pcb PTH流程简介培训

Desmear&PTH流程简介培训深圳市美溢泰电路技术有限公司ShenZhenMultilayerCircuitTechnologyCo.,LTD一.前言由于单面板市场日益退缩,双面板及多层板已占据主要地位，其制程过程中化铜工艺乃必经之站尤显重要。它的作用就是使双面板和多层板的非金属孔，通过氧化还原反应在孔壁上沉积一层均匀的导电层,在经过电镀加厚镀铜,达到回路目的,要达到此目的就必须选择性能稳定可靠的化学铜液和制定正确的可行的和有效的工艺程序。二.化工流程双面板化学铜典型工艺流程如下:钻孔板→整孔→微蚀→预浸→活化→加速→化学铜→一铜加厚多层板的化学铜工艺流程和双面板的基本相同，不同之处在于多层板在整孔前须加孔内除胶渣处理。三、化工流程簡介3.1除胶渣(Desmear)印制板钻孔加工时，因钻头高速旋转与环氧树脂摩擦生热，可生成胶糊状钻污(smear)粘滞在孔内，这些钻污不仅会影响化学铜层与基体的结合力，还会防碍多层板内层铜环与外层电气的导通性。通过除胶渣处理，不仅能除去环氧树脂钻污，并能蚀刻环氧树脂表面使其表面产生生细小凹凸不平的小孔，以便提高孔壁镀层与基体的结合力并提高对活化剂的钯的吸附量，使孔空洞和吹孔现象大大减少。狭义的除胶渣是指高锰酸钾咬蚀这一站，而广义的除胶渣则包括三个站的流程，此三站為有机地结合在一起，环环相扣3.1.1膨松剂采用有机溶液使孔内环氧树脂胶渣溶胀，以利于下一站碱性高锰酸钾的直接咬蚀作用，其温度一般在70℃，浸泡时间為7分鐘。3.1.2除胶渣在高温的环境下，利用高锰酸钾强氧化能力除去溶胀了的环氧树脂，锰酸根和MnO2作为副产物的产生，将降低溶液的活性和氧化能力，通常采用电解或加入再生剂的方法将锰酸根再生为具有强氧化能力的高锰酸根，MnO2可用循环过滤的方式除去。3.1.3中和此溶液为酸性溶液，用来还原多层板带出的高锰酸根，并完全除去孔内残留的MnO2，锰酸根，高锰酸根等。也可中和前站残留于印制板上的碱NaOH。3.2化学铜(PTHPlatingThroughHole)流程配槽量溫度时间备注整孔55℃5分水洗*20.5-1分微蚀SPS,H2SO430℃2分水洗*20.5-1分预浸RT2分活化38℃5分水洗*20.5-1分加速49℃3分水洗*2RT0.5-1分铜40℃30分3.2.1整孔在化学铜时，在孔壁和铜箔表面同时发生化学反应，如果孔壁和铜箔表面有油污，指印或氧化层，就会影响化学铜层与基体的结合力，甚至沉积不上铜，所以必须要进行清洁处理。整孔另外一个重要作用就是调整孔壁基材的表面静电荷，通常钻孔后的板，孔壁带负电荷，这不利于随后吸附带负电性的胶体钯催化剂。通常会在清洁处理液中添加阳离子型的表面活化剂，其目的是提高孔壁对胶体鈀的吸附能力。整孔剂通常采用碱性溶液，因碱性溶液除油范围要比酸性溶液要广。循环过滤是非常必要的，有助于药液的均匀搅拌和对孔的渗透作用。加热可增强脱脂效果。整孔常见异常处理问题原因分析改善措施1.带出泡沫太多，造成下游槽的问题.1.整孔液被板子带出太多.2.清洗不夠.3.槽液配制不正确1.增加板子在整孔槽上停置的时间,使能滴回原槽.2.检查洗之水量最好先用自来水清洗增加其清洗能力.3.按原厂商的资料去检讨.2.槽液中出现固体粒子.板面上的固粒无法溶于非钳合性的槽中.1.增加间歇过滤.2.去毛头先予以清洗或蒸汽喷洗.3.指纹或尘土未除尽.1.配液或添加不对2.溫度太低.1.重配或添加.2.检查及调整.3.2.2微蚀微蚀刻处理又称为粗化处理或弱腐蚀为了提高铜箔表面和化学铜之间的结合力，除去铜箔的氧化层。利用微蚀刻溶液从铜基体表面上蚀刻掉2~3微米的铜层，使铜箔表面粗糙。通常使用过硫酸钠或H2SO4/H2O2微蚀刻溶液。也有使用过硫酸銨(APS)的，為了保证微蚀效果，要求每班生产前应测试铜的微蚀速率。最佳粗化深度为2~5微米，可以保证化学铜的良好结合力。