電鍍培訓(xùn)教材課件

1、電鍍工序培訓(xùn)教材編寫人：葉藝雄目 錄沉銅板電圖電主要內(nèi)容簡介堿性蝕刻主要內(nèi)容簡介堿性蝕刻品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)沉銅板電圖電部分磨 板沉銅板電圖電為什么要磨板？鉆完孔后，孔邊通常會存在 1.未切斷的銅 絲 2.未切斷玻纖的殘留因其要斷不斷 ，而且粗糙，若不將之去除，可能造成通孔不良及孔小，因此鉆孔后用機(jī)器刷磨，并加入超音波及高壓沖洗。沉銅板電圖電磨 板磨轆種類：針?biāo)?、布織布、陶瓷?guī)格：180/240/320Grits控制要點(diǎn)磨痕：須做磨痕測試，以確定刷深及 均勻性板厚：依據(jù)生產(chǎn)板實際厚度進(jìn)行設(shè)定注意事項：磨轆有效長度都需均勻使 用到, 否則易造成磨轆表 面高低不均。對于

2、磨板機(jī)來說，磨轆是極為重要的一個部件鉆孔時，玻璃布、環(huán)氧樹脂與鉆嘴，在高速旋轉(zhuǎn)劇烈磨擦的過程中，局部溫度上升至200 以上，超過樹脂的Tg值（130 左右）。致使樹脂被軟化熔化成為膠糊狀而涂滿孔壁；冷卻后便成了膠渣（Smear)除 膠 渣膠渣由來沉銅板電圖電1. 對多層板而言，內(nèi)層導(dǎo)通是靠平環(huán)與孔壁連接的，鉆污的存在會阻止這種連接。內(nèi)層平環(huán)平環(huán)界面2. 對雙面板而言，雖不存在內(nèi)層連接問題，但孔壁銅層若建立在不堅固的膠渣上，在熱沖擊或機(jī)械沖擊情況下，易出現(xiàn)拉離問題。膠渣的危害除 膠 渣沉銅板電圖電除 膠 渣沉銅板電圖電膨松： 使孔壁上的膠渣得以軟化，膨松并滲入樹脂聚合后之交聯(lián)處，從而降低其鍵結(jié)的

3、能量，使易于進(jìn)行樹脂的溶解。主要物料為氫氧化鈉和膨脹劑除膠渣：主要為高錳酸鉀氧化法；即將板浸在80以上的高錳鉀溶液中，使溶脹后的膠渣被氧化分解，以達(dá)到去膠渣的目的，及調(diào)整環(huán)氧樹脂孔壁的粗化。主要物料為高錳酸鉀和氫氧化鈉。中和：將反應(yīng)后產(chǎn)生的殘存在板面或孔壁死角處的二氧化錳或高錳酸鹽中和，還原劑主要成份仍是使用H202主要物料為中和劑與硫酸沉銅板電圖電除 膠 渣再生原理a. 在外加電流及電壓下，陽極所形成的氧化反應(yīng)可將 六價錳酸根離子氧化成七價的高錳酸根離子。2Mn+6 - 2e - 2Mn+74OH - - 4e - 2H2O + O2b. 陰極棒反應(yīng): 4H+ + 4e - 3H2沉銅板電圖

4、電檢查再生器的電壓 - 電壓增加顯示再生器有問題定期抽出除膠渣藥水清洗藥槽及除去 MnO2對新材料或當(dāng)鉆孔參數(shù)改變時需確定最佳時間和溫度,使用 SEM 觀察樹脂結(jié)構(gòu)及內(nèi)層清潔度。樹脂蝕刻速率可用于指示批與批的一致性。 除膠渣的控制除 膠 渣沉銅板電圖電 化學(xué)沉銅（Electroless Copper Deposition），俗稱沉銅，它是一種自催化的化學(xué)氧化及還原反應(yīng)，在化學(xué)鍍銅過程中Cu2+離子得到電子還原為金屬銅，還原劑放出電子，本身被氧化?；瘜W(xué)鍍銅在印刷板制造中被用作孔金屬化，來完成雙面板與多面板層間導(dǎo)線的聯(lián)通。化 學(xué) 沉 銅沉銅板電圖電稱為除油或條件能有效地除去線路板表面輕微氧化物及輕

