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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流FPC镀铜技术手册D版【精品文档】第 18 页2 rweq34321343ft-+-/黑孔/鍍銅工站技術手冊 編者:朱 琳目錄1、 工站簡介- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1-11.1 概述- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1-11.2 黑孔/鍍銅流程簡介 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
2、 - -1-11.3 黑孔/鍍銅工站生產要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1-22、 黑孔/鍍銅工序原理說明- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-12.1 超音波清潔原理- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2-12.2 整孔原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-12.3 黑孔原理- - - - - - -
3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-12.4 烘干原理- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-22.5 微蝕原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-22.6 鍍銅清潔,酸洗原理- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2-32.7 電鍍銅原理- - - -
4、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2-3 3、 黑孔/鍍銅藥水簡介- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3-1 4、 黑孔/鍍銅設備簡介- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4-1 5、 制程异常及改善對策- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5-1 6、 2001年度設備異常匯整- - - - - - - - - - - - - - - -
5、- - - - - 6-1 7、 常見問題處理- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7-17.1 由于前處理不良引起的問題- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7-17.2 由于電鍍不良引起的問題- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7-1 8、 附表 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8-1 1、工站簡介 1.1概述: 本
6、工站為黑孔/鍍銅工站, 是富葵廠FPC產品制程中對軟體電路板(FPC)進行前處理的工作.我們加工的對象是雙面銅箔基材(CCL)實質就是在銅箔基材表面以及鑽孔后之孔壁上鍍銅,使原本上下不能導電的銅箔基材導通,對后期工藝線路形成,上下線路導通有重大作用直接關係到此電性的好与壞而鍍銅就是線路板之前處理的重要工站電鍍銅的品質決定產品的最終品質（膜厚）膜厚不均對后期線路成形之良率有關鍵作用.1.2黑孔/鍍銅流程簡介:在介紹黑孔/鍍銅流程之前先讓我們看一下公司的產品-FPC的簡單流程圖(如下):鑽孔NC Drilling黑孔Black Hole鍍銅Cu Plating壓膜D/F Lamination曝光E
7、xposure顯影/蝕刻/去膜D.E.S.自動光學檢測AOICVL假貼合CVL Pre-TackCVL壓合CVL Lamination沖孔Hole Punching錫鉛電鍍/噴錫Sn/Pb Plating or HAL印刷Printing沖型Blanking電測E-test雙面板Double Sided單面板Single Sided圖中紅圈標示處為黑孔鍍銅在整個產品流程中的位置,本工站只生產雙面板.1.2.1黑孔流程簡介:超音波清潔清洗黑孔1放料抗氧化微蝕黑孔2整孔吹干出料1-1下料流程:由原料倉庫根據生管排配直接發放相應的銅箔干膜生產流程單.生產物料由上一工站NC轉入.作業流程黑孔線根據當日
8、生產排配進行收放料作業放料前確認銅箔類型,生產條件,槽液濃度.確認后進行作業.參看黑孔制造作業規範,黑孔槽液管理辦法.轉料流程將填寫完整的生產流程單隨黑孔后銅箔轉入后流程(鍍銅)1.2.2 鍍銅流程簡介:電鍍銅酸洗清潔上掛架夾板下料轉料下料流程由原料倉庫根據生管排配發放銅箔生產流程單,生產物料由鍍銅前流程（黑孔）轉入.槽液濃度調整作業:取樣 分析 添加 添加后分析.參看鍍銅槽液管理辦法.夾板上掛架流程確認基材,將掛架調整至相同尺寸將銅箔基材夾入掛架夾條內,放入臺車,由上掛架人員將其掛飛靶電鍍.參看鍍銅制造作業規範.下料流程下料時確認鍍銅后之基材是否有折傷,手指紋,水紋等不良狀況,以及抽查光澤度
9、參看鍍銅制造作業規範.轉料流程將填寫完整的生產流程單隨銅箔轉入下一工站（微蝕）1.3黑孔/鍍銅工站生產要求：由于黑孔/鍍銅工站對生產條件要求嚴格(如槽液,溫度等),對周邊環境無太多要求1、 槽液溫度:由加熱器,冰水機控制.參看槽液管理辦法2、 槽液濃度:由廠商建議濃度,分析室每日分析. 參看槽液管理辦法3、 各壓力表笵圍:參照條件設定表規定.參看條件設定表1-22、黑孔/鍍銅工序原理說明2.1超音波清潔原理是一種微鹼性水溶液，其Ph值約為10.711.2，並含有微弱的複合劑。水平黑孔線的滾輪主要功能是在清潔銅面，並除掉鑽孔孔壁的殘屑、清潔孔壁，以配合後站整孔劑處理的進行,流程如下圖所示:銅箔基
10、材超音波清潔槽水洗槽水洗槽通過超音波振蕩更好的清潔孔壁籃色為下噴管,使液面涌動,起到清潔孔壁之效果.超波振蕩板2.2 整孔原理是一種微鹼性水溶液，其Ph值約為10.711.2，並含有微弱的複合劑。主要功能是在對玻璃纖維和樹脂表面上原有的負電荷，予以調整成正電性，然後可促進Black Hole帶負電微粒的吸附.如下圖所示:黑孔製程必須先將孔壁調整為正電性，然後帶負電的黑碳粒子才能被吸附於孔壁。2.3 黑孔原理微鹼性水溶液Ph值約為10.510.8左右，黏度和水接近。碳之固態成份含量約1.35%，主要功能是在孔壁上沉積一層黑碳皮膜，以完成導電功能，使續電鍍銅能順利進行。本流程有兩道黑孔,清潔整孔后
