PTH化学沉铜PP板面电镀

COMPEQConfidential電鍍一銅報告（FORPTH部分）CompeqManufacturingCo,.Ltd.Product&ProcessR&DDepartment電鍍系列報告COMPEQConfidentialITEM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﹕SummaryCOMPEQConfidential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”。COMPEQConfidential流程概述金屬化學穿孔(P-T-H)過程Cuposit清潔-調整劑233Preposit微飾劑746Cataprep404Cataposit44Cuposit加速劑19，19ECuposit化學銅328Electroposit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7.9mil以上，下面詳細論述。V-desmearDeburrCOMPEQConfidential詳細流程NO.工序化學品時間溫度1清潔—調整劑CleanerConditioner2336min50+/-3度2水洗*25minRT3酸洗Sulfuricacid2minRT4水洗*25minRT5微飾CircupositEtch746W2min33+/-2度6水洗*25minRT7預浸Cataprep4041min35+/-3度8活化Cataposit444min40+/-2度9水洗*23minRT10加速Accerlerator19or19E7min25+/-3度11水洗*22minRT12化學沉銅Circuposit32813min23+/-1度COMPEQConfidential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。COMPEQConfidential組成特性分析C/c233清潔-調整劑之特性﹕一優點﹕能除掉輕微的氧化物；微小的污漬；調整環氧樹脂/玻璃層壓板的界面二化學作用﹕Cleaner:利用液中之R--(OCH2CH2)XOHGroup促使Surfacelowdown同時清潔表面Conditioner:O利用[C17H35-C-N-(CH2)3-N-(CH2)2-OH+]=NO3-GroupH的吸附使孔壁呈正電性，以利Pd/SnColloid負電離子團吸附◎COMPEQConfidential組成特性分析除膠渣後的孔壁COMPEQConfidential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。COMPEQConfidential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1-2minCu++S2O8(2-)Cu2++2SO4(-2)B、硫酸H2O2系列（746W)﹕CU+H2SO4+H2O2CUSO4+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ReverseEtch或PinkRingCOMPEQConfidential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SurfaceTensionSn2++2H2OSn（OH)2+2H+COMPEQConfidential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+SnCl2PdSnCl4—PdSnCl4+6PdCl2SnPd7Cl16—SnPd7Cl16Pd6Cl12+SnCl2+PdCl22、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shipely44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COMPEQConfidential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ColloidCOMPEQConfidential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COMPEQConfidential組成特性分析預浸與活化差異對比預浸與活化參數工序使用藥品開缸濃度控制項目控制範圍過濾加熱器溫度時間預浸c/p404270g./l比重1.13--1.17需要Teflon35+/-3度1`CU1.5g/l活化c/p404270g./l比重1.13--1.17需要Teflon40+/-2度4`--6`CAT443%強度80--110%CU2g/l注意﹕比重的控制相當重要，而c/p404與CAT44比重相互維持。活化劑成分比較產品名稱PdCl2（g/l）SnCl2（g/l）備注CATAPOSIT448190標準組成CATAPOSIT4490.25350用于SnCl2的補充CATAPOSIT4488100用于SnCl2的補充防止SnCl2的錫含量升高COMPEQConfidential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+2HBF4Sn（BF4)2+2HClSn(OH)4+4HBF4Sn（BF4)4+4H2OSn（OH)Cl+2HBF4Sn（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COMPEQConfidential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COMPEQConfidential組成特性分析化學銅目前CCA/B線使用328-2，它具有優良的均勻性和colortune，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”(0.25—0.5um）如﹕C/P328b、中速銅﹕40-60u”(1—1.5um）如﹕C/P250c、厚化銅﹕80-100u”(2—2.5um）如:C/P251COMPEQConfidential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+NaOHCH3OH+HCOONaCO2+OH-HCO3-2Cu2++HCHO+5OH-Cu2O+3H2O+CHOO-Cu2O+H2OCuO+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0.25-0.5umCOMPEQConfidential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Dummyboards先行提升活性再作生產，才能達到操作要求2、Bathloading也因上述要求而有極大的影響，太高的Bathloading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COMPEQConfidential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COMPEQConfidential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COMPEQConfidential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/C233調整劑(PPM)含量銅含量PH值400-600PPM=700PPM9.0一，四四一，四酸洗H2SO43.5—6.5%一，四微蝕746W746(酸當量）CU2+H2O2咬蝕速率1.0—1.8N40g/l7-9%20-30uin/min1次/天1次/天1次/天三，六化學沉銅各工序控制範圍總表COMPEQConfidential組成特性分析化學沉銅各工序控制範圍總表工序控制項目控制範圍分析頻率預浸404比重CU2+1.097—1.187=2000PPM一，四四活化44比重44NPdSnCl2CU2+Fe3+1.157—1.1870.4—0.6N100—140PPM5g/l=1500PPM=100PPM一，四一，四一，三，五一，四四四加速19NCU2+0.15—0.35=700PPM一，四四化學銅白班小班CUNAOHHCHOPHFe3+Backlightdeopsiterate2.5—3.1g/l5-7g/l3-7g/l12.1=40PPM47-122次/天1次/天1次/天1次/天四1次/班COMPEQConfidential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-desmear1)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COMPEQConfidential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，