线路电镀(二次铜)

资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 九. 二次铜 9.1 制程目的 此制程或称线路电镀 (Pattern Plating),有别于全板电镀(Panel Plating) 9.2 制作流程 目前二次铜作业几乎都是以龙门式自动电镀线为主,是垂直浸镀方式,上下料则采手动或自动. 设备的基本介绍后面会提及.另外值得一提的是为迎合 build up新式制程,传统垂直电镀线无法达 到一些规格如 buried hole, throwing power等,因而有水平二次铜电镀线的研发,届时又将是一大 革命.本章仍就传统负片二次铜流程加以介绍: 铜面前处理 镀铜 镀锡(铅) 9.2.0 Time table(时序图): 含镀槽在内,二铜自动电镀线所 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的槽数,少者 2,30多者 4,50,输送挂架 的天车 2~3部,因 此必须由程序来控制各槽起落,停滞时间,再由天车执行各 RACK流程顺序等 一连串复杂的动作,电 镀时间甚至可控制为设定安培小时,如此各天车就有一时间路线图称之 Time Table.拜 PLC的功能 愈来愈进步所赐,利用计算机的人性化接口,在程序的设计上简便又快速. 9.2.1 铜面前处理 二铜制程之镀铜前处理皆为 In line process,所以都是化学处理方式.一般的流程为: 脱脂 水洗 微蚀 水洗 酸浸 镀铜 水洗 此前处理的重点在于如何将前一制程-外层线路制作-所可能流在板面上的氧化,指纹,轻微 scun等板面不洁加以处理,并予以表面的活化使镀铜的附着力良好. 9.2.2 镀铜 9.2.2.1电镀基础 A. 法拉第定律 第一定律─在镀液进行电镀时,阴极上所沉积(deposit)的金属量与所通过的电量成正比 第二定律─在不同镀液中以相同的电量进行电镀时 其各自附积出来的重量与其化学当量 成正 比 B. 电极电位 当金属浸于其盐类之溶液中时 其表面即发生金属溶成离子或离子沉积成为金属之置换可逆反 应 直到某一电位下达到平衡 若在常温常压下以电解稀酸液时白金阴极表面之氢气泡做为任意零 值 将各种金属对"零值极"连通做对比时 可找各种金属对氢 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电极之电位来(NHE Standard Potential , Normal Hydrogen Electrode) 将金属及其离子间之氧化或还原电位对 NHE比较排列 而成"电化学次序"(Electrochemieal Series)或电动次序(Electromotive Force Series) 以还原观点而言 比氢活泼的金属冠以负值使其排列在氢的上位 如锌为-0.762 表示锌很容 易氧化成离子 不容易沉积成金属 理论上至少要外加 0.762V以上才能将之镀出 即 Zn + 2 e Zn, - 0.762 V 比氢不活泼者冠以正值 排在氢的下位 如铜之 Cu + 2 e Cu, + 0.34 V 愈在下位者愈容易还原镀出来 也就是说其金属态在自然情况下较安定 反之在上位者则容易生 锈了 C. 过电压(Overpotential) 在溶液中的带电物体在平衡时会存在一定电位值 此电位值称为平衡电位(E0) 当该物质产 生 一反应 不论化学 氧化还原 或物理反应 扩散 等 时 都必须赋予额外能量 这种 能量在 电化学的领域我们称为给予的反应电压叫作"过电压" 其关系可以下式表示 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 V(applied)-E C-1 电镀的过电压 在电镀过程中电压主要表现分成下列三项 ct+ mt+IR----------------(1) ct Charge transfer overpotential 电镀反应的过电压 