图形电镀和碱性蚀刻培训讲义

1、图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 图形电镀培训讲义图形电镀培训讲义 竞争 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 一、图形电镀的含义一、图形电镀的含义 n 加厚板面线路及孔铜铜厚 度并镀上一层抗蚀刻的锡。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 二、流程二、流程 n 上板除油二级水洗微 蚀水洗预铜镀铜二次 水洗预锡镀锡二次水洗 （烘干）下板炸棍二 次水洗上板。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n1、除油： n成份：H2SO4:LP-200=1:1 4-6% n作用：除去板面轻微氧化及油脂，溶胀 n 残余干膜并去除 ； n2、微蚀： n成份：Na2S2O8 H2SO4 2% n作用：

2、去除氧化、粗化铜面，保证清洁 n 的铜面电镀具有良好的结合力 ； 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n3、预浸： n成份：H2SO4 n作用：防止药水缸H2SO4浓度降低和保证 n 清洗效果 ； n4、炸棍： n成份：HNO3 n作用：去除夹仔上镀有的铜粒和铜皮防 n 止其掉入缸中 ； 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n5、铜缸： n成份： H2SO4 n作用：导电和提高溶液的分散能力，防 n 止主盐水解； n成份：CuSO4. 5H2O n作用：主盐、导电、电沉积提供Cu2+， 浓度高时，电流效率大，镀层晶粒大

3、， 较粗，平整性差 ； 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n成份：Cl _ n作用：与光剂共同作用,使板面光洁平 n 整； n 活化阳极浓度太低时,镀层光亮 n 性和整平性降低,太低时会产生 n 枝晶浓度太高时,跟光剂不足产 n 生的现象(如无光、粗糙等)一致 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n成份：添加剂 n作用：光亮剂：不同类型有不同的机 n 理,作用是使晶粒细化,镀层 光亮 n R-SH、R1-SS-R2型,吸附作用阻 n 化电沉积； n 整平剂：使表面平整(正,负,真整平)使 n 各处的沉降速率 产生差异

4、,达到真整 n 平的效果； n 润湿剂：降低表面张力,增强润湿作用 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n6、锡缸： n成份 ：H2SO4 n作用：防止Sn2+氧化水解和降低药H2SO4 n 的含量 ； n成份：SnSO4 n作用：主盐、导电和电沉积提供Sn2+,浓度高 n ,电流密度可提高,过高时分散能力下 n 降,镀层色泽变暗,结晶粗糙,光亮区变 n 小,过低,电流效率下降,易产生烧板 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、各缸药水成份和作用三、各缸药水成份和作用 n成份：添加剂 n作用：主光亮剂 两者协同作用使晶 n 粒细化,扩大光亮区 n (大部part

5、 A 分上 n 述两种光剂不溶于 n 辅光亮剂 水,在电镀过程中发生氧 n 化、聚合等反应易从溶液 n 中析出) n 载体光亮剂:增溶作用,润湿和细化晶 n 粒的作用 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 四、电极反应四、电极反应 n1镀铜：阴极 Cu2+2eCu n 2H+2eH2 n 阳极 Cu2eCu2+ n CueCu+（不完全氧化） n （停拉时无打气，溶液发生歧化反应： n Cu2+CuCu+ Cu+ClCuCl） 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 四、电极反应四、电极反应 n 2镀锡：阴极 Sn2+2e Sn n 2H2+2e H2 n 阳极 Sn2eSn2+ n （溶液中有氧：Sn 2+O2S

6、n4+Sn （OH）4） 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 五、两者电镀液维护使用应注意的事项：五、两者电镀液维护使用应注意的事项： n1、配槽：A配镀锡槽时和加料时应注 n 意添加剂的加入顺序和配比， n 防止浑浊（及胶体）的产生； n BSnSO4在硫酸溶液中的溶解 n 度较小,若加入量太多,易沉积 n 在底部。 n 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 五、两者电镀液维护使用应注意的事项：五、两者电镀液维护使用应注意的事项： n2、拖缸：拖掉缸内的杂质（小电流拖阳 n 离子、大电流拖阴离子）； n3、镀锡不能开打气，防止Sn2+及光剂氧 化（因光亮剂为苯胺类及其衍生物，被 氧化成对苯醌，溶液变黄且浑浊）

