化學(xué)沉銅原理及異常

化學(xué)沉銅原理及異常第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一培訓(xùn)大綱1.PTH介紹

2.化學(xué)沉銅原理介紹

3.化學(xué)沉銅異常及處理

第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一PTH簡要介紹雙面板或多層復(fù)合板各層銅箔之間原本是絕緣層,有時為了實現(xiàn)某些要求功能,需要各層間的連接與導(dǎo)通,此時就需在銅箔上鍍導(dǎo)通孔即PTH(PlatingThroughtHole)通孔橫截面模型第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一PTH的方式黑孔(BlackHole)+電鍍化學(xué)沉銅+電鍍第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)沉銅原理介紹第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一

流程簡介膨松→除膠渣→中和

Desmear

調(diào)整→清潔→調(diào)整劑→微蝕→預(yù)浸→活化→加速→化銅

PTH第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一膨松NaOH

20g/l已二醇乙醚

30/l已二醇

2g/l水

其余溫度

60-80℃時間

5min成分及操作條件:第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一膨松功能：利用溶劑膨松軟化樹脂膠渣原理：環(huán)氧樹脂是高聚形化合物，具有優(yōu)良的耐蝕性。其腐蝕形式主要有溶解、溶脹和化學(xué)裂解（如：濃硫酸對環(huán)氧樹脂主要是溶解作用，其凹蝕作用是十分明顯的）。根據(jù)“相似相溶”的經(jīng)驗規(guī)律，醚類有機物一般極性較弱，且有與環(huán)氧樹脂有相似的分子結(jié)構(gòu)（R-O-R‘），所以對環(huán)氧樹脂有一定的溶解性。因為醚能與水發(fā)生氫鍵締合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用水溶性的醚類有機物作為去鉆污的溶脹劑。注意點:溶脹液中的氫氧化鈉含量不能太高，否則，會破壞氫鍵締合，使有機鏈相分離。第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一NaOH

35g/lKMnO4

55g/lNaCIO

0.5g/l溫度

75℃時間

10min成分及操作條件:除膠渣第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一除膠渣功能：利用KMnO4的強氧化性,在高溫及強堿條件下與樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使其分解溶去。原理：在高溫堿性條件下，高錳酸鉀使環(huán)氧樹脂碳鏈氧化裂解：

4MnO4-＋C環(huán)氧樹脂＋4OH-→4MnO42-＋CO2↑＋2H2O同時，高錳酸鉀發(fā)生以下副反應(yīng)：

4MnO4-+40H-=4MnO42-+O2(g)+2H2O

MnO42-在堿性介質(zhì)中也發(fā)生以下副反應(yīng)：MnO42-+2H2O+2e-=MnO2(s)+40H-

NACIO作為高錳酸鉀的再生劑，主要是利用其強氧化性使MnO42-氧化為MnO4-第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一H2SO4

100mL/lNaC2O4

30g/l溫度

40--50℃時間

5--7min成分及操作條件:中和第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一中和功能：除去殘存在板面及孔壁死角處的MnO2和高錳酸鹽。原理：錳離子是重金屬離子，它的存在會引起“鈀中毒”，使鈀離子或原子失去活化活性，從而導(dǎo)致孔金屬化的失敗。因此，化學(xué)沉銅前必須去除錳的存在。在酸性介質(zhì)中：

3MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2(s)+2H2O

2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2(g)+8H2O5

C2O42-+MnO2+4H+=Mn2++2CO2+2H2O

第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)整成份：清潔-調(diào)整劑DI水功能：除去板面輕微氧化物及輕微污漬,對樹脂界面活性調(diào)整有極好的效果;直接影響沉銅的背光效果.原理：酸性溶液,與氧化物反應(yīng)而使之溶去;有機清潔劑，對有機油污具有溶解作用.整孔性高分子吸附于孔壁表面使孔壁表面顯正電性.第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)整