mt Mass transfer overpotential 质传反应的过电压 IR 溶液本身的电阻 对电路板而言孔与表面为等位面 因此 s(surface)= h(Hole) 因此 s= h= sct+ smt+IRs= hct+ hmt+IRh---------------(2) 其中 mt表示带电离子藉 Diffusion作用通过 Diffusion layer所造成的电位差 其状况可以 下图 9.1表示图 9.1 显示的意义为在距离( )之外的溶液 其金属离子浓度可视为定值 其数值与整槽的平均浓度(C) 相同 而在一定距离( )内 金属离子浓度会逐渐下降 此一浓度下降的区称为 Diffusion Layer 而 值即为 Diffusion layer thickness 由于浓度梯度的存在(Concentration gradient)会消 耗电能 此即为 Mass transfer overpotential存在的原因 其大小可以下式表示 mt RT/nF (I/iL)=0.082(J/JL)---------------------(3) 其中 J及 JL分别代表电流密度及极限电流密度 而极限电流密度 JL可以表达 JL=(nFDCb/ )=K(Cb/ )--------------------------------(4) 当系统选定(Cb)操作方式固定( ) JL值相对也就固定 但( )值会大搅拌及挂架不同而修正 一般而言 板面因搅拌而( )变小 因此 JLS很大而造成 mts低 反之由于搅拌方向多和 孔 方 向垂直 孔内因为金属离子不易补充及搅拌不佳造成 Cbh偏低及 值偏高, 以致 JLh偏低 mtL 偏高( mth> mtsL)至于 IR项是溶液电阻形成的电压降 距离愈长降愈大 一般取板面的 IR=0 而孔内则为 EIR=(J.L2/2Kd)-----------------------------------(5) J 电流密度 L 板厚 d 孔半径 在一般状况 EIR>>0而 mth> mtsL 因此根据式(2)可知 cth> cts恒成立 也就是孔内的 Charge transfer potential永远小于 表面 的 Charge transfer potential 而且随着板厚愈大(即使 Aspect ratio不变) 两者差值愈 大 C-2过电压与电镀 在各种过电压中 真正决定电流密度的是 ct charge transfer overpotential 他与电流 密度 有如下图 9.2的关系 图 9.2为不同 ct时电流度的变化曲线(极化曲线) 其内容如下 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 a. 一般而言当系统被赋予电压时会相应产生电流 其电流变化一开始时较缓 尔后会呈稳定 上升 最后趋向极限电流密度 J(Limit) b. 上述可稳定增加之区间为可操作 Range 但一般为考虑电镀品质 当选择 J/J(Limit)=0.35~0.45为范围 c. 当电流密度达到 J/J (Limit)时 即便再加压电流密度也 不会再上升 d. 给予电压因分布不均而局部过高 则当 超过 1*时会产生氢气 造成局部烧焦及低电 流 效率的缺点 e. 若外加电压太高( ct> 2*) 则溶液产生大量氢气并产生金属粉末 由前述知 cts= cth成立 则由图 9.2知 Jcts>Jcth亦成立此即面铜比孔铜厚的原因(Throwing Power T.P.<=1)的主因 而由图 9.2可以发现 相同的 cts和 cth的前题下 Curve(II)所形 成 的电流密度差( J2=Jcts=Jcth)比 Curve(I)为小( J2= J1) 也就是后者(面铜/孔铜)电流密 度差较小 因此 Throwing power 较佳 其中 T.P.=(Jcth/Jcts)----------------------------------(6) 由上可佑若适当降低极化曲线(Plating curve)的斜率将有助于 T.P.