电镀铜培训

2015/3/101软板电镀培训教材软板电镀培训教材软板电镀培训教材软板电镀培训教材2015/3/102SHADOW的制程黑影(Shadow®)制制制制程是电路板导通孔，其被金属化导通前的前处理制程。黑影制程的药水供应商为伊希特化，设备供应商为台北化工，产速为2.0M/MIN黑影制程为利用胶体科学，将石墨胶体附着于导通的孔壁上，以便于后制程(电镀铜)使孔壁金属化，形成线路导通。钻孔(或软板电浆)
水平黑影水平黑影水平黑影水平黑影线线线线
电镀线2015/3/103SHADOW线全景图两条SHADOW的产能约为55万平方英尺2015/3/104SHADOW的流程工作流程:清洁槽溢流水洗黑影槽烘干段水洗槽定影槽微蚀槽溢流水洗抗氧化槽烘干段水洗2015/3/105SHADOW各槽功能说明清洁槽清洁槽清洁槽清洁槽清除铜面及孔壁上之微尘杂质，并且让原本带负电性之孔壁因整孔剂之吸附而转变成带正电荷。以利黑影之吸附。溢溢溢溢流式水洗流式水洗流式水洗流式水洗去除过多之整孔剂，并防止整孔剂带入黑影槽。冷风吹干冷风吹干冷风吹干冷风吹干防止整孔剂带入黑影槽黑影段黑影段黑影段黑影段使孔壁附着一层半导电膜定影段定影段定影段定影段去除在孔壁与铜面上过多之黑影水洗段水洗段水洗段水洗段去除在孔壁与铜面上过多之定影烘干段烘干段烘干段烘干段去除水份，并使黑影固定于孔壁内。中中中中检检检检段段段段检测电阻或做为微蚀段重工之进料段用微微微微蚀蚀蚀蚀段段段段去除在板面与内层铜上之黑影溢溢溢溢流式水洗流式水洗流式水洗流式水洗去除剥落的黑影及铜混合物抗氧化段抗氧化段抗氧化段抗氧化段防止铜面氧化水洗段水洗段水洗段水洗段去除过多抗氧化剂烘干段烘干段烘干段烘干段去除水份，使板面干燥.2015/3/106主槽名主槽名主槽名主槽名称称称称药水名称药水名称药水名称药水名称分析分析分析分析项项项项目目目目操作操作操作操作浓浓浓浓度度度度操作溫度操作溫度操作溫度操作溫度槽液寿槽液寿槽液寿槽液寿命命命命清清清清洁洁洁洁整孔槽整孔槽整孔槽整孔槽C/CIIINormality0.09±0.04N52±±±±2℃℃℃℃5万万万万SF黑影槽黑影槽黑影槽黑影槽Colloid2SolidContent3.0±0.3%23±±±±2℃℃℃℃Cu2+1g/LpH8.5Cu2+1.0g/lSettlingTest15ml定影槽定影槽定影槽定影槽FixerNormality0.07±0.03N45±±±±2℃℃℃℃2.5万万万万SF微微微微蚀蚀蚀蚀槽槽槽槽SPSSPS80±10g/l30±±±±2℃℃℃℃Cu2+20g/LCuSO4Cu2+5g/LH2SO450%H2SO42%抗氧化槽抗氧化槽抗氧化槽抗氧化槽H2SO4ND2%RT每日每日每日每日当槽当槽当槽当槽2015/3/107項次項次項次項次內容內容內容內容頻率頻率頻率頻率1.设备点检不定時2.板子外观连续观察3.药液浓度每班一次4.微蚀速率每班二次5.背光每班二次6.SettlingTest实验每天一次7.导电度不定時8.粘度不定時2015/3/108SHADOW的保养1每班对PVA吸水海绵滚轮进行清洗,对水洗水进行更换.2每三天对黑影槽的滤芯进行清洗,对定影槽滤芯进行更换.3每周对黑影线全线进行保养4每月对黑影槽进行大保养.2015/3/109铜的特性铜的特性铜的特性铜的特性铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+的电化当量1.186克/安时.铜具有良好的导电性和良好的机械性能.铜容易活化,能够与其它金属镀层形成良好的金属--金属间键合,从而获得镀层间的良好结合力.2015/3/1010电镀铜工艺的功能电镀铜工艺的功能电镀铜工艺的功能电镀铜工艺的功能电镀铜工艺电镀铜工艺电镀铜工艺电镀铜工艺在化学沉铜层上或SHADOW上通过电解方法沉积金属铜,以提供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷.作为孔的化学沉铜层的加厚层,通过全板镀铜达到厚度5-8微米,称为加厚铜.