7、。 n 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n1、板面粗糙 n原因：光剂问题或Cl_太低 n 溶液太脏 n 停镀时间长 n 手套脏物或油脂类粘在或脏水 n 沾到已干板面上 n 电镀密度小 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n2、发红 n原因：铜缸温度高 n 光亮剂太低 n 电镀后的板在缸内停镀时间长 n 或镀铜取出后在空中停置时间长 n 刚开缸时H2SO4温度高（预浸） n 且不均匀，可能为H2SO4问题 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n3、发白 n原因：铜缸温度高 n 光亮剂太低 n 电镀后的板在缸内停镀时间长 n 或镀铜取出后在

8、空中停置时间长 n 刚开缸时H2SO4温度高（预浸 n ）且不均匀，可能为H2SO4问题 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n4、针孔 n原因：打气不均匀，产生了微 n 气泡或无法赶走产生的H2 n 过滤泵漏气 n 循环泵漏气 n 润湿剂不够 n 前工序在板面上留有残留物 n 铜缸太脏,需炭处理 n 板落浮桥外 或功率太大 此四项会产生 规则圆形凹陷 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n5、板面凹点 n原因：整平剂浓度较低达不到真整平 n 效果 n 润湿剂太低,无法去除因张力附 n 着的杂质和气泡 n 溶液太脏,张力加大 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、

9、主要问题六、主要问题 n6、水渍 n原因：电镀前脏水沾到板面 n 除油剂浓度高或水洗效果差,无 n 法去除残留除油剂 n 光剂不协调 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 六、主要问题六、主要问题 n7、铜丝 n原因：打砂纸 n 光剂使用寿命已到 n8、孔无铜 n原因：前工序漏下来 n 未镀上锡 n9、烧板 n原因：一般是板落到浮桥外 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 七、特殊工艺流程七、特殊工艺流程 n镀孔工艺：若孔较小或孔铜要求1.2 n 以上 ，面铜要求较薄，则 n 走镀孔工艺。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 蚀刻培训讲义蚀刻培训讲义 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 一、流程 n入板膨松退膜水洗蚀刻氨水 洗水

10、洗孔处理（沉金板）水洗 退锡水洗烘干出板 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 二、二、目的目的 n将板面上多余之铜蚀去得到符合要求的 线路图形 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 三、三、控制要点与工作原理控制要点与工作原理 n1、膨松：一种浸泡式过程，先将其软泡，将给后 工序退膜。 控制条件：浓度3-5% 温度505行板速率 2、退膜 ：用3%的强碱或10-13%的RR-2有机去膜 液剥除，抗氧化剂防止铜面氧化，除泡剂消泡。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 A、蚀刻、蚀刻概述概述 n 目前，印刷电路板（PCB）加工的典型工艺采 用“图形电镀法”。即先在板子外层需保留的 铜箔上，也就是电路的图形部分上预镀一层铅

11、锡抗蚀层，然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀 掉，称为蚀刻。 n 要注意的是，这时的板子上面有两层铜，在外 层蚀刻工艺中仅仅有一层铜是必须被全部蚀刻 掉的，其余的将形成最终所需要的电路。在这 种类型的电镀叫图形电镀，其特点是镀铜层仅 存在于铅锡抗蚀层。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 A、蚀刻、蚀刻概述概述 n另外一种工艺称为“全板镀铜工艺”，与图形 电镀相比，全板镀铜的最大缺点是板面各处都 要镀两次铜而且蚀刻时还必须都把它们腐蚀掉。 因此当导线线宽十分精细时将会产生一系列的 问题。同时，侧腐蚀会严重影响线条的均匀性。 n目前，锡或铅锡是最常用的抗蚀层，用在氨性 蚀刻剂的蚀刻工艺中，氨性蚀刻剂是普遍使

