PTH制程原理講解

1、 講授人:彭運(yùn)洋DESMEAR/PTH的定義及作用1.DESMEAR的意思指的是除膠渣;PTH的意思指的是化學(xué)沉銅。2.DESMEAR/PTH在線路板制造過(guò)程中的主要作用是讓PCB板孔內(nèi)金屬化,使得PCB板內(nèi)外層得以導(dǎo)通。D/P線流程n膨鬆槽膨鬆槽 雙水洗雙水洗KMNO4KMNO4槽槽回收水洗回收水洗 雙水洗雙水洗 酸中和酸中和雙水洗雙水洗 中和中和雙水洗雙水洗整孔槽整孔槽熱水洗熱水洗雙水洗雙水洗微蝕微蝕雙水洗雙水洗預(yù)活化槽預(yù)活化槽活化槽活化槽雙水洗雙水洗速化槽速化槽雙雙水洗水洗化銅槽化銅槽雙水洗雙水洗各槽的作用及其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理各槽的作用及其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理n1、膨鬆槽的作用: 鑽孔過(guò)程中因鑽頭高

2、速運(yùn)轉(zhuǎn)與孔壁磨擦產(chǎn)生高溫,而將孔壁上的環(huán)氧樹(shù)脂溶化成膠狀,俗稱(chēng)膠渣;因其只是粘附在孔壁上易脫落,而造成后站沉銅的銅層剝離,故必須把它清除,而膨鬆的作用正是濕潤(rùn)軟化膠渣,為后面KMNO4徹底清除膠渣作前處理。Kmno4槽的作用及反應(yīng)機(jī)理n透過(guò)KMNO4的強(qiáng)氧化性,將孔內(nèi)已經(jīng)過(guò)前膨鬆處理的膠渣徹底清除,並將孔壁咬蝕成蜂窩狀粗糙表面,增強(qiáng)沉銅結(jié)合力。n其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:n 4MnO4- + C + 4OH- MnO4= + CO2 + 2H2O (此為主反應(yīng)式)n 2MnO4- + 2OH- 2MnO4= + 1/2 O2 + H2O (此為高PH值時(shí)自發(fā)性分解反應(yīng)) nMnO4- + H2O

3、MnO2 + 2OH- + 1/2 O2 (此為自然反應(yīng)會(huì)造成Mn+4沉澱) 中和槽的功能n清除殘留在PCB孔內(nèi)或板面的KMNO4,即透過(guò)還原反應(yīng),將Mn+7ORMn+6ORMn+4還原成可溶性的Mn+4。整孔槽的功能n1、清潔板面。n2、調(diào)整PCB板孔內(nèi)電荷;經(jīng)過(guò)除膠渣后的板孔內(nèi)呈負(fù)電荷,整孔的目的就是為了將孔內(nèi)的電荷調(diào)整成正電荷,以利於后面帶負(fù)電荷的活化鈀的吸附。微蝕槽的功能及反應(yīng)機(jī)理n咬蝕板面的銅層,使銅面粗糙,增加沉銅的結(jié)合力;去除PCB板面活性離子,減少貴金屬鈀的浪費(fèi)。n微蝕槽的反應(yīng)機(jī)理:Cu+2H+H2O2=Cu2+2H2O活化槽的功能及反應(yīng)機(jī)理活化槽的功能及反應(yīng)機(jī)理n使PCB孔內(nèi)

4、沉積上錫鈀膠體,為后面的PCB板孔內(nèi)最終沉銅做橋樑或說(shuō)是媒介。n其反應(yīng)機(jī)理如下:n 1. 一般Pd膠體皆以以下結(jié)構(gòu)存在： n見(jiàn)圖1 n 2. Pd2+：Sn2+：Cl- = 1：6：12較安定。n 3. 一般膠體的架構(gòu)方式是以以下方式結(jié)合：n見(jiàn)圖2n當(dāng)吸附時(shí)由於Cl會(huì)產(chǎn)生架橋作用，且其半徑較大使其吸附不易良好，尤其如果孔內(nèi)的Roughness不適當(dāng)更可能造成問(wèn)題。n 4. 孔壁吸附了負(fù)離子團(tuán)，即中和形成中和電性。 速化槽的作用速化槽的作用n速化槽的作用: Pd膠體吸附後必須去除Sn，使Pd2+曝露，如此才能在未來(lái)無(wú)電解銅中產(chǎn)生催化作用形成化學(xué)銅 ,而速化槽的功能正是如此。速化槽的反應(yīng)機(jī)理速化槽

5、的反應(yīng)機(jī)理 1. 基本化學(xué)反應(yīng)為： Pd+2/Sn+2 (HF)Pd+2(ad) + Sn+2 (aq) Pd+2(ad) (HCHO)Pd(s) 2. 一般而言Sn與Pd特性不同，Pd為貴金屬而Sn則不然，因此其主反應(yīng)可如下： Sn+2a Sn+4 + 6F- SnF6-2 or Sn+2 + 4F- SnF4-2 而Pd則有兩種情形： PH=4 Pd+2 + 2(OH)- Pd(OH)2 PH4 Pd+2 + 6F- PdF6-4 3. Pd吸附在本系統(tǒng)中本身就不易均勻，故速化所能發(fā)揮的效果就極 受 限制。除去不足時(shí)會(huì)產(chǎn)生P.I.，而過(guò)長(zhǎng)時(shí)則可能因?yàn)檫^(guò)份去除產(chǎn)生破洞，這也是何以Back_light觀察時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)的原因 4. 活化後水洗不足或浸泡太久會(huì)形成Sn+2 a Sn(OH)2 或 Sn(OH)4， 此易形成膠體膜. 而Sn+4過(guò)高也會(huì)形成Sn(OH)4，尤其在Pd吸太多時(shí)易呈PTH粗糙 5. 液中懸浮粒子多，易形成PTH粗糙 化學(xué)銅槽的作用n化學(xué)銅槽的作用: 在PCB板面及孔內(nèi)沉積一層細(xì)緻,均勻且附著力強(qiáng)的銅層;此銅層的厚度為1525微英吋。 化學(xué)銅槽的反應(yīng)機(jī)理n1.4OH-+2HCHO+Cu2+=Cu+2HCOO-+2H2O+H2 (主反應(yīng))n2.HCHO+OH-=CH3OH+HCOO-(副反應(yīng))n3.2