PCB制造知识(外层图形转移绿油外形加工)

CEDepartment1外层制作流程利用已完成的内层工序板料基材，进行钻孔并贯通内层线路，电镀铜层互连及加厚，图形蚀刻，铜面保护等工序，以及相关的可靠性测试，成品测试，检验后完成整个外层制作流程。第五部分：外层制作原理阐述CEDepartment2钻孔（Drilling)除胶渣/孔内沉铜（PTH)全板电镀（Panelplating)图像转移（Imagetranster)图形电镀（Patternplating)线路蚀刻（Circuitryetching)防焊油丝印（Soldermask)表面处理-金/银/锡（surfacetreatment)外形轮廓加工（profiling)最后品质控制（F.Q.C)第五部分：外层制作原理阐述外层制作流程：CEDepartment3第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)显影曝光菲林制作退膜蚀刻板面处理贴干膜图形电镀褪锡整体流程：CEDepartment4第五部分：外层制作原理阐述前处理工序（SurfacePre-Treatment)定义：将镀后铜面机械粗化及超声波孔内清洁，便于之后工序的干膜有效地附着在铜面上。超声波水洗水洗+火山灰酸洗热风吹干超声波水洗：提升孔内清洁能力及效果。水洗+火山灰：粗化板面及孔内清洁。酸洗：除油脂及减少铜面的氧化。热风吹干：将板面吹干。（+水洗）（+水洗）CEDepartment5第五部分：内层制作原理阐述前处理工序（SurfacePre-Treatment)流程应用主要参数应用物料酸洗速度，压力，浓度硫酸---水洗+火山灰速度，压力，火山灰量火山灰超声波水洗速度，压力---------干板温度：60~800C滤尘网---实例图示CEDepartment6第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)辘膜（贴干膜）菲林制作菲林检查曝光辘膜：以热贴的方式将干膜贴附在板铜面上。菲林制作：根据客户的要求，将线路图形plot在菲林（底片）上，并进行检查后投入生产。菲林检查：检查菲林上的杂质或漏洞，避免影像转移出误。曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物质进行光化学反应，以达到选择性局部桥架硬化的效果，而完成影像转移的目的。定义：利用感光材料，将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工艺步骤，达至所需铜面线路图形。CEDepartment7第五部分：外层制作原理阐述影像转移过程图例底片Cu基材贴膜曝光显影蚀刻褪锡干膜图电褪膜CEDepartment8第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)流程应用主要参数应用物料辘膜温度，压力，速度干膜（日立/长兴）菲林制作透光度底片（柯达/爱克发）---曝光曝光能量/时间/抽真空底片（柯达/爱克发）---显影浓度，温度，速度，压力碳酸钠，除泡剂实例图示CEDepartment9第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)贴膜机将干膜通过压辘与铜面附着，同时撕掉一面的保护膜。干膜铜板热辘保护膜贴干膜原理：CEDepartment10第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)曝光的作用是曝光机的紫外线通过底片使菲林上部分图形感光，从而使图形转移到铜板上。干菲林Cu基材底片光源曝光原理：CEDepartment11感光层主体树脂组成成分要点有关特性高分子聚合物丙烯单体的选择，分子量，玻璃化转移温度感光性显影特性密着性干膜强度褪膜特性架桥剂双键架桥聚合单体：亲水性与疏水性的平衡，架桥基团的浓度感光性解像度显影特性耐药品性（显影液蚀刻液电镀液）其他：光聚合开始剂，安定剂，染料，密着促进剂nmR1CCO2R2CH2CH3CCO2HCH2CH2＝C-COOC2H4OCOC2HO4COC＝CH2mCH3nCH3CH3CH3第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment12紫外光能量光引发剂R’单体聚合物自由基传递聚合交联反应感光原理：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment13曝光操作环境的条件：•温湿度要求：20±2°C，50±10%。(干菲林储存的要求，曝光机精度的要求，底片储存减少变形的要求等等。）•洁净度要求：达到万级以下。（主要是图形转移过程中完全正确的将图形转移到板面上，而不允许出现偏差。）第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment14第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)显影蚀刻褪锡显影：通过药水碳酸钠的作用下，将未曝光部分的干膜溶解并冲洗后，留下感光的部分。蚀刻：是将未曝光的露铜部份面蚀刻掉。褪锡：是通过较高浓度的褪锡水将保护线路铜面的锡层去掉。图形电镀图形电镀：用酸铜电镀的方法使线路铜和孔壁铜加厚到可以满足客户要求的厚度，并且以镀锡层来作为下工序蚀刻的保护层。CEDepartment15第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)流程应用主要参数应用物料显影浓度，温度，速度，压力碳酸钠，除泡剂---图形电镀浓度，温度，气压，摇摆，震荡，时间硫酸铜，盐酸，氨基磺酸锡，磺酸，硫酸，硝酸，铜球，锡球，光剂，过硫酸钠，除油剂褪膜蚀刻温度，速度，压力，比重退膜液，蚀刻液体、氨水------褪锡浓度，温度，速度，压力退锡水（SS188)---实例图示CEDepartment16显影的作用：是将未曝光部分的干菲林去掉，留下感光的部分。显影的原理：未曝光部分的感光材料没有发生聚合反应，遇弱碱Na2CO3（1.0%)溶解。而聚合的感光材料则留在板面上，保护下面的铜面不被蚀刻药水溶解。