PCB电镀制程详细讲解.ppt

1、,電鍍制程講解,目 錄 電鍍組織架構簡介 第一章:PTH工藝流程 第二章:ICU工藝流程 第三章:IICU工藝流程 第四章:蝕刻工藝流程 第五章:電鍍制程主要不良項目 第六章:電鍍工安注意事項 電鍍制程考核試題,第一章 PTH工藝流程,一、PTH前處理(磨刷) 目的:去除鑽孔后孔邊的披峰及板面氧化物,磨刷,水洗,超音波水洗,投板,高壓水洗,水洗,烘干,插板,注意事項: 1. 磨刷效果:以烘干后水破試驗大於15秒 2. 定期整刷:維持磨刷均勻性,避免造成局部過度磨刷 3. 刷幅:要求1.01.5cm,刷幅過多易造成隨圓孔(喇叭孔) 4. 定期檢查磨刷水洗噴嘴及清理銅粉(泥)等, 5. 高壓水洗:

2、3560kg/cm2,中壓水洗520kg/cm2 6. 超音波振蕩:將鑽孔后細小epoxy及磨刷銅粉去除(不能過強),二、PTH-Planted Throught Hole(導通孔鍍銅) 目的:將鑽孔后不導電的環氧樹脂孔壁鍍上一層極薄的金屬,使之具有導電性,為之后的制程(ICU)做準備 流程:,上料,膨鬆,回收,雙水洗,除膠,回收,水洗,預中和,水洗,中和,雙水洗,整孔,熱水洗,雙水洗,微蝕,雙水洗,酸洗,水洗,預浸,活化,雙水洗,速化,純水洗,化學銅,雙水洗,薄,下料,水洗,抗氧化,厚,下料,1.膨鬆 目的:使用於除膠渣前之處理劑,可除去鑽孔所產生的碎屑及污物,能膨鬆及軟化基材,以增進下一站

3、高錳酸鉀的咬蝕 作業參數及條件 溫度 7020OC 時間 6分 攪拌 擺動 槽體材質 S.S316或304 加熱器 鈦、石英或鐵弗龍 循環過濾 須要,2.除膠: 目的:將鑽孔后孔壁及內層銅薄上殘留的樹脂殘渣(smear)去除,並將孔內的樹脂(epoxy)部分咬蝕成峰窩狀,以加強化學銅與孔壁的結合力 溫度 7020 OC 時間 15分(12分18分) 攪拌 擺動 鼓風 總Mn量 605g/l Mn6+25g/l NaOH 408g/l 再生機電流 800A 槽體材質 鈦或S.S316 加熱器 鈦或鐵弗龍 再生裝置 須要,3.中和劑 目的:此藥液為酸性還原劑,可中和鹼性殘液,並可還原殘餘七價 錳,

4、六價錳及二氧化錳等可溶性二價錳離子,避免氧化劑帶入其 后之流程 作業參數與條件 溫度 452 OC 時間 6分 攪拌 擺動 槽體材質 P.E或PP 加熱器石英或鐵弗龍 過濾 須要,4.整孔劑 是一种微鹼性的化學品,主要含有陽離子界面活性劑,使原本負電性的孔壁形成帶正電性以利於活化劑鈀的附著;另一方面,使槽浴的表面張力降低,讓原本不親水性的板面及孔壁也能夠具有親水濕潤的效果,以利於后續的藥水更能發揮更好的效果 溫度 632 OC 時間 5分30秒 擺動 必須 水洗 三段水洗,第一段最好用4050 OC熱水洗 槽體材質 S.S316 或304 加熱器 S.S加熱器 過濾 須要,5.微蝕劑 是一种能