的提升 D. 改善 Throwing power的方法 a. 提高 Throwing power的方法很多 包括 (1) 降低 cts和 cth之差值( ct) 其方法包括 改善搅拌效果 降低 IR值 包括提高酸度及加入导电盐 强迫孔内对流(降低 IR) 添加改变 Charge transfer 能力之添加剂包括载体光泽剂等 (2) 修正极化曲线 如之前所提藉降低极化曲线的斜率降低 J b. 修正极化曲极化曲线的方法 (1) 降低金属离子浓度 基本上过电压就是赋予带电离子反应所需能量 以驱使反应进行 因此离子愈少则要维持定 量 离子在 定时间内反应之难度愈高 因此必须给予较大能量 其结困即使得 J- 曲线愈平 见 图 9.3 由图上 可得几项推论 CuSO4浓度愈低 Throwing power愈好 上述结果也可推论到二次铜电镀线路不均的板子 其 Distribution也将改善 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 必须强调的是随 CuSO4降低 相同电路密度下所消耗的能量更大 降低金属离子另外衍生的问题将在后面讨论 E. Additive(添加剂) 见图 9.4 a. 基本上电镀的 Additive可分两大类 导电盐 多为无机盐类 用以降低 IR 修正极化曲线 多为有机物 b. 就 Additive 加入对极化曲线之影响讨论如下: 有机 Additive加入会吸附在被镀物上形成一孔状的 Film,有阻绝作用以致极化曲线 Shift, 使得 J由 J1降为 J2因而改良 T.P.(T.P.=1-( J/ Js)) 有机 Additive一般多为分子较高的分子 其 Diffusion不易 故一般多在表面沉积 造成表 面所吸附的 Additve比孔内多 以致孔内和表面极化曲线不一致 使对应的 J值产 生变化 J再 由 J2降到 J3 T.P.因此再度提高 Additive之加入 由于表面吸附作 用 有其一定值及"边际 效用递减"的作用 当完全没有时加入少量即影响甚大 其后再加 改变效果逐渐降低 最后会出现 多加无益反而有害的现象 F. 低铜浓度镀液的评估 a.. 主要考虑项目包括 a-1.操作的电流密度范围 一般而言极限电流密度和浓度存在下列关系 J limit=a+bCb Cb 镀液浓度 a,b 为常数 以 CuSO4镀液而言存在如下关系 J limit = 1.8+1.34 Cb ----------------------- (7) 而一般实际电镀的电流密度范围则为以下关系 J/J limit = 0.35~0.40 ----------------------- (8) 根据上述加以整理则有如表之结果 不同铜含量下之 J limit 与 J 之值 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 由表可知低铜镀液操作范围因而下移且缩小 此为设计上必须注意的事 一般而言 若电流密 度超过上限 易导致 T.P.下降或铜粗的现像 若太低则易造成白雾现像 a-2. Cu+2 累积的问题 在长期 Running的过程中 难免因电流效率无法维持 100%而导致 Cu+2浓度上升 其影响如下 浓度上升造成 Operation range 上移 导致原设计之 J值在新浓度中偏下限操作而导致 白 雾现象. 浓度上升导致极化曲线动以 T.P.下降 浓度上升使原先的 Additive不适用而导致电镀品质恶化必需说明的是这些现像在任何镀液 中都存在 但在低金属浓度镀液中特别明显 b. 反应时间的改变 直觉上认为电流密度下降导致电镀时间加长 其实并不尽然 因为其中有 T.P.的修正效应 表 为镀 1mil孔 铜厚度前题下 不同 T.P.所需反应时间计算 由上表可看出 若原有电镀系统之 T.P.很高 则降低 J值提高 T.P.