宏群勝精密電子(營口)有限公司新干班結業報告題目﹕

電鍍線除膠段部門﹕電鍍課

報告人:Marvin

日期﹕08.03.057/29/20231教材大綱一.除膠渣的目的及原理二.除膠段流程三.各主要槽次作用及原理四.除膠段藥水知識五.除膠段設備介紹

7/29/20232一.除膠的目的及作用1.1膠渣產生的原因：

當電路板在進行鑽孔制程時,其鑽頭與板材在快速切削摩擦中,會產生高溫高熱(局部溫度上升至200oC以上,超過樹脂的Tg值

),而將板材中的樹脂(如環氧樹脂板)軟化甚至液化,以致隨著鑽頭旋轉塗滿了孔壁,冷卻後即成為一層膠渣.鉆污沾在內層的鉆污7/29/20233Tg

玻璃態轉化溫度高分子聚合物因溫度之逐漸上升導致其物理性質漸起變化,由常溫時的無定形態或部份結晶之堅硬及脆性如玻璃一般的物質而轉化成為一種黏滯度非常高,柔軟如橡皮一般的另一種狀態.

傳統FR4之Tg

約在115-120℃之間,已被使用多年,但近年來由於電子產品各種性能要求愈來愈高,所以對材料的特性也要求日益嚴苛,如抗濕性、抗化性、抗溶劑性、抗熱性,尺寸安定性等都要求改進,以適應更廣泛的用途,而這些性質都與樹脂的Tg有關,Tg

提高之後上述各種性質也都自然變好.7/29/202341.2除膠渣的目的：

膠渣生於內層銅邊緣及孔壁區，則會造成

P

.

I

(Poor

lnterconnection).所以為確保內層板之銅孔環與孔銅壁之完全密接性,務必將裸孔壁上的膠渣清除,此動作稱為：“除膠渣”Desmear.除膠前除膠後

PTH後

PTH後如不除膠7/29/202351.3除膠渣的作用：1.3.1除膠實際上除去的是內層銅及外層銅在裸孔斷面上的膠渣,以防止內層銅與孔銅發生open的情況.1.3.2除膠同時形成了微蜂窩面,增加了孔內樹脂的粗

糙度,以達到粗化孔壁增強後製程化銅之結合力

的目的.1.4除膠渣的原理：利用七價紫色的高錳酸鹽(MnO4-)在高溫鹼液中會對樹脂表面產生一種類似“微蝕”的氧化反應,而自身卻降為綠色的六價錳(MnO42-)的原理.

7/29/20236BeforeDesmearAfterDesmear

除膠過程-----------------Material:BT被膠渣包裹的銅斷面進行除膠後蜂窩面7/29/20237除膠過程-----------------Material:FR4BeforeDesmearAfterDesmear被膠渣包裹的銅斷面進行除膠後蜂窩面7/29/20238

印刷電路板是以銅箔基板（Copper-cladLaminate簡稱CCL）做為原料而製造的電器或電子的重要機構元件,是由介電層（樹脂Resin,玻璃纖維Glassfiber）,及高純度的導體(銅箔Copperfoil)二者所構成的複合材料（Compositematerial）.

目前已使用於線路板之樹脂類別很多,如酚醛樹脂（Phenolic

）、環氧樹脂（Epoxy）、聚亞醯胺樹脂（Polyimide）、聚四氟乙烯（Polytetrafluorethylene，簡稱PTFE或稱TEFLON），B一三氮樹脂（Bismaleimide

Triazine

簡稱BT等皆為熱固型的樹脂（ThermosettedPlasticResin）.7/29/20239酚醛樹脂PhenolicResin

是人類最早開發成功而又商業化的聚合物.是由液態的酚（phenol）及液態的甲醛（Formaldehyde俗稱Formalin）兩種便宜的化學品,在酸性或鹼性的催化條件下發生立體架橋（Crosslinkage

）的連續反應而硬化成為固態的合成材料（FR2）.

