印刷線路板化銅電鍍工藝及技術,Contents,1.線路板的結構及技術要求,1.Build-up層線寬2.Build-up層線距3.Core層線寬4.Core層線距5.盲孔孔徑6.盲孔內層孔環,7.盲孔外層孔環8.通孔孔徑9.通孔孔環10.Build-up層厚度11.Core層厚度,多層PCB的結構,印刷電路板各種產品的技術規格要求,1.TentingProcess（干膜蓋孔法）適用于PCB、FPC、HDI等量產最小線寬/線距35/35m2.Semi-AddictiveProcess（半加成法）適用于WBSubstrate、FlipChipSubstrate量產最小線寬/線距12/12m3.ModifiedSemi-AddictiveProcess（改良型半加成法）適用于CSP、WBSubstrate、FlipChipSubstrate量產最小線寬/線距25/25m,線路形成工藝的種類及應用范圍,TentingProcess（干膜蓋孔法）介紹:,普通PCB、HDI、FPC及SubstrateCore層等產品，使用的基材為FR-4（難燃性環氧樹脂覆銅板）、RCC（涂覆樹脂覆銅板）、FCCL（柔性基材覆銅板）等材料。,RCC：,FCCL：,FR-4：,線路形成工藝的種類及應用范圍,SAP（半加成法）與MSAP（改良型半加成法）介紹,SAP與MSAP工藝采用Build-up工藝制作。其中SAP的主要材料為ABF（AjinomotoBuild-upFilm）和液態樹脂；MSAP工藝的主要材料為超薄銅覆銅板（基材為BT、FR-5等，銅厚5m）,ABF材料,BUM液態樹脂,覆銅板,線路形成工藝的種類及應用范圍,蓋孔法,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,蝕刻,去膜,化學沉銅,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,鍍銅,化學清洗,去膜,閃蝕,減薄銅蝕刻,干膜前處理,壓膜,曝光,顯影,鍍銅,化學清洗,去膜,閃蝕,SAP,MSAP,線路形成工藝的種類及應用范圍,TentingProcess（干膜蓋孔法）介紹,前處理,壓膜,曝光,顯影,蝕刻,去膜,目的：清潔銅面，粗化銅面，增加干膜與銅面的結合力,目的：將感光干膜貼附在銅面上,目的：將設計的影像圖形通過UV光轉移到PCB的干膜上,目的：將設計的影像圖形通過UV光轉移到PCB的干膜上,目的：將沒有覆蓋干膜的銅面去除,目的：將銅面殘留的干膜去除,線路形成工藝的種類及應用范圍,SAP（半加成法）與MSAP（改良型半加成法）介紹,SAP與MSAP工藝的區別是，SAP的基材上面是沒有銅層覆蓋的，在制作線路前需在線路表面沉積一層化學銅（約1.5m），然后進行顯影等工藝；MSAP基材表面有厚度為35m厚度的電解銅，制作線路前需用化學藥水將銅層厚度咬蝕到2m。,目的:將可感光的干膜貼附于銅面上,目的:將設計之影像圖形,轉移至基板的干膜上,目的:將沒有曝到光之干膜去除,目的:將化銅層蝕刻掉,目的:將多余的干膜去除,目的:將顯影后之線路鍍滿,線路形成工藝的種類及應用范圍,ABF熟化后的膜厚約在3070m之間，薄板者以3040m較常用一般雙面CO2雷射完工的24mil燒孔，其孔形都可呈現良好的倒錐狀。無銅面之全板除膠渣(Desmearing)后，其全板面與孔壁均可形成極為粗糙的外觀，化學銅之后對細線路干膜的附著力將有幫助。,雷射成孔及全板面式除膠渣,覆晶載板除膠渣的動作與一般PCB并無太大差異，仍然是預先膨松(Swelling)、七價錳(Mn+7)溶膠與中和還原(Reducing)等三步。不同者是一般PCB只處理通孔或盲孔的孔壁區域，但覆晶載板除了盲孔之孔壁外，還要對全板的ABF表面進行整體性的膨松咬蝕，為的是讓1m厚的化銅層在外觀上更形粗糙，而令干膜光阻與電鍍銅在大面積細線作業中取得更好的附著力。