化学沉铜原理及异常.ppt

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1、化学沉铜原理介绍化学沉铜原理介绍培训大纲培训大纲1.PTH介绍介绍2.化学沉铜原理介绍化学沉铜原理介绍3.化学沉铜异常及处理化学沉铜异常及处理PTH简要介绍简要介绍双面板或多层复合板各层铜箔之间原本是绝双面板或多层复合板各层铜箔之间原本是绝双面板或多层复合板各层铜箔之间原本是绝双面板或多层复合板各层铜箔之间原本是绝缘层缘层缘层缘层,有时为了实现某些要求功能有时为了实现某些要求功能有时为了实现某些要求功能有时为了实现某些要求功能,需要各层间需要各层间需要各层间需要各层间的连接与导通的连接与导通的连接与导通的连接与导通,此时就需在铜箔上镀导通孔即此时就需在铜箔上镀导通孔即此时就需在铜箔上镀导通孔即

2、此时就需在铜箔上镀导通孔即PTH(Plating Throught Hole)PTH(Plating Throught Hole)通孔横截面模型通孔横截面模型通孔横截面模型通孔横截面模型PTH的方式的方式黑孔(Black Hole)+电镀化学沉铜+电镀化学沉铜原理介绍化学沉铜原理介绍 流程简介流程简介膨松膨松除胶渣除胶渣中和中和 Desmear 调整调整清洁清洁调整剂调整剂微蚀微蚀 预预浸浸活化活化加速加速化铜化铜 PTH膨松膨松NaOH 20g/l已二醇乙醚已二醇乙醚30/l已二醇已二醇2g/l水水其余其余温度温度60-80时间时间5min成分及操作条件成分及操作条件:膨松膨松功能：利用溶剂

3、膨松软化树脂胶渣功能：利用溶剂膨松软化树脂胶渣原理：环氧树脂是高聚形化合物，具有优良的耐原理：环氧树脂是高聚形化合物，具有优良的耐蚀性。其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解蚀性。其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解（如：浓硫酸对环氧树脂主要是溶解作用，其凹（如：浓硫酸对环氧树脂主要是溶解作用，其凹蚀作用是十分明显的）。根据蚀作用是十分明显的）。根据“相似相溶相似相溶”的经的经验规律，醚类有机物一般极性较弱，且有与环氧验规律，醚类有机物一般极性较弱，且有与环氧树脂有相似的分子结构（树脂有相似的分子结构（R-O-R），所以对环），所以对环氧树脂有一定的溶解性。因为醚能与水发生氢键氧树脂有一定的溶解

4、性。因为醚能与水发生氢键缔合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用缔合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用水溶性的醚类有机物作为去钻污的溶胀剂。水溶性的醚类有机物作为去钻污的溶胀剂。注意点注意点:溶胀液中的氢氧化钠含量不能太高，否则，溶胀液中的氢氧化钠含量不能太高，否则，会破坏氢键缔合，使有机链相分离。会破坏氢键缔合，使有机链相分离。NaOH35g/lKMnO455g/lNaCIO 0.5g/l温度温度75时间时间10min成分及操作条件成分及操作条件:除胶渣除胶渣除胶渣除胶渣功能：利用功能：利用KMnO4的强氧化性的强氧化性,在高温及强碱条件下与树脂在高温及强碱条件下与树脂发生化学反应发生

5、化学反应,使其分解溶去。使其分解溶去。原理：在高温碱性条件下，高锰酸钾使环氧树脂碳链氧化裂原理：在高温碱性条件下，高锰酸钾使环氧树脂碳链氧化裂解：解：4MnO4-C环氧树脂环氧树脂4OH-4MnO42-CO22H2O 同时，高锰酸钾发生以下副反应：同时，高锰酸钾发生以下副反应：4MnO4-+40H-=4MnO42-+O2(g)+2H2O MnO42-在碱性介质中也发生以下副反应：在碱性介质中也发生以下副反应：MnO42-+2H2O+2e-=MnO2(s)+40H-NACIO作为高锰酸钾的再生剂，主要是利用其强氧化性作为高锰酸钾的再生剂，主要是利用其强氧化性 使使MnO42-氧氧 化为化为MnO

