PTH工艺培训.ppt
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1、沉铜工序培训资料,制作:ME/何自立 日期:2009年4月,2,目 录,流程原理介绍 主要监控项目 生产设备介绍 常见问题处理,3,流程原理介绍,钻孔,去毛刺,化学沉铜,PTH工序总流程:,加厚铜,磨板烘干,外层干膜,4,流程原理介绍,5,放 板 压力水洗 刷 磨 高压水洗 超音波浸洗 加压水洗 水 洗 烘 乾 收板,流程原理介绍,去毛刺流程,6,毛刺,流程原理介绍,毛刺,7,去毛刺目的,流程原理介绍,去毛刺的作用:清洁板面,去除钻孔后孔口的毛刺、披锋,防止形成孔口镀瘤导致的孔小及后工段PTH的镀层与底层的结合力差而脱落,提高可靠性。,8,刷磨机之基本构造,1.背压滚轮:刷磨时能撑住顶住板子使
2、能承受刷力 2.传动滚轮:输送板子用 3.上压滚轮:压住板子保持行进方向 4.冷却水喷嘴:冷却板子与磨轮所发生之磨擦热量,故喷嘴 角度需调到使水喷在刷磨轮与板子的交接处 5.水洗喷嘴:去除刷磨后之残屑,故方向需与板面垂直或与板子输送方向偏约5度,流程原理介绍,9,去毛刺主要控制项目(宇宙线),磨板速度:2.0-3.0m/min 水膜测试:10-15S 磨刷电流:2.0-3.0A 磨痕宽度:板厚0.4,磨痕宽度8-10 板厚0.4:磨痕宽度10-12 溢流水洗压力:板厚0.4,15-20 psi 板厚0.4,20-30 psi 高压水柱水洗:板厚0.4,关闭 板厚0.4,100 psi 放板间距
3、:板厚0.4:10cm 板厚0.4:5cm 烘干温度:855 磨刷打开后是否有水洗。,流程原理介绍,10,1.正确的刷痕须如下图所示,刷痕须左右均匀等宽 2.刷痕两边宽中间窄,表示刷磨轮已变形两边突起,须进行整刷矯正。若刷痕一端宽一端窄,则表示刷磨轮传动轴到抵板滚轮的距离左右不一致,须调整机器压辘及磨刷,大小极差应3mm。,磨痕判断 :,流程原理介绍,11,流程原理介绍,磨板前后表观,12,去钻污(Desmear)+沉铜(PTH)流程:,Desmear:磨板上板膨松双水洗除胶渣回收双水洗预中和水洗中和双水洗 PTH:整孔双水洗微蚀双水洗酸浸双水洗预浸活化双水洗加速双水洗沉铜双水洗下板酸浸板电水
4、洗磨板线路,13,膨松孔内树脂、渗入树脂聚合后的交联处,降低树脂聚合物间的键合能,使其形成疏松的结构,以利于KMnO4咬蚀成微观粗糙的表面。,膨胀,流程原理介绍,14,Desmear的作用原理,去除钻污,使孔壁形成微观粗糙面,增强 其与化学铜层的结合力,化学反应方程式如下: 主反应: C(树脂)+4MnO4-+4OH- CO2 +4MnO42-+2H2O 副反应1: 2MnO4-+2OH- 2MnO42- +O2 + H2O 副反应2: MnO42-+ H2O MnO2+ 2OH- + O2,流程原理介绍,15,Desmear的作用原理,流程原理介绍,为延长KMnO4溶液的使用寿命,我们使用电
5、解再生的方法将MnO42-电解转变成MnO4-。 阳极反应: MnO42- -e MnO4 4OH - - 4e2H2O + O2 阴极反应: 4H+ + 4e -2H2 ,电解再生效果:理论上,每1AH (安培小时)的电量可将3g的MnO4-2 氧化成2.2g 的MnO4-,16,流程原理介绍,电解再生器,17,钻孔后,Desmear后,流程原理介绍,去钻污前后对比,18,钻孔后,Desmear后,流程原理介绍,Desmear前后对比,19,Desmear后,普通Tg板材,高Tg板材(无填料),流程原理介绍,20,Desmear后,流程原理介绍,高Tg板材(有填料),21,流程原理介绍,膨胀