,ABF表面完成0.3-0.5m化學銅之后即可進行干膜光阻的壓貼，隨后進行曝光與顯像而取得眾多線路與大量盲孔的鍍銅基地，以便進行線路鍍銅與盲孔填銅。,咬掉部份化銅后完成線路,完成填充盲孔與增厚線路的鍍銅工序后，即可剝除光阻而直接進行全面性蝕該。此時板面上非線路絕緣區的化學銅很容易蝕除，于是在不分青紅皂白全面銃蝕下，線路的鍍銅當然也會有所消磨但還不致傷及大雅。所呈現的細線不但肩部更為圓滑連底部多余的殘足也都消失無蹤，品質反倒更好！此等一視同仁通面全咬的蝕該法特稱為DifferentialEtching。,此六圖均為SAP323切片圖；左上為1mil細線與內核板之50倍整體畫面。中上為200倍明場偏光畫面，右上為暗場1000倍的呈現，其黑化層清楚可見。左下為1000倍常規畫面，中下為200倍的暗場真像。右下為3000倍ABF的暗場畫面，底墊為1/3oz銅箔與厚電鍍銅，銅箔底部之黃銅層以及盲孔左右之活化鈀層與化銅層均清晰可見。,傳統的PTH,PTH孔金屬化,工藝流程功能,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹使樹脂易被高錳酸鹽蝕刻攻擊高錳酸鹽蝕刻去除鉆污和樹脂還原除去降解產物和清潔/處理表面.(清潔/蝕刻玻璃）,只有三個工藝步驟:,溶脹,還原,高錳酸鹽蝕刻,去鉆污前（去毛刺后）各種類型PCB的狀態通孔和微盲孔中的鉆污,銅箔,樹脂,內層,多層,RCC/FR-4板,裸樹脂板,RCC箔,內層底盤,玻璃纖維,鉆污,鉆污,芯,鉆污,鉆污,FR-4,SAP膜,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,SBUSequentialBuild-upTechnology,工藝流程溶脹,使樹脂易受高錳酸鹽蝕刻液的最佳攻擊并保障環氧樹脂(Tg150C)表面的微觀粗糙度,溶脹,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹通孔和微盲孔中溶脹之后的鉆污,溶脹之后,溶脹劑,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹之前(0秒),去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹150秒之后,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,溶脹溶脹240秒之后,去鉆污SecuriganthP/P500/MV/BLG,工藝流程堿性高錳酸鹽蝕刻,高錳酸鹽蝕刻溶液除去內層（銅）表面的鉆污，清潔孔壁并且粗化(Tg玻璃銅,O|CO|O,N,傳統的PTH,鈀的吸附調整過的表面膠體鈀系列的化學反應(BlackSeeder),膠體鈀催化劑系列Pd2+asPdCl2,andSnCl2作為膠體種子r,O|SiO(-)|O,Glass,Resin,Pd的吸附:樹脂玻璃銅,O|CO|O,N,(+)N,n,傳統的PTH,特征及優點NeoganthActivator系列vs.膠體鈀(BlackSeeder),ActivatorNeoganthPd2+絡合的低聚合物及隨后的還原劑優優優低無無Pd2+,pH=alkaline,化學溶液能力覆蓋性能玻璃樹脂銅面上鈀的損耗銅面的殘留對基材的腐蝕可監控性,膠體鈀催化劑Pd/Sn膠體及隨后的速化劑(Sn絡合劑)對氧化劑敏感(Sn2+Sn4+)優優中等可能可能Pd,Sn2+,Sn4+,Cu,pH=0,傳統的PTH,工藝流程還原,經過活化后，ReducerNeoganth將吸附的離子鈀還原為金屬鈀，使之能夠在隨后的化學銅工藝中起催化的作用。速化劑系列溶解/去除保護膠體的錫絡合層，使金屬鈀暴露出來。