值的贡献有限 因此使用低铜系统无法 缩 短电镀时间 也就是 Aspect ratio低或板厚低时此作法浪费时间降低产能 若 Aspect ratio高或原有板厚大 则 T.P.偏低 此时若能借着降低电流密度改善 T.P. 则 在 某一范围内可缩 短电镀时间 若电流密度太低 即使提高 T.P. 也会造成电镀时间增加 c. Additive的考虑 一般 Additive多为有机物 利用该物质吸附在电极表面形成多孔性薄膜形成电镀 Gap 造成 极化曲线偏移 达到提高 T.P.及改善 distribution的目的 一般而言 Additive在低电流区吸附效 果较差 故易形成白化问题 若欲提高低电流区的效果 一般采用分子量大吸附力较强的 Additive 而此类物质存在下列问题 吸附力强易在镀层中残留 形成镀层的 Occlusion 导致铜层易 Crack及降低导电性 分子量大的东西在操作中易老化分解 因此要注意添加及定期活性碳处理 分子量大的物质多半电性较弱 在溶液中不易 Migration吸附在阴极 为修正此一特性 分子量大的 Additive化合物本身多具有水合性强的官能基(Functional 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 group) 此类物质在分子量大时仍可以活性处理方式法除更新 但若分解为小分子时 会因水合性 太高去除因难而必须 Dump药液 为了提高 T.P. 一般 Additive多朝向大分子量接口活力强的分子发展 在此状况下 上述三 种缺点会逐渐呈现影响 在评估细线厚板及高 Aspect ratio板子镀液时必须留意 d. 板厚的影响 一般电镀在考虑 T.P.时多考虑 Aspect ratio 但事实上板厚的绝对值也是一项重要因素 9.2.2.2 镀 铜 A. 前言 非导体的孔壁在 PTH金属化而镀上一层薄无电铜后 立即进行电镀铜 电路板以铜为主要导 体,是因铜: 高导电度(electrical conductivity) 高强度(strength) 高延展性(ductility) 低成本 而且镀铜液配槽简单,后制程蚀刻亦是轻而易举,再加上废液(硫酸铜)处理容易,因此铜被大量 使用.装配由传统的波焊(Wave Soldering)改成由锡膏(Solder Paste)或树脂胶类之定位 使得孔 中不再进行灌锡 由孔铜负起导电的任务 因此对镀铜的品质 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 更严苛 而小孔径势之所趋 使 得孔壁的纵横比(Aspect Ratio)值愈来愈大 而今 Build-up制程带来更大的挑战, 如两面盲孔等, 镀液及电流都不易深入而必须设法改善使技术升级. 以下探讨镀铜的现况及趋势 B. 镀铜的演进 a. 传统式硫酸铜 这是属高铜低酸的传统铜液,其分布力( Throwing Power)很不好, 故在板面上的厚度分布很不 均匀 而且镀层呈柱状组织(Columnar) ,物理性质也很不好 故很快被业界放弃 b. 高分布力硫酸铜(High Throwing Power) 高分布力硫酸铜改采高酸量低铜量的方法 从基本配方上着手,改进通孔的特性 但由于添 加剂是属于有机染料类 其在镀液中的裂解物不但使镀液的颜色渐变 ,且使镀层的延展性的恶化 酸铜液原为蓝色的 经一段时间的操作后竟然会渐渐的转变成为绿色 经活性炭处理则又会回到 应有的蓝色来 为了要在孔铜上有好的表现 加了较多的平整剂(leveling agent),使得延伸性 (Elongation)不理想 无法耐得住基板在" "方向的膨胀 而常在通孔的肩部或膝部发生断裂 无 法通过美军规范中的热应力(Thermal Stress)测试 且对温度敏感 高电流区容易烧焦 粗糙等 毛病 因此也无法为业界接受. c. 