12、用 的化工药液，与锡或铅锡不发生任何化学反应。 氨性蚀刻剂主要是指氨水/氯化氨蚀刻液，下 面作主要介绍。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 A、蚀刻、蚀刻概述概述 n 对蚀刻质量的基本要求就是能够将除抗蚀层下 面以外的所有铜层完全去除干净，止此而已。 从严格意义上讲，如果要精确地界定，那么蚀 刻质量必须包括导线线宽的一致性和侧蚀程度。 由于目前腐蚀液的固有特点，不仅向下而且对 左右各方向都产生蚀刻作用，所以侧蚀几乎是 不可避免的。 n 侧蚀问题是蚀刻参数中经常被提出来讨论的 一项,它被定义为蚀刻深度与侧蚀宽度之比, 称 为蚀刻因子。在印刷电路工业中，它的变化范 围很宽泛，从1到5。显然，小的侧蚀度或

13、大的 蚀刻因子是最令人满意的。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 A、蚀刻、蚀刻概述概述 n蚀刻设备的结构及不同成分的蚀刻液都会对蚀 刻因子或侧蚀度产生影响，或者用乐观的话来 说，可以对其进行控制。采用某些添加剂可以 降低侧蚀度。这些添加剂的化学成分一般属于 商业秘密，各自的研制者是不向外界透露的。 n从许多方面看，蚀刻质量的好坏，早在印制板 进入蚀刻机之前就已经存在了。因为印制电路 加工的各个工序或工艺之间存在着非常紧密的 内部联系，没有一种不受其它工序影响又不影 响其它工艺的工序。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 A、蚀刻、蚀刻概述概述 n。许多被认定是蚀刻质量的问题，实际上在去 膜甚至更以前的工艺

14、中已经存在了。同时，这 也是由于蚀刻是自贴膜，感光开始的一个长系 列工艺中的最后一环，之后，外层图形即转移 成功了。环节越多，出现问题的可能性就越大。 这可以看成是印制电路生产过程中的一个很特 殊的方面。 n另外，在许多时候，由于反应而形成溶解，在 印刷电路工业中，残膜和铜还可能在腐蚀液中 形成堆积并堵在腐蚀机的喷嘴处和耐酸泵里， 不得不停机处理和清洁，而影响了工作效率。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻反应机理反应机理 n 所有有关蚀刻的理论都承认这样一条最基本的 原则，即尽量快地让金属表面不断的接触新鲜 的蚀刻液。对蚀刻过程所进行的化学机理分析 也证实了上述观点。在氨性蚀刻中，假

15、定所有 其它参数不变，那么蚀刻速率主要由蚀刻液中 的氨（NH3）来决定。因此用新鲜溶液与蚀刻 表面作用,其目的主要有两个：一是冲掉刚刚产 生的铜离子；二是不断提供进行反应所需要的 氨（NH3）。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻反应机理反应机理 n反应式： nCu(NH3）Cl2+Cu2Cu(NH3)2Cl n2Cu(NH3)2Cl+2NH4Cl+2NH3+1/2OZ2C u(NH3)4Cl2+H2O n 在印制电路工业的传统知识里,特别是印 制电路原料的供应商们,大家公认,氨性蚀 刻液中的一价铜离子含量越低，反应速 度就越快.这已由经验所证实。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻

16、、蚀刻反应机理反应机理 n事实上，许多的氨性蚀刻液产品都含有一价铜 离子的特殊配位基（一些复杂的溶剂），其作 用是降低一价铜离子(这些即是他们的产品具 有高反应能力的技术秘诀 ),可见一价铜离子的 影响是不小的。将一价铜由5000ppm降至 50ppm，蚀刻速率会提高一倍以上。 n 由于蚀刻反应过程中生成大量的一价铜离子， 又由于一价铜离子总是与氨的络合基紧紧的结 合在一起,所以保持其含量近于零是十分困难的。 通过大气中氧的作用将一价铜转换成二价铜可 以去除一价铜。用喷淋的方式可以达到上述目 的。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻反应机理反应机理 n这就是要将空气通入蚀刻箱的一个功能

