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1、 Shipley 挠性电路板金属化孔工艺 -富葵精密组件(深圳)有限公司培训专用 希普励(东莞)化工有限公司 July 31,2003 大多数化学品具有大多数化学品具有 某些化学品具有某些化学品具有 当混合某些化学品时当混合某些化学品时 当干燥或混合某些化学品时当干燥或混合某些化学品时“如有疑问需查证如有疑问需查证”工业安全工业安全通孔电镀的目的通孔电镀的目的n化学沉铜化学沉铜在己催化的通孔孔壁上通过沉铜提供导电性在己催化的通孔孔壁上通过沉铜提供导电性.n电电镀铜镀铜在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜,以提供足够的以提供足够的导电性导电性/厚度及防止导电电
2、路出现热和机械缺陷厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷.挠性电路（FPC）又称软性电路,是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳曲挠性的印刷电路。此种电路可随意弯曲,折迭重量轻,体积小,散热性好,安装方便,冲破了传统的互连技术概念。挠性电路作为一种具有薄,轻,可挠曲等可满足三维组需求特点的新产品,在电子及通讯行业得到日趋重视和广泛的应用。挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点n挠性电路产品类型挠性电路产品类型 单面板、双面开口型 双面板、软硬合板 多层板挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点工艺流程挠性电
3、路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点挠性电路板(FPC)的结构单面板双面板挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点n板材板材挠性电路板通常采用聚酰亚胺(Polyimide,PI)或聚酯(Polyester,PET).在基材制备时不添加增强材料,这些高分子材料中分子链的排布较为紧密.聚酰亚胺的玻璃化温度(Tg)较高,在多层板制造中若形成粘污难以用常规高锰酸钾去除.挠性电路板挠性电路板(FPC)FPC)的特点的特点n孔壁孔壁挠性电路板的孔壁通常较为光滑,密集的分子结构造成可镀的表面减少.挠性电路板的孔受外力作用的机会较刚性PCB多
4、,对孔壁铜(基材与化学铜,化学铜与电镀铜)的结合力和延展性要求较高,孔壁品质稍差容易造成缺陷Shipley 除胶渣工艺SHIPLEY SHIPLEY CIRCUPOSIT 200 MLBCIRCUPOSIT 200 MLB系列系列钻孔CIRCUPOSITMLB 膨松剂211二级水洗（逆流）CIRCUPOSITMLB 树脂蚀刻剂 214三级逆流水洗CIRCUPOSITMLB 中和剂 216二级逆流水洗CIRCUPOSIT化学沉铜工序胶胶 渣渣 的的 由由 来来 钻孔时，树脂与钻嘴，在高速旋转剧烈磨擦的过程中，局部温度上升至200 oC以上，超过树脂的Tg值。致使树脂被软化熔化成为胶糊状而涂满孔壁
5、；冷却后便成了胶渣（Smear).钻污沾在内层的钻污胶胶 渣渣 的的 由由 来来钻孔后胶胶 渣渣 的的 由由 来来钻孔后胶胶 渣渣 的的 由由 来来胶胶 渣渣 的的 危危 害害1.对多层板而言，内层导通是靠平环与孔壁连接 的，钻污的存在会阻止这种连接。内层平环平环界面2.对双面板而言，虽不存在内层连接问题，但孔 壁铜层若建立在不坚固的胶渣上，在热冲击或 机械冲击情况下，易出现拉离问题。经过CIRCUPOSIT 200 去钻污除除 胶胶 渣渣 方方 法法 介介 绍绍1.等离子法（电浆法）2.碱性高锰酸盐法CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLB MLB 膨松剂膨松剂 211 211 使孔壁