1910年有一家叫Bakelite公司加入帆布纖維而做成一種堅硬強固,絕緣性又好的材料稱為Bakelite，俗名為電木板或尿素板.7/29/202310環氧樹脂EpoxyResin

是目前印刷線路板業用途最廣的底材.在液態時稱為清漆或稱凡立水（Varnish)或稱為A-stage,

玻璃布在浸膠半乾成膠片後再經高溫軟化液化而呈現黏著性而用於雙面基板製作或多層板之壓合用稱B-stageprepreg,經此壓合再硬化而無法回復之最終狀態稱為C-stage.（

FR4)BT/EPOXY樹脂BT樹脂也是一種熱固型樹脂,是日本三菱瓦斯化成公司(MitsubishiGasChemicalCo.)在1980年研製成功.是由Bismaleimide

及TrigzineResinmonomer二者反應聚合而成.BT樹脂通常和環氧樹脂混合而製成基板.7/29/202311熱水洗除膠渣雙水洗中和雙水洗回收洗中和洗雙水洗膨鬆上板二.除膠段流程介紹7/29/2023123.1膨鬆槽3.1.1膨鬆槽的目的軟化膨鬆環氧樹脂,降低聚合物間的鍵結能,使KMnO4

更易咬蝕形成微蜂窩面(Micro-Rough).

膨鬆前膨鬆后

三.除膠線主要槽次的作用及原理7/29/2023133.1.2膨鬆槽的作用3.1.3膨鬆槽的原理3.1.2.1清潔孔內附著力差的膠渣,去除輕微油脂3.1.2.2軟化樹脂表面及內層銅表面之膠渣3.1.2.3提供－均勻之表面能被高錳酸咬蝕

使孔壁上的膠渣得以軟化，膨鬆并滲入樹脂聚合后之交聯處，從而降低其鍵結的能量，使易于進行樹脂的溶解.7/29/202314

KMnO4能將孔壁咬蝕成Micro-rough的原因:當膨鬆劑滲入樹脂聚合之交聯處,孔壁上的膠渣得以軟化,從而降低其鍵結能,因膨鬆劑攻擊樹脂之程度不同,造成各聚合物間之鍵結能有強弱之分,使后續KMnO4咬蝕時產生選擇性,而形成所謂的Micro-rough(蜂窩狀).形成蜂窩面的目的:粗化板面,增加後製程化銅之結合力.

7/29/202315SwellingTime:0sSwellingTime:150sSwellingTime:240s3.1.4膨鬆槽的主要參數管控槽名滴水時間浸液時間膨鬆槽9''6'27''7/29/2023163.1.5膨鬆槽的相關參數槽別物料配槽量參數控制范圍處理條件更槽頻率膨鬆槽ML-211﹕302L液鹼﹕179Kg溫度66+3℃振動過濾循環擺動自動添加150萬Sf膨鬆劑100-140ml/L液鹼0.6-1.0N

長*寬*2—————144表格3-1

膨鬆槽的相關參數7/29/2023173.1.6膨鬆槽的相關參數影響膨鬆劑濃度低：除膠不盡,Smear殘留,導致內連接不良.高：Desmear太強，導致孔壁粗糙，樹脂內縮、除膠過度.pH低：如果pH長期偏低會導致藥水壽命縮短.高：溶液中之碳酸鹽會快速累積而造成分層，降低藥水之壽命.溫度低：除膠不盡,Smear殘留,導致內連接不良.高：會攻擊基材，導致樹脂內縮及除膠過度.7/29/202318NaMnO4Na2MnO4NaOH(液堿)槽液組成

:反應:

利用七價紫色的高錳酸鹽(MnO4-)在高溫鹼液中會對樹脂表面產生一種類似“微蝕”的氧化反應,而自身卻降為綠色的六價錳(MnO42-)的原理.