5、微污漬(如手指印等).整孔功能: 對環(huán)氧樹脂及玻璃界面活性調(diào)整有極好的效果.調(diào)整劑的控制直接影響沉銅的背光效果.主要物料為除油劑和條件劑化 學(xué) 沉 銅整孔整孔前的孔壁，負(fù)電狀態(tài)整孔后的孔壁，帶正電，利于鈀吸附需保證足夠的水洗，避免清潔-調(diào)整劑成分帶入到微蝕液中,使蝕銅量降低而導(dǎo)致銅面結(jié)合力變差.沉銅板電圖電微蝕又稱粗化處理其作用是利用微蝕劑從銅基體表面上蝕刻掉25um的銅，從而得到一個化學(xué)清潔的粗糙表面，使化學(xué)銅與底銅結(jié)合良好，還能清洗銅面殘留的氧化物主要成分是過硫酸鈉（NPS）和硫酸。化 學(xué) 沉 銅微蝕微蝕不足微蝕不足將導(dǎo)致基銅與銅鍍層附著力不良. 微蝕過度微蝕過度將導(dǎo)致在通孔出現(xiàn)反常形狀(

6、見左圖點(diǎn)A和點(diǎn)B).這種情況將導(dǎo)致化學(xué)銅的額外沉積并出現(xiàn)角裂.槽液污染 氯化物和有機(jī)物殘渣的帶入會降低蝕銅量.清潔-調(diào)整劑后需保證良好的清洗.銅箔內(nèi)層銅箔 鍍銅層基材AB微蝕中可能出現(xiàn)的問題沉銅板電圖電化 學(xué) 沉 銅其作用主要是：a. 防止板子帶雜質(zhì)污物進(jìn)入昂貴的鈀槽。b. 防止板面太多的水量帶入鈀槽而導(dǎo)致局部水解。主要物料為預(yù)浸劑 預(yù)浸是在孔壁沉積上一層有催化作用的鈀的過程主要物料為預(yù)浸劑和活化劑活化沉銅板電圖電化 學(xué) 沉 銅活化前的表面活化后的表面，吸附鈀核沉銅板電圖電作 用： 剝?nèi)d外層的Sn4+外殼，露出Pd金屬； 清除松散不實的鈀團(tuán)或鈀離子、原子等。主要物料為促化劑化 學(xué) 沉 銅速

7、化沉銅板電圖電化學(xué)沉銅的類型： a. 薄 銅：10 20u (0.25 0.5um) b. 中速銅：40 60u (1 1.5um) c. 厚化銅：80 100u (2 2.5um)組成成份： 硫酸銅、氫氧化鈉、甲醛、EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)。反應(yīng)式： CuSO4 + 2HCHO + 4NaOH Cu + Na2SO4 + 2HCOONa + 2H2O + H2 化 學(xué) 沉 銅沉銅沉銅板電圖電1. 維持持續(xù)的空氣攪拌;2. 連續(xù)過濾;3. 定期清洗銅缸及掛架;4. 維持槽液含量的穩(wěn)定，通常使用自動加藥器。5. 使用物料的純度至少應(yīng)是C/P級(化學(xué)純)，不宜采用工業(yè)級(TP級)的NaOH及H

8、COH,因含有較高的鐵離子及其它雜質(zhì)。 化學(xué)沉銅缸的管理化 學(xué) 沉 銅沉銅板電圖電電鍍銅 在化學(xué)沉銅層上通過電解方法沉積金屬銅,以提供足夠的導(dǎo)電性/厚度及防止導(dǎo)電電路出現(xiàn)熱和機(jī)械缺陷。沉銅板電圖電電鍍銅銅，元素符號Cu，原子量63.5，密度8.89克/立方厘米；銅具有良好的導(dǎo)電性和良好的機(jī)械性能；銅容易活化，能夠與其他金屬鍍層形成良好的金屬-金屬間鍵合，從而獲得鍍層間的良好結(jié)合力。 銅的特性沉銅板電圖電電鍍銅板電，作為孔的化學(xué)沉銅層的加厚層,通過全板鍍銅達(dá)到厚度5-8微米,稱為一銅。圖電，作為客戶要求的銅厚，其厚度可達(dá)20-25微米,具體視客戶要求而定稱為圖形鍍銅（或二銅）。鍍銅厚度要求沉銅板