6、4-H2SO4100mL/lNaC2O4 30g/l温度温度 40-50时时间间 5-7 min成分及操作条件成分及操作条件:中和中和中和中和功能：除去残存在板面及孔壁死角处的功能：除去残存在板面及孔壁死角处的MnO2和高锰酸盐。和高锰酸盐。原理：锰离子是重金属离子，它的存在会引起原理：锰离子是重金属离子，它的存在会引起“钯中毒钯中毒”，使钯离子或原子失去活化活性，使钯离子或原子失去活化活性，从而导致孔金属化的失败。因此，化学沉铜前从而导致孔金属化的失败。因此，化学沉铜前必须去除锰的存在。必须去除锰的存在。在酸性介质中：在酸性介质中：3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2(s)+2H2

7、O 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2(g)+8H2O5 C2O42-+MnO2+4H+=Mn2+2CO2+2H2O 调整调整成份：清洁成份：清洁-调整剂调整剂 DIDI水水功能：除去板面轻微氧化物及轻微污渍功能：除去板面轻微氧化物及轻微污渍,对树脂界面活性调整有极好的效果对树脂界面活性调整有极好的效果;直接影响沉铜的背光效果直接影响沉铜的背光效果.原理：酸性溶液原理：酸性溶液,与氧化物反应而使之溶与氧化物反应而使之溶 去去;有机清洁剂，对有机油污具有有机清洁剂，对有机油污具有 溶解作用溶解作用.整孔性高分子吸附于孔壁表面整孔性高分子吸附于孔壁表面 使孔壁表面显正电性

8、使孔壁表面显正电性.调整调整 注意点：注意点：l应根据生产板面积累加来及时补充药品，达到一定产量应根据生产板面积累加来及时补充药品，达到一定产量后，槽液需要更换，重新开缸；后，槽液需要更换，重新开缸；l过滤系统：一般建议除油槽加装过滤系统，不仅可以有过滤系统：一般建议除油槽加装过滤系统，不仅可以有效过滤槽液中的粉尘杂质，同时也可有效搅拌槽液，增效过滤槽液中的粉尘杂质，同时也可有效搅拌槽液，增强槽液对孔壁的清洗调整效果；滤芯一般使用强槽液对孔壁的清洗调整效果；滤芯一般使用510um的的PP滤芯，每小时过滤滤芯，每小时过滤4-6次；次；l板面经除油水洗后，应该没有油污，氧化斑存在，即为板面经除油水

9、洗后，应该没有油污，氧化斑存在，即为除油效果良好；除油效果良好；l板件从除油槽取出时，应注意滴液，尽量减少槽液带出板件从除油槽取出时，应注意滴液，尽量减少槽液带出损失，已造成不必要的浪费和增加后清洗的困难度；损失，已造成不必要的浪费和增加后清洗的困难度；l除油后水洗要充分，建议采用热水洗后，加除油后水洗要充分，建议采用热水洗后，加1-2道自来道自来水洗；水洗；清洁清洁-调整剂对界面活性的调节机理调整剂对界面活性的调节机理除胶渣后的孔壁表面清洁后的孔壁表面H2SO4100mL/lH2O2 80ML/lNH2CH2NH2 10g/l温度温度 20 30 时间时间 12min 成分及操作条件成分及操

10、作条件:微蚀微蚀微蚀微蚀功能功能:除去铜表面的有机薄膜；除去铜表面的有机薄膜；微观粗化铜表面。微观粗化铜表面。原理原理:Cu+Cu2+2 Cu+Cu+H2O2 Cu2+2OH-微蚀微蚀 注意点：注意点：l微蚀槽生产主要是注意时间控制，一般时间在微蚀槽生产主要是注意时间控制，一般时间在1-2分钟左右，时间过短，分钟左右，时间过短，粗化效果不良，板面发花或粗化深度不够，沉铜电镀后，铜层结合力不足，粗化效果不良，板面发花或粗化深度不够，沉铜电镀后，铜层结合力不足，易产生起泡脱皮现象；粗化过度，孔口铜基材很容易被蚀掉，形成孔口露易产生起泡脱皮现象；粗化过度，孔口铜基材很容易被蚀掉，形成孔口露基材，造成