6、上的胶渣得以软化，膨松并渗入树脂聚合后之交联处，从而降低其键结的能量，使易于进行树脂的溶解。CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLB MLB 除钻污剂除钻污剂 214 2145 作用：高锰酸钾的强氧化性，在高温及强碱的条件下，与 树脂发生化学反应，而分解溶去。5反应原理：4MnO4-+有机树脂+4OH-4 MnO4=+CO2 +2H2O(七价）(六价）5 附产物的生成：KMnO4+OH-K2MnO4+H2O+O2 K2MnO4+H2O MnO2 +KOH+O2 MnO2 是一种不溶性的泥渣状沉淀物。5 附产物的再生：由于工作液中存在MnO2,将严重影响槽液的寿命，并影响除胶渣的质量，故必
7、须抑制其浓度，一般控制在低于25g/L的浓度工作。维持低浓度锰酸根最有效的办法是氧化再生成有用的高锰酸根离子。CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLB MLB 除钻污剂除钻污剂 214 214SHIPLEYSHIPLEY电解再生器电解再生器高锰酸钾槽液A:不锈钢棒阴极B:钛网阳极A:B 1:201.结构截面示意图BA(阴极)B(阳极)H2O2MnO4-MnO4-22.外观图：SHIPLEYSHIPLEY电解再生器电解再生器3.再生原理a.在外加电流及电压下，阳极所形成的氧化反应可将 六价锰酸根离子氧化成七价的高锰酸根离子。2Mn+6-2e-2Mn+74OH-4e-2H2O+O2b.阴极棒
8、反应:4H+4e-3H2c.操作条件:电流:0 150A电压:3 12伏c.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-.SHIPLEYSHIPLEY电解再生器电解再生器CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLBMLB中和剂中和剂 216 2165 酸性强还原剂；5 能将残存在板面或孔壁死角处的二氧化锰或高锰 酸盐中和除去；锰残留物CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLBMLB中和剂中和剂 216 216除胶渣后CIRCUPOSITCIRCUPOSITMLBMLB中和剂中和剂 216 216Shipley 化学铜工艺清洁调整剂
9、 C/C3320三级水洗（逆流）微蚀剂 Na P S二级逆流水洗预浸剂 C/P 404活化剂 CAT 44二级逆流水洗加速剂 Acc 19一级水洗化学沉铜剂 C/M 80二级逆流水洗Shipley Shipley 化学沉铜工艺化学沉铜工艺PI调整剂二级逆流水洗 PIPI调整剂调整剂n调整聚酰亚胺表面适合于催化剂的吸附和促进调整聚酰亚胺表面适合于催化剂的吸附和促进化学铜的附着。化学铜的附着。n微蚀孔壁表面以改进后来的化学铜附着。微蚀孔壁表面以改进后来的化学铜附着。n通过增加催化剂的吸附促进铜覆盖率的改善。通过增加催化剂的吸附促进铜覆盖率的改善。清洁清洁-调整剂调整剂n能有效地除去线路板表面轻微氧