5、將銅表面粗化的藥液,一方面能將銅面上的氧化物,雜物及整孔劑咬掉,使在金屬化的過程中讓鈀膠體及化學銅能盡量鍍在孔內;另一方面是使板面粗化,讓化學銅在粗化的板面上有更好的附著力 反應原理: Cu+H2O2 CuO+ H2O CuO+H2SO4 CuSO4+ H2O H2O2 H2O+1/2O2,6.酸洗 一方面能去除板面的氧化物,另一方面將殘留於板面的銅監徹底的清除 室溫下作業,H2SO4濃度控制在7.52.5%(V/V),7.預浸劑 主要功能是保護鈀槽避免帶入太多的水分及雜質,並提供活化劑所需要的氯離子及酸度,而做為犧牲溶液以維持鈀槽濃度的穩定 鈀槽進水會生成Sn02與鈀的沉澱 作業參數及條件

6、溫度 25 OC 時間 3分12秒 擺動 必須 槽體材質 P.P或PVC,8.活化劑 具有高負電荷密度的錫鈀膠體,它能提供孔內所需的鈀觸媒,而能與化學銅有良好且細致的結合狀況 SnCL2+CL- SnCL3 PdCL2+2SnCL3 Pd(SnCL3)2CL22- 操作參數及條件: 溫度 30 OC(2035 OC) 強度:75 10% 時間 6分(58分) 比重:1.1451.180 擺動 必須 過濾 連續過濾 槽體材質 P.P或PVC,10.化學銅 是使經過前處理后的板子得到孔內金屬化效果的溶液 原理: Pd主反應: CuSO4+4NaOH+2HCHO Cu +Na2SO4 +2HC00N

7、a+2H2O+H2 副反應:2HCHO+NaOH HC00Na+CH3OH 鈀觸媒的氧化還原反應式 Pd+O2 Pd-O2- (ad)+Pd 2PdO (1) 4H (ad)+ Pd-O2- (ad) 2H2O+Pd (2) 2H(ad)+PdO H20+Pd (3),Pd,9.速化劑 主要在於剝除催化劑沉積在板面及孔內的錫殼,而露出所需要的鈀層,以利於化學銅的催化反應 操作參數與條件: 溫度 25 OC(2030 OC) 時間 5分(36分) 擺動 必須 槽體材質 P.P或PVC,通Air之目的 Cu+O-+H2O Cu2-+2OH- (4) 背光級數7級 沉積速率1530U”/23min

8、操作參數及條件 溫度 25 OC(2228 OC) 時間 15分(1218分) 負載 0.22dm2/l 攪拌 擺動 鼓風及過濾循環 槽體材質 PP或PVC 加熱器 石英或鐵弗龍,以上各節簡要介紹了PTH薄銅的工藝流程,PTH厚化銅工藝基本與此相似,唯一區別是厚化銅流程多了一道抗氧化,而薄銅抗氧化則在一銅后.,第二章 Palted(一次銅)即板面電鍍 目的:將PTH之后已金屬化的孔壁鍍上一層金屬銅,通常厚度為0.3mil(平均),依制程不同也可鍍至0.5mil至1mil,同時也起加厚板面的作用,故也可稱為板面電鍍 流程:,上料,酸浸,鍍銅,水洗,抗氧化,水洗,下料,硝掛架,水洗,上料,酸浸 去

9、除板面氧化物,維持銅槽槽液平衡 作業條件及參數 溫度 室溫 時間 1分 AR硫酸 102% 鍍銅 整流機的作用: 將交流電變成直流電 電鍍銅原理: 在直流電的作用下,銅離子從陽極逐步向陰極轉移的過程,陰極:CU2+獲得電子被還原成金屬銅,正常情況下,電流效率可 達98%以上,即: CU2+ + 2e CU 某些情況下鍍液中存有少量CU2+將發生反應,即: CU2+e cu+ 陽極: 陽極反應是溶液中cu2+的來源: CU - 2e cu2+ 在少數情況下,陽極也可能發生如下反應: CU 1e cu+,溶液中的cu+在足夠硫酸的存在下可能被空氣中的氧氣氧化成cu2+ 2CU+ + 1/2O2 +

