H化学沉铜PP板面电镀.ppt

COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 電鍍一銅報告（FOR PTH 部分） Compeq Manufacturing Co,. Ltd. Product&Process R&D Department 電鍍系列報告 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential ITEM 一序 二流程概述 三組成特性分析 四一般現象及原因分析 五Summary COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 序 電鍍是通過電子的轉移(電化學方法)把金屬離子 還原而沉積在被鍍件表面，形成一層均勻，光亮的表 層，電鍍是PCB/五金行業的重要制程，特別在PCB 行業中，是所有制程的核心，其品質直接影響到信賴 度（覆蓋力、結合力、上錫、熱油等）的好壞。電鍍 一般分為一銅/二銅，兩者在反應機理生產條件有所 差異，一銅PTH部分以活性物質為載體,主要目的 在非金屬表面(孔內)鍍上一層大約10-100u”(三種方式 )厚度的化銅，目前我們公司采用薄銅，厚度在7- 12u”。 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 流程概述 金屬化學穿孔 (P-T-H)過程 Cuposit 清潔-調整劑233 Preposit 微飾劑746 Cataprep 404 Cataposit 44 Cuposit 加速劑19，19E Cuposit 化學銅328 Electroposit 電鍍銅 主要流程 如右圖所 示PTH主 要流程為 2-7，目前 廠內制程 能力為7.9 mil以上， 下面詳細 論述。 V-desmear Deburr COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 詳細流程 NO.工序化學品時間溫度 1清潔調整劑Cleaner Conditioner 2336min50+/-3度 2水洗*25minRT 3酸洗Sulfuric acid2minRT 4水洗*25minRT 5微飾Circuposit Etch 746W2min33 +/-2度 6水洗*25minRT 7預浸Cataprep 4041min35 +/-3度 8活化Cataposit 444min40 +/-2度 9水洗*23minRT 10加速Accerlerator 19 or 19E7min25 +/-3度 11水洗*22minRT 12化學沉銅Circuposit 32813min23 +/-1度 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 C/c233 清潔-調整劑 工作原理 固態板材 表面活性劑分子層 （偶極性分子） 工作液 親水端，帶正電 疏水端，帶負電 作用1、能 有效地去除線 路板表面輕微 氧化物及輕微 污漬（eg.手指 印）。 2、整 孔功能對環 氧樹脂及玻璃 界面活性有極 好的效果。 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 C/c233 清潔-調整劑之特性 1優點能除掉輕微的氧化物；微小的污漬；調整環氧樹脂/玻 璃層壓板的界面 2化學作用 Cleaner: 利用液中之 R- -(O CH2CH2)XOH Group促使Surface low down 同時清潔表面 Conditioner: O 利用 C17H35-C-N-(CH2)3-N-(CH2)2-OH+=NO3- Group H 的吸附使孔壁呈正電性，以利Pd/Sn Colloid負電離子團吸附 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 除膠渣後的孔壁 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 清潔調整劑後的孔壁 操作特性 1、調整劑的控制直接影 響到背光效果，一般的調 整劑通過鹼濃度測定控制 ，我們公司采用的c/c233 可直接分析并控制調整劑 的含量。 2、經c/c233處理後的板 子呈土黃色。 3、操作時必須具備良好 的過濾及恆溫系統。 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 微蝕深度40-80u”(20-30) 微蝕後的銅面 微蝕 工作原理 A、過硫酸鹽系列時間1-2min Cu+ +S2O8(2-) Cu2+ +2SO4(-2) B、硫酸H2O2系列（746W) CU+H2SO4+H2O2 CUSO4+2H2O 作用 1、除去板子銅面上的氧 化物及其它雜質 2、粗化銅表面，增強銅 面與電解銅的齒解能力 如果反應不足會形成殘留造成的P.I. 如果反應過度會形成Reverse Etch 或 Pink Ring COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 預浸(404) 活化之前有一預活化過程，其槽體組成除了無 Pd外，其它完全一致。 