填孔电镀设备及原理简介

1、電鍍設備及脈衝電鍍簡介電鍍設備及脈衝電鍍簡介 垂直線與連續線之比較項目傳統垂直線連續線1.電流分布較不均勻(最佳15%)1.電流分布均勻(低於10%)2.初建浴易因吸附造成光澤劑不穩2不溶性陽極初建浴不易造成光澤劑不穩.3.陽極泥不易清除易造成銅顆粒3.板面易因高電流區附著不良反沾4.bath loading易造成光澤劑不穩4.光澤劑消耗量穩定5.設計良好時深通孔效果佳5.盲孔效果良好，通孔須搭配脈衝電鍍6.僅小槽可搭配脈衝電鍍6.適合搭配脈衝電鍍製程品質7.相對孔破率高7.較適用於高電流密度1.銅殏系統藥液不易維護1.無雜質，維護容易2.光澤劑彈性大2.適用光澤劑少3.銅濃度不易穩定3.藥液

2、銅濃度穩定設備及藥液維護4.負載變化大易產生品質差異4.負載穩定銅品質亦穩1.原物料成本較低1.光澤劑成本高，銅鹽成本約銅球二倍2.耗電量低2.耗電量高操作成本3.維護成本低3.維護成本高單排與多排掛板比較鈦籃鈦籃 接觸電阻(r4)bulk soln陰極陰極 f/ b掛架掛架 接觸電阻(r1)陽極陽極 f/ b 或鈦包銅或鈦包銅 bar電解液電解液 電阻(r3)夾點夾點 接觸電阻(r2)單排上夾多排掛架接觸電阻無須在無氧化時以同力道鎖掛架方無接點電阻剝銅完全方同須以同力道鎖接點方同產能較低較高電流導入方式 可陰陽極對向導入雙向導入擺動上下擺幅相當下方有遲滯現象板尺寸變化小大osillation

3、osillationlong distance vibrationlong distance vibrationhigher speedhigher speed不同電鍍槽擺動方式plating equipmentflight-bar震槽邊震不同震動設計plating equipment不同鞍座設計plating equipment大槽用鞍座小槽用鞍座脈衝電鍍用鞍座常用電鍍整流器回饋控制mosfet變壓器lc整流shunt變壓器lc整流pwmlc整流shunt回饋控制自耦整流器scr整流器smps整流器可調式變壓器m回饋控制shuntlc整流水平電鍍導電機構造利早期型與亞智 (導電滾輪)造利f-

4、typeschmidato不同連續式電鍍系統比較 造利 schmid ato 上村 macdermid 輸送方式 水平 垂直 陰極導電方式 槽外陰極滾輪 槽內滾輪交替剝銅 夾具 槽內陰極鏈條槽外剝銅 夾具 槽外陰極導桿 陰極除銅方式 抑制藥液帶出 輔助陰極剝銅 槽外藥液剝銅 槽外電解剝銅 槽外藥液剝銅 槽外藥液剝銅 溶銅方式 1. 臭氧溶銅 2. 銅鹽補充 cuo 補充 fe+3-fe+2溶銅 圓形鈦籃加氧氣注入 圓形鈦籃 銅渣過濾方式 5m 濾芯循環 陽極袋 半透膜加濾芯 陽極袋 半透膜加濾芯 5m 濾芯循環 循環方式 5m 濾芯循環 溢流循環 強制循環 溢流循環 強制循環 板長限制 目前

5、45cm 10cm 無 板厚限制 薄板可用 薄板可用 薄板可用 薄板特殊設計 薄板不可用 電極接法 共陰不共陽 使用噴流方式 水刀 nozzle 噴流盒 水刀 抽吸引流 使用陽極 不溶性陽極 銅球鈦籃 適用藥水特性 carrier 吸附強 carrier 吸附強 含 leveller carrier 吸附強 類垂直線 光澤劑限制 無 無 有 有 有 二銅可能性 無 無 有可能 有經驗 有經驗 最大電流密度 dc 130asf pr 80asf dc 40asf pr 50asf dc 30asf pr 50asf 70asf 30asf 有效段長 1.26-1.62m 4m 6m 2.3m 未

