[法律资料]孔破-网络.doc
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1、一 孔内异常:1. 孔破:a. 出现于树脂与玻纤位置(1)化铜沉积速率底(2)整孔不良(3)活化不良,钯吸附不良(4)速化过度(5)气泡残留(6)悬浮物污染。b. 仅出现在玻纤部分(1)整孔不良(2)活化不良(3)速化过度(4)玻纤突出(5)玻纤咬蚀过度(6)氟化钙残留。c. 仅出现在树脂部分(1)沉铜附着不良(2)树脂突出(3)中和不良。2.孔内异物a. 钻孔参数不当,残削太多b. 玻纤突出c. 悬浮物污染d. 化学铜颗粒e. 钯槽颗粒 f.高锰酸钾(钠)残留3. 孔壁浮离a. 整孔过度,活化过度,速化过度b. 钻孔残削c. 除胶不良二 板面异常1. 粗糙/花纹a. 化铜颗粒b. 速化铜含量
2、过高c. 悬浮物污染d. 钯槽颗粒2. 铜皮剥离a. 微蚀不足b. 抗氧化膜残留c. 金属杂质沉淀d. 铜面氧化e. 化铜副反应过快f. 活化或速化不足g. 挂架污染h. 有机物污染 发红 a. CL-不足;b. 光剂过量;c. 导电不良;d. 温度太高. 板面针孔 a. 药液中有油脂杂质活性炭过滤处理 b. 有固体粒子或H2附着加强过滤和打气。c.光剂成分搭配不良. 一铜烧焦a. 电流过大b. 光剂太少c. 温度过低d. 硫酸含量过高e. 含铜太低f. 搅拌不足7. 镀层脱皮a. 刷磨不能砌底清洁油脂b. 脱脂失效,整孔剂或酸性清洁剂不能去除油脂c. 微蚀不好d. 硫酸洗失效e. 水洗太脏f
3、. 板面氧化解决的重点是:针对不良现象分晰,其实很多问题都是操作不当或管理不当的问题,另外一个重点就是要从切片看问题(不要跟我说你解决电镀的问题从不用看切片)PCB制造流程及说明(二)知识库 2008-06-01 20:16 阅读104评论0 字号: 大大 中中 小小 七镀通孔 7.1制程目的 双面板以上完成钻孔后即进行镀通孔(Plated Through Hole , PTH)步骤,其目的使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行金属化( metalization ), 以进行后来之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔壁。 1986年,美国有一家化学公司Hunt 宣布PTH不再需要传统的贵金属
4、及无电铜的金属化制程,可用碳粉的涂布成为通电的媒介,商名为Black hole。之后陆续有其它不同base产品上市, 国内使用者非常多. 除传统PTH外, 直接电镀(direct plating)本章节也会述及. 7.2制造流程 去毛头除胶渣PTHa一次铜 7.2.1. 去巴里 (deburr) 钻完孔后,若是钻孔条件不适当,孔边缘有1.未切断铜丝2.未切断玻纤的残留,称为burr.因其要断不断,而且粗糙,若不将之去除,可能造成通孔不良及孔小,因此钻孔后会有de-burr制程.也有de-burr是放在Desmear之后才作业.一般de-burr是用机器刷磨,且会加入超音波及高压冲洗的应用.可参
5、考表4.1. 7.2.2. 除胶渣 (Desmear) A.目的: a. Desmear b. Create Micro-rough增加adhesion B. Smear产生的原因: 由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值,而形成融熔状,终致产生胶渣。 此胶渣生于内层铜边缘及孔壁区,会造成P.I.(Poor lnterconnection) C. Desmear的四种方法: 硫酸法(Sulferic Acid) 、电浆法(Plasma)、铬酸法(Cromic Acid)、 高锰酸钾法(Permanganate). a. 硫酸法必须保持高浓度,但硫酸本身为脱水剂很难保持高浓度,且咬蚀出的孔面光
6、滑无微孔,并不适用。 b. 电浆法效率慢且多为批次生产,而处理后大多仍必须配合其它湿制程处理,因此除非生产特殊板大多不予采用。 c. 铬酸法咬蚀速度快,但微孔的产生并不理想,且废水不易处理又有致癌的潜在风险,故渐被淘汰。 d. 高锰酸钾法因配合溶剂制程,可以产生微孔。同时由于还原电极的推出,使槽液安定性获得较佳控制,因此目前较被普遍使用。7.2.2.1 高锰酸钾法(KMnO4 Process): A.膨松剂(Sweller): a. 功能:软化膨松Epoxy,降低 Polymer 间的键结能,使KMnO4 更易咬蚀形成 Micro-rough 速 率 作 用 Concentration b.