,還原劑,傳統的PTH,還原還原的鈀種在表面上,經過還原處理后,傳統的PTH,鈀還原-NeoganthReducerWA化學反應Dimethylaminoborane(DMAB),Pd2+-L+2e-Pd0+L,陰極反應,氧化還原反應,Pd2+-L+(CH3)2-NH-BH3+3H2OPd0+(CH3)2-NH+H3BO3+2H+L+2H2,陽極反應,(CH3)2-NH-BH3+3H2O(CH3)2-NH+H3BO3+2e-+2H+2H2,傳統的PTH,工藝流程化學銅,鈀（氫）激活自催化化學銅反應，使銅沉積在經過活化/催化的表面。,化學銅,傳統的PTH,化學銅沉積通孔及盲孔的沉積,經過化學銅沉積后的表面,傳統的PTH,化學銅沉積主反應,反應I:,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反應II:,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,傳統的PTH,化學銅沉積陰極反應,2Cu2+2OH-Cu2O+H2O,陰極反應:,Cu2O+H2OCu0+Cu2+2OH-,Cu2+2e-Cu0,Cu-L2+2e-Cu0+L,傳統的PTH,化學銅沉積反應I,陽極反應I:,HCHO+3OH-HCOO-+2H2O+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,陰極反應:,Cu-L2+HCHO+3OH-Cu0+HCOO-+2H2O+L,反應I:,傳統的PTH,化學銅沉積副反應,甲醛的氧化反應:,2HCHO+2OH-2H2C(OH)O-,2H2C(OH)O-+2OH-2HCOO-+H2+2H2O+e-,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,陽極反應II:,cat,Catalyst:Pd(H2)/Cu,傳統的PTH,化學銅沉積反應II,陽極反應II:,2HCHO+4OH-2HCOO-+2H2O+H2+2e-,Cu-L2+2e-Cu0+L,陰極反應:,Cu-L2+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+2H2O+H2+L,反應II:,傳統的PTH,化學銅沉積副反應,Cannizzaro:,2HCHO+NaOHCH3OH+HCOONa,CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,Carbonization:,HCOONa+NaOHNa2CO3+H2,cat,Catalyst:Pd/Cu,傳統的PTH,ControllomatA440自動主/從添加,探針光學測量安全方便溫度修正控制添加泵進行自動補加,傳統的PTH,化學反應固定的組成消耗比例在化學銅沉積期間.主添加銅的消耗附從添加NaOH,甲醛和絡合劑的消耗,滴定自動滴定分析儀,傳統的PTH,PhoenixPHXMonitoringSystem與一日本公司有合作,滴定自動滴定分析儀,滴定化學測量持久分析控制添加泵進行自動補加,傳統的PTH,化學反應根據產品的濃度分別進行補加.單獨補加銅,NaOH,甲醛和絡合劑,工藝流程電鍍銅,在導電層上進行電鍍以加厚通孔的厚度,酸銅溶液(直流可溶陽極)e.g.CupracidFP酸銅溶液(直流，不溶陽極)e.g.CupraspeedIN脈沖電鍍銅溶液(不溶陽極)e.g.CuprapulseS4,電鍍銅,傳統的PTH,電鍍銅-通孔和盲孔的電鍍,經過電鍍銅后,Cu2+2e-Cu0,傳統的PTH,極少量的鈀吸附在銅表面適用于各種工藝可適用于水平或垂直的應用工作范圍寬使用可生物降解的絡合劑，廢水處理更容易高速中等厚度的化學銅,經濟,特點及優點化學銅,傳統的PTH,使用離子鈀體系可利用膠體鈀做為活化系統能達到最高的可靠性指標適用于大多數的基材可靠性高較好的調