作用 1、防止板子帶雜質污物進入昂貴的Pd槽 2、防止板面太多的水量帶如Pd槽而導致局部 水解 3、進一步降低其孔面的Surface Tension Sn2+ + 2H2O Sn（OH)2+2H+ COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 活化(44) 1、Pd液中的Pd，是SnPd7Cl16膠團存在的， SnPd7Cl16的產生是 PdCl2于SnCl2在酸性環境中經一系列反應而最後產生的。 PdCl2 + SnCl2 PdSnCl4 PdSnCl4 + 6PdCl2 SnPd7Cl16 SnPd7Cl16 Pd6Cl12 + SnCl2 + PdCl2 2、活化工序就是讓SnPd7Cl16附著在金屬孔壁表面形成進一步反應 的據點。(Pd在化銅槽的作用） 1作為Catalyst吸附H -之主體，加速HCHO的反應 2作為Conductor，以利e -轉移至Cu+2上形成Cu沉積 shipely 44 特點 1、無煙.無腐蝕性煙，操作安全。 2、對多層板的黑化層沖擊性小。 3、極細的離子,使金屬的沉積細而密，鍍層可靠性強 4、操作穩定，使用壽命長 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 操作及控制 1、維持亞錫與 Pd間的精巧平 衡不可鼓氣及 任何漏氣現象 存在。 2、控制其處理 時間，以防止 活化過強及過 弱。 活化後的孔壁 Colloid COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 SnPd7Cl16膠團 1、孔壁附著力較 好 2、膠體小 3、對黑色CUO的 橫向襲擊減少5- 10倍 4、含有很少的 HCL 活 化 後 的 孔 壁 表 面 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 預浸與活化差異對比 預浸與活化參數 活化劑成分比較 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 加速劑的原理 Pd膠團粘附的板子，在經水洗之後，Pd粒之 外會形成Sn(OH)4等外殼。 反應方程式 SnCl2 +2HBF4 Sn（BF4)2+2HCl Sn(OH)4+4HBF4 Sn（BF4)4 +4H2O Sn（OH)Cl +2HBF4 Sn（BF4)2+H2O+HCl 加速劑的作用 1、剝去Pd外層 的Sn+4的外殼， 露出Pd金屬 Pd2+ +Sn2+ PdO +Sn4+ 2、清除松散不 實的Pd團或Pd離 子，原子等 .44後水洗不足或浸泡太 久會形成Sn+2 Sn(OH)2或Sn(OH)4，此 易形成膠體膜。而其本 身Sn+4過高也會形成 Sn(OH)4，尤其在Pd吸太 多時易呈PTH粗糙 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 加 速 劑 後 的 孔 壁 表 面 加速劑是金屬化穿 孔過程中的重要步 驟，它調節被吸收 的催化劑，使化學 銅能夠迅速而均勻 的層積，促進銅箔 與化學銅之間的結 合，同時把催化劑 帶入的影響減至最 低，從而延長化學 銅槽液的使用期。 因44的Pd吸附在本系 統中本身就不易均勻 ，故19所能發揮的效 果就極受限制。除去 不足時會產生P.I.，而 過長時則可能因為過 份去除產生破洞，也 是Back_light觀察時會 有缺點的原因 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 化學銅 目前CC A/B線使用328-2，它具有優良的均勻性和color tune ，沉 積速率穩定。控制簡單。 化學組成 硫酸銅、氫氧 化鈉、甲醛、 EDTA（乙二 胺四乙酸二鈉 ）或羅謝爾鹽 （四水和酒石 酸鉀鈉） 化學沉銅類型 a、薄銅: 10-20u”(0.250.5um）如C/P328 b、中速銅40-60u”(11.5um）如C/P250 c、厚化銅80-100u”(22.5um）如:C/P251 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 化學銅原理 主反應 Cu2+2HCHO+4OH- CuO +H2 +H2O + 2HCOO- 副反應 2HCHO+4OH- H2 +2e- +H2O+2HCOO- 2HCHO+NaOH CH3OH + HCOONa CO2 + OH- HCO3- 2Cu2+ HCHO + 5OH- Cu2O+3H2O+CHOO- Cu2O + H2O CuO+Cu2 +2OH- Cu2O + HCHO + OH- 2CuO+H2O+HCOO- 化銅槽在鹼 性條件下用 EDTA作為 Chelator， Cu2+ 被還原 為化學銅而 沉積在孔或 者銅的表面 ，厚度一般 為0.25-0.5um COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 化學銅原理 1、由於槽液在操作開始缺少H2含量，故其活性可能不夠， 而 且改變溫度也易使槽液不穩定。