9、電圖電電鍍銅+-離子交換直流整流器ne-ne-電鍍上銅層陰極(受鍍物件)鍍槽陽極Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu 電鍍銅的原理沉銅板電圖電電鍍銅電極反應(yīng)陰極： Cu2+ +2e = Cu副反應(yīng)： Cu2+ + e = Cu Cu+ + e = Cu陽極： Cu -2e = Cu2+ Cu - e = Cu+ 2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ =2Cu2+ + H2O 2Cu+ + 2 H2O =2CuOH + 2H+ 2Cu+ = Cu2+ + Cu酸性鍍銅的機(jī)理 硫酸銅（CuSO4.5H2O) 硫酸 (H2SO4) 氯離子（Cl-) 添加劑沉銅板電圖電電鍍銅酸性鍍銅

10、液成分 CuSO4.5H2O：主要作用是提供電鍍所需Cu2及提高導(dǎo)電能力 H2SO4：主要作用是提高鍍液導(dǎo)電性能，提高通孔電鍍的均勻性。 Cl-：主要作用是幫助陽極溶解，協(xié)助改善銅的析出，結(jié)晶。 添加劑：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結(jié)晶細(xì)密性。酸性鍍銅液各成分功能沉銅板電圖電電鍍銅沉銅板電圖電電鍍銅 CuSO4.5H2O：濃度太低，高電流區(qū)鍍層易燒焦； 濃度太高，鍍液分散能力會降低。 H2SO4：濃度太低，溶液導(dǎo)電性差，鍍液分散能力差。 濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，并對銅 鍍層的延伸率不利。 Cl-：濃度太低，鍍層出現(xiàn)臺階狀的粗糙鍍層，易出現(xiàn)針孔和燒焦； 濃度太

11、高，導(dǎo)致陽極鈍化，鍍層失去光澤。酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響沉銅板電圖電電鍍銅溫度 溫度升高，電極反應(yīng)速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉積速度加快，但加 速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結(jié)晶粗糙，亮度降低。 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區(qū)容易燒焦。防止鍍液升溫過高方法： 鍍液負(fù)荷不大于0.2A/L，選擇導(dǎo)電性能優(yōu)良的掛具，減少電能損耗。配合冷水 機(jī)，控制鍍液溫度。電流密度 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應(yīng)注意其鍍層厚度分布變差。操作條件對酸性鍍銅效果的影響沉銅板電圖電電鍍銅攪拌 陰極移動：陰極移動是通過陰極桿的往復(fù)運(yùn)動來實現(xiàn)工件的移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移

12、動振幅5075mm，移動頻率1015次/分 空氣攪拌無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2，打氣管距槽底38cm，氣孔直徑2 mm孔間距80130 mm?？字行木€與垂直方向成45o角。過濾PP濾芯、510m過濾精度、流量25次循環(huán)/小時 陽極磷銅陽極、含磷0.04-0.065%操作條件對酸性鍍銅效果的影響沉銅板電圖電電鍍銅 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜 黑色(或棕黑色)薄膜又稱磷銅陽極膜 磷銅陽極膜的作用 陽極膜本身對(Cu+-eCu2+)反應(yīng)有催化、加速作用，從而 減少Cu+的積累。 陽極膜形成后能抑制Cu+的繼續(xù)產(chǎn)生 陽極膜具有金屬導(dǎo)電性 磷銅較純銅陽極不易導(dǎo)致

13、陽極鈍化。 陽極膜會使微小晶粒從陽極脫落的現(xiàn)象大大減少 陽極膜在一定程度上阻止了銅陽極的過快溶解磷銅陽極的特色沉銅板電圖電電鍍銅硫酸銅濃度硫酸濃度 氯離子濃度槽液溫度監(jiān)控添加劑含量鍍層的物理特性(延展性/抗張強(qiáng)度) 分析項目上述項目須定期分析,并維持在最佳范圍內(nèi)生產(chǎn)電鍍銅溶液的控制沉銅板電圖電電鍍錫 錫，元素符號Sn，原子量118.69，密度7.31克/立方厘米 錫具有良好的抗堿性蝕刻性能 錫能夠用硝酸基溶液退除而退除時對銅層侵蝕較小錫的特性錫的作用 作為堿性蝕刻的抗蝕層，形成良好的線路圖形，其厚度控制在5-10微米。沉銅板電圖電電鍍錫電鍍液+-離子交換直流整流器ne-ne-電鍍上錫層陰極(受