10、化物及轻微污渍能有效地除去线路板表面轻微氧化物及轻微污渍(如手如手指印等指印等).).n整孔功能整孔功能: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.n调整剂的控制直接影响沉铜的背光效果调整剂的控制直接影响沉铜的背光效果.除胶渣后的孔壁清洁-调整剂后的孔壁清洁清洁-调整剂的控制调整剂的控制n酸当量酸当量-槽液强度通过测定酸当量浓度来控制槽液强度通过测定酸当量浓度来控制,并依此并依此作适当调整作适当调整.n铜铜含量含量-铜含量随生产的进行而升高铜含量随生产的进行而升高.当铜含量达到预当铜含量达到预 定值时定值时,槽液需作更换槽液需作更换.n产能产能-根据生产量当产能达到预定值时
11、根据生产量当产能达到预定值时,槽液需作更换槽液需作更换.n温度温度-温度必须控制在规定范围内温度必须控制在规定范围内,如果温度太低如果温度太低,将降将降低清洁低清洁-调整剂的效果调整剂的效果.清清洁洁-调整剂后水洗调整剂后水洗n需保证足够的水洗需保证足够的水洗.n避避免清洁免清洁-调整剂成分带入到微蚀液中调整剂成分带入到微蚀液中,使蚀铜量降低而导使蚀铜量降低而导致铜面结合力变差致铜面结合力变差.除去板子铜面上的氧化物及其它杂质。除去板子铜面上的氧化物及其它杂质。粗化铜表面，增强铜面与电解铜的齿结能粗化铜表面，增强铜面与电解铜的齿结能力。力。微蚀剂微蚀剂n 作用作用 a.过硫酸盐系列：过硫酸盐系
12、列：过硫酸盐：过硫酸盐：80-120 80-120 g/lg/l H H2 2SOSO4 4：2-4%2-4%温度：温度：25-30 25-30 o oC C 时间：时间：1-2 1-2 反应式：反应式：CuCu0 0+S+S2 2O O8 82=2=Cu Cu+2SO+2SO4 42=2=b.b.硫酸双氧水系列：硫酸双氧水系列：CuCu0 0+H+H2 2SOSO4 4+H+H2 2O O2 2 CuSO CuSO4 4+2H+2H2 2O O 微蚀深度微蚀深度:40-80 40-80uu (1-2 (1-2umum)n 常用的微蚀剂常用的微蚀剂.微蚀剂微蚀剂微蚀前后的铜面状况微蚀前后的铜面
13、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微蚀后的铜面状况微蚀后的铜面状况微蚀中可能出现的问题微蚀中可能出现的问题微蚀过度通孔剖切图微蚀过度通孔剖切图铜箔内层铜箔镀铜层基材ABn微微蚀不足蚀不足微微蚀不足将导致基铜与铜镀层附着力不蚀不足将导致基铜与铜镀层附着力不良良.n微微蚀过度蚀过度微微蚀过度将导致在通孔出现反常形状蚀过度将导致在通孔出现反常形状(见见左图点左图点A A和点和点B)B).这种情况将导致化学铜这种情况将导致化学铜的额外沉积并出现角裂的额外沉积并出现角裂.n槽液污染槽液污染 氯氯化物和有机物残渣的带入会降低蚀铜化物和有机物残渣的带入会降低蚀铜量量.清洁清洁-调整剂后需保
14、证良好的清洗调整剂后需保证良好的清洗.微微蚀的控制蚀的控制nH H2 2SOSO4 4 含量含量:通过分析控制通过分析控制n过硫酸盐含量过硫酸盐含量:通过分析控制通过分析控制nCu Cu 含量含量：当铜含量达到预定值时当铜含量达到预定值时,槽液需做更槽液需做更换换.n温温度度：温度上升越高温度上升越高,蚀铜量增加越大蚀铜量增加越大.n蚀铜量蚀铜量:定时检测定时检测.1.用用2 2吋吋 x 2 2吋吋的的1.6mm铜箔板。铜箔板。2.放入放入焗焗炉，用炉，用90-100oC焗焗 3030 -1-1小时。小时。3.再放入防潮瓶内再放入防潮瓶内2020分钟分钟。4.然后用电子天秤称取其原重量然后用电
15、子天秤称取其原重量Wi .5.随生产板浸入生产线内的除油缸中，并于微蚀缸后的随生产板浸入生产线内的除油缸中，并于微蚀缸后的 缸缸 取出取出(保证浸蚀的时间跟生产线的程式一样保证浸蚀的时间跟生产线的程式一样)。6.放入清洗水缸清洗，并放入放入清洗水缸清洗，并放入焗焗炉焙干约炉焙干约30-1小时。小时。7.再放入防潮瓶内再放入防潮瓶内20分钟分钟。8.然后用电子天秤称取其最后重量然后用电子天秤称取其最后重量Wf 。9.计算：计算：Wi Wf 4(145.73)10.控制范围为控制范围为40-80u(理想范围是理想范围是60u)。=T微寸(u)蚀铜速度=微微蚀速率的控制蚀速率的控制5简简 介：介：a
