沉铜和板电工艺培训讲义（35页)

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0.3um-0.5um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+＋2HCHO＋4OH-Cu＋2HC—O-CuPd 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 （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。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NaOH160g。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↑+2H2O2MnO42-+[1/2O2]+H2O2MnO4-+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NaOH160g;KMnO4，开缸量为45-65g/L，最佳值为55g/L，生产每千尺板需补加KMnO41.6kg;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1.8-3.6N，最佳值为2.7N生产每千尺板需补加H2SO41.6L；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；三、PTH各药水缸成份及其作用 （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8-12%，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H2SO42L；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≥25g/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-130A2.5kg；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； （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，生产千尺由需要时补加；2、AT-140A开缸量为1.8%，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+SnCl2→PdSnCl4(中间态)PdSnCl4→变成绿色锡离子PdSnCl4+6PdCl2→SnPd7Cl16(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→H2SnO3·6H2O+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-1502.5L；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+1.6-2.2g/L，标准（1.8g/L)；2、NaOH9-14g/L，标准（11g/L)；3、HCHO5-7g/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+2H2OPd （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+OHO（12）三、化学铜缸（需机械摇摆、空气搅拌和循环过滤）①2Cu2++HCHO+5OH-→Cu2O↓+HCOO-+3H2O；②“康尼查罗”反应2HCHO+NaOH→HCOONa+CH3OH生成甲酸、甲醇；③甲醇可使Cu2+→Cu+Cu2O→2Cu++2OH-Cu2O+H2O→Cu↓+Cu2++2OH-2Cu+→2Cu2++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-C22A2L作用：清除板面之氧化层及油污，保证板面清洁；温度：20-30℃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℃)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 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；沉铜常见问题产生原因及解决方法