10、2H+ 2CU2+ +H2O 當溶液中酸度不足時,CU會水解成CU1O1,形成所謂“銅粉” CU2+2H2O 2CU(OH)2+2H+ 氧化亞銅的生成會使鍍層粗糙或呈海綿狀,因此在電鍍過程中盡量避免一價銅的出現.,作業條件及參數 1. 鍍銅之均勻性控制以面銅為準 2. 制程控制條件 銅槽溫度 242oC CL-濃度 6020PPM 硫酸濃度 20015g/l 硫酸銅濃度 7010g/l 光澤劑 哈氏試驗調整,不燒焦,1L/(40006000)AH,硝掛架是通過強酸去除下板之后掛具上殘留的銅 溫度 室溫 HNO3(68%) 40050ml/l 抑制劑 355ml/l 時間 12分鐘 重要名詞 1

11、. 藥劑部分:陰陽極面積比 光澤劑 配槽 2. 操作部分:假鍍 活性碳過濾 均勻性(對后制程影響) 3. 設備部分: 天車故障 空氣攪拌 保養 自動添加 滴水時間 濾心,第三章 Patten Palted(二次銅),目的:將孔銅厚度鍍至0.81.0mil,同時將所需保留的線路部分以錫(或錫鉛)保護 流程:,硫酸銅 硫酸銅是鍍液中的主鹽,它在水溶液中電離出銅離子,銅離子在陰極上獲得電子沉積出銅鍍層,硫酸銅濃度控製在70 10g/L,提高硫酸銅濃度,避免高電流區 燒焦.硫酸銅濃度過高,會降低鍍液分散能力 硫酸 硫酸的主要作用是增加溶液的導電性,硫酸的濃度對鍍液的分散能力和鍍層的機械性能均有影響.硫

12、酸濃度太低,鍍液分散能力下降,鍍層光亮范圍縮小,硫酸濃度太高,雖然鍍液分散能力較好,但鍍層的脆性降低,一般控製在200 15g/l,氯離子 是陽極活化劑,它可以幫助銅陽極正常溶解,當濃度低于20mg/L時,會產生條紋粗糙鍍層,易出現針孔和燒焦;當濃度過高時,鍍層光亮度下降,低電流區鍍層發暗;如果過量,陽極表面會出現一層白色膜,即陽極鈍化,一般控製在20-80PPM 添加劑: 任何硫酸鹽鍍銅液,沒有添加劑的加入都不能鍍出滿意的鍍層.,相關槽作用 酸洗:去臟物,除去氧化物 抗氧化:防止板面氧化 硝掛架:除去掛架上的銅,其反應如下: 3CU + 8HNO3 3CU(NO3)2+2NO+4H2O,鈦籃

13、,陽極袋,過濾棉芯配槽前清洗程序. 1.配10g/L NaOH浸洗6小時以上. 2.鹼液處理后用清水沖洗 3.配10ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸3小時以上 4.最后清水沖洗 5.陽極袋,過濾棉芯用50-60度熱水浸泡2小時再用1-4方法清洗程序.,銅球配製前清洗程序 1.配20ML/L雙氧水和20ML/L的硫酸浸泡5-10分鐘呈暗色 2.用純水沖洗乾淨放入鈦籃 錫球配製前處理程序 1.配10g/L NaOH 浸20分鐘 2.經鹼液處理后用清水沖洗 3.配5ML/L硫酸中和殘留鹼性,浸10-20分鐘 4.用純水洗凈后放入鋯籃.,ICU IICU電流條件區別,電控系統,第四章 蝕刻工藝流程 蝕刻分

