化學沉銅原理及異常

1、化學沉銅原理介紹,培訓大綱,1.PTH介紹2.化學沉銅原理介紹3.化學沉銅異常及處理,PTH簡要介紹,雙面板或多層復合板各層銅箔之間原本是絕緣層,有時為了實現某些要求功能,需要各層間的連接與導通,此時就需在銅箔上鍍導通孔即PTH(Plating Throught Hole,通孔橫截面模型,PTH的方式,黑孔(Black Hole)+電鍍 化學沉銅+電鍍,化學沉銅原理介紹,流程簡介,膨松除膠渣中和 Desmear 調整清潔調整劑微蝕 預浸活化加速化銅 PTH,膨松,NaOH 20g/l 已二醇乙醚30/l 已二醇2g/l 水其余 溫度60-80 時間5min,成分及操作條件,膨松,功能：利用溶劑

2、膨松軟化樹脂膠渣 原理：環(huán)氧樹脂是高聚形化合物，具有優(yōu)良的耐蝕性。其腐蝕形式主要有溶解、溶脹和化學裂解（如：濃硫酸對環(huán)氧樹脂主要是溶解作用，其凹蝕作用是十分明顯的）。根據“相似相溶”的經驗規(guī)律，醚類有機物一般極性較弱，且有與環(huán)氧樹脂有相似的分子結構（R-O-R），所以對環(huán)氧樹脂有一定的溶解性。因為醚能與水發(fā)生氫鍵締合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用水溶性的醚類有機物作為去鉆污的溶脹劑。 注意點:溶脹液中的氫氧化鈉含量不能太高，否則，會破壞氫鍵締合，使有機鏈相分離,NaOH35g/l KMnO455g/l NaCIO 0.5g/l 溫度75 時間10min,成分及操作條件,除膠渣,除膠渣,

3、功能：利用KMnO4的強氧化性,在高溫及強堿條件下與樹脂發(fā)生化學反應,使其分解溶去。 原理：在高溫堿性條件下，高錳酸鉀使環(huán)氧樹脂碳鏈氧化裂解： 4MnO4-C環(huán)氧樹脂4OH-4MnO42-CO22H2O 同時，高錳酸鉀發(fā)生以下副反應： 4MnO4- +40H- = 4MnO42- + O2(g) + 2H2O MnO42-在堿性介質中也發(fā)生以下副反應： MnO42- + 2H2O + 2e- = MnO2(s) + 40H- NACIO作為高錳酸鉀的再生劑，主要是利用其強氧化性 使MnO42-氧 化為MnO4,H2SO4100mL/l NaC2O4 30g/l 溫度 40-50 時間 5-7

4、min,成分及操作條件,中和,中和,功能：除去殘存在板面及孔壁死角處的MnO2和高錳酸鹽。 原理：錳離子是重金屬離子，它的存在會引起“鈀中毒”，使鈀離子或原子失去活化活性，從而導致孔金屬化的失敗。因此，化學沉銅前必須去除錳的存在。 在酸性介質中： 3MnO42-+4H+ = 2MnO4-+MnO2(s)+2H2O 2MnO4-+5C2O42-+16H+ = 2Mn2+10CO2(g)+8H2O5 C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2+2CO2+2H2O,調整,成份：清潔-調整劑 DI水 功能：除去板面輕微氧化物及輕微污漬, 對樹脂界面活性調整有極好的效果; 直接影響沉銅的背光效果. 原理

5、：酸性溶液,與氧化物反應而使之溶 去;有機清潔劑，對有機油污具有 溶解作用.整孔性高分子吸附于孔壁表面 使孔壁表面顯正電性,調整,注意點： 應根據生產板面積累加來及時補充藥品，達到一定產量后，槽液需要更換，重新開缸； 過濾系統(tǒng)：一般建議除油槽加裝過濾系統(tǒng)，不僅可以有效過濾槽液中的粉塵雜質，同時也可有效攪拌槽液，增強槽液對孔壁的清洗調整效果；濾芯一般使用510um的PP濾芯，每小時過濾4-6次； 板面經除油水洗后，應該沒有油污，氧化斑存在，即為除油效果良好； 板件從除油槽取出時，應注意滴液，盡量減少槽液帶出損失，已造成不必要的浪費和增加后清洗的困難度； 除油后水洗要充分，建議采用熱水洗后，加1-

