲孔能力目前AR值約在0.5左右。要達到未來的需
15、求，新電鍍線設備(KS廠的深孔度銅線即因應此需求而購入)、CNC及雷射盲孔的技術導入也是必須要搭配的。,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,微切片(Microsectioning)的製作：,電路板品質的好壞、問題的發生與解決、制程改進的評估，在都需要微切片做爲客觀檢查、研究與判斷的根據一般生產線爲監視制程的變異，或出貨時之品質保證，常需製作多量的切片。若確想改善品質徹底找出癥結解決問題者，則必須仔細做好切取、研磨、抛光及微蝕，甚至攝影等功夫，才會有清晰可看的微切片畫面，也才不致誤導誤判。,一般切片流程：取樣研磨拋光(微蝕)攝影,壓克力塊切片,灌模切片,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,線路,零件,通孔,各類型的切片圖：,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,盲孔,雙面盲孔,多層通孔,填盲孔,NC黑孔銅電壓膜曝光DES,燒結塞孔,拉膠、毛頭,多層純膠熟化不佳,