6、知 價位 1 1.5 1.1-1.2 3 2 垂直與水平連續線比較項目垂直連續線水平連續線1.電流分布均勻但受遮板影響1.電流分布均勻易調整2.銅殏系統初建浴易因吸附造成光澤劑不穩2初建浴不易因吸附造成光澤劑不穩.3.銅殏系統陽極泥不易清除易造成銅顆粒3.板面易因高電流區附著不良反沾4.光澤劑損耗低4.光澤劑易被破壞，損耗過高5.盲孔效果良好5.同垂直連續線6.搭配脈衝電鍍適用於厚板6.不適用於厚板製程品質7.因contact-free可用於二銅7.須修改設計始可用於二銅1.銅殏系統藥液不易維護1.無雜質，維護容易2.光澤劑彈性大2.適用光澤劑少3.銅殏系統銅濃度不易穩定3.藥液銅濃度穩定設備

7、及藥液維護4.易因追板機構不良造成板邊燒焦4.薄板板邊易因接觸不良燒焦1.原物料成本較低1.光澤劑成本高，銅鹽成本約銅球二倍2.耗電量低2.耗電量高操作成本3.維護成本高3.維護成本高不溶性陽極溶銅系統比較電解溶銅臭氧溶銅氧氣溶銅三價鐵溶銅銅鹽溶解設備廠商造利造利造利ato造利, schmid量產經驗有有無有有原料磷銅球無磷銅、氧氣無磷銅、氧氣無磷銅、硫酸鐵氧化銅、碳酸銅電力需求幫浦, 整流器幫浦, 臭氧產生機幫浦幫浦, 還原整流器幫浦, 攪拌器原料成本nt$2.84nt$2.47-3nt$2.25nt$2.17nt$2.3-2.9維護成本高高溫型高低中低光澤劑損耗較高高溫型高低低無相關問題高

8、維護成本臭氧毒性溫度影響溶銅速率銅濃度不穩1. 銅面顆粒2. 氯離子持續升高3. 金屬雜質控制最大優勢無溶銅速率高設備單純原料成本低光澤劑穩定未來發展改換新離子交換膜設計無改用空氣導入1. 銅濃度監控2. 新蝕刻系統1.蒸氣去氯2.溶解槽過濾強化不同陽極系統比較項目不溶性陽極鈦籃磷銅陽極1.電流分布均勻1.電流分布受銅球形狀等不停變化2.初建浴不易因吸附造成光澤劑不穩2.陽極袋及銅球均需先建立吸附平衡3.不易因藥液懸浮微粒破壞板面品質3.陽極泥在藥液中易造成問題4.停線後不需dummy4.停線後析出陽極副產物易造成問題製程品質5.光澤劑易被破壞，損耗過高5.除初期吸附，光澤劑消耗穩定1.無雜質

9、，維護容易1.過濾負擔重2.銅補充系統設計較複雜2.銅濃度不易穩定設備及藥液維護3.適用光澤劑少1.銅鹽成本約銅球二倍1.如非持續操作，停線後dummy成本高2.光澤劑消耗為一般4-10倍2.藥液維護成本高操作成本3.耗電量高造利水平電鍍線基礎設計a-type:水刀與陽極合而為一c-type:陽極置於噴盒內d&f-type:陽極置於水刀噴盒內c+-type:中央改成水刀噴盒10 mm5 mm5-10 mm10 mmschmid水平電鍍線基礎設計不溶性陽極nozzle bardiskroller遮板陰極滾輪ato水平電鍍線基礎設計15 cm陽極噴流盒disk roller陰極夾點可動遮板