COCOOHOCH3COCOONaOCH31%Na2CO3显影的反应式：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment17第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)图形电镀的作用：将合格的，已完成干菲林图形转移工序的板料，用酸铜电镀的方法使线路铜和孔壁铜加厚到可以满足客户要求的厚度，并且以镀锡层来作为下工序蚀刻的保护层.CEDepartment18第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)图形电镀的流程：预浸微蚀预浸电镀锡酸性除油电镀铜烘干CEDepartment19图形电镀的反应机理：电镀铜的溶液中主要是硫酸铜(CuSO4)和硫酸(H2SO4),在直流电压的作用下,在阴极和阳极上分别发生如下反应:阴极:铜离子被还原,正常情况下电流效率可达98%Cu2++2e=Cu有时溶液中会有一些Cu+,于是会有以下反应：Cu++e=Cu有很少情况下会发生不完全还原反应：Cu2++e=Cu+第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment20阳极：阳极反应是溶液中Cu2+的来源：Cu-2e=Cu2+在极少的情况下，阳极也会发生如下的反应：Cu-e=Cu+溶液中的Cu+在足够量硫酸的情况下，可能会被空气中的氧气氧化成Cu2+:4Cu++0.5O2+4H+=4Cu2++2H2O图形电镀的反应机理：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment21药水类型:过硫酸铵,过硫酸钠,过氧化物目的:清除露铜面的氧化物,粗化露铜面.作用:使上下两层铜面结合紧密,避免甩铜.图形电镀的铜面微蚀（粗化）:第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment22目的及作用:1.去除露铜面上残存的微量氧化物;2.避免板上的露铜面氧化;3.使制板在硫酸溶液中预先浸润,为下一步酸铜电镀作好准备.图形电镀的硫酸预浸：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment23硫酸铜是镀液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极上获得电子沉积成铜镀层，硫酸铜的浓度一般控制在55~100克/升，提高硫酸铜的浓度可以提高允许的电流密度，避免高电流区烧焦；但是，硫酸铜（CuSO4)浓度过高，会降低镀液的分散能力。图形电镀的硫酸铜（CuSO4）：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment24硫酸的主要作用是增加溶液的导电性.硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响:1.若硫酸的浓度太低，镀液的分散能力下降；2.若硫酸的浓度过高，虽然镀液的分散能力较好，但是，镀层的延展性会降低.图形电镀的硫酸（H2SO4）：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment25为什么要使用磷铜阳极？因为使用磷铜阳极时，1.阳极在镀液中溶解速度较慢（形成黑色的阳极膜），使其阳极电流效率接近阴极电流效率；2.可以避免大量的Cu+进入溶液，形成铜粉或Cu2O，而导致镀层粗糙，产生节瘤；3.避免生成大量的阳极泥。所以，使用的铜球阳极必须为磷铜阳极。但是，磷铜中的含磷量要有一定值，若含磷量过高，会导致阳极膜过厚，阳极屏蔽性钝化，使溶液中的铜离子减少。图形电镀的铜球（角）阳极--磷铜阳极：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment261.任何硫酸盐镀铜液，如果没有添加剂，都不能镀出满意的镀层；2.添加剂所包含的整平剂能强烈地吸附在微观的凸起部位，从而对电沉积有抑制作用，达到电镀整平性；3.注意，只有在Cl-与添加剂的协同作用下，才能达到添加剂预期的作用效果，也才能够使镀层的内部应力减至最小。图形电镀的铜光亮剂：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment27图形电镀的磺酸预浸：目的及作用：使制板在磺酸溶液中预先浸润，为下一步电镀锡做好准备，同时避免带入水进去镀锡缸将其稀释。目的及作用：在镀铜层上加镀一薄层锡（约0.2~0.4mil），来作为下工序蚀刻时铜线路的保护层。图形电镀的镀锡：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment281.循环过滤；2.打气；3.摇摆；4.阳极袋.图形电镀的辅助设施（机械部分）：图形电镀的镀锡直接物料：1.磺酸锡；2.磺酸；3.锡球阳极（钛篮）；4.锡光亮剂.第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment29褪膜的原理：是通过较高浓度的NaOH（1-4%）将保护线路铜面的菲林溶解并清洗掉。Mn+：Li+，Na+，k+，Ca++Ki：扩散速度常数（Ka＞Kb→干膜碎片小）（Ka＜Kb→干膜碎片大）扩散速度：K+＞Na+KbOH-Mn+CuOCu2OCuO氢键(褪膜实质上就是OH,将氢键切断)KaOH-Mn+第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)CEDepartment30外层蚀刻的作用：是将露铜的铜面蚀刻掉，被锡覆盖的铜面被保留。外层蚀刻的原理：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)Cu2++4NH3+2Cl-Cu（NH3）4Cl2Cu（NH3）4Cl2+Cu2Cu（NH3）2Cl2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+1/2O2Cu（NH3）4Cl2+H2O蚀刻反应实质就是铜离子的氧化还原反应：Cu2++Cu2Cu1+CEDepartment31蚀刻因子的表述：蚀铜除了要做正面向下的溶蚀（Downcut)之外，蚀液也会攻击线路两侧无保护的腰面，称之为侧蚀，经常造成如蘑菇般的蚀刻缺陷，即为蚀刻品质的一种指标（EtchFactor)。•EtchFactor:r=2H(D-A)r=H/(B-)第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)ADH覆锡铜层+全电层基材b图电层CEDepartment32褪锡的原理：第五部分：外层制作原理阐述影像转移（Imagetranster)锡与褪锡水中HNO