第三代的硫酸铜镀液 经业者不断的改进添加剂, 舍弃染料系统, 而进入第三代的硫酸铜镀液 此时之铜层性质已 大有改善 多能通过漂锡试验 不管国内外各厂牌, 基本的配方都差不多 第三代硫酸铜虽然能符合目前的市场要求 但产速是一大问题, 若要求在板子任何地方的孔 壁要达到 mil厚度时 在 25ASF 25 的作业条件下, 需 60分钟以上的电镀时间 无法应付大 量作业 加以近年来线路板的装配方式起了革命 由传统式的插孔装配(DIP) 进步到表面黏着(SMT) 使得线路及孔径都变得更细更小更密 孔径变小 纵横比加大 更不容易让孔铜厚度符合规格 d. 镀铜的最新发展 高速镀添加剂(High speed additive) 脉冲电镀(Pulse plating) 药液快速冲击(Impinge)设备 C. 作业实务与注意事项 a. 硫酸铜液成份 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 表是典型常用镀液成份 b. 各成份及其功能 硫酸铜 是供给槽液铜离子的主源 配槽时要用化学级之含水硫酸铜结晶溶解使用 平时 作业中则由阳极磷铜块解离补充之 配液后要做活性炭处理(Carbon treatment)及假镀(Dummy plate) 硫酸 要使用试药级的纯酸 硫酸有导电及溶解阳极的功用 日常操作中铜量因 吹气的 氧化作用使阳极膜的溶解增加 故液中的铜量会渐增而酸量会渐减 要逐日作分析以维持其酸与铜 之重量比在 10:1以上以维持良好的分布力 镀液在不 镀时要关掉吹气 以防铜量上升酸量下降及 光泽之过度消耗 氯离子 有助阳极的溶解及光泽剂的发挥功能 使阳极溶解均匀 镀层平滑光 泽 氯离 子正常时阳极膜呈黑色 过量时则变成灰白色 配液及添加用的水一 定要纯 不可用自来水 因 其加有氯气或漂白粉 含次氯酸盐 会带入大量的氯离子 阳极 须使用含磷 0.02-0.06 的铜块 其面积最好为阴极的两倍 添加剂 主要有光泽(Brightner) 整平(Leveller) 载体(Carrier) 润湿剂(Wetter) 等 功 能, 用 '安培-小时'添加补充. c. 操作及设备 整流器与阴阳极 提供电流的整流器与阴,阳极间的配线方式非常重要 1. 配线的铜轴直径:此和每只 Fly-bar须要电流及拉线距离有关 2. 最好阴阳极杆的两端都有配接,可使电流分布均匀. 3. 参考图 9.5(a.b) 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 阳极,阳极钛篮与阳极袋 1.舍弃以前扁平型的 改为长条型以方便调整位置与数量. 2.阳极的长度要比阴极的挂架要短 以减少挂架下端高电流区之烧焦 见图 9.6(a.b), 至于短多少则要视阴阳极距,槽深,挂架,搅拌方式等实施状况而定. 3.阳极袋可用 PP材质 用以前要稀硫酸浸一段时间 4.正常的阳极膜是黑色的 若呈棕色时表阳极中含磷不够 呈银灰色时表液中氯 离子太 多而成了氯化铜 但这只是一般判断尚须槽液分析辅助. 5阳极袋的功用在防止阳极膜屑.碎铜粒掉落槽中,更换频率约一年四次,但只要发现 有破 得马上换掉. 过滤及吹气 1.过滤:一则使镀液流动,再则使浮游物被滤掉 其过滤速度应每小时至少使镀槽全 部镀 液能循环 3次 当然速度愈大愈能降低 diffusion layer的厚度有利电镀 滤 心要在 5微吋以下 之密度 以达清洁之目的 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 2.吹气管放置在阴极板的正下方两排向下 45 吹气,见图 9.7 除降低 diffusion layer 的厚度 加速离子的补充 更可以帮助光泽发挥作用 摆动与震动 摆动与震动的目的也在缩小 diffusion layer,并使孔内不残留气泡.. 温度 第三代硫酸铜要在 25 左右操作最好 温度高了会造成添加剂的裂解 不但用量 增加而 且造成污染非常不利 故在本省之亚热带气候夏天需要冷冻降温 但镀液低于 15 以下时会造成导 电不良 效率降 低 故到了冬天后又要做加温的设施 以减少因低温而造成的粗糙 无光泽甚 至烧焦 安培小时自动添加 此部份已属标准配备 d. 