14、為酸性蝕刻與鹼性蝕刻兩种,電鍍所用的是鹼性蝕刻,從機體結構與工藝流程上都不同於內層的酸性蝕刻,以下主要介紹鹼性蝕刻的工藝,投板,剝膜,水洗,看殘膜,蝕刻,化學水洗,水洗,看殘銅,剝錫A,水洗,剝錫B,水洗,烘干,收板,蝕刻線,鹼性蝕刻機從機體結構上大致可分為剝膜,蝕刻與剝錫三段 剝膜:去除多余銅面上覆蓋的干膜,使線路以外部分的銅面裸露出來 剝膜條件: 溫度 505 OC NaOH濃度 41%,剝膜后PCB,蝕刻:去除線路以外部分多余的銅面(即一次銅),使線路在蝕刻阻劑錫鉛的保護下得以保留 蝕刻原理: Cu+Cu(NH3)42+2CL- 2Cu(NH3)2+ +2CL 2Cu(NH3)2+2CL

15、+O2+4NH3 Cu(NH3)42+2CL 新液洗條件 PH 9.50.25,蝕刻條件: CL- 19020g/l Cu2+ 15010g/l PH 8.20.3 比重 1.181.22 上噴壓力 1.80.3kg/cm2 下噴壓力 2.20.3 kg/cm2 溫度 482 OC,蝕刻后看殘銅,剝錫(鉛):剝除線路上面覆蓋的抗蝕刻阻劑錫(鉛),剝錫液分為單液型與雙液型兩种,電鍍所用的屬雙液型剝錫液,分為剝錫A與剝錫B兩部分,剝錫A是剝去板面的純錫,而剝錫B則是為了剝去板面的銅錫合金,從而使線路充分顯露出來 剝錫液(雙型液) 602A比重:1.2-1.4 H+:3.5-6.0N 602B比重:

16、1.0-1.12 H2O2:35 15ml/l,剝錫A藥液組成 A液: a氧化劑:用以將Sn/Pb氧化成SnO/PbO 抗結劑：將PbO/SnO轉成可溶性結構,避免飽和沉澱 c抑制劑:防止A液咬蝕合金 B液:a氧化劑:用以咬蝕錫銅合金 b抗沉劑:防止金屬氧化物沉澱 c護銅劑:保護銅面防止氧化 測定A液有無剝錫效用,請先關掉B液試走板子,看板面呈透明 狀,表示還有藥效,若呈現黑色表示A液已無效用,錫銅合金剝除 Cu6Sn5 Cu+Sn+(溶解) Cu3Sn Cu+Sn+(溶解) 計算公式: 剝錫量(g/l)=鍍錫厚度*密度*鍍錫面積 Sn密度=7.29g/cm3 Pb密度=8.9g/cm3 Sn

17、/Pb(60:40) 剝錫量:單液120g/l(140g/l) 雙液(A液)100g/l 雙液型剝錫液之優點 1.二步法完全剝除純錫鍍層和銅錫合金鍍層. 2.可解決鍍層分布不均勻引起的問題 3.不攻擊銅面及玻璃縴維底材 4.不產生沉淀,氧化,氧化,蝕刻后收板,第五章 電鍍各站主要不良項目,站別:PTH,背光不良(孔破) 產生根源:1.振蕩器故障 2.藥水濃度失調 處理方式:1.過ICU報廢 2.未過ICU重工微蝕掉孔銅磨刷整孔正常流程,脫皮 產生根源:1.磨刷效果不佳,臟物、氧化、膠跡未除盡 2.微蝕不足結合力不好 3.板子在空氣中滴水時間過長氧化嚴重 處理方式:報廢,起泡 產生根源:1.無電