Mn7+利用電解再生2Mn6+-2e-2Mn7+除膠方法NaCLO

3.2高錳酸鉀槽3.2.1反應原理7/29/202319Desmear的四種方法:硫酸法(SulfericAcid)、電漿法(Plasma)、鉻酸法(CromicAcid)、高錳酸鉀法(Permanganate).a.硫酸法必須保持高濃度，但硫酸本身為脫水劑很難保持高濃度，且咬蝕出的孔面光滑無微孔，並不適用.b.電漿法效率慢且多為批次生產，而處理後大多仍必須配合其他濕製程處理，因此除非生產特殊板大多不予採用。c.鉻酸法咬蝕速度快，但微孔的產生並不理想，且廢水不易處理又有致癌的潛在風險，故漸被淘汰.d.高錳酸鉀法因配合溶劑製程，可以產生微孔。同時由於還原電極的推出，使槽液安定性獲得較佳控制，因此目前被普遍使用.7/29/202320濃硫酸法重鉻酸法等離子法堿性高錳酸鹽法7/29/2023213.2.2電解再生器結構截面示意圖A:不銹鋼棒陰極B:鈦網陽極A:B=1:207/29/2023223.2.2.1再生原理a.在外加電流及電壓下，陽極所形成的氧化反應可將六價錳酸根離子氧化成七價的高錳酸根離子.a.陽極反應

2Mn6+-2e-

→

2Mn7+4OH--4e-→

2H2O+O2b.陰極棒反應:4H++4e-

→

2H2

c.操作條件:電流:0~150A電壓:3~12Vd.電解再生效果:理論上，每1AH(安培小時)的電量可將3g的MnO42-

氧化成2.2g的MnO4-.7/29/202323槽別物料配槽量參數控制范圍處理條件更槽頻率高錳酸鉀槽液堿﹕321LKMnO4﹕290Kg溫度72+3℃振動過濾循環擺動自動添加六個月清槽一次Mn7+50-70g/LMn6+＜20g/LNaOH0.7-1.1N除膠速率15-45mg/dm2再生機電流1500-1800A表格3-2

高錳酸鉀槽的相關參數3.2.3高錳酸鉀槽的相關參數7/29/202324Mn7+濃度：低：除膠不盡,Smear殘留,導致內連接不良.高：Desmear太強，導致除膠過度.Mn6+：低：無負面之影響.高：產生大量的MnO2，造成槽液壽命的減短.NaOH：低：咬蝕速率的下降及smear殘留.高：槽液不穩定，Mn6+濃度上升，槽液壽命減短.溫度：低：除膠不盡,Smear殘留,導致內連接不良.高：咬蝕速率的增強.3.2.4高錳酸鉀槽的相關參數影響7/29/202325

3.3中和洗槽

3.3.1中和洗槽的目的

徹底去除殘留的高錳酸鉀，避免帶入下游製程污染槽液,一般使用H2O2、H2SO4.

濃度控制範圍:H2O2----1~3%H2SO4----1~3%3.4中和槽其目的為:將孔壁上殘留的Mn4+(黑色),Mn6+(綠色),Mn7+(紫色)除去(轉化成Mn2+).7/29/202326槽別物料配槽量參數控制范圍處理條件更槽頻率中和槽MLB

216-5﹕60L溫度40+5℃振動過濾循環擺動自動添加25萬Sf中和劑70-110ml/L表格3-3中和槽槽的相關參數7/29/2023273.4除膠導致不良

3.4.1除膠過度

3.4.1.1樹脂固化不足造成咬蝕過快.

3.4.1.2高錳槽槽液中鹼成份或氧化劑濃度過高.

3.4.1.3高錳槽槽液溫度過高.7/29/2023283.4.2除膠渣不盡

3.4.2.1鑽頭在孔內停留時間過長,積累的熱量過多,致使鑽污厚度超過正常工藝範圍.

3.4.2.2除膠渣前的膨鬆處理中的膨鬆劑失效.

3.4.2.3高錳槽槽液溫度不足.

3.4.2.4高錳槽槽液成份含量不對.

3.4.2.5高錳酸鉀槽液中副產物過多.7/29/2023293.4.4孔壁粗糙

3.4.4.1鑽孔粗糙,甚至產生玻璃纖維拉斷及挖破.

3.4.4.2鍍覆孔前孔內浮石粉未清除乾凈.