通常采用失重法计算铜的蚀刻速率:微蚀速率μm/min=失重(g)×5.6/板面积(dm2)×处理时间理想的微蚀速率為1~1.5μm/min新开缸的微蚀液，开始蚀刻速率较慢，可以加入4g/L硫酸铜或保留25%的旧母液。当铜浓度高于7g/L以上时，其蚀刻速率保持稳定。微蚀液异常处理问题原因分析改善措施速率太慢或未做微蚀1.如用APS或SPS时可能已溶铜太多.2.如为H2SO4/H2O2系列时,可能二者中不足情形,也可能铜量多.3.温度太低.4.糟液受整孔液污染.1.换新槽液.2.分析及补足,使静置槽液令多余硫酸铜结晶.3.检查改进.4.按前法改正.微蚀板面发生条纹或微蚀不足1.整孔后清洗不足.2.整孔液中之润湿剂与微蚀液冲突不共溶.3.清洁剂除污之效果不够.4.如用APS做微蚀,当铜量增加时会留下双盐的污膜。5.微蚀不足,蚀后板面仍光亮.6.铜与铜层附著力不良走微蚀不够或后清洗不足.1.增加清洗或改善挂架以减少整孔液之带出.2.二者使用相同的厂商或改善润湿剂.3.调整清洁温度浓度及处理时间.4.增加后处理之稀硫酸或更换已有的槽液.5.检查其蚀铜速率并补充或更换.6.检查及改善微蚀液及后清洗处理液.3.2.3预浸为防止将水带到随后的活化液中，使活化液的浓度和PH值发生变化，影响活化效果，通常在活化前先将印制板浸入预浸液处理，然后直接进入活化液中。预浸液中铜浓度变高，铜就会被带到活化液中，造成活化液的分解或聚沉，原则上讲，预浸剂除钯外其他成分应与活化剂相同，这也是对活化剂的一种缓冲作用。3.2.4活化活化的目的是在绝缘基体上吸附一层具有催化能力的金属颗粒，使经过活化的基体表面具有催化还原金属的能力，从而使化学铜反应在整个催化处理过的基体表面上顺利进行。使绝缘基体表面具有活化性能的方法通常有分步活化法，胶体铜活化法，胶体钯活化法等。3.2.5速化活化之后在基体表面上吸附的是以金属钯為核心的胶团，在钯核周围包围着碱式锡酸盐化合物。在化学铜之前应除去一部分，以使钯核完全露出来，增强胶体钯的活性．加速还可以除去多余的碱式锡酸盐化合物，从而显著提高了化学铜层与基体间的结合强度．加速处理的实质是使碱式锡酸盐化合物重新溶解．如果加速液的浓度过高，时间过长，会导致吸附的钯脱落，造成化学铜后孔壁出现空洞．活化液、加速液异常处理问题原因分析改善措施1.槽液表面有银色亮膜1.部份液中之钯遭到氧化.槽液不用时要加浮动的皮膜予以遮盖.不可吹入空气造成氧化2.槽液变成透明澄清而在槽底形成有色沉淀.槽液中钯浓度太低,二价锡太低,或氯离子太低或吹入空气,使鈀胶体聚成一团而沉淀。要用浮动膜盖加在液体表面避免吹入空气分析管理:pd2+酸度,比重倒掉槽液重配槽3.速化液中出现固体粒子.由于活化液带入太多而形成凝团.增加活化在槽子上的停留时间.★加强活化后之清洗.★速化液定时过滤4.由于活化不良而造成铜孔壁破洞活化液中浓度太低.活化槽液酸浓度温度太低.分析及添加.注意改善调整到范围内5.速化不良造成铜孔壁附著力不佳.活化液浓度太高使附著上的钯膜不易被速化.活化时间太长.速化浓度或温度太低.速化温度太高或时间太久,造成过度速化,剥掉局部钯层.应分析及改正.注意改变.注意添加及改善.注意速化之操作及其浓度3.2.6化学铜为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性，即进行化学铜，亦称无电铜，俗称沉铜．它是一种自催化还原反应，在化学铜过程中Cu2+得到电子还原为金属铜，还原剂放出电子，本身被氧化．化学铜依据其不同目的而沉积不同的厚度，如果只要求给予导电性，可用化学镀薄铜，厚度0.3~0.5μm；若为了节省一次铜，应用化学镀厚铜，厚CuSO4.5H2O，甲醛作為还原剂提供电子，常用的络合剂是EDTA．2Na．一般的操作条件為：Cu2+:2.0~2.4g/LNaOH:8~10g/LHCHO:4~7g/L络合剂：（摩尔比）≧1.5化学铜沉积速率随著镀液中Cu2+浓度增加而加快，络合剂的浓度一般控制在相当于Cu2+克分子浓度的1~1.5倍为宜．