维护及管理 日常管理:槽液之日常操作可在一个过滤机中加装活性滤心 使裂解的有机物得以吸附使 镀层能保有良好的性能 此种日常轻度的处理可延长镀液的寿命 减少 carbon treatment的频率. 分析及补充:要每日对铜浓度 硫酸浓度及氯离子含量做化学分析 再根据实际结果做调 整,须注意做长期趋势分析以判断有否操作异常,或设定 条件有误. 光泽剂的补充分析: 1. 安培小时自动添加 2. 用哈氏槽(hull cell)仿真实验 3. CVS分析 9.2.3镀锡铅 9.2.3.1 前言 二次铜后镀锡铅合金的目的有二 a. 蚀刻阻剂, 保护其所覆盖的铜导体不会在碱性蚀铜时受到攻击 b. 装配焊接, 须再经 IR重熔,目前多已不使用. 由于铅对人体有颇大的为害,废液处理不便宜因此纯锡电镀已渐取代传统锡铅. 9.2.3.2 镀液配方及其操作 A. 标准型配方(Standard Bath) 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 阳极组成 60 锡 40 铅 与阴极之面积比为 1/2 搅拌要做阴极杆往复式机械搅拌 及 连续过滤 B. 高分布力镀液(High Throwing Power Bath) 其它搅拌 过滤 及阳极与标准液相同 高分布液与标准液最大的不同在金属浓度的大量降低 但同时都大大 提高游离氟硼酸量 使板子上不会因电流密度相差太大而引起镀层厚度的 悬殊差异 高分布液因金属含量低了在配液 成本及板子作业带出也因之降低 对于废水 的负担也相形减轻 C. 原理及操作 各个成份菜单 a. 钖铅槽以氟硼酸系为主 调配药液成份可得不同的钖铅比例 从 0%至 100%的组成都 可能,离 子来源是氟硼酸锡及氟硼酸铅在镀液中水解而成二价锡离子及二价铅离子. b. 游离氟硼酸在镀液中 主要功用则是阳极的溶解 增加导电度并能抑制锡铅盐类的分 解 尤 其是阻止二价锡氧化成为四价锡 又能帮助镀层晶元的细腻化 扮演着重要的 角色 氟硼酸是由 氢氟酸及硼酸二者反应而得 4HF + H3BO3 a HBF4 + 3H2O 但此为可逆反应会再水解而成为 HF及 H3 BO3 的 因此槽液中要挂一内装硼酸的 PP 布袋 以 抑制氟硼酸的水解 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 c. 添加剂中以蛋白梀 Peptone最常用.蛋白梀 Peptone 是一种蛋白质水解成胺基酸的过程 的产 物多由牛肉或牛胶在酸中水解所制成 用于电镀时多加有防腐剂以防细菌所败 坏 其在镀液是扮 演一种使镀层晶粒细腻化 抑制高电流区长树现象(Treeing) 并增 加并增加镀液的分布力, 其含 量以 5-6g/l为宜.蛋白梀不易用简单的方法分析 需用到 哈氏槽试验作为判断的方法 d. 镀槽不用吹气搅拌以免产生氧化四价锡沉淀 若前制程带入硫酸根则会和铅形成不溶 性硫酸 铅沉淀 一般处理的方式是在槽前加一槽氟硼酸浸渍 如此既可防止杂物携 入又可防止过多的水 引入后所造成的水解问题 e. 为焊接而作的镀层仍以钖铅为多 最常被要求的电镀钖铅组成是 40%铅 60%锡.一般 在两金属 间会产生接口金属(IMC) 对铜钖而言有 Cu3Sn的 phase及 Cu5Sn6的 phase 前者出现是焊 锡性不利的表征 后者是焊接之初焊接良好的产物. f. 因环保问题, 锡铅组成稳定度问题 很多使用者已改采纯钖作为电路板抗蚀金属. 纯 钖制程 后面会提及. 9.2.3.3纯钖电镀 A. 镀纯锡是一种极容易且广泛应用于特定用途的电镀 由于锡的 High throwing power 因此 即使特殊形状有凹孔的镀件 也不需要特殊形状的阳极来改善其电镀分布 B.商业化的锡镀槽目前有四种 各为氟硼酸锡 酸钾及卤化锡氟 C.硼酸锡槽 一种不太需要控制的槽液 阴阳极效率多到达近 100% 一般的锡电镀在氟 硼酸槽 中锡为+2价 而在锡酸盐槽中锡为+4价 因此电镀速率有两倍的差距 操作 温度约为 32~54 D.