16、.a.早期预活化是将二价锡对非导体底材作预早期预活化是将二价锡对非导体底材作预浸着过程。浸着过程。b.Shipleyb.Shipley改变传统工艺而闻名于世。改变传统工艺而闻名于世。5作作 用：用：a.a.防止板子带杂质污物进入昂贵的钯槽。防止板子带杂质污物进入昂贵的钯槽。b.b.防止板面太多的水量带入钯槽而导致局部防止板面太多的水量带入钯槽而导致局部水解。水解。5预活化槽与活化槽除了无钯之外，其它完全一致预活化槽与活化槽除了无钯之外，其它完全一致。预浸预浸预预浸液的控制浸液的控制 n比重比重:槽液强度通过测定比重来控制槽液强度通过测定比重来控制.活化液的比活化液的比重也是由预浸液来控制重也是
17、由预浸液来控制.n铜含量铜含量:当铜含量达到预定值时槽液需更新当铜含量达到预定值时槽液需更新.简简 介：介：钯液中的钯液中的Pd，是以是以SnPd7Cl16胶团存在的。胶团存在的。SnPd7Cl16 的产生的产生 是是 PdCl2与与SnCl2在酸性环境中经一系列的反应而最后产生的。在酸性环境中经一系列的反应而最后产生的。活化工序就是让活化工序就是让SnPd7Cl16 附着在孔壁表面形成进一步反应附着在孔壁表面形成进一步反应 的据点的据点。Shipley Shipley 活化剂活化剂4444特点特点 无烟。无腐蚀性烟，操作安全。无烟。无腐蚀性烟，操作安全。对多层板的黑化层冲击小对多层板的黑化层
18、冲击小-不包不包HClHCl。极细的粒子，使金属的沉积细而密，镀层可靠性强。极细的粒子，使金属的沉积细而密，镀层可靠性强。操作稳定，使用寿命长。操作稳定，使用寿命长。操作及控制操作及控制 维持亚锡与钯间的精巧平衡，不可鼓气及任何漏气现象存在。维持亚锡与钯间的精巧平衡，不可鼓气及任何漏气现象存在。控制其处理时间，以防活化过强及过弱。控制其处理时间，以防活化过强及过弱。活化活化活化剂成分比较活化剂成分比较 活化后的孔壁活化后的孔壁活化后的孔壁表面活化后的孔壁表面-比重的控制相当重要，而比重的控制相当重要，而 C C/P P 404404与与CAT44CAT44比重则相互维持比重则相互维持。预浸与活
19、化参数预浸与活化参数活化液中可能出现的问题活化液中可能出现的问题n水的带入水的带入 胶胶体体PdPd由由额外的氯离子和额外的氯离子和SnSn2+2+维持稳定维持稳定.如果有如果有水的带入水的带入,将会导致胶体将会导致胶体PdPd的分解的分解.活化液的比活化液的比重通过重通过404404溶液控制溶液控制.n氧化氧化 空空气的氧化作用能导致胶体气的氧化作用能导致胶体PdPd的分解的分解,因而要注因而要注意循环过滤系统不能出现漏气意循环过滤系统不能出现漏气.不不要使用溢流循环要使用溢流循环.定时释放过滤器里的空气定时释放过滤器里的空气.活化液的控制活化液的控制nPd Pd 含量含量通过分析维持通过分
20、析维持 PdClPdCl2 2 含量含量nSnSn 含量含量通过分析维持通过分析维持 SnCl SnCl2 2含量含量nS.G.S.G.通过分析维持氯离子含量通过分析维持氯离子含量 nCuCu含量含量通过分析控制通过分析控制CuCu以及以及 Fe Fe 和和 CrCr的的含量含量.！活化液由额外的活化液由额外的ClCl和和SnSn 2+2+维维持稳定持稳定,如果两者之中有如果两者之中有一种缺少一种缺少,活化液将是不稳定的活化液将是不稳定的.作作 用：用：剥去剥去Pd外层的外层的Sn+4外壳，露出外壳，露出Pd金属；金属；清除松散不实的钯团或钯离子、原子等清除松散不实的钯团或钯离子、原子等。原原
