pcb-PTH流程簡介培訓(xùn)

Desmear&PTH流程簡介培訓(xùn)深圳市美溢泰電路技術(shù)有限公司ShenZhenMultilayerCircuitTechnologyCo.,LTD一.前言由于單面板市場日益退縮,雙面板及多層板已占據(jù)主要地位，其制程過程中化銅工藝乃必經(jīng)之站尤顯重要。它的作用就是使雙面板和多層板的非金屬孔，通過氧化還原反應(yīng)在孔壁上沉積一層均勻的導(dǎo)電層,在經(jīng)過電鍍加厚鍍銅,達(dá)到回路目的,要達(dá)到此目的就必須選擇性能穩(wěn)定可靠的化學(xué)銅液和制定正確的可行的和有效的工藝程序。二.化工流程雙面板化學(xué)銅典型工藝流程如下:鉆孔板→整孔→微蝕→預(yù)浸→活化→加速→化學(xué)銅→一銅加厚多層板的化學(xué)銅工藝流程和雙面板的基本相同，不同之處在于多層板在整孔前須加孔內(nèi)除膠渣處理。三、化工流程簡介3.1除膠渣(Desmear)

印制板鉆孔加工時，因鉆頭高速旋轉(zhuǎn)與環(huán)氧樹脂摩擦生熱，可生成膠糊狀鉆污(smear)粘滯在孔內(nèi)，這些鉆污不僅會影響化學(xué)銅層與基體的結(jié)合力，還會防礙多層板內(nèi)層銅環(huán)與外層電氣的導(dǎo)通性。通過除膠渣處理，不僅能除去環(huán)氧樹脂鉆污，并能蝕刻環(huán)氧樹脂表面使其表面產(chǎn)生生細(xì)小凹凸不平的小孔，以便提高孔壁鍍層與基體的結(jié)合力并提高對活化劑的鈀的吸附量，使孔空洞和吹孔現(xiàn)象大大減少。狹義的除膠渣是指高錳酸鉀咬蝕這一站，而廣義的除膠渣則包括三個站的流程，此三站為有機(jī)地結(jié)合在一起，環(huán)環(huán)相扣3.1.1膨松劑采用有機(jī)溶液使孔內(nèi)環(huán)氧樹脂膠渣溶脹，以利于下一站堿性高錳酸鉀的直接咬蝕作用，其溫度一般在70℃，浸泡時間為7分鐘。3.1.2除膠渣在高溫的環(huán)境下，利用高錳酸鉀強(qiáng)氧化能力除去溶脹了的環(huán)氧樹脂，錳酸根和MnO2作為副產(chǎn)物的產(chǎn)生，將降低溶液的活性和氧化能力，通常采用電解或加入再生劑的方法將錳酸根再生為具有強(qiáng)氧化能力的高錳酸根，MnO2可用循環(huán)過濾的方式除去。3.1.3

中和此溶液為酸性溶液，用來還原多層板帶出的高錳酸根，并完全除去孔內(nèi)殘留的MnO2，錳酸根，高錳酸根等。也可中和前站殘留于印制板上的堿NaOH。

3.2化學(xué)銅(PTHPlatingThroughHole)流程配槽量溫度時間備注整孔55℃5分水洗*20.5-1分微蝕SPS,H2SO430℃2分水洗*20.5-1分預(yù)浸RT2分活化38℃5分水洗*20.5-1分加速49℃3分水洗*2RT0.5-1分化銅40℃30分3.2.1整孔在化學(xué)銅時，在孔壁和銅箔表面同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果孔壁和銅箔表面有油污，指印或氧化層，就會影響化學(xué)銅層與基體的結(jié)合力，甚至沉積不上銅，所以必須要進(jìn)行清潔處理。整孔另外一個重要作用就是調(diào)整孔壁基材的表面靜電荷，通常鉆孔后的板，孔壁帶負(fù)電荷，這不利于隨后吸附帶負(fù)電性的膠體鈀催化劑。通常會在清潔處理液中添加陽離子型的表面活化劑，其目的是提高孔壁對膠體鈀的吸附能力。整孔劑通常采用堿性溶液，因堿性溶液除油范圍要比酸性溶液要廣。循環(huán)過濾是非常必要的，有助于藥液的均勻攪拌和對孔的滲透作用。加熱可增強(qiáng)脫脂效果。整孔常見異常處理問題原因分析改善措施1.帶出泡沫太多，造成下游槽的問題.