10、脈衝電鍍在電路上之原理charge transfer 過電壓hole rcp(h) + rct(h) + ir dropsurfacercp(s) + rct(s)rcp = 濃度極化造成之電阻 rct = 來自於電荷轉移造成之電阻ir drop = 來自於孔內溶液電阻造成之等效電阻poor t.p.hole 20 + 20 +100 140 or 3.5 to 1surface20 + 2040good t.p.hole 30 + 200 + 100 330 or 1.5 to 1surface30 + 200230pulse t.p.hole 30 +100 + 100 230 or 1

11、to 1surface30 + 200230carrier 及部分 levelers 增高 rct brightener 降低 rct脈衝電鍍理論1.利用反電解時建立另一虛擬擴散層，以緩和銅供應問題。2. 利用銅電鍍及解離時二階反應原理，建立一價銅反應擴散層，進一步強化銅供應來源： cu+2e-cu+e-cu cucu+22cu+3.孔內重新建立新電流分布，有助於展鍍均勻4.孔內因逆電流造成含硫光澤劑吸附量增加，有助於降低孔內極電壓，改善電流分布脈衝整流器實際電壓輸出曲線電流變化0電壓變化時間正常電流造成之電壓電感造成之電壓plating equipment脈衝電鍍與直流電鍍電位變化差異 直流

12、電鍍之電位變化陰陽極反應過電位溶液電阻線路及掛架等電阻 脈衝電鍍之一般電位變化陰陽極反應過電位溶液電阻線路及掛架等交流阻抗(集膚效應) 脈衝電鍍之切換時電位變化陰陽極反應過電位溶液電阻線路及掛架等交流阻抗(集膚效應)線路及掛架等電感脈衝電鍍所遭遇設備問題1.集膚效應造成之高交流阻抗，以及線路長度及距離所造成之瞬間高電感，造成輸入電壓不穩導致當機。2.電感與交流阻抗無法匹配導致波形不穩，造成掛架上不同位置效果差異，甚至雙邊電流波型不一。3. flight bar振動易造成瞬間阻抗而至當機。4.無法線上監控波型輸出，因局部接觸電阻增高，常造成負向電流輸出偏差，影響單槽品質表現。不同整流器輸出之理論

13、電壓變化正向電流值15030045060080010001200有效正向電流值120240360480640800960相對面積10203040536780正向電感增加電壓1.103.455.338.4313.4219.5126.69正向電阻增加電壓0.0560.1080.1690.2070.3020.4040.513正向增加總電壓1.163.555.498.6313.7219.9127.20負向電感增加電壓3.3110.3415.9825.2840.2658.5280.06負向電阻增加電壓0.1670.3230.5060.6200.9071.2121.540負向增加總電壓3.4710.661

14、6.4825.9041.1759.7381.60假設:1.線路陰陽交替捆成一束；陰陽極假設為平行二平面，間距12cm2.300a以下假設為2-up，以上假設為3-up3.r=(0.0287/2f)0.5(集膚效應)，u=l(di/dt)(電感影響)因脈衝波形造成之過電壓變化不計，假設波形之time-delay為0.3ms脈衝輸出理論模擬前述計算理論基礎應答速度(ms)8.330.50.30.10.05對應頻率6010001667500010000有效厚度(mm)8.732.141.660.960.68面積507085100125175200240半徑3.994.725.205.646.317.

15、467.988.74cps可用面積32.8940.4945.5050.0857.0069.0274.3882.31drpp可用面積15.5118.6120.6522.5225.3530.2632.4535.68不同頻率下之表面有效厚度不同線徑之有效面積不同條件下之交流電感如何解決高交流阻抗問題1.縮短電線長度。2.增大電路表面積(如單一粗線換多條細線) 。3.增大陰陽極導入點接觸面積。 4.扁擔及掛架增大表面積。5. 鞍座、flightbar及掛架需盡量保持清潔。如何解決高電感問題1.縮短電線長度。2.導通陰陽極之線路盡可能接近。3.盡可能採小槽設計。4.陰陽極間距離拉近。5.搭配水平或垂直連續線。脈衝電鍍上電氣特性對波形影響12.5left response13.5right