注意點：應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)板面積累加來及時補充藥品，達(dá)到一定產(chǎn)量后，槽液需要更換，重新開缸；過濾系統(tǒng)：一般建議除油槽加裝過濾系統(tǒng)，不僅可以有效過濾槽液中的粉塵雜質(zhì)，同時也可有效攪拌槽液，增強槽液對孔壁的清洗調(diào)整效果；濾芯一般使用5~10um的PP濾芯，每小時過濾4-6次；板面經(jīng)除油水洗后，應(yīng)該沒有油污，氧化斑存在，即為除油效果良好；板件從除油槽取出時，應(yīng)注意滴液，盡量減少槽液帶出損失，已造成不必要的浪費和增加后清洗的困難度；除油后水洗要充分，建議采用熱水洗后，加1-2道自來水洗；

第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一清潔-調(diào)整劑對界面活性的調(diào)節(jié)機理除膠渣后的孔壁表面清潔后的孔壁表面第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一H2SO4

100mL/lH2O2

80ML/lNH2CH2NH2

10g/l溫度20℃~30℃時間1~2min成分及操作條件:微蝕第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一微蝕功能:ａ．除去銅表面的有機薄膜；ｂ．微觀粗化銅表面。原理:Cu+Cu2+→2Cu+

Cu++H2O2→Cu2+＋2OH-

第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一微蝕注意點：微蝕槽生產(chǎn)主要是注意時間控制，一般時間在1-2分鐘左右，時間過短，粗化效果不良，板面發(fā)花或粗化深度不夠，沉銅電鍍后，銅層結(jié)合力不足，易產(chǎn)生起泡脫皮現(xiàn)象；粗化過度，孔口銅基材很容易被蝕掉，形成孔口露基材，造成不必要的報廢；另外槽液的溫度特別是夏天，一定要注意，溫度太高，粗化太快或溫度太低，粗化太慢或不足都會產(chǎn)生上述質(zhì)量缺陷；微蝕槽如使用過硫酸鹽體系時，銅含量一般控制在25克/升以下，銅含量太高，會影響粗化效果和微蝕速率；另外過硫酸鹽的含量應(yīng)控制在80—120克/升；微蝕槽在開缸時，應(yīng)留約1/4的舊槽液，以保證槽液中有適量的銅離子，避免新開缸槽液粗化速率太快，過硫酸鹽補充應(yīng)按50平米/3—6公斤來及時補充；另外微蝕槽負(fù)載不宜過大，亦即開缸時應(yīng)盡量開大些，防止槽液因負(fù)載過大而造成槽液溫度升高過快，影響板面粗化效果；板面經(jīng)微蝕處理后，顏色應(yīng)為均勻粉紅色；否則說明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良（可能是時間不足，微蝕劑濃度太低，槽液銅含量太高等原因造成），應(yīng)及時檢查反饋并處理；板件從水洗槽進(jìn)入微蝕槽應(yīng)注意滴水，盡量減少滴水帶入，造成槽液稀釋和溫度變化過大，同時板件從微蝕槽取出時，也應(yīng)注意滴液時間充分；

第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一微蝕前后的銅面狀況微蝕前微蝕后第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一成分及操作條件:預(yù)浸主要成分：HCL、SnCL2aq比重：1.120--1.150溫度：常溫時間：1--2min

第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)浸功能:防止板子帶雜質(zhì)污物進(jìn)入昂貴的鈀槽;防止板面太多的水帶入鈀槽而導(dǎo)致局部水解；預(yù)浸槽與活化槽除無鈀之外,其它成份完全一致；第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)浸注意點：預(yù)浸液維護(hù)主要是槽液的比重和鹽酸含量；槽液的比重主要取決于亞錫離子和氯離子的含量，鹽酸主要是防止亞錫離子的水解和清洗板面氧化物；預(yù)浸槽槽液一般按生產(chǎn)板平米數(shù)來添加更換，有時也用銅含量作為參考控制項目，一般銅含量控制在1克/升以下；開缸時多采用預(yù)浸液原液開缸，補充時采用預(yù)浸鹽；板件從水洗槽取出進(jìn)入預(yù)浸槽前，應(yīng)注意減少滴水帶入，以免稀釋預(yù)浸液，降低槽液酸度，造成亞錫水解，槽液變混濁，同時也會污染活化槽；板件經(jīng)預(yù)浸槽后直接進(jìn)入活化槽；