7、影响因素: 见图7.1 c. 安全:不可和KMnO4 直接混合,以免产生强烈氧化还原,发生火灾。 d. 原理解释: (1) 见图7.2 初期溶出可降低较弱的键结,使其键结间有了明显的差异。若浸泡过长,强 的链接也渐次降低,终致整块成为低链接能的表面。如果达到如此状态,将无法形成不同强度结面。若浸泡过短,则无法形成低键结及键结差异,如此 将使KMnO4咬蚀难以形成蜂窝面,终致影响到PTH的效果。 (2) Surface Tension的问题: 无论大小孔皆有可能有气泡残留,而表面力对孔内Wetting也影响颇大。故 采用较高温操作有助于降低Surface Tension及去除气泡。至于浓度的问题
8、, 为使Drag out降低减少消耗而使用略低浓度,事实上较高浓度也可操作且速 度较快。 在制程中必须先Wetting孔内壁,以后才能使药液进入作用,否则有空气残 留后续制程更不易进入孔内,其Smear将不可能去除。 B. 除胶剂 (KMnO4 ): a. 使用KMnO4的原因:选KMnO4而未选NaMnO4是因为KMnO4溶解度较佳,单 价也较低。 b. 反应原理: 4MnO4- + C + 4OH- MnO4= + CO2 + 2H2O (此为主反应式) 2MnO4- + 2OH- 2MnO4= + 1/2 O2 + H2O (此为高PH值时自发性分解反应) MnO4- + H2O MnO
9、2 + 2OH- + 1/2 O2 (此为自然反应会造成Mn+4沉淀) c. 作业方式:早期采氧化添加剂的方式,目前多用电极还原的方式操作,不稳 定的问题已获解决。 d. 过程中其化学成份状况皆以分析得知,但Mn+7为紫色, Mn+6为绿色,Mn+4 为黑色,可由直观的色度来直接判断大略状态。若有不正常发生,则可能 是电极效率出了问题须注意。 e. 咬蚀速率的影响因素: 见图7.3f. 电极的好处: (1).使槽液寿命增长 (2).品质稳定且无By-product,其两者比较如图7.4: g. KMnO4形成Micro-rough的原因: 由于Sweller造成膨松,且有结合力之强弱,如此使咬
10、蚀时产生选择性, 而形成所谓的Micro-rough。但如因过度咬蚀,将再度平滑。 h. 咬蚀能力也会随基材之不同而有所改变 i. 电极必须留心保养,电极效率较难定出绝对标准,且也很难确认是否足够 应付实际需要。故平时所得经验及厂商所提供数据,可加一系数做计算, 以为电极需求参考。 C. 中和剂(Neutralizer): a. NaHSO3是可用的Neutralizer之一,其原理皆类似Mn+7 or Mm+6 or Mn+4(Neutralizer)-Mn+2 (Soluable) b. 为免于Pink Ring,在选择Acid base必须考虑。HCl及 H2SO4系列都 有,但Cl易攻
11、击 Oxide Layer,所以用H2SO4为Base 的酸较佳。 c .药液使用消耗分别以H2SO4及Neutralizer,用Auto-dosing 来补充,维 护。 7.2.2.2 .整条生产线的考虑: A.Cycle time:每Rack(Basket)进出某类槽的频率(时间) B.产能计算: (Working hours / Cycle time)*( FIight Bar / Hoist)*(Racks/Flight Bar)*(SF/Rack)= SF/Mon C.除胶渣前Pre-baking对板子的影响:见图7.5 a.由于2.在压合后己经过两次Cure,结构会比1,3 Cur
12、e更完全,故Baking 会使结构均一,压板不足处得以补偿。 b.多量的氧,氧化了Resin间的Bonding,使咬蚀速率加剧23倍。且使1,2,3 区较均一。 c.释放Stress,减少产生Void的机会. 7.2.2.3. 制程内主要反应及化学名称: A化学反应: a .主要反应 4MnO4- + 4OH- + Epoxy 4MnO4= + CO2 + 2H2O b. 副反应: 2MnO4- + 2OH- 2MnO4= + 1/2O2 + H2O (Side reaction) MnO4= + H2O (CI-/SO4= /Catalize Rx.) MnO2 + 2OH- + 1/2 O
13、2 (Precipitation formation) 2MnO4= + NaOCI + H2O 2MnO4- + 2OH- + NaCI 4MnO4= + NaS2O8 + H2SO4 4MnO4- + 2OH- + 2Na2SO4 4MnO4= + K2S2O8 + H2SO4 4MnO4- + 2OH- + 2K2SO4 (For Chemical regeneration type process reaction) 2MnO4= + 1/2 O2 + H2O 2MnO4- + 2 OH- (Electrolytic reaction: Need replenish air for O
14、xgen consumption) B.化学品名称: MnO4-Permanganate NaS2O8 Sodium Persulfate MnO4=Manganate S2O4- Sulfate OH- Hydroxide(Caustic) CO2 Carbon Dioxide NaOCI Sodium Hydrochloride MnO2 Manganese Dioxide 7.2.2.4.典型的Desmear Process: 见表 7.2.2.5. Pocket Void的解释: A.说法一:Sweller残留在Glass fiber中,在Thermal cycle时爆开。 B.说法二