11、各有一道,為了更好地將黑孔附著在基材孔壁上.2-1黑碳孔壁CuCu膠膠 PIPI膠膠CuCu在基材表面及孔壁上沉積一層黑碳注:黑碳孔的導電度不是很強，其電流是由導體向黑膜表面逐漸延伸。對孔體而言，是由孔口兩端向孔中央慢慢伸長進去的。對於六層以上的深孔其鍍不滿與出現楔口的機會自然比化學銅高很多，其他DP也有相同的煩惱。因而凡采用各種直接電鍍代替化學銅進行“孔壁金屬化”時，千萬要注意內層黑孔能否耐得住鍍銅中硫酸的攻擊。2.4烘干原理(烘干段)主要功能是將孔壁及銅面上之黑碳層加以烘乾，此處需特別注意溫度 (溫度為65左右)，否則若孔內水份未完全乾燥時(尤其是小孔或深孔內部,廠內暫無此基材)，則其佈碳
12、層很容易被後處理製程的微蝕段所噴洗沖掉。但必須特別強調的是，此處的烘乾作業並不牽涉到任何熱聚合反應，只為了除水而已。故烘乾條件應正確，甚至稍有過度尚不致造成表層會脆化的現象。黑孔槽中檢三組風刀:前面一把吹干風刀,后兩烘干風刀 2.5 微蝕原理2-2 因為Black Hole微粒不只會沉積在孔壁上，而且也會沉積在銅層表面上及內層銅環側面上。這些附有黑碳層的銅面，須除盡碳膜露出底銅才能增加與孔壁電鍍銅的附著力，並使得影像轉移的乾膜附著力增強。此微蝕以過硫酸鈉水溶液(配置濃度250 300g/l)為主，其中可加入一些有機酸作為安定劑，且預先摻入約3g/l的銅量。此液的主要功能是將銅面上的黑碳層以蝕銅
13、方式連根拔除，其蝕刻深度控制在“35 45”之間。此微蝕步驟是一種穿透碳層蝕入銅面的反應機構，換句話說微蝕劑本身和黑碳層之間不會有任何化學反應，但因黑碳層較薄，藥水可穿過碳層的孔隙到達銅面，而把黑碳微薄片層由裡向外整個剝離掉，剝離後黑碳殘渣會懸浮在溶液中，故使用過濾設備將廢渣過濾掉。此動作必須要做得徹底，避免為後續電鍍銅面出現“砂粒狀”的鍍層。另外在玻璃纖維及樹脂表面的黑碳層，因底部無銅故將會繼續保留住。 黑孔製程(Shadow)係以石墨(Graphite)做為導電的膠體粒子，其粒度比“黑孔”稍大。其在孔壁上附著的原理，除正負相吸的力量外，尚有有機固著劑(Binder)的黏著，故一旦吸牢後還需
14、妥善地微蝕及沖洗，以剝去外露出碳素來才能導電。 2.6鍍銅清潔,酸洗原理 傳統的電鍍制程里,清潔酸洗都為電鍍前處理,通常清潔槽主要作用為清潔基材表面油污和指紋,去除基材表面氧化膜及鈍化膜,以及提高銅面親水性能.酸洗槽主要就是活化待鍍銅表面的作用.清潔溫度控制在455,SE-250(酸性清潔劑)之濃度控制在300ml/L.酸洗無溫度要求,濃度控制在110ml/L.兩者都是通過銅座的擺動來使藥液在孔內來回流動清潔活化孔壁. 2.7 電鍍銅原理 2.7.1通過電鍍的基本原理,本制程的基本電极反應如下:陰极: Cu2+ +2e Cu陽极: Cu -2e Cu2+ 硫酸銅(CuSO4):主要作用是提供電
15、鍍所需的Cu2+及提高導電能力 2.7.2酸性鍍銅各成分功能: 2-3硫酸 (H2SO4):主要作用是提高電鍍液性能,以及孔壁電鍍的均勻性氯离子（CL-）:主要作用是幫助陽极溶解,協助改善銅的析出 添加劑 : 主要作用是改善均鍍和鍍層結晶細密性.現主要有用到兩種. 1.載運劑(Carrier)對鍍銅具有煞車效應，常用者有各種“聚醚類”(Polyethers)。會在陰極附近產生極化(Polarizing)作用，而有抑制(Inhibiting)鍍銅的效應。也就是會抓住銅或亞銅以及氯離子形成一種錯化物(Complexer)分子膜，此膜容易被吸附在“高電流區”擴散層中成為屏障(Barrier)增加其電