第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一成分及操作條件:活化成分：SnCL2.2H2O、PdCL2、HCL、H2OSnCL2:3--12g/lPd含量:100-160ppm比重:1.135--1.195Cu2+≤1500PPM溫度:40--48℃時間:5--7min第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一活化成份:SnCl2

PdCl2

DI水功能/原理:表面顯負(fù)電性的鈀膠團(tuán)由于整孔性高分子的作用附著在孔壁,經(jīng)后續(xù)加速，最終使Pd沉于孔壁。Pd2++2Sn2+(PdSn2)6+(PdSn2)6+Pd+Sn4++Sn2+Pd+nSn2++3nCl-Pd(SnCl3)nn-第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一活化注意點：鈀槽使用壽命較長，維護(hù)良好時，可使用3-5年，槽液100升一般按50平米補加約200-300毫升膠體鈀;鈀缸應(yīng)加裝過濾系統(tǒng)，注意過濾系統(tǒng)預(yù)槽液接觸處均應(yīng)無金屬存在，否則槽液會腐蝕金屬，繼而污染鈀缸，造成鈀缸報廢和生產(chǎn)板的質(zhì)量問題；活化后水洗要充分，減少板面污染；板面水洗后，顏色應(yīng)均勻，無明顯孔口流液痕跡；

第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一活化后的孔壁表面第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一成分及操作條件:加速HBF4

5g/lCH3BH4

0.5g/l溫度

20-30℃時間

4--5min

第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一加速功能:剝?nèi)d外層的Sn4+外殼,露出Pd金屬,清除松散不實的鈀團(tuán)或鈀離子﹑原子等。原理:鈀膠團(tuán)粘附的板子,在經(jīng)水洗,在鼓氣的作用下,Pd粒外會形成Sn(OH)4外殼.通過HBF4型加速劑使SnCl2、Sn(OH)4、Sn(OH)Cl2等除去。

SnCl2+2HBF4→

Sn(BF4)2+2HCl

Sn(OH)4+4HBF4→

Sn(BF4)4+4H2O

Sn(OH)Cl+2HBF4→

Sn(BF4)2+HCl+H2O

第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一加速反應(yīng)注意點：解膠液主要是控制槽液濃度，時間控制在5分鐘左右，冬天應(yīng)注意溫度控制；解膠液的更換一般也按生產(chǎn)板的平米數(shù)添加更換，除此之外，解膠液的銅含量也作為一個參考監(jiān)測項目，銅含量一般控制在0.7克/升以下；板件從水洗進(jìn)入解膠槽或從解膠槽取出時應(yīng)注意滴水充分，保證槽液和生產(chǎn)的穩(wěn)定性；板面水洗后，顏色應(yīng)均勻，無明顯孔口流液痕跡；

第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一加速劑后的孔壁表面第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一成分及操作條件:化學(xué)沉銅CU2+2.5--3.5g/lNaOH9--13g/lHCHO2.5--5g/lEDTA30—40g/l穩(wěn)定劑少量

沉銅速率12--20u”(薄銅)背光級數(shù)>8溫度30--38℃時間20min

第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)沉銅功能:在鈀的催化作用下被甲醛還原而沉于鈀上.原理:

CuSO4+2HCHO+4NaOH→Cu+NaSO4+2HCOONa+2H2O+H2↑

1.電子的形成:

HCHO+OH-→H3COO-

H3COO-+OH-→

HCOO-+H2O+H-

H-→H0+e-(在Pd的導(dǎo)電作用下)

2.鈀表面起始反應(yīng):Pd+2e-+Cu2+→

Pd-Cu

Pd-Cu+2e-+Cu2+→Pd-Cu+Cu3.自我催化反應(yīng):Cu0+2e-+Cu2+→

Cu0+Cu0第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)沉銅

注意點:沉銅槽主要是添加補充銅、甲醛、氫氧化鈉，各組分應(yīng)該均衡添加，以防槽液比例失調(diào)沉銅槽藥水一般是溢流或定期舀出部分廢液，按生產(chǎn)平米數(shù)及時補充新液即可；沉銅槽應(yīng)保持連續(xù)的空氣攪拌，要加裝過濾系統(tǒng)，使用10um