6、前,膨胀后,高锰酸钾处理前,高锰酸钾处理后,22,流程原理介绍,用硫酸/双氧水溶液预先将残存在板面或孔壁处的大量二氧化锰和高锰酸盐中和除去 。仅留下少量死角待后继中和缸处理。 优点:节省成本(中和剂较贵),中和反应迅速 缺点:对铜面有一定的微蚀,预中和,23,流程原理介绍,中和的作用:碱性KMnO4溶液会跟除油剂及活化剂反应破坏其有效成分,所以需要对KMnO4溶液进行还原中和处理: MnO4- +R(中和剂)+H+ MnO42- +H2O 过于剧烈的还原会使MnO4-转为MnO2沉淀,造成小孔塞孔。,中和,24,PTH(Plating Through Hole)直译的意思是镀通孔,俗称化学沉铜
7、,其目的是在成份为绝缘基材(包括树脂及玻璃纤维)的孔壁及表面上镀上铜层以实现双面板、多层板层与层之间导通以及可焊接元件的目的。,化学沉铜,它是一种自身的催化氧化还原反应。在化学镀铜过程中Cu2+离子得到电子还原为金属铜,还原剂放出电子,本身被氧化。其反应实质和电解过程相同,只是得失电子的过程是在短路状态下进行的,在外部看不到电流的流通。化学镀铜时可以将印制板以间隔 515mm的距离排放,一次浸入到化学镀液中进行镀铜,而用电镀法是无法做到的。化学镀铜可以在任何非导电的基体上进行沉积,利用这一特点在印制板制造中得到了广泛的应用。应用最多的是进行孔金属化,来完成双面或多层印制板层间导线的连通。,流程
8、原理介绍,25,整孔-調整劑,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、调整孔壁树脂残留的负电性为正电,因为胶体钯活化剂表面带负电性基团,如果不经电荷调整,胶体活化钯将难以沉积到孔壁上,导致沉积不上铜层。经过除油处理后,孔壁带上正电性基团,使活化剂在孔壁沉积得以实现,流程原理介绍,26,微蚀,微蚀的作用:利用NaPS、H2SO4将底铜微蚀掉30-80uin的铜,除去板子铜面上的氧化物及其它杂质。使底铜粗糙、表面积增大,从而增强底铜与化学铜层结合力。 反应式:Cu + S2O82-
9、 + H2SO4 CuSO4 + 2HSO4-,流程原理介绍,27,微蚀前后,流程原理介绍,微蚀前,微蚀后,28,预浸、活化,预浸的作用: 1、防止板子带杂质污物进入昂贵的钯缸; 2、防止板面太多的水量带入钯槽而导致局部水解而聚沉。 Sn2+ + 2H2O Sn(OH)2+2H+ 3、進一步降低其孔面的Surface Tension 活化的作用:使孔壁吸附上胶体钯胶团SnPd7Cl16,经过水洗后使SnCl2发生水解反应,生成Sn(OH)Cl,这样连同钯核一起沉积到板面和孔壁上。 特别备注:氧气会破坏SnCl2形成沉淀,所以活化缸禁止打气,不允许过滤泵漏气。绝对禁止直接往活化缸中加水这将导致活