18、銅液有問題 2.基板吸有藥液或水氣 處理方式:微蝕重工或報廢,銅渣 產生根源:1.銅球及PCB掉缸 2.陽極袋破損 3.鍍空掛 處理方式:1.孔內銅渣,用針挑出 2.板面銅渣,用砂紙打磨平整 3.以上兩種處理不好則報廢,板面不均 產生根源:1.銅面氧化后鍍銅 2.槽液受污染 處理方式:1.用砂帶研磨機研磨或手動砂紙打磨出貨,站別:ICU,燒焦 產生根源:1.藥水光澤劑濃度過高 2.電流過大 處理方式:報廢,鍍錫不良 產生根源:1.板面污染 2.錫槽污染 3.顯影不潔 4.陽極杆(線)導電不良 處理方式:1.過蝕刻後報廢 2.未過蝕刻直接重工鍍錫,站別:IICU,線路分層 產生根源:1.微蝕不足

19、,鍍層附著力不佳 2.外層退洗板殘膠 3.抗氧化劑未除盡 處理方式:報廢,剝膜不凈 產生根源:1.藥液溫度過低 2.藥液濃度過低 3.壓力不夠 4.速度不夠 處理方式:1.未蝕刻則重工 2.蝕刻后則修刮,將剝膜不盡造成之短路用刮刀 修刮ok,站別:蝕刻,蝕刻不凈 產生根源:1.藥液溫度過低 2.噴壓不夠 3.速度過快 4.ICU鍍銅不均 5.PTH值過低 6.比重失調 處理方式:1.剝錫前發現可直接進行過機重工或手動浸泡重工 2.剝錫后發現則報廢,線細 產生根源:1.速度過慢 2.蝕刻不凈板重工 處理方式:送報廢分析組判定,剝錫不凈 產生根源:1.酸度不夠 2.速度太快 3.比重太高 4.噴淋

20、壓力不足 處理方式:1.重工剝錫 2.流入后制程則報廢,第六章 電鍍工安預防知識,1.L型推車拉板過高失去重心，拉倒砸人 2.女孩子頭發過長被絞到傳動滾輪 3.機器在運轉過程中打開外蓋，被高壓水洗沖傷面部 4.機器運轉過程中檢修，換滾輪時不小心手被傳動輪高速運轉帶入絞傷 5.插板後框架板堆放過高，受輕微外力倒下砸傷人 6.電控櫃保養時，濕抹布擦機遇漏電傷人 7.屬噪音超標區，長期在此環境下工作，聽覺會下降,站別:磨刷站 工安隱患,1.L型推車運板時，每車不可超過300PNL，只可推車、禁止拉車 2.女孩必須帶網狀工帽，頭發全部扎進工帽內 3.機器在運轉過程中，嚴禁打開機體外蓋 4.保養、維護傳

21、動時，必須關閉傳動後再動手 5.插板後框架板堆放高度最高2層 6.保養電控櫃時，用乾抹布擦拭表面，大保養時關閉總電源後用吸塵器清理內部灰塵 7.本線作業員必須戴耳塞作業,改善對策,1.飛靶變形或v型座移位或板框鬆脫,天車未把飛靶挂穩, 天車運轉而使飛靶或板框掉下砸到人 2.防止藥水濺到皮膚上燒傷 3.PTH線屬噪音區,長期在此環境下聽力會下降 4.天車在運轉過程中,爬上流水線從事各種作業被天車撞傷 5.電控櫃保養時，濕抹布擦機遇漏電傷人,站別:PTH站 工安隱患,改善對策,1.PTH下板時需天車將飛靶放穩后再開始作業,隨時巡線, 發現飛靶或V型座移位及時維修處理,杜絕工安隱患 2.PTH作業清洗槽或加藥時必須穿水鞋、戴膠手套、穿防護衣 3.噪音超標區必須配備耳塞 4.天車運轉中,禁止任何人爬上流水線作業 5.何養電控柜時,用干抹布擦拭表面,大保養時關閉總電源后用吸 塵器清理內部灰塵漏電傷人,站別:ICU IICU站 工安隱患,1.拉板過高,失去重心拉倒砸傷人,擺板過高易倒砸人 2.添加藥水時,藥水濺到身上燒傷 3.天車撞傷 4.藥水擺放過高易倒或把桶壓壞,砸到人或藥水濺到身上 5.