6、2道自來水洗,清潔-調整劑對界面活性的調節(jié)機理,除膠渣后的孔壁表面,清潔后的孔壁表面,H2SO4100mL/l H2O2 80ML/l NH2CH2NH2 10g/l 溫度 20 30 時間 12min,成分及操作條件,微蝕,微蝕,功能: 除去銅表面的有機薄膜； 微觀粗化銅表面。 原理: Cu+ Cu2+ 2 Cu+ Cu+ H2O2 Cu2+2OH,微蝕,注意點： 微蝕槽生產主要是注意時間控制，一般時間在1-2分鐘左右，時間過短，粗化效果不良，板面發(fā)花或粗化深度不夠，沉銅電鍍后，銅層結合力不足，易產生起泡脫皮現象；粗化過度，孔口銅基材很容易被蝕掉，形成孔口露基材，造成不必要的報廢；另外槽液的

7、溫度特別是夏天，一定要注意，溫度太高，粗化太快或溫度太低，粗化太慢或不足都會產生上述質量缺陷；微蝕槽如使用過硫酸鹽體系時，銅含量一般控制在25克/升以下，銅含量太高，會影響粗化效果和微蝕速率；另外過硫酸鹽的含量應控制在80120克/升； 微蝕槽在開缸時，應留約1/4的舊槽液，以保證槽液中有適量的銅離子，避免新開缸槽液粗化速率太快，過硫酸鹽補充應按50平米/36公斤來及時補充；另外微蝕槽負載不宜過大，亦即開缸時應盡量開大些，防止槽液因負載過大而造成槽液溫度升高過快，影響板面粗化效果； 板面經微蝕處理后，顏色應為均勻粉紅色；否則說明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良（可能是時間不足，微蝕劑濃度太低

8、，槽液銅含量太高等原因造成），應及時檢查反饋并處理； 板件從水洗槽進入微蝕槽應注意滴水，盡量減少滴水帶入，造成槽液稀釋和溫度變化過大，同時板件從微蝕槽取出時，也應注意滴液時間充分,微蝕前后的銅面狀況,微蝕前,微蝕后,成分及操作條件,預浸,主要成分： HCL 、SnCL2 aq 比重： 1.120-1.150 溫度： 常溫 時間： 1-2 min,預浸,功能:防止板子帶雜質污物進入昂貴的鈀槽;防止板面太多的水帶入鈀槽而導致局部水解； 預浸槽與活化槽除無鈀之外,其它成份完全一致,預浸,注意點： 預浸液維護主要是槽液的比重和鹽酸含量；槽液的比重主要取決于亞錫離子和氯離子的含量，鹽酸主要是防止亞錫離子

9、的水解和清洗板面氧化物； 預浸槽槽液一般按生產板平米數來添加更換，有時也用銅含量作為參考控制項目，一般銅含量控制在1克/升以下；開缸時多采用預浸液原液開缸，補充時采用預浸鹽； 板件從水洗槽取出進入預浸槽前，應注意減少滴水帶入，以免稀釋預浸液，降低槽液酸度，造成亞錫水解，槽液變混濁，同時也會污染活化槽；板件經預浸槽后直接進入活化槽,成分及操作條件,活化,成分： SnCL2 .2H2O、PdCL2、HCL、 H2O SnCL2 : 3-12g/l Pd含量 : 100-160ppm 比重 : 1.135-1.195 Cu2+1500PPM 溫度 : 40-48 時間 : 5-7 min,活化,成份