10、化缸中钯胶团水解的后果,以维持亚锡与钯间的精巧平衡。,流程原理介绍,29,流程原理介绍,活化后的孔壁,30,加速,活化处理后在基体表面上吸附的是以金属钯为核心的胶团,在钯核的周围包围着碱式锡酸盐化合物.在化学镀铜之前应除去一部分,以使钯核完全露出来,增强胶体钯的活性,称这一处理为速化处理。,31,化学沉铜的作用原理,化学沉铜的作用:Cu2+在HCHO、NaOH的存在下反应生成铜层,在底铜及含有钯的地方沉积出来,此处铜和钯是催化剂,为防止产生Cu(OH)2沉淀,需络合剂EDTA配合; CuSO4 + 2HCHO + 4NaOH Cu + Na2SO4 + 2HCOONa + 2H2O + H2
11、,流程原理介绍,32,化学沉铜液的成份及其作用,铜盐:主要用CuSO4 . 5H2O 络合剂:最常用的有酒石酸钾钠,EDTA . 2Na 等 还原剂:虽有很多还原剂,但真正能用于生产实际的只有 甲醛最理想。这主要是甲醛具有优良的还原性能 可以有选择的在活化过的基体表面自催化沉积铜。 PH值调节剂:甲醛在强碱条件下才具有还原性,为此必须 在溶液中加入适量的碱,最常用的是NaOH。 添加剂:添加剂的作用是稳定化学沉铜液不产生自然分解, 另外可以改善化学镀铜层物理性能,改变化学镀 铜物理属性,改变化学沉铜速率。,流程原理介绍,33,流程原理介绍,化学沉铜缸参数控制,34,化学沉铜缸的管理,1.维持持
12、续的空气搅拌; 2.连续过滤; 3.定期倒缸清洗铜缸(1次/周,每1年开新缸) 4.维持槽液含量的稳定,通常使用自动加药装置,并进行定期的化验分析调整(4次/天)。 5、每周保养时要检查自动补料桶并将桶内的沉淀和杂物倒出,防止堵塞加料管。,流程原理介绍,35,1) 沉铜缸一般靠光感应器自动添加,当光感应器故障时,采用手动添加。 每班需要对铜缸自动添加泵的流量进行一次测试和调整(流量允许正负5%的误差)。 2) 一般采用自动加药,当采用手动加药时,除沉铜缸外全部采用每一千尺加一次药,沉铜缸每500 FT2添加一次。 3) 沉铜生产前必须先进行拖缸后方可才能进板生产。沉铜缸用拖缸板要求:拖缸板尺寸
13、:1618,数量:40块/缸,拖缸板为蚀掉铜的基材板,生产前最少拖缸三缸。沉铜缸槽液负载为:0.150.25FT2/L,控制点为0.2FT2/L。为保证沉铜缸的有效活性,每挂蓝上板数要保证至少不低于5平米,首缸板检查沉铜背光,确认合格后方可批量生产。 4) 沉铜线生产结束时,停产前最后的一缸板少添加一次药水,在停产2小时以上再次开拉时,需要先分析调整沉铜缸药水,并要拖缸后方可正常生产。 5) 长时间停产或放假,沉铜缸须用纯水配制AR级硫酸中和沉铜缸的NaOH,用量约为7ML/L 98% H2SO4,并将所有的药水缸用胶布盖好。 6) 沉铜缸及活化缸需配置专用的加药杯,避免交叉污染,并作标识区分
14、。手动添加药液时宜采取少量多次方式,沉铜缸添加药水时先加A液,然后再加B液,所有药水添加时不能将药水倒在板上。,流程原理介绍,36,主要监控项目,震荡频率,各药水槽震荡频率由生产部每周测试一次,震荡频率30mm/s ,如测试偏小则需通知维修。通过震动器带动生产板,使小孔内的气泡逸出并令药水渗入小孔内,与孔壁能充分接触反应,减少孔内无铜问题的产生。,震荡频率测试仪,37,去钻污缸再生器火牛,主要监控项目,要求:正常生产时,控制方式:稳流,火牛电流打700-1000A(温度60以上);停产时电流300-600A(温度60以上)再生器火牛每班测量一次,检查电流是否偏差超过5%,同时检查每根火牛线的电
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