16、阻，使鍍銅速率受到抑制而減緩。但另一方面卻可達到細晶(Grain Refining)的效果，並使電流轉往“低電流區”提供填平凹陷的機會，發揮酸性鍍銅特長的微分佈力，日籍學者Yokoi等曾在1984年試對其機理(Mechanism)以圖示說明如下: 2.光澤劑:(Brightener)對鍍銅猶如油門作用，常用者以有機硫化物或氮化物為主，如2-4Sulfo-propyl Sulfides類。會在陰極附近出現“去極化”(Depolarizing)或催化(Catalytic)作用。也就是其中的活性硫也會與亞銅形成一種錯化物，能降低反應初期活化能(Activation Energy)的門坎。對上述以吸附
17、“載運劑”部位產生另一種解脫釋放(Desorption)作用，協助其晶粒的成長(Grain growth)。於是酸性鍍銅在這種踏油門與放油門(或煞車)的雙重作用下，使得原本微觀高低不平的被鍍表面變得更為平滑，產生反光性的光澤鍍面。下圖亦為Yokoi所所提出的機理說明。 上圖為傳統酸性直流電鍍時光澤劑協助Cu2+登陸情形。下圖為反脈衝過程中光澤劑破解運載劑的束縛並協助鍍銅的圖像。2.7.3 銅槽簡介現鍍銅工站所使用的龍門式電鍍銅生產線,其內部結構主要有:左右陽極鈦籃各20個,排列方式為由密到稀中間向兩頭散開, 陽极擋板兩個,槽液液位距离板邊邊緣3-5CM左右陰极掛板為夾板式掛架,其板面距左右槽壁
18、不等(約1cm偏差).如下圖所示:2-5以下為鍍銅槽內部結构圖 V形座飛靶 陽极鈦籃 擋板 以下為鍍銅槽立體圖示 23cm23cm掛架陰极 液面 22 cm24 cm 前面已經講述過干膜工站對環境高標準嚴要求以達到環境就需經常量測和維護 無塵衣清洗1次週 落塵量測1次月 全面7S 4次天 机台全面清潔1次單 附屬設施: 傳遞箱為避免外面塵埃大量進入無塵室,設置兩個傳遞箱作為物料進出干膜的通道所有.不得同時打開傳遞箱的兩門,以免塵埃大量進入和損坏傳遞箱.冰箱:用于新發干膜回溫及空調關閉時干膜存放.對講机:安裝在傳遞箱徬邊,便于轉接物料時信息轉達.電話:与外界信息交流主要通道. 公司內每一工站部門
19、均有電話可以方便快捷的信息傳遞2-6電力線鈦籃待鍍銅箔陽极擋板3.黑孔鍍銅藥水簡介名稱化稱廠商用途清潔整孔劑15736臺灣麥特黑孔超音波槽用於清潔孔壁.整孔劑15737臺灣麥特黑孔線整孔槽用清潔孔壁,使之能更好的吸附黑炭.黑孔建浴劑TO222臺灣麥特黑孔槽用維持藥液當量濃度,PH值,保證槽液位.黑孔補充劑15741臺灣麥特黑孔槽用維持黑孔槽液固形物的含量.微蝕劑15702臺灣麥特黑孔線微蝕槽用與硫酸混合使用起微蝕板面的作用.抗氧化劑15711臺灣麥特黑孔抗氧化槽用防止銅箔氧化.酸性清潔劑SE-250臺灣希普勵鍍銅線清潔槽用清潔板面油污及夾板時留下的指紋印.銅添加劑Additive臺灣希普勵鍍銅
20、銅槽用保證鍍后銅箔的光澤度,均勻性.銅輔助劑Carrier臺灣希普勵硫酸H2SO4NHK1.黑孔線清洗槽用清洗板面油污,雜質.2.鍍銅線酸洗槽用,銅槽用在酸洗槽起活化的作用,銅槽時充當一種介質.鹽酸HCLNHK鍍銅線銅槽用增加銅槽內CL-的濃度.硝酸NHO3NHK鍍銅線剝掛槽用剝除掛架在銅槽時表面鍍上的銅層.3-14.黑孔/鍍銅設備簡介名 稱:黑孔線型 號:黑孔6520 水平式黑孔線,設有兩道黑孔,主要作用就是我們以上所講的黑化孔壁,其主要參數有:溫度,壓力,槽液濃度,溢流量等.任何水平生產線都有卡板的現象,黑孔線也不例外,尤其是做軟板,所以黑孔滾輪的保養更是重點,其次是槽液濃度(溫度)不夠等