11、不必要的报废；另外槽液的温度特别是夏天，一定要注意，温基材，造成不必要的报废；另外槽液的温度特别是夏天，一定要注意，温度太高，粗化太快或温度太低，粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷；度太高，粗化太快或温度太低，粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷；微蚀槽如使用过硫酸盐体系时，铜含量一般控制在微蚀槽如使用过硫酸盐体系时，铜含量一般控制在25克克/升以下，铜含量升以下，铜含量太高，会影响粗化效果和微蚀速率；另外过硫酸盐的含量应控制在太高，会影响粗化效果和微蚀速率；另外过硫酸盐的含量应控制在80120克克/升；升；l微蚀槽在开缸时，应留约微蚀槽在开缸时，应留约1/4的旧槽液，以保证槽液中有适量的铜离子

12、的旧槽液，以保证槽液中有适量的铜离子，避免新开缸槽液粗化速率太快，过硫酸盐补充应按避免新开缸槽液粗化速率太快，过硫酸盐补充应按50平米平米/36公斤来及公斤来及时补充；另外微蚀槽负载不宜过大，亦即开缸时应尽量开大些，防止槽液时补充；另外微蚀槽负载不宜过大，亦即开缸时应尽量开大些，防止槽液因负载过大而造成槽液温度升高过快，影响板面粗化效果；因负载过大而造成槽液温度升高过快，影响板面粗化效果；l板面经微蚀处理后，颜色应为均匀粉红色；否则说明除油不足或除油后水板面经微蚀处理后，颜色应为均匀粉红色；否则说明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良（可能是时间不足，微蚀剂浓度太低，槽液铜含量太高洗不良或粗化

13、不良（可能是时间不足，微蚀剂浓度太低，槽液铜含量太高等原因造成），应及时检查反馈并处理；等原因造成），应及时检查反馈并处理；l板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水，尽量减少滴水带入，造成槽液稀释板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水，尽量减少滴水带入，造成槽液稀释和温度变化过大，同时板件从微蚀槽取出时，也应注意滴液时间充分；和温度变化过大，同时板件从微蚀槽取出时，也应注意滴液时间充分；微蚀前后的铜面状况微蚀前后的铜面状况微蚀前微蚀前微蚀前微蚀前微微微微蚀后蚀后蚀后蚀后成分及操作条件成分及操作条件:预浸预浸 主要成分：主要成分：HCL 、SnCL2 aq 比重：比重：1.120-1.150 温度：温度：常

14、温常温 时间：时间：1-2 min 预浸预浸功能功能:防止板子带杂质污物进入昂贵的钯防止板子带杂质污物进入昂贵的钯槽槽;防止板面太多的水带入钯槽而导致局防止板面太多的水带入钯槽而导致局部水解；部水解；预浸槽与活化槽除无钯之外预浸槽与活化槽除无钯之外,其它成份完其它成份完全一致；全一致；预浸预浸 注意点：注意点：l预浸液维护主要是槽液的比重和盐酸含量；槽液的预浸液维护主要是槽液的比重和盐酸含量；槽液的比重主要取决于亚锡离子和氯离子的含量，盐酸主比重主要取决于亚锡离子和氯离子的含量，盐酸主要是防止亚锡离子的水解和清洗板面氧化物；要是防止亚锡离子的水解和清洗板面氧化物；l预浸槽槽液一般按生产板平米数