1.整孔液被板子帶出太多.2.清洗不夠.3.槽液配制不正確

1.增加板子在整孔槽上停置的時間,使能滴回原槽.2.檢查洗之水量最好先用自來水清洗增加其清洗能力.3.按原廠商的資料去檢討

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2.槽液中出現(xiàn)固體粒子.板面上的固粒無法溶于非鉗合性的槽中.

1.增加間歇過濾.2.去毛頭先予以清洗或蒸汽噴洗.3.指紋或塵土未除盡.1.配液或添加不對2.溫度太低.

1.重配或添加.2.檢查及調(diào)整.

3.2.2微蝕微蝕刻處理又稱為粗化處理或弱腐蝕為了提高銅箔表面和化學(xué)銅之間的結(jié)合力，除去銅箔的氧化層。利用微蝕刻溶液從銅基體表面上蝕刻掉2~3微米的銅層，使銅箔表面粗糙。通常使用過硫酸鈉或H2SO4/H2O2微蝕刻溶液。也有使用過硫酸銨(APS)的，為了保證微蝕效果，要求每班生產(chǎn)前應(yīng)測試銅的微蝕速率。最佳粗化深度為2~5微米，可以保證化學(xué)銅的良好結(jié)合力。通常采用失重法計算銅的蝕刻速率:微蝕速率μm/min=失重(g)×5.6/板面積(dm2)×處理時間

理想的微蝕速率為1~1.5μm/min新開缸的微蝕液，開始蝕刻速率較慢，可以加入4g/L硫酸銅或保留25%的舊母液。當(dāng)銅濃度高于7g/L以上時，其蝕刻速率保持穩(wěn)定。微蝕液異常處理問題

原因分析改善措施速率太慢或未做微蝕1.如用APS或SPS時可能已溶銅太多.2.如為H2SO4/H2O2系列時,可能二者中不足情形,也可能銅量多.3.溫度太低.4.糟液受整孔液污染.1.換新槽液.2.分析及補(bǔ)足,使靜置槽液令多余硫酸銅結(jié)晶.3.檢查改進(jìn).4.按前法改正.微蝕板面發(fā)生條紋或微蝕不足1.整孔后清洗不足.2.整孔液中之潤濕劑與微蝕液沖突不共溶.3.清潔劑除污之效果不夠.4.如用APS做微蝕,當(dāng)銅量增加時會留下雙鹽的污膜。5.微蝕不足,蝕后板面仍光亮.6.銅與銅層附著力不良走微蝕不夠或后清洗不足.1.增加清洗或改善掛架以減少整孔液之帶出.2.二者使用相同的廠商或改善潤濕劑.3.調(diào)整清潔溫度濃度及處理時間.4.增加后處理之稀硫酸或更換已有的槽液.5.檢查其蝕銅速率并補(bǔ)充或更換.6.檢查及改善微蝕液及后清洗處理液.3.2.3預(yù)浸為防止將水帶到隨后的活化液中，使活化液的濃度和PH值發(fā)生變化，影響活化效果，通常在活化前先將印制板浸入預(yù)浸液處理，然后直接進(jìn)入活化液中。預(yù)浸液中銅濃度變高，銅就會被帶到活化液中，造成活化液的分解或聚沉，原則上講，預(yù)浸劑除鈀外其他成分應(yīng)與活化劑相同，這也是對活化劑的一種緩沖作用。3.2.4活化活化的目的是在絕緣基體上吸附一層具有催化能力的金屬顆粒，使經(jīng)過活化的基體表面具有催化還原金屬的能力，從而使化學(xué)銅反應(yīng)在整個催化處理過的基體表面上順利進(jìn)行。使絕緣基體表面具有活化性能的方法通常有分步活化法，膠體銅活化法，膠體鈀活化法等。3.2.5速化活化之后在基體表面上吸附的是以金屬鈀為核心的膠團(tuán)，在鈀核周圍包圍著堿式錫酸鹽化合物。在化學(xué)銅之前應(yīng)除去一部分，以使鈀核完全露出來，增強(qiáng)膠體鈀的活性．加速還可以除去多余的堿式錫酸鹽化合物，從而顯著提高了化學(xué)銅層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度．加速處理的實質(zhì)是使堿式錫酸鹽化合物重新溶解．如果加速液的濃度過高，時間過長，會導(dǎo)致吸附的鈀脫落，造成化學(xué)銅后孔壁出現(xiàn)空洞．活化液、加速液異常處理