整-活化/催化系統無“起泡”藥液易于監控及自動補加,技術,特點及優點化學銅,傳統的PTH,環保,使用酒石酸鹽的可生物降解的化學銅藥液使用不含汞/氰化物的穩定劑,特征及優點化學銅,傳統的PTH,酸銅電鍍工藝,全板電鍍和圖形電鍍流程介紹,電鍍銅前處理和電鍍銅槽介紹,電鍍前處理清潔劑,介紹圖形電鍍前處理采用酸性清潔劑(PH0-5)絕大部分清潔劑沒有微蝕作用清潔劑作用：去除銅表面的氧化去除鈍化中和，酸化和濕潤孔壁和干膜邊緣，清潔，去除殘留物調整干膜側壁，預防干膜析出,電鍍前處理微蝕,微蝕的目的和作用微蝕粗化銅表面，加強銅銅結合力去除銅表面的殘留物和氧化物，避免污染電鍍銅槽微蝕藥水介紹硫酸:10-50ml/lH2SO4氧化劑：雙氧水H2O2過硫酸鈉Na2S2O8,電鍍前處理微蝕,技術基礎介紹空氣攪拌有利于銅表面和孔內均勻的微蝕效果，但不利于硫酸雙氧水體系通常微蝕量控制0.5-1.0m/min.銅離子濃度決定槽壽命，當銅離子濃度超標時，建議新配槽：過硫酸鈉體系銅離子20g/l,雙氧水體系銅離子30g/l影響微蝕量的因素：氧化劑的濃度硫酸的濃度銅離子濃度槽液溫度銅的晶體結構空氣攪拌,電鍍前處理酸浸,酸浸的目的和作用酸浸是電鍍銅前很重要的步驟酸浸在電鍍板面產生均勻的擴散層,確保電鍍時板面處于相同游離態條件下快速的起鍍。去除銅面的氧化保護電鍍銅槽免受污染活化和濕潤銅表面，消除極化點，預防電鍍表面缺陷配槽濃度：10v/v,酸銅電鍍,垂直鍍銅電鍍反應,傳統垂直電鍍銅陽極：Cu0Cu2+2e-陽極區間銅溶解陰極：Cu2+2e-Cu0陰極區間銅沉積到線路板上,電鍍銅藥水,介紹電鍍銅槽液主要含：硫酸銅，硫酸，氯離子，光亮劑，載運劑，整平劑。,電鍍銅槽各要素的作用,電鍍銅藥水,介紹硫酸銅(CuSO4*5H2O):五水硫酸銅和陽極銅作為電鍍的金屬來源,電鍍銅藥水,介紹硫酸(H2SO4):作為硫酸體系的電鍍銅，硫酸起導電作用。,電鍍銅藥水,介紹氯離子(Cl-):氯離子對陽極均勻腐蝕起很重要的作用。氯離子是光亮劑和載運劑的媒介。,電鍍銅藥水,電鍍時沒有添加劑,電鍍銅藥水,電鍍時沒有添加劑電鍍銅延展性類似于化學銅的沉積，僅約23電鍍銅層有很高的抗拉強度50mN/cm2,電鍍銅藥水,載運劑的作用,電鍍銅藥水,載運劑的作用載運劑形成的極化層控制光亮劑，整平劑和氯離子形成最佳的銅還原環境。部分載運劑能調整銅表面并改善濕潤性。電鍍銅表面比只有光亮劑電鍍時稍光亮些，并且整平的效果有改善。安美特電鍍添加劑載運劑作為整平劑的一部分，是在陽極和陰極區間形成均勻極化層的必要成分。,電鍍銅藥水,整平劑的作用整平劑和光亮劑協同作用，使電鍍銅沉積光亮并象鏡子反光一樣。整平劑帶正電，在陰極線路板上高電流區阻礙銅沉積。,電鍍銅藥水,光亮劑作用和載運劑，氯離子共同作用使得電鍍銅沉積光亮如鏡.光亮劑又稱電鍍加速劑，催化劑。光亮劑加速轉化:Cu2+Cu+Cu0光亮劑確保電鍍銅層有好的延展性。,電鍍銅藥水,光亮劑的作用和載運劑，氯離子共同作用使得電鍍銅沉積光亮如鏡.光亮劑又稱電鍍加速劑，催化劑。光亮劑加速轉化:Cu2+Cu+Cu0光亮劑確保電鍍銅層有好的延展性。,鍍銅流程陽極和陰極有效電鍍面積計算,陽極和陰極有效電鍍面積計算陽極的電流密度在0.32.0ASD之間,鍍銅流程-CVS分析添加劑濃度,CVS分析電鍍添加劑濃度光亮劑濃度采用MLAT分析方法整平劑濃度采用DT分析方法,深鍍能力延展性和抗拉強度電鍍銅分布熱沖擊,酸銅電鍍常規測試,鍍銅流程-通孔電鍍深鍍能力測量方法,介紹通孔電鍍，最小深鍍能力和IPC平均電鍍灌孔能力測量計算方法如下：方法1方法2最小深鍍能力MinTP%平均電鍍灌孔能力AveTP%,鍍銅流程-盲孔電鍍深鍍能力測量方法,介紹盲孔電鍍，深鍍能力計算如下：,鍍銅流程-通孔深鍍能力的影響因素,介紹通孔深鍍能力的影響因素如下:,深鍍能力參數示例標準配槽鍍銅流程-,介紹,線路板類型:板厚2.