14、鍍物件)鍍槽陽極Sn Sn2+ + 2e- Sn2+ + 2e- Sn 電鍍錫原理沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)1. 取去銅皮的FR-4板材10cm x 15cm,并磨平四邊。2. 置烘爐焗30min(溫度120oC),取出后放在干燥皿冷卻至室 溫，取出稱重為W1 mg。3. 放入Desmear生產(chǎn)線，至中和劑后面水洗缸取出。4. 再放入烘爐焗30min(溫度120oC)。并置于干燥皿冷卻至室 溫，取出稱其重W2 mg。5. 計算：6. 標(biāo)準(zhǔn)： 通常使用的除膠量為: 0.2 0.5mg/cm2除膠速率測試沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)微蝕速率測試1. 使用FR-4覆銅板材10cm x 15cm

15、。2. 置烘爐焗30min(溫度120oC),取出后放在干燥皿冷卻至室 溫，取出稱重為W1 mg。3. 從整孔缸掛入，微蝕后水洗取出。4. 再放入烘爐焗30min(溫度120oC)。并置于干燥皿冷卻至室 溫，取出稱其重W2 mg。5. 計算：6. 標(biāo)準(zhǔn)： 通常使用的微蝕速率為: 40 80 u”微蝕速率（u”) =(W1 W2) x 10610 x 15 x 2 x 8.9 x 2.54沉銅板電圖電沉銅速率試驗(重量法)：品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)1. 使用FR-4覆銅板材10cm x 15cm。2. 置烘爐焗30min(溫度120oC),取出后放在干燥皿冷卻至室 溫，取出稱重為W1 mg。3. 從整

16、孔缸掛入，沉銅后水洗取出。4. 再放入烘爐焗30min(溫度120oC)。并置于干燥皿冷卻至室 溫，取出稱其重W2 mg。5. 計算：6. 標(biāo)準(zhǔn)： 通常使用的沉銅速率: 10 20 u”沉銅速率（u”) =(W2 W1) x 10610 x 15 x 2 x 8.9 x 2.54沉銅板電圖電背光檢測品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn) 1. 定期抽取樣本，切取試驗孔。 2. 用鉆石刀把樣本切割在孔的中線。 3. 然后放在光源上，再用放大鏡檢查。 4. 檢定標(biāo)準(zhǔn)為8級或以上。 光源： 6V/20W 燈 放大鏡：40-100 X沉銅板電圖電鍍銅均勻性品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn) 鍍銅均勻性是指板表面及孔內(nèi)鍍銅厚度的分布，通常

17、是指線路板表面鍍銅厚度的分布，表面銅厚均勻性的好壞，將直接影響到蝕刻等后工序的制作。 定義及說明 計算方法參考接受標(biāo)準(zhǔn)：垂直電鍍線均勻性15% 水平電鍍線均勻性10%沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)鍍銅均勻性測試要求板材尺寸 ：18 24表銅厚為HOZ的覆銅板(特殊要求除外）；電鍍參數(shù)：根據(jù)每條線的能力，設(shè)計電鍍參數(shù)使鍍銅厚度為1mil；電鍍?nèi)≈担弘婂兦皽y量板面底銅厚度，電鍍后測量指定取點(diǎn)位置的銅厚，其差值作為鍍銅厚度的分析數(shù)據(jù)；取點(diǎn)方法：1.均勻取點(diǎn)，數(shù)量:短邊9x長邊11=99個； 2.板邊最近距離點(diǎn)距板邊15mm(特殊要求除外）；沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)深鍍能力 根據(jù)設(shè)備能力及生產(chǎn)實