問題

原

因分析

改善措施

1.槽液表面有銀色亮膜

1.部份液中之鈀遭到氧化.

槽液不用時要加浮動的皮膜予以遮蓋.不可吹入空氣造成氧化2.槽液變成透明澄清而在槽底形成有色沉淀.槽液中鈀濃度太低,二價錫太低,或氯離子太低或吹入空氣,使鈀膠體聚成一團(tuán)而沉淀。要用浮動膜蓋加在液體表面避免吹入空氣分析管理:pd2+酸度,比重倒掉槽液重配槽3.速化液中出現(xiàn)固體粒子.

由于活化液帶入太多而形成凝團(tuán).增加活化在槽子上的停留時間.★加強(qiáng)活化后之清洗.★速化液定時過濾4.由于活化不良而造成銅孔壁破洞活化液中濃度太低.活化槽液酸濃度溫度太低.分析及添加.注意改善調(diào)整到范圍內(nèi)

5.速化不良造成銅孔壁附著力不佳.

活化液濃度太高使附著上的鈀膜不易被速化.活化時間太長.速化濃度或溫度太低.速化溫度太高或時間太久,造成過度速化,剝掉局部鈀層.應(yīng)分析及改正.注意改變.注意添加及改善.注意速化之操作及其濃度3.2.6化學(xué)銅為了使孔壁的樹脂以及玻璃纖維表面產(chǎn)生導(dǎo)電性，即進(jìn)行化學(xué)銅，亦稱無電銅，俗稱沉銅．它是一種自催化還原反應(yīng)，在化學(xué)銅過程中Cu2+得到電子還原為金屬銅，還原劑放出電子，本身被氧化．化學(xué)銅依據(jù)其不同目的而沉積不同的厚度，如果只要求給予導(dǎo)電性，可用化學(xué)鍍薄銅，厚度0.3~0.5μm；若為了節(jié)省一次銅，應(yīng)用化學(xué)鍍厚銅，厚CuSO4.5H2O，甲醛作為還原劑提供電子，常用的絡(luò)合劑是EDTA．2Na．一般的操作條件為：Cu2+:2.0~2.4g/LNaOH:8~10g/LHCHO:4~7g/L絡(luò)合劑：（摩爾比）≧1.5化學(xué)銅沉積速率隨著鍍液中Cu2+濃度增加而加快，絡(luò)合劑的濃度一般控制在相當(dāng)于Cu2+克分子濃度的1~1.5倍為宜．其保證Cu2+在強(qiáng)堿條件下不產(chǎn)生氫氧化銅沉淀。由于不同的絡(luò)合劑對銅的絡(luò)合常數(shù)不同，而且絡(luò)合常數(shù)隨溶液的PH值而變化，銅離子的氧化電位也有所差別，這些差別造成了化學(xué)銅反應(yīng)所需要的PH值也不同．當(dāng)溶液PH值過高時會產(chǎn)生粗糙的化學(xué)銅層，而且溶液會迅速分解．提高化學(xué)銅速率，對某種類型的化學(xué)銅液都有一個固定的極限溫度，當(dāng)超過使用溫度極限時，化學(xué)鍍銅液副反應(yīng)加劇，造成化學(xué)銅液快速分解，必須在最佳溫度條件下操作才能得到良好的化學(xué)銅層．生產(chǎn)中采用連續(xù)過濾，工作移動，或者電磁振動，空氣攪拌溶液，這些措施一方面起穩(wěn)定溶液作用，同時提高了沉積速率．化學(xué)銅就是要在孔內(nèi)壁表面覆蓋一層均勻的，電導(dǎo)率高，延展性好，抗張強(qiáng)度高，耐熱衝擊的金屬銅，而化學(xué)銅過程中各種溶液組分的變化對化學(xué)銅質(zhì)量影響很大，因此必須對化學(xué)鍍銅質(zhì)量加以嚴(yán)格的控制．化學(xué)銅異常處理問題