21、 理：理：钯胶团粘附的板子，在经水洗之后，钯胶团粘附的板子，在经水洗之后，Pd粒之外会形成粒之外会形成Sn(OH)4 等外壳。等外壳。Shipley Acc19Shipley Acc19加速剂是加速剂是HBFHBF4 4型加速剂型加速剂 S Sn nClCl2 2+2HBF+2HBF4 4 SnSn(BF(BF4 4)2 2+2HCl+2HCl S Sn n(OH)(OH)4 4+4HBF+4HBF4 4 S Sn n(BF(BF4 4)4 4+4H+4H2 2O O S Sn n(OH)(OH)ClCl+2HBF+2HBF4 4 S Sn n(BF(BF4 4)2 2+HClHCl+H+H2
22、 2O O 反应过程宜适可而止反应过程宜适可而止加速剂加速剂加加速剂后的孔壁表面速剂后的孔壁表面加加速剂可能出现的问题速剂可能出现的问题n加速过度加速过度 加速过度是由下列原因引起:A)槽液温度太高,B)槽液强度太高,C)处理时间太长 和 D)加速后水洗时间太长.n槽液污染槽液污染Cu含量和氯含量的升高由氯化铜的带入所致.在活化后需保证具有良好的水洗.加速剂的控制加速剂的控制n槽液强度槽液强度-槽液强度是分析酸当量浓度槽液强度是分析酸当量浓度.nCuCu含量含量-当当CuCu含量达到预定值时更换槽液含量达到预定值时更换槽液.n产量产量-当产当产量达到预定值时更换槽液量达到预定值时更换槽液.5组
23、成成份：硫酸铜、氢氧化钠、甲醛、EDTA(乙二胺四乙酸二钠)。或罗谢尔盐(四水合酒石酸钾钠)。5反应式：CuSO4+2HCHO+4NaOH Cu+Na2SO4+2HCOONa+2H2O+H2 化学沉铜化学沉铜l作作用用立立即启动微细颗粒化学铜的沉积即启动微细颗粒化学铜的沉积.l控控制制CuCu2+2+,OH,OH-,HCHO,EDTA,HCHO,EDTAShipley Shipley 控制器控制器化学铜化学铜 Coppermerse Coppermerse 8080化学铜层结构化学铜层结构沉积化学铜后的孔壁表面沉积化学铜后的孔壁表面化学铜再电铜加厚后之切片放大图化学铜再电铜加厚后之切片放大图化
24、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;2.连续过滤;3.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。化学沉铜缸的管理化学沉铜缸的管理5.使用物料的纯度至少应是C/P级(化学纯)，不宜采用工 业级的NaOH及HCOH,因含有较高的铁离子及其它杂质。6.负载面积的控制 负载面积通常控制在1dm2/L-5dm2/L 之间。化学沉铜缸的管理化学沉铜缸的管理化学沉铜缸的管理化学沉铜缸的管理5 沉铜速率试验 1.准备2X 2 正方形铜箔的胶板。2.用挂勾把胶板挂于沉铜钢架上。3.当胶板完成沉铜后，收回并风干。4.将胶板放入250 ml烧瓶内。5.加入25毫升的PH=10
25、缓冲液。6.加入2-3滴双氧水(35%)。7.搅拌至所有铜都溶解。8.加入60-70毫升乙醇。9.加入4-5滴PAN指示剂。10.用0.1M EDTA 标准液滴定至草绿色为终点。11.标准检定为12-20u 。计算=(EDTA用量)X 2.72 X2化学沉铜品质检定方法及标准化学沉铜品质检定方法及标准1.取6cm x 6cm 之FR-4板材（去铜皮，磨边）。2.放在100oC焗炉烘40 60分钟后，置于干燥皿冷却至室温。3.称重，W1 。4.从除油剂开始.进入P.T.H线，并于沉铜水洗后取出，重复 （2）步骤。5.称重，W2。6.计算：厚度（u”)=(W1-W2)x 1066 x 6 x 2 x 8.9 x 2.545沉铜速率试验(重量法)化学沉铜品质检定方法及标准化学沉铜品质检定方法及标准