18、際擬定板的尺寸、縱橫比、電鍍參數(shù)等,進(jìn)行電鍍處理 后,打切片測量，但必須確保測試孔孔形正常，且均是導(dǎo)通孔的 。參考板的尺寸18 24，縱橫比為通孔6:1，盲孔為0.75:1 定義及說明 計算方法沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)測試及取點(diǎn)要求測試要求：對整條線的所有電鍍缸進(jìn)行測試，以缸為單位，并以這個缸中最小深鍍 能力值為準(zhǔn)整條線的評估以最小深鍍能力的缸為準(zhǔn)；取樣要求：從每條飛巴上取左、中、右3塊板，每塊板中取板四角和中間共5個點(diǎn)作 評估。取值要求：表面:A、B 、C、D為與大銅面相平,目視沒有斜度的點(diǎn)；板面鍍銅厚度平 均值選取時通孔為4點(diǎn)，盲孔為2點(diǎn)； 孔內(nèi): 通孔為孔口和中間共6點(diǎn)(E、F、G

19、、H、I、J)的最小值；盲孔為孔角2點(diǎn)中 的最小值。深鍍能力FIEHGJEFCD通孔ABAB盲孔沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)延展性測試 用不銹鋼片在鍍槽或延展性測試槽鍍上2mil 銅片. 再以130oC把銅片烘2小時. 用延展性測試機(jī)進(jìn)行測試。沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn)熱沖擊測試測試步驟：(1)裁板16x18(2) 進(jìn)行鉆孔(3) 經(jīng)電鍍前處理磨刷(4) Desmear + PTH + 電鍍(5) 經(jīng)電鍍后處理的板清洗烘干(6) 每片板裁上、中、下3小片100mm x 100mm測試板沉銅板電圖電品質(zhì)檢定方法及標(biāo)準(zhǔn) 以120oC烘板4小時。 把板浸入288oC鉛錫爐10秒。 以切片方法檢

20、查有否銅斷裂。熱沖擊測試蝕刻部分堿性蝕刻蝕 刻 的 目 的 -將圖形電鍍后的板在褪去菲林后，用堿性蝕銅液蝕去原來被菲 林覆蓋的銅，剩下鍍有錫保護(hù)層的銅面而形成所需的線路。堿性蝕刻是通過較高濃度的NaOH（1-4%）將保護(hù)線路銅面的菲林溶解并清洗掉。為維持藥液的效果，需注意過濾的效果，及時過濾去片狀的干膜碎，防止堵塞噴嘴。主要藥水：氫氧化鈉主要排出物品：菲林渣退膜堿性蝕刻作用：是蝕刻掉露銅的銅面，被錫覆蓋的銅面被保留。主要藥水：蝕刻液為使之蝕銅反應(yīng)進(jìn)行更為迅速，蝕液中多加有助劑例如： a、加速劑-可促使上述氧化反應(yīng)更為快速，并防止亞銅離子的沉淀 b、護(hù)岸劑-減少側(cè)蝕 c、抑制劑-抑制氨在高溫下的

21、飛散，抑制銅的沉淀加速蝕銅的氧化反應(yīng)。蝕 刻堿性蝕刻外層蝕刻的原理 Cu2+4 NH3+2Cl- Cu（NH3）4Cl2(絡(luò)合反應(yīng)) Cu （NH3）4Cl2+Cu 2 Cu（NH3）2Cl(主反應(yīng))2 Cu（NH3）2Cl+2 NH4Cl+1/2O2 Cu（ NH3）4Cl2+H2O (還原) 蝕刻反應(yīng)實質(zhì)就是銅離子的氧化還原反應(yīng)： Cu2+ +Cu 2 Cu+蝕 刻堿性蝕刻 在蝕刻過程中，線路板水平通過蝕刻機(jī)時，因重力作用在板上面新鮮藥液被積水阻撓，無法有效和銅面反應(yīng)，稱之水池效應(yīng)。而下面則無此現(xiàn)象。蝕 刻 水池效應(yīng)堿性蝕刻蝕 刻 蝕刻除了會對圖形正面向下蝕刻之外，還會對圖形兩側(cè)侵蝕而形成側(cè)蝕（Undercut)，蝕刻因子就是指蝕刻的銅厚與單邊側(cè)蝕寬度的比值。蝕刻線路時要求線路底部線寬與蝕刻圖形的錫寬或干膜寬接近,并且在蝕刻前測量線上錫面或干膜寬度，防止錫面或干膜變形，影響測量值。蝕刻后以實際蝕刻的線底寬與蝕