21、等.名 稱:龍門式電鍍銅線型 號:CP-004 在業界龍門垂掛式電鍍銅技術以經是比較成熟了,它是PCB層間互連(Interconnection)中最重要的制程.制程簡單,室溫操作(21-26)的酸性硫酸銅制程,配方較簡單,即“銅金屬18g/L+硫酸180ml/L”.名 稱:CMI膜厚儀型 號:CMI 401-M 探針電阻式膜厚測試儀,主要用於鍍銅基材膜厚量測.其它器件有感應指針一個,腳踏式確認器一個等便於操作的設備.4-15.制程異常及改善對策 在生產過程中各种各樣的異常時常都會發生有許多重复發生的老問題 為了減少這類問題的發生我們對以往發生過的問題進行分析檢討找出一些合适的方法解決並預防問題
22、的再度發生以下為几個案例:異常現狀說明異常原因分析異常改善對策黑孔線卡板1.放板動作不標準,銅箔有卷角,上翹放板動作標準化,銅箔盡量平放2.吹干,烘干段風刀風壓,間距用游標卡尺調整風刀使之標準化3.風刀因殘留藥液而硬化,過板停頓生產中清洗風刀4.拆洗滾輪過后滾輪跳動卡板保養過后點檢滾輪是否跳動鍍銅手指紋1.無戴手指套接觸基材一律要戴手指套2.夾板時掛架上殘留酸液過多用抹布擦拭掛架3.墊板有酸液,沾於基材表面用抹布擦拭墊板4.指套無及時更換手指套更換頻率為20min/一次鍍銅膜厚不均1.陽极鈦籃位置移動調整陽极位置,中間密,兩端稀2.陽极數量不對陽极面積與陰极面積之比 1:23.基材銅箔不夠一掛
23、生產時,兩端偏厚兩端掛上假鍍板,防止高電流4.掛架需鎖緊,銅座循環水需打開電流接觸面加大,防止高電流5.鍍銅打氣不夠,光澤劑效果不佳調整打氣6.光澤劑濃度不夠哈氏槽分析頻率加大,分析槽液濃度鍍銅水紋1.清潔槽清潔能力不足保養不確實,更槽頻率2周/次2.清潔溫度不夠加熱器24小時不停加溫3.清潔水洗不凈加大潧流量,打氣開適中,不能起泡4.鍍銅槽起泡a過濾機24小時不停運轉b兩周一次活性碳處理鍍銅黑點1.清潔后水洗不干凈注意自來水品質,加裝過濾機2.鍍銅槽被污染清洗陽极銅泥,做倒槽保養5-16.2001年度設備異常匯整線別序號故障異常原因改善對策處理時間處理單位黑 孔 線1超音波振蕩板進水,無法工
24、作送廠商維修5月14日廠商2微蝕槽漏液焊接槽體5月24日廠商3純水泵浦膠圈破損漏水更換膠圈5月24日廠商4烘干上下風刀壓力不一致加裝泄壓閥9月30日廠商5黑孔2吸水輪滾硬化結晶太多,每日清洗8月8日現場6黑孔微蝕泵浦壓力異常清理泵浦內異物8/8 9/16現場7吹干,烘干加裝引導條8月12日廠商8黑孔后水洗2#泵浦壓力異常泵浦反轉,重新接線9月14日設備9黑孔2#帶出量大加裝一組吸水滾輪9月20日設備10溢流水洗4氣管破裂更換氣管9月27日設備11微蝕滾輪老化磨損更換滾輪9月26日設備12黑孔帶出量大黑孔1加裝回流 黑孔2加一把風刀9月30日廠商13烘干段漏液用玻璃膠密封槽體10月5日廠商14微
25、蝕泄壓閥漏液用PP膠水粘合10月7日設備15黑孔前水洗帶入量大水洗出料段加吸水滾輪10月15日廠商16黑孔前水洗帶入量大加裝擋水板,阻擋蒸汽水10月19日廠商17吹干引導條加裝位置不適去除引導條10月25日現場18純水泵浦開關破損 更換重裝12月2日機電19溢流水洗2#流量計漏水更換密封圈11月5日設備20微蝕,吹干出料兩段玻璃破損暫用PVC板代用11月10日設備21溢流水洗2#表壓力表頭故障更換老化之壓力表頭11月20日設備22前后滾輪咬合不緊有異聲更換新齒輪11月24日設備23抽風排液處有漏液更換,重焊直通11月27日設備24純水泵浦開關破損 電源接觸不良,重接12月18日機電25微蝕,超