17、 性的原因。但是如果空气太多，又会加 速溶液中的氨损失而使PH值下降，其结 果仍使蚀刻速率降低。氨在溶液中也是 需要加以控制的变化量。一些用户采用 将纯氨通入蚀刻储液槽的做法。这样做 必须加一套PH计控制系统。当自动测得 的PH结果低于给定值时，溶液便会自动 进行添加。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的因素影响其速度的因素 n蚀刻液中的Cu2+的浓度、PH值、氯化铵 浓度以及蚀刻液的温度对蚀刻速率均有 影响。掌握这些因素的影响才能控制溶 液，使之始终保持恒定的最佳蚀刻状态， 从而得到好的蚀刻质量。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的因素影响其速度的因素

18、 nCu2+浓度的影响 n因为Cu2+是氧化剂，所以Cu2+的浓度是影响蚀 刻速率的主要因素。研究铜浓度与蚀刻速率的 关系表明：在082.5g/L时，蚀刻时间长；在 82.5120g/L时，蚀刻速率较低，且溶液控制 困难；在135165g/L时，蚀刻速率高且溶液 稳定；在165225g/L时，溶液不稳定，趋向 于产生沉淀。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的因素影响其速度的因素 n在自动控制蚀刻系统中，铜浓度是用比 重控制的。在印制板的蚀刻过程中，随 着铜的不断溶解，溶液的比重不断升高， 当比重超过一定值时，自动补加氯化铵 和氨的水溶液，调整比重到合适的范围。 一般控制在1

19、.1651.185g/L。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的因素影响其速度的因素 n溶液PH值的影响 n蚀刻液的PH值应保持在8.08.8之间。当PH值 降到8.0以下时，一方面是对金属抗蚀层不利。 另一方面，蚀刻液中的铜不能被完全络合成铜 氨络离子，溶液要出现沉淀，并在槽底形成泥 状沉淀。这些泥状沉淀能在加热器上结成硬皮， 可能损坏加热器，还会堵塞泵和喷嘴，给蚀刻 造成困难，如果溶液PH值过高，蚀刻液中氨过 饱和，游离氨释放到大气中，导致环境污染。 另一方面，溶液的PH值增大也会增大侧蚀的程 度，而影响蚀刻的精度。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的

20、因素影响其速度的因素 n氯化铵含量的影响 n通 过 蚀 刻 再 生 的 化 学 反 应 可 以 看 出:Cu(NH3)21+的再生需要有过量的NH3和 NH4Cl存在。如果溶液中缺乏NH4Cl,而使大量的 Cu(NH3)21+得不到再生，蚀刻速率就会降低， 以至失去蚀刻能力。所以，氯化铵的含量对蚀 刻速率影响很大。随着蚀刻的进行，要不断补 加氯化铵。但是，溶液中Cl-含量过高会引起抗 蚀层被浸蚀。一般蚀刻液中NH4Cl含量在150g/l 左右。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 B、蚀刻、蚀刻影响其速度的因素影响其速度的因素 n温度的影响 n蚀刻速率与温度有很大关系，蚀刻速率随着温 度的升高而加快。 n蚀刻液温度低于40，蚀刻速率很慢，而蚀刻 速率过慢会增大侧蚀量，影响蚀刻质量。温度 高于60，蚀刻速率明显增大。但NH3的挥发 量也大大增加，导致污染环境并使蚀刻液中化 学组份比例失调。故一般应控制在4555 为宜。 图形电镀和碱性蚀刻培训讲义 C、蚀刻、蚀刻退锡退锡 n当蚀刻完成后，需要将保护图形的锡抗 蚀层除去。我们这里使用的是殷田公司 SS-188退锡水，这是一种硝酸