10、:SnCl2 PdCl2 DI水 功能/原理:表面顯負電性的鈀膠團由于整孔性高分子的作用附著在孔壁,經后續(xù)加速，最終使Pd沉于孔壁,Pd2+2Sn 2+ (PdSn2)6+ (PdSn2)6+ Pd+Sn4+Sn2+ Pd+nSn2+3nCl- Pd(SnCl3)nn,活化,注意點： 鈀槽使用壽命較長，維護良好時，可使用3-5年，槽液100升一般按50平米補加約200-300毫升膠體鈀; 鈀缸應加裝過濾系統(tǒng)，注意過濾系統(tǒng)預槽液接觸處均應無金屬存在，否則槽液會腐蝕金屬，繼而污染鈀缸，造成鈀缸報廢和生產板的質量問題； 活化后水洗要充分，減少板面污染；板面水洗后，顏色應均勻，無明顯孔口流液痕跡,活化

11、后的孔壁表面,成分及操作條件,加速,HBF4 5g/l CH3BH40.5g/l 溫度 20-30 時間 4-5 min,加速,功能:剝去Pd外層的Sn4+外殼,露出Pd金屬,清除松散不實的鈀團或鈀離子原子等。 原理:鈀膠團粘附的板子,在經水洗,在鼓氣的作用下,Pd粒外會形成Sn(OH)4外殼.通過HBF4型加速劑使SnCl2、Sn(OH)4、Sn(OH)Cl2等除去。 SnCl2+2HBF4 Sn(BF4)2+2HCl Sn(OH)4+4HBF4 Sn(BF4)4+4H2O Sn(OH)Cl+2HBF4 Sn(BF4)2+HCl+H2O,加速反應,注意點： 解膠液主要是控制槽液濃度，時間控制

12、在5分鐘左右，冬天應注意溫度控制； 解膠液的更換一般也按生產板的平米數添加更換，除此之外，解膠液的銅含量也作為一個參考監(jiān)測項目，銅含量一般控制在0.7克/升以下； 板件從水洗進入解膠槽或從解膠槽取出時應注意滴水充分，保證槽液和生產的穩(wěn)定性；板面水洗后，顏色應均勻，無明顯孔口流液痕跡,加速劑后的孔壁表面,成分及操作條件,化學沉銅,CU2+ 2.5-3.5g/l NaOH 9-13g/l HCHO 2.5-5g/l EDTA 3040g/l 穩(wěn)定劑少量 沉銅速率 12-20u”(薄銅) 背光級數 8 溫度 30-38 時間 20min,化學沉銅,功能:在鈀的催化作用下被甲醛還原而沉于鈀上. 原理:

13、 CuSO4+2HCHO+4NaOHCu+NaSO4+2HCOONa+2H2O+H2 1.電子的形成: HCHO+OH-H3COO- H3COO-+OH- HCOO-+H2O+H- H-H0+e-(在Pd的導電作用下) 2.鈀表面起始反應:Pd+2e-+Cu2+ Pd-Cu Pd-Cu+2e-+Cu2+Pd-Cu+Cu 3.自我催化反應:Cu0+2e-+Cu2+ Cu0+Cu0,化學沉銅,注意點: 沉銅槽主要是添加補充銅、甲醛、氫氧化鈉，各組分應該均衡添加，以防槽液比例失調 沉銅槽藥水一般是溢流或定期舀出部分廢液，按生產平米數及時補充新液即可； 沉銅槽應保持連續(xù)的空氣攪拌，要加裝過濾系統(tǒng)，使用10um的PP濾芯，每周應及時更換濾芯； 應定期清洗沉銅槽內的析銅，否則會造成槽液的穩(wěn)定性變差，清洗時可用廢舊微蝕液浸泡干凈銅后，再水洗干凈，防微蝕劑污染沉銅槽；清洗時，應將槽液倒入干凈的備用槽內，并保持輕微空氣攪拌； 不生產時，槽液只要保持輕微空氣攪拌即可；生產時空氣攪拌液不宜太大，否則甲醛會揮發(fā)，槽液穩(wěn)定性差，同時車間環(huán)境也會變差； 沉銅液在長期停置不生產時，應該做報廢處理；同時，沉銅液100升的槽體