26、音波及整孔 前水洗都有輕微漏水焊接槽體12月26日廠商鍍 銅 線1鍍銅波浪板變形加支撐架4月24日設備2清潔槽加熱器燒掉更換加熱器4/28 5/16 6/2 6/4 7/15 8/13 9/18 10/5設備3鍍銅冰水電磁閥漏水接頭緊固,上密封帶5月8日設備4剝掛槽進水閥失靈更換球閥6月2日設備5冰水機冷水泵指示燈失靈更換燈炮6月11日機電6抽風排水管三通破裂 在通老化,焊接裂縫6月15日設備7剝掛后水洗漏水焊接處斷裂,重新焊接7/15 8/2 設備8天車定位偏差重新調試7/30 11/21廠商9冰水管滴水冷凝水,上密封帶8/14 10/24設備10過濾機開關坏掉外殼更換,固定9月3日設備11
27、抽風管漏液緊固螺絲,上玻璃膠9月3日設備12過濾機輕微漏液管路焊接9月8日廠商13V型銅座導水管破裂以腐蝕,更換導水管6-110月4日廠商14擺動馬達振動緊固螺絲 9月27日設備15清潔水洗溢流口水管漏水焊接裂口,用PP膠水粘合10月7日設備16鍍銅銅2#槽抽風管接口處斷裂重接,更換扎帶10月31日設備17鍍銅過濾機停止轉電源導線重新連線11月1日設備18剝掛后水洗打氣閥壞掉更換球閥11月26日設備19清潔槽液位感應器接觸不良重新連接12月7日設備注:1.紅色字體為連續兩次或兩次以上重復故障 2.籃色字體為現階段仍持續追蹤改善. 3.鍍銅剝掛后水洗因維修次數過多,現以無完整維修記錄. 6-27
28、.常見問題匯整1. 由于前處理不良引起的問題 1.凹陷A. 除油后水洗不良B. 電鍍前板面污染嚴重C. 除油性能不良D. 干膜殘膠嚴重E. 微蝕速率過低F. 干膜顯影消泡劑水洗性差G. 基材壓折傷H. 干膜殘屑引起2.針孔A. 干膜殘屑嚴重B. 板面前處理不良,親水性差C. 前處理后水洗不良D. 基材壓折傷3.滲鍍A. 貼膜參數控制不當B. 顯影過渡C. 除油劑与D/F不匹配D. 除油溫度失控E. 微蝕速度失控2. 由于電鍍不良而引起的問題1.銅顆粒A. 鍍銅槽內有銅粉(陽極袋破,磷銅球落入湯中)B. 電流分布不均勻C. 氯离子含量過低D. 光澤劑含量過低E. 含磷量過低2.凹陷A. 有机污染
29、嚴重B. 鍍銅槽有顆粒狀懸浮物C. 光澤劑含量失衡D. 空气攪拌不均勻3.針孔A. 光澤劑含量低B. 電流分布不均勻C. 空气攪拌不均勻7-1D. 循環過濾系統漏气E. 有机污染嚴重4.光亮性差A. 氯离子含量過高,過低B. 溫度過高C. 光澤劑過低D. 有机污染E. 電流分布差5.低電位發蒙A.光澤劑一次性添加過多B.溫度過高C.有机污染D.光澤劑含量過低E.電流分布差F. 硫酸含量過低6.鈦籃內硫酸銅結晶,陽極鈍化A. 鈦籃袋太密B. 鈦籃堵塞C. 陽極面積偏小D. 陽極電流分布不均E. 氯离子含量過高7.高電位燒焦A.光澤劑含量過低B.陽極銅球懸空C.電流分布不均勻D.硫酸銅含量太低E. 打氣不均F. 陽極排佈不良 8.銅厚分布不均A.電流分布不均B.打氣不均C.循環過濾不利D.光澤劑含量低E.鈦籃銅球分布不均F.電鍍設計与板面情況不匹配G. 設備布置不良9.孔內無銅A.擺幅,擺頻,振蕩出現异常B.顆粒狀懸浮物C.异常微小气泡7-2D.污染嚴重 10.塞孔A.顆粒狀懸浮物(銅粉)B.陽極袋破損C.銅球,銅极掉入銅槽中E. 夾棍漏電7-38.附表8-1