15、来添加更换，有时预浸槽槽液一般按生产板平米数来添加更换，有时也用铜含量作为参考控制项目，一般铜含量控制在也用铜含量作为参考控制项目，一般铜含量控制在1克克/升以下；开缸时多采用预浸液原液开缸，补充时升以下；开缸时多采用预浸液原液开缸，补充时采用预浸盐；采用预浸盐；l板件从水洗槽取出进入预浸槽前，应注意减少滴水板件从水洗槽取出进入预浸槽前，应注意减少滴水带入，以免稀释预浸液，降低槽液酸度，造成亚锡带入，以免稀释预浸液，降低槽液酸度，造成亚锡水解，槽液变混浊，同时也会污染活化槽；板件经水解，槽液变混浊，同时也会污染活化槽；板件经预浸槽后直接进入活化槽；预浸槽后直接进入活化槽；成分及操作条件成分及操

16、作条件:活化活化成分：成分：SnCL2.2H2O、PdCL2、HCL、H2O SnCL2 :3-12g/l Pd含量含量 :100-160ppm比重比重 :1.135-1.195 Cu2+1500PPM温度温度 :40-48时间时间 :5-7 min活化活化成份成份:SnCl2 PdCl2 DI水水功能功能/原理原理:表面显负电性的表面显负电性的钯胶团由于整孔性高分子的钯胶团由于整孔性高分子的作用附着在孔壁作用附着在孔壁,经后续加速，经后续加速，最终使最终使Pd沉于孔壁。沉于孔壁。Pd2+2Sn 2+(PdSn2)6+(PdSn2)6+Pd+Sn4+Sn2+Pd+nSn2+3nCl-Pd(Sn

17、Cl3)nn-活化活化 注意点：注意点：l钯槽使用寿命较长，维护良好时，可使用钯槽使用寿命较长，维护良好时，可使用3-5年，年，槽液槽液100升一般按升一般按50平米补加约平米补加约200-300毫升胶毫升胶体钯体钯;l钯缸应加装过滤系统，注意过滤系统预槽液接触钯缸应加装过滤系统，注意过滤系统预槽液接触处均应无金属存在，否则槽液会腐蚀金属，继而处均应无金属存在，否则槽液会腐蚀金属，继而污染钯缸，造成钯缸报废和生产板的质量问题；污染钯缸，造成钯缸报废和生产板的质量问题；l活化后水洗要充分，减少板面污染；板面水洗后，活化后水洗要充分，减少板面污染；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；颜色应

18、均匀，无明显孔口流液痕迹；活化后的孔壁表面活化后的孔壁表面成分及操作条件成分及操作条件:加速加速HBF4 5g/lCH3BH40.5g/l温度温度 20-30时间时间 4-5 min 加速加速功能功能:剥去剥去Pd外层的外层的Sn4+外壳外壳,露出露出Pd金属金属,清清除松散不实的钯团或钯离子除松散不实的钯团或钯离子原子等。原子等。原理原理:钯胶团粘附的板子钯胶团粘附的板子,在经水洗在经水洗,在鼓气的作在鼓气的作用下用下,Pd粒外会形成粒外会形成Sn(OH)4外壳外壳.通过通过HBF4型加速剂使型加速剂使SnCl2、Sn(OH)4、Sn(OH)Cl2等除等除去。去。SnCl2+2HBF4 Sn

19、BF4)2+2HCl Sn(OH)4+4HBF4 Sn(BF4)4+4H2O Sn(OH)Cl+2HBF4 Sn(BF4)2+HCl+H2O 加速反应加速反应 注意点：注意点：l解胶液主要是控制槽液浓度，时间控制在解胶液主要是控制槽液浓度，时间控制在5分钟左右，分钟左右，冬天应注意温度控制；冬天应注意温度控制；l解胶液的更换一般也按生产板的平米数添加更换，解胶液的更换一般也按生产板的平米数添加更换，除此之外，解胶液的铜含量也作为一个参考监测项除此之外，解胶液的铜含量也作为一个参考监测项目，铜含量一般控制在目，铜含量一般控制在0.7克克/升以下；升以下；l板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应

20、注意滴板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应注意滴水充分，保证槽液和生产的稳定性；板面水洗后，水充分，保证槽液和生产的稳定性；板面水洗后，颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；加加速剂后的孔壁表面速剂后的孔壁表面成分及操作条件成分及操作条件:化学沉铜化学沉铜CU2+2.5-3.5g/l NaOH 9-13g/l HCHO 2.5-5g/lEDTA 3040g/l稳定剂少量稳定剂少量 沉铜速率沉铜速率 12-20u”(薄铜薄铜)背光级数背光级数 8 温度温度 30-38时间时间 20min化学沉铜化学沉铜功能功能:在钯的催化作用下被甲醛还原而沉于钯上在钯的催化作用下被甲