15、: 见图7.6 a压板过程不良Stress积存,上钖过程中力量释出所致 b在膨涨中如果铜结合力强,而Resin释出Stress方向呈Z轴方向,当Curing 不良而Stress过大时则易形成a之断裂,如果孔铜结合力弱则易形成B 之Resinrecession,结合力好而内部树脂不够强轫则出现c之Pocket void C如果爆开而形成铜凸出者称为Pull away 7.2.3 化学铜(PTH) PTH系统概分为酸性及碱性系统,特性依基本观念而有不同。 7.2.3.1 酸性系统: A.基本制程: Conditioner Microetch Catalpretreatment Cataldepos
16、it Accelerator Electroless Deposit B.单一步骤功能说明: a. 整孔 Conditioner: 1. Desmear后孔内呈现Bipolar现象,其中Cu呈现高电位正电,Glass fiber、Epoxy呈负电 2. 为使孔内呈现适当状态,Conditioner具有两种基本功能 (1)Cleaner: 清洁表面 (2)Conditioner: 使孔壁呈正电性,以利Pd/Sn Colloid负电离子团吸附 3. 一般而言粒子间作用力大小如表 因而此类药液系统会有吸附过多或Colloid过多的吸附是否可洗去之顾虑 4. Conditioner若Drag In 至
17、 Activator槽,会使Pd+离子团降低 b. 微蚀 Microetch 1. Microetching旨在清除表面之Conditioner所形成的Film 2. 此同时亦可清洗铜面残留的氧化物 c. 预活化 Catalpretreatment 1. 为避免Microetch形成的铜离子带入Pd/Sn槽,预浸以减少带入 2. 降低孔壁的Surface Tension d. 活化 Cataldeposit 1. 一般Pd胶体皆以以下结构存在: 见图7.7 2. Pd2+:Sn2+:Cl- = 1:6:12较安定 3. 一般胶体的架构方式是以以下方式结合:见图7.8 当吸附时由于Cl会产生架桥
18、作用,且其半径较大使其吸附不易良好,尤其如果孔内的Roughness不适当更可能造成问题。 4. 孔壁吸附了负离子团,即中和形成中和电性 e. 速化 Accelerator 1. Pd胶体吸附后必须去除Sn,使Pd2+曝露,如此才能在未来无电解铜中产生催化作用形成化学铜 2. 基本化学反应为: Pd+2/Sn+2 (HF)Pd+2(ad) + Sn+2 (aq) Pd+2(ad) (HCHO)Pd(s) 3. 一般而言Sn与Pd特性不同,Pd为贵金属而Sn则不然,因此其主反应可如下: Sn+2a Sn+4 + 6F- SnF6-2 or Sn+2 + 4F- SnF4-2 而Pd则有两种情形:
19、 PH=4 Pd+2 + 2(OH)- Pd(OH)2 PH4 Pd+2 + 6F- PdF6-4 4. Pd吸附在本系统中本身就不易均匀,故速化所能发挥的效果就极受限制。除去不足时会产生P.I.,而过长时则可能因为过份去除产生破洞,这也是何以Back_light观察时会有缺点的原因 5. 活化后水洗不足或浸泡太久会形成Sn+2 a Sn(OH)2 或 Sn(OH)4,此易形成胶体膜. 而Sn+4过高也会形成Sn(OH)4,尤其在Pd吸太多时易呈PTH粗糙 6. 液中悬浮粒子多,易形成PTH粗糙 f. 化学铜沉积Electroless Deposit 1. 利用孔内沉积的Pd催化无电解铜与HC
20、HO作用, 使化学铜沉积 2. Pd在化学铜槽的功能有二: (1) 作为Catalyst吸附 H- 之主体,加速HCHO的反应 (2) 作为Conductor,以利e-转移至Cu+2上形成Cu沉积 3. 其基本反应及Mechanism见图7.9a ; 7.9b : 4. 由于槽液在操作开始时缺少H2含量,故其活性可能不够,而且改变温度也易使槽液不稳定。故在操作前一般先以Dummy boards先行提升活性再作生产,才能达到操作要求 5. Bath loading也因上述要求而有极大的影响,太高的Bath loading会造成过度的活化而使槽液不安定。相反若太低则会因H2的流失而形成沉积速率过低
21、。故其Max与Min值应与厂商确认做出建议值 6. 如果温度过高,NaOH, HCHO浓度不当或者Pd+2累积过高都可能造成P.I.或PTH粗糙的问题 g. 整个反应状态见图7.10所示 7.2.3.2、碱性系统: A. 基本制程: Conditioner Etch Cleaner Catalpretreatment Activator Reducer Electroless Copper B. 单一步骤功能说明 a. Conditioner:Wetting agent + 10 g/l NaOH (A) 1. 以Wetting agent的观念,而非电性中和,如此可形成较薄的Film约300
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