其保证Cu2+在强碱条件下不产生氢氧化铜沉淀。由于不同的络合剂对铜的络合常数不同，而且络合常数随溶液的PH值而变化，铜离子的氧化电位也有所差别，这些差别造成了化学铜反应所需要的PH值也不同．当溶液PH值过高时会产生粗糙的化学铜层，而且溶液会迅速分解．提高化学铜速率，对某种类型的化学铜液都有一个固定的极限温度，当超过使用温度极限时，化学镀铜液副反应加剧，造成化学铜液快速分解，必须在最佳温度条件下操作才能得到良好的化学铜层．生产中采用连续过滤，工作移动，或者电磁振动，空气搅拌溶液，这些措施一方面起稳定溶液作用，同时提高了沉积速率．化学铜就是要在孔内壁表面覆盖一层均匀的，电导率高，延展性好，抗张强度高，耐热衝击的金属铜，而化学铜过程中各种溶液组分的变化对化学铜质量影响很大，因此必须对化学镀铜质量加以严格的控制．化学铜异常处理问题原因分析改善对策槽液不安定,容易在板子以外其表面上沉积1.槽液配置不对.2.补充添加有问题.3.工作量不对.4.槽液受到污染.5.维护太差.6.温度太高★要在槽中无工作时添加补充.要逐次分量补充,勿使一次大量添加.勿超过建议工作量(反应过猛时,可能引起槽液的分解).★板子在槽液中要均匀放置,局部板量太多,会引起剧烈反应.板子入槽前要洗净及减少洗水带入.钯液被带入时可能引起急速分解.★定时过滤,除去落入槽中的钯胶团.镀槽使用前要彻底清洁.不用时槽液加盖减少灰尘之落入.清洗滤芯布至其洗水不再出现泡沫.应每天过滤槽液一次,大量生產时,应连续过滤,并注意清除过滤系统中之积铜.定时清除槽壁上之积铜,阻止其生长.★清洗镀槽应先用稀硝酸清洗或微蚀液浸泡,再用稀NaOH中和洗净.太高可能导致槽液的分解,注意保持./表示工作量太高应减少之应作分批小量之添加,不可一次大量补充.速率缓慢或有铜表面暗色镀液不平衡工作量低静置不当.温度太低.机物或油类污染.吹气太强.一般槽液在夜晚无工作时应降低浓度60~70%,等次日开工时添加到100%.关掉吹气,检查液面有无油类,然后把油类刮除,如仍无法解决时换掉药水时,并先把镀槽洗净.按厂商建议去做.4.化学铜沉积速率测试内容沉积速率化学分析方法目的沉积速率分析药品PH=10NH3-NH4Cl缓冲液/30%的双氧水/无水乙醇/0.1molEDTA/0.5%PAN指示剂器具10cm×10cm的基材/250ml燒杯20ml量筒/25ml滴定管分析方法A.取10cm×10cm的基材，走完PTH流程；B.加15mlPH=10NH3-NH4Cl缓冲液，2～3滴双氧水；C.将铜全部蚀完后，加15～20ml无水乙醇；D.加DI水20ml，PAN指示剂5滴；E.用0.1molEDTA滴定呈草绿色為终点，消耗体积為Vml计算沉积厚度（u〞）=（140.451/长×宽）×V×f(f為0.1MEDTA之力价)沉积速率（u〞/min）=沉积厚度/沉铜时间控制范围化学薄铜:15～25u〞/15min化学厚铜:70u〞/30min5.微蚀速率计算方法一、测试方法：1.取10cm×10cm无铜基材板，放入120~130℃的恒温烘箱中烘烤30min；2.取出基材放入乾燥器冷却至室温，予以称重G1(电子称精确到0.0001g)；3.用细铜丝悬挂，按正常Desmear流程走完至中和后水洗，拿起同样放入120~130℃的恒温烘箱中烘烤30min；4.取出基材板放入干燥器冷却至室温，予以称重Ｇ2（电子称精确到0.0001g）；计算：咬蚀率(u)=(G1-G2)×1000/2×10×10=5×(G1-G2)mg/cm2二、微蚀率控制标准0.2mg/cm2＜u＜0.5mg/cm26.微蚀蚀铜速度测定6.1准备试验片1dm2(10cm×10cm)全铜板(镀电镀铜后)，放入烤箱150℃烤30分钟。置入干燥皿中，冷却后称重A(g)。放入微蚀液中浸泡3分钟，水洗，再放入烤箱150℃烤30分钟后置入干燥皿中冷却，称重B(g)。6.2计算蚀铜速率(μ〞/分)=(A-B)×104×39.37/8.9×