故在操作前一般先以 Dummy boards先行提升活性再作生產，才能達到操作要求 2、Bath loading也因上述要求而有極大的影響，太高的Bath loading會造成過度的活化而使槽液不安定。相反的若太低則 會因H2的流失而形成沉積速率過低。 3、如果溫度過高（23度），NaOH HCHO濃度不當或者 Pd+2累積過高都可能造成P.I. 或PTH粗糙的問題 操作前注意事項 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 化學銅原理 化學銅層結構沉積化學銅後的孔壁表面 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 化學銅原理 化學銅再加鍍厚之切孔放大圖背光試驗之放大切孔圖 P.I. 顯 示 較 好 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 組成特性分析 工序 控制項目控制範圍 分析頻率 清潔調整劑C/C 233 調整劑(PPM)含量 銅含量 PH值 400-600PPM 9.0 一，四 四 一，四 酸洗H2SO43.56.5%一，四 微蝕746W746(酸當量） CU2+ H2O2 咬蝕速率 1.01.8N 5g/l 12.1 4 7-12 2次/天 1次/天 1次/天 1次/天 四 1次/班 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 一般現象及原因分析 問題工藝發生原因故障表現排除故障的要點 A. 孔內 無銅 1、鑽孔1）碎屑 2）孔內裂縫 鑽頭碎屑被電鍍厚 脫落 溶液滲如裂縫內， 引致水洗不足 檢查鑽頭條件 2、 V- desmear 1)處理過度 2)中和不充分 樹脂部分變成海綿 狀，引起水洗不良 和電鍍層脫落。 Mn殘渣因為水洗 不足厚滲出。 膨潤，蝕樹脂工藝的檢查 檢查中和工藝，時間/溫度/濃度 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 一般現象及原因分析 問題工藝發生原因故障表現排除故障的要點 A. 孔內 無銅 3、前處理工藝1)調整不足 2）在催化工藝 時吸附量降低 3）加速劑處理 過渡 4）水洗不充分 5）氣泡藏在孔 內 Pd/Sn的吸附量降低 在去除Sn的同時Pd也 被除掉 將前一個工藝的藥品 帶如下一個工藝，使 其受污染 孔壁內積聚空氣不能 進行孔壁的處理。 檢查調整劑的條件使其 適當化，溫度/時間/濃 度/比重/將副產品控制 到最低限度。 檢查加速劑條件使其適 當化，溫度/時間/濃度 。 檢查水洗壓力，水量/ 水洗時間/搖擺等。 加設搖擺，震動器等 4、化學銅1）化學銅的活 性低 2）反應氣體 在化學銅液反應很弱 或者不起反應 因為搖擺不充分和化 學銅液的過渡反應， 空氣留在孔內 進行假電鍍（Dummy Plate）的同時提高電的 活化度，檢查電鍍條件 溫度/時間/電鍍液負 荷。 檢查NAOH,HCHO,Cu, 的濃度，震動和化學銅 液等。 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 一般現象及原因分析 問題工藝發生原因故障表現排除故障的要點 A. 孔內無銅 5、其它工藝 a、微蝕刻 b、顯像 c、曝光 e、圖形電鍍 f、蝕刻 過渡蝕刻 顯像後水洗不 良 封孔（Tenting ） 不良 抗蝕刻層太薄 蝕刻液殘留孔 壁內 圖形電鍍前處理的 微蝕刻過度 因為干膜顯像殘渣 能抵抗蝕刻以致不 能電鍍 在封孔過程中干膜 沒有將孔蔗蓋，干 膜工藝不合適 因為蝕刻層太薄， （鉛/錫）。孔內銅 被蝕刻掉。 蝕刻液殘留孔壁內 ，使孔內銅被蝕刻 掉。 重新檢查微蝕刻條件，溫 度/時間/濃度等。 檢查水洗工藝，水壓/水量/ 時間/過濾等 檢查全過程的尺寸精度， 檢查干膜的厚度，曝光條 件，蝕刻 檢查抗蝕刻層電鍍條件， 濃度/溫度/時間等 檢查蝕刻條件，噴壓/溫度/ 時間/速度 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 一般現象及原因分析 問題工藝發生原因故障表現排除故障的要點 B、鍍層脫離1、鑽孔1)碎屑 2）孔內裂縫 鑽頭碎屑被電鍍後剝離 溶液滲入裂縫內，引致 水洗不足 檢查鑽頭條件 2、V-desmear1）處理過度 2）處理不足 3）中和不充 分 樹脂部分變成海綿狀導 致水洗不良和電鍍層剝 離 蝕樹脂不良，不能得到 充分的表面積 因為Mn殘渣和水洗不足 貼附力下降 膨潤，蝕樹脂工藝的 檢查 膨潤，蝕樹脂工藝的 檢查 檢查中和工藝，時間/ 溫度/濃度 3、前處理除油後的水 洗不良 由于水洗不充分使界面 活性劑殘留在板的表面 和孔內 檢查水洗壓力，水量/ 水洗時間/搖擺等。 4、化學銅電鍍化學銅電鍍 液的活性過 高 銅離子變大的同時吸入 氫氣 檢查NAOH,HCHO,Cu, 的濃度，震動和化學 銅液等。 COMPEQ ConfidentialCOMPEQ Confidential 一般現象及原因分析 問題工藝發生原因故障表現排除故障的要點 C、結節1、鑽孔碎屑鑽頭碎屑被電 鍍後剝離 檢查鑽頭條件 2、DeburrDeburr不良由于刷轆的材 質選擇錯誤和 刷轆壓力過度 ，使無電解銅 剝落。 選擇合適的刷轆 和調整刷轆壓力 3、前處理1）水洗不充分 2）各個槽的清