作为图形电镀锡或镍的底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀铜.2015/3/1011电镀的目的电镀前电镀前电镀前电镀前电镀后电镀后电镀后电镀后SHADOW的的的的目的是在非导目的是在非导目的是在非导目的是在非导电的孔壁沉积电的孔壁沉积电的孔壁沉积电的孔壁沉积上一层石墨上一层石墨上一层石墨上一层石墨,起起起起到导通的作用到导通的作用到导通的作用到导通的作用2015/3/1012电镀示意图电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂)++--离子交换直流整流器ne-ne-电镀上铜层阴极(受镀物件)镀槽阳极CuCu2++2e-Cu2++2e-Cu2015/3/1013硫酸盐酸性镀铜的机理硫酸盐酸性镀铜的机理硫酸盐酸性镀铜的机理硫酸盐酸性镀铜的机理电极反应电极反应电极反应电极反应阴极：Cu2++2e----Cu副反应Cu2++e-----Cu＋Cu++e------Cu阳极：Cu-2e-----Cu2+Cu-e-----Cu+2Cu++1/2O2+2H+------2Cu2++H2O副反应2Cu++2H2O-----2CuOH+2H+Cu2O+H2O2Cu+----Cu2++Cu2015/3/1014酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液成分酸性镀铜液成分酸性镀铜液成分酸性镀铜液成分硫酸铜（CuSO4.5H2O)硫酸(H2SO4)氯离子（Cl-）电镀添加剂2015/3/1015酸性镀铜液各成分功能酸性镀铜液各成分功能酸性镀铜液各成分功能酸性镀铜液各成分功能CuSO4.5H2O：主要作用是提供电镀所需Cu2＋及提高导电能力。H2SO4：主要作用是提高镀液导电性能，提高通孔电镀的均匀性。Cl-：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。添加剂：主要作用是改善均镀和深镀性能，改善镀层结晶细密性。2015/3/1016酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响CuSO4.5H2O：浓度太低，高电流区镀层易烧焦；浓度太高，镀液分散能力会降低。H2SO4：浓度太低，溶液导电性差，镀液分散能力差。浓度太高，降低Cu2＋的迁移率，电流效率反而降低，并对铜镀层的延伸率不利。Cl-：浓度太低，镀层出现台阶状的粗糙镀层，易出现针孔和烧焦；浓度太高，导致阳极钝化，镀层失去光泽添加剂：（后面专题介绍）2015/3/1017操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响温度温度温度温度温度升高，电极反应速度加快，允许电流密度提高，镀层沉积速度加快，但加速添加剂分解会增加添加剂消耗，镀层结晶粗糙，亮度降低。温度降低，允许电流密度降低。高电流区容易烧焦。防止镀液升温过高方法：镀液负荷不大于0.2A/L，选择导电性能优良的挂具，减少电能损耗。配合冷水机，控制镀液温度。2015/3/1018操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响电流密度电流密度电流密度电流密度提高电流密度，可以提高镀层沉积速率，但应注意其镀层厚度分布变差。搅拌搅拌搅拌搅拌阴极移动：阴极移动是通过阴极杆的往复运动来实现工件的移动。移动方向与阳极成一定角度。阴极移动振幅50－75mm，移动频率10－15次/分2015/3/1019操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响操作条件对酸性镀铜效果的影响空气搅拌无油压缩空气流量0.3-0.8m3/min.m2打气管距槽底3－8cm，气孔直径2mm孔间距80－130mm。孔中心线与垂直方向成45°角。过滤过滤过滤过滤PP滤芯、1－5μm过滤精度、流量2－6次循环/小时阳极阳极阳极阳极磷铜阳极、含磷0.04-0.065%2015/3/1020磷铜阳极的特色磷铜阳极的特色磷铜阳极的特色磷铜阳极的特色通电后磷铜表面形成一层黑色(或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜为Cu3P又称磷铜阳极膜磷铜阳极膜的作用磷铜阳极膜的作用磷铜阳极膜的作用磷铜阳极膜的作用阳极膜本身对(Cu+--e→Cu2+)反应有催化、加速作用，从而减少Cu+的积累。