光泽系统可用的有多种 如 蛋白质(Peptone) 白明胶(Gelatin) -Naphthol 邻苯二酚 (Hydroquinone)等 E.锡槽原则上不加空气搅拌 以免产生锡氧化而生成白色沉淀 实务上锡阳极电流密度 以不超 过 25ASF为原则 以免因锡溶解过快而使槽内锡浓度增高. 9.2.3.3 污染的影响 锡铅镀液最容易引起污染的金属杂质就上游流程的铜 而影响锡铅镀层性质及其装配时 之可 焊性最大者也是铜 锡铅镀液中只要铜染浓度超过 20PPM时镀层立即会反映出各 种不良的征状 现分述于后 A.镀面由原来正常的浅灰色变成昏暗之深灰色 若用哈氏槽印证时 在 267 ml小槽中在无搅拌 之静止镀液中以 安培镀 10分钟后 在黄铜试片右缘低电流密度处会发现明显变黑的情形即为铜 污染之明证 B.铜污染会引起镀液中二价锡的氧化成为四价锡 并使阳极产生较多的钝层膜 甚至引 起镀层 中有氧化铅的存在 因而造成重熔的困难 会产生重熔后表面的砂砾状 锡面 不平(dewet)以及许 多小坑陷(pimpling)幸 好此种无法避免的铜污染可用低电流假镀法可 以除去 其做法是定时 用折折状的不锈钢板当成阴极假镀板 以 1-3 ASF去镀几小时 就可以除掉 C.除了铜之外其它也会有银 锌 镉 等都可能存在阳极中及来自环境中铁等的污染 幸好 此等微量的金属污染尚不致造成焊性的恶化 但若含量过多时也会影响镀液的分 布力及镀层之组 成 不过此等金属都比锡铅来的活泼 在酸性溶液中容易被折镀出来 也就是可用假镀方式除掉 D.镀液中除了金属污染外就是有机污染了 当然其大量是来自蛋白的裂解物 应定时 用活性 炭处理除掉 9.3 小孔或深孔镀铜 电路板的装配日趋紧密 其好处不外减少最后产品的体积及增加信息处理的容量及速度 对 板子而言细线及小孔是必然要面对的问题 就小孔而言 受冲击最大的就是镀铜技术 要在孔的 资料收藏 PCB收藏天地 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net 资料版权归原作者所有 Aspect Ratio很高时 既要得到 mil厚的孔壁 又不发生狗骨现象 而且镀层的各种物性又要通 过现有的各种规范 其中种种需待突破的困难实在不少 以下是一些对应的方式 A. 选择高纯度的特定助剂 如特殊的整平剂使在高电流处抑制镀层增加 使低电流处仍能有 铜 正常登陆 并严格分析 小心添加 仔细处理以保持镀液的最佳效果 B.改变镀槽的设计 加大阴阳间的距离 减少高低电流密度之间的差异 C.降低电流密度至 15ASF以下 改善整流器出来直流的纹波量(Ripple)至 以下 若不行 时 将电流密度再降低到 5ASF 以时间换取品质 D.增强镀液进出孔中的次数 或称顺孔搅拌 此点最为重要 也最不容易解决 加强过滤 循 环 每小时至少 次 或增加超音波搅拌 E.不要增加铜的浓度但要增大硫酸与铜的浓度比值 至少要 10/1以上 F.助剂添加则应减少光泽剂用量 增加载体用量 并用安培小时计管理添加 定时用 CVS 分析助 剂之裂解情形 G.试用脉波电流(Pulse Plating)法 以减少面铜与孔铜之间的差异 并增加铜层的延展性 并 能 以不加添加剂的方式使镀层得以整平 9.4水平电镀 水平电镀方式加上脉波整流器应是彻底克服小孔,高纵横比,细线等极高密度板子电镀瓶 颈,panel plating已不是问题,pattern plating若能成功,对业界造福更大. 欣见国内PIOTEC(造利)耕耘此领域多年,目前品质技术已不输国外业者.表9.5是水平电镀与垂 直电镀比较,从中当可看出其重要性. 当然水平电镀仍有待改善之处,如导电方式之选择,非溶解性阳极所带来之药液补充维持之问 题等.希望业者多加把劲,在此领域能独步全球. 二次铜制程介绍至此告一段落,下一制程是蚀刻(剥膜 蚀刻 剥锡铅). 资料收集 http://www.maihui.net 电子邮件 killmai@163.net OICQ号码 13985548