原因分析

改善對策槽液不安定,容易在板子以外其表面上沉積1.槽液配置不對.2.補(bǔ)充添加有問題.3.工作量不對.4.槽液受到污染.5.維護(hù)太差.6.溫度太高★要在槽中無工作時添加補(bǔ)充.要逐次分量補(bǔ)充,勿使一次大量添加.勿超過建議工作量(反應(yīng)過猛時,可能引起槽液的分解).★板子在槽液中要均勻放置,局部板量太多,會引起劇烈反應(yīng).板子入槽前要洗凈及減少洗水帶入.鈀液被帶入時可能引起急速分解.★定時過濾,除去落入槽中的鈀膠團(tuán).鍍槽使用前要徹底清潔.不用時槽液加蓋減少灰塵之落入.清洗濾芯布至其洗水不再出現(xiàn)泡沫.應(yīng)每天過濾槽液一次,大量生產(chǎn)時,應(yīng)連續(xù)過濾,并注意清除過濾系統(tǒng)中之積銅.定時清除槽壁上之積銅,阻止其生長.★清洗鍍槽應(yīng)先用稀硝酸清洗或微蝕液浸泡,再用稀NaOH中和洗凈.太高可能導(dǎo)致槽液的分解,注意保持./表示工作量太高應(yīng)減少之應(yīng)作分批小量之添加,不可一次大量補(bǔ)充.速率緩慢或有銅表面暗色鍍液不平衡工作量低

靜置不當(dāng).溫度太低.機(jī)物或油類污染.

吹氣太強(qiáng).一般槽液在夜晚無工作時應(yīng)降低濃度60~70%,等次日開工時添加到100%.關(guān)掉吹氣,檢查液面有無油類,然后把油類刮除,如仍無法解決時換掉藥水時,并先把鍍槽洗凈.按廠商建議去做.4.化學(xué)銅沉積速率測試

內(nèi)

容

沉積速率化學(xué)分析方法

目

的

沉積速率分析

藥品

PH=10NH3-NH4Cl緩沖液/30%的雙氧水

/無水乙醇/0.1molEDTA/0.5%PAN指示劑

器

具

10cm×10cm的基材/250ml燒杯

20ml量筒/25ml滴定管

分析方法

A.取10cm×10cm的基材，走完P(guān)TH流程；B.加15mlPH=10NH3-NH4Cl緩沖液，2～3滴雙氧水；C.將銅全部蝕完后，加15～20ml無水乙醇；D.加DI水20ml，PAN指示劑5滴；E.用0.1molEDTA滴定呈草綠色為終點，消耗體積為Vml

計算

沉積厚度（u〞）=（140.451/長×寬）×V×f(f為0.1MEDTA之力價