阳极膜形成后能抑制Cu+的继续产生阳极膜具有金属导电性磷铜较纯铜阳极化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷铜的阳极化比无氧铜低50mv-80mv)不会导致阳极钝化。阳极膜会使微小晶粒从阳极脱落的现象大大减少阳极膜在一定程度上阻止了铜阳极的过快溶解2015/3/1021电镀铜阳极表面积估算方法电镀铜阳极表面积估算方法电镀铜阳极表面积估算方法电镀铜阳极表面积估算方法圆形钛篮阳极表面积估算方法:Fdlf/2F=3.14d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数方形钛篮铜阳极表面积估算方法—1.33lwfl=钛篮长度w=钛篮宽度f=系数f与铜球直径有关:直径=12mmf=2.2直径=15mmf=2.0直径=25mmf=1.7直径=28mmf=1.6直径=38mmf=1.22015/3/1022磷铜阳极材料要求规格磷铜阳极材料要求规格磷铜阳极材料要求规格磷铜阳极材料要求规格主成份主成份主成份主成份–Cu:99.9%min–P:0.04-0.065%杂质杂质杂质杂质–Fe:0.003%max–S:0.003%max–Pb:0.002%max–Sb:0.002%max–Ni:0.002%max–As:0.001%max影响阳极溶解的因素影响阳极溶解的因素影响阳极溶解的因素影响阳极溶解的因素阳极面积(即阳极电流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之间)阳极袋(聚丙烯)阳极及阳极袋的清洗方法和频率2015/3/1023添加剂对电镀铜工艺的影响添加剂对电镀铜工艺的影响添加剂对电镀铜工艺的影响添加剂对电镀铜工艺的影响载体载体载体载体-吸附到所有受镀表面,增加表面阻抗,从而改变分布不良情况.抑制沉积速率整平剂整平剂整平剂整平剂-选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率光亮剂光亮剂光亮剂光亮剂-选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶化分布不良情况.提高沉积速率氯离子氯离子氯离子氯离子-增强添加剂的吸附,各添加剂相互制约地起作用.2015/3/1024载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率.载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度电镀层的光亮度电镀层的光亮度电镀层的光亮度电镀层的光亮度载体(c)/光亮剂(b)的机理bbbbbbbcbcbccccbcccbcccbcccbcccbcbcbb2015/3/1025电镀的整平性能电镀的整平性能电镀的整平性能电镀的整平性能光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理bcccccbccccccbccccbbbcccbccbbcbcbcbcbcbbcbcbcbbbbcbcbcbclbcccbccbllccblllcbbblccbcbb光亮剂和载体光亮剂和载体光亮剂和载体光亮剂和载体光亮剂光亮剂光亮剂光亮剂////载体载体载体载体////整平剂的混合整平剂的混合整平剂的混合整平剂的混合过量光亮剂过量光亮剂过量光亮剂过量光亮剂2015/3/1026镀铜添加剂的作用载体抑制沉积而光亮剂加速沉积整平剂抑制凸出区域的沉积整平剂扩展了光亮剂的控制范围2015/3/1027电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法(mil)=0.0087*电镀阴极电流密度(ASD)X电镀时间(分钟)1mil=25.4µm2015/3/1028电镀铜板面镀层厚度分布评估方法电镀铜板面镀层厚度分布评估方法电镀铜板面镀层厚度分布评估方法电镀铜板面镀层厚度分布评估方法CoefficientofVariance:%100)(×=μσCo