21、醛还原而沉于钯上.原理原理:CuSO4+2HCHO+4NaOHCu+NaSO4+2HCOONa+2H2O+H2 1.电子的形成电子的形成:HCHO+OH-H3COO-H3COO-+OH-HCOO-+H2O+H-H-H0+e-(在在Pd的导电作用下的导电作用下)2.钯表面起始反应钯表面起始反应:Pd+2e-+Cu2+Pd-Cu Pd-Cu+2e-+Cu2+Pd-Cu+Cu 3.自我催化反应自我催化反应:Cu0+2e-+Cu2+Cu0+Cu0化学沉铜化学沉铜 注意点注意点:l沉铜槽主要是添加补充铜、甲醛、氢氧化钠，各组分应该均衡添加，以防槽液沉铜槽主要是添加补充铜、甲醛、氢氧化钠，各组分应该均衡添

22、加，以防槽液比例失调比例失调l沉铜槽药水一般是溢流或定期舀出部分废液，按生产平米数及时补充新液即可；沉铜槽药水一般是溢流或定期舀出部分废液，按生产平米数及时补充新液即可；l沉铜槽应保持连续的空气搅拌，要加装过滤系统，使用沉铜槽应保持连续的空气搅拌，要加装过滤系统，使用10um10um的的PPPP滤芯，每周应滤芯，每周应及时更换滤芯；及时更换滤芯；l应定期清洗沉铜槽内的析铜，否则会造成槽液的稳定性变差，清洗时可用废旧应定期清洗沉铜槽内的析铜，否则会造成槽液的稳定性变差，清洗时可用废旧微蚀液浸泡干净铜后，再水洗干净，防微蚀剂污染沉铜槽；清洗时，应将槽液微蚀液浸泡干净铜后，再水洗干净，防微蚀剂污染沉

23、铜槽；清洗时，应将槽液倒入干净的备用槽内，并保持轻微空气搅拌；倒入干净的备用槽内，并保持轻微空气搅拌；l不生产时，槽液只要保持轻微空气搅拌即可；生产时空气搅拌液不宜太大，否不生产时，槽液只要保持轻微空气搅拌即可；生产时空气搅拌液不宜太大，否则甲醛会挥发，槽液稳定性差，同时车间环境也会变差；则甲醛会挥发，槽液稳定性差，同时车间环境也会变差；l沉铜液在长期停置不生产时，应该做报废处理；同时，沉铜液沉铜液在长期停置不生产时，应该做报废处理；同时，沉铜液100100升的槽体积升的槽体积在生产在生产30003000平米左右应重新开缸配槽；平米左右应重新开缸配槽；l沉铜后板件应水洗干净，然后放入沉铜后板件

24、应水洗干净，然后放入2%2%的稀硫酸液浸泡；主要是除去化学铜与电的稀硫酸液浸泡；主要是除去化学铜与电镀铜之间的结合力镀铜之间的结合力；化学沉铜缸的管理化学沉铜缸的管理1.维持持续的空气搅拌维持持续的空气搅拌(防止防止CU+歧化）歧化）2.连续过滤连续过滤3.定期清洗铜缸及挂架定期清洗铜缸及挂架4.维持槽液含量的稳定，通常使用自动加药器维持槽液含量的稳定，通常使用自动加药器沉积化学铜后的孔壁表面沉积化学铜后的孔壁表面沉铜异常处理沉铜异常处理沉铜异常处理沉铜异常处理沉铜主要异常是孔内无铜沉铜主要异常是孔内无铜,造成层间无法导通造成层间无法导通.孔无铜常见异常处理孔无铜常见异常处理孔无铜常见异常处理孔无铜常见异常处理孔无铜常见异常处理孔无铜常见异常处理