3.4.4.3咬蝕過度造成玻璃纖維突起.7/29/2023304.1膨鬆劑MLB-211（美國羅門哈斯生產）

四.除膠線各槽藥水介紹及配槽程式4.1.1膨鬆劑成分配方名稱配比備注NaOH20g/l其余成分為H2O已二醇乙醚30g/l已二醇2g/l含有溶劑和表面活性劑的水溶性堿性溶液7/29/202331

環氧樹脂是高聚型化合物,具有優良的耐蝕性.其腐蝕形式主要有溶解、溶脹和化學裂解.根據“相似相溶”的經驗規律,醚類有機物一般極性較弱.且有與環氧樹脂有相似的分子結構（R-O-R’）,所以對環氧樹脂有一定的溶解性.因為醚能與水發生氫鍵締合,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.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.【

OCH2CHCH2O】nCCHOHHHHCOn環氧樹脂分子式

環氧樹脂結構式CH3

O

CH3乙醚分子式

4.1.2反應原理7/29/202332

4.1.3膨松槽配槽程式4.1.3.1加入半槽純水于槽中.4.1.3.2加入濾芯于過濾器中，蓋緊.4.1.3.3啟動過濾馬達.4.1.3.4加入12桶半的ML211及7桶半的液鹼.4.1.3.5補純水至槽積液位.4.1.3.6開啟加熱器，升溫備用.7/29/2023334.2中和劑216-5（美國羅門哈斯生產）4.2.1目的：去除殘留的七價錳、六價錳和四價錳

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.利用酸性強還原劑能將殘存在板面或孔壁死角處的二氧化錳或高錳酸鹽中和除去使用胺類還原劑的還原

5[(NH2OH)2?H2SO4]+2MnO4-→2MnSO4+5N2O+13H2O+3H2SO4+4H25[(NH2OH)2?H2SO4]+MnO42-→MnSO4+5N2O+9H2O+4H2SO4+7H27/29/2023344.2.3中和槽配槽程式4.2.3.1加入半槽純水于槽中.4.2.3.2加入濾芯于過濾器中，蓋緊.4.2.3.3啟動過濾馬達.4.2.3.4加入2桶半MLB216-5.4.2.3.5補純水至槽積液位.4.2.3.6開啟加熱器，升溫備用.7/29/2023354.3高錳酸鉀槽配槽程式

4.3.1加入純水，液位高于加熱之最低高度.

4.3.2加熱至75℃.

4.3.3開動攪拌器及打氣.

4.3.4加入12桶液鹼.

4.3.5加入6桶高錳酸鉀.

4.3.6補純水至槽積液位.

4.3.7繼續加熱至工作溫度備用.7/29/2023364.4cp級硫酸(煙臺遠威生產)

純度98%25kg/桶4.5雙氧水(深圳橋創)

純度35%25kg/桶4.6液鹼(深圳橋創)

純度45%25kg/桶4.7高錳酸鉀(煙臺遠威生產)

純度99%50kg/桶7/29/2023372.5.1槽體材質介紹

五.除膠段設備介紹

槽名槽體槽體材質攪拌過濾加熱入水熱水洗1320LSUS316

水蒸汽DI

膨松2520LSUS316N/AY水蒸汽DI雙水洗PPCW高錳酸鉀5360LSUS316N/AY水蒸汽DI高錳副槽SUS316CW回收水洗PPCW中和洗1320LPPN/ADI雙水洗PPCW中和1320LPPN/AY水蒸汽DI5.1設備條件7/29/202338

DI水即去離子水

去離子水──利用陰陽兩種交換樹脂，將水中已存在的各種離子予以吸附清除，而得到純度極高的水稱為“去離子水”簡稱DI水，俗稱純水，可充做各種電鍍藥水的配制用途.

CW水即市水表5.1電鍍除膠線水洗量表類別水洗量純水10-15公升/分鐘市水6-10公升/分鐘7/29/202339SUS系列不銹鋼研究SUS系列不銹鋼由來SUS系列不銹鋼是日本早期進口美國（US）不銹鋼，對其進行的系統編號，其中包括SUS3系列與SUS4系列兩種，兩種系列的區別在于3系列中的Fe為奧氏體，而4系列的Fe為馬氏體，Fe的奧氏體含鎳，而Fe的馬氏體不含鎳.SUS3系列不銹鋼介紹SUS3系列不銹鋼包括SUS316、SUS316L、SUS304、SUS304L，其中L系列為低碳鋼（含碳0.03%）而正常3系列（含碳量0.08%）6-8%14-16%18-20%SUS316無20-22%16-18%SUS304備注含Wo鉬含Cr鉻含Ni鎳型號7/29/202340SUS3系列不銹鋼中各主要含量作用鎳Ni---增強剛體的耐