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pcb图形电镀工艺教材.doc


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pcb图形电镀工艺教材.doc
文档介绍:
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图形电镀工艺教材
一. 图形电镀简介:
在平板电镀后,板件经过干膜曝光显影后需要经过图形电镀。
图形电镀的目的在于加大线路和孔内铜厚(主要是孔铜厚度),确保其导电性能和其他物理性能。根据不同客户不同板件的性能要求,一般孔壁铜厚在0.8mil-1.2mil之间(平板层+图电层),由板件特性决定其平板层和图电层的分配。
一般来说,,特殊铜厚要求和线路分布不均除外,图形层则保证在0.4-0.6mil,在保证总铜厚的基础上,如果图形分布均匀,比较厚的图形层可以节省铜球耗用和蚀刻成本,提高蚀刻速度,降低蚀刻难度。反之,如果线宽要求不严,而图形分布不均线路孤立,则可以提高平板层厚度,降低图形电镀层厚度。
图形电镀后是蚀刻流程。
二. 图形电镀基本流程:
板件经过贴膜曝光显影后形成一定的线路,图形电镀就是针对干膜没有覆盖的铜面进行选择性加厚。
图形主要流程如下(水洗视条件不同,为一道至两道):
进板—除油—水洗—微蚀—水洗—酸浸(硫酸)—电镀铜—水洗—酸浸(***硼酸)—电镀(铅)锡—水洗—出板—退镀(蚀夹具)—水洗—进板
1 .除油:
电镀除油流程为酸性除油,主要是除去铜面表面的污物。因板件经过干膜流程后,不可避免地会在板面带上手印、灰尘、油污等,为使板面洁净,保证平板铜层和图形铜层的层间结合力,必须在电镀前加上清洁板面的流程。
采用酸性环境除油效果比碱性除油差,但避免了碱性物质对有机干膜的攻击,主要成分为硫酸和供应商提供的电镀配套药水(安美特—FR,B图电\C图电\脉冲线;罗门哈斯—LP200,B(II)线;成分均为酸性表面活性剂)。
酸性除油剂的浓度测定是通过测定计算浓硫酸(98%)浓度来相对估算(无法直接测定,而配缸和消耗都是1:1比例),因此在换缸和补充的时候要保证两者要等量添加,以保证测定浓度和实际浓度的一致性。
2. 微蚀:
除油的微蚀流程主要作用为去除表面和孔内的氧化层,并将铜层咬蚀出微观上粗糙的界面,以进一步提高图形电镀层和平板层的结合力。
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微蚀体系通常有两种:双氧水体系和过硫酸钠体系。图形电镀流程一般采用过硫酸钠和硫酸,硫酸起去除氧化,保持板面润湿的作用。
基本原理:S2O82- + Cu → Cu2+ + 2SO42-
μμm/min为宜。因此微蚀缸的换缸一般要保留5-10%的母液。
3. 酸浸(电镀前):
板件进入镀缸前先进入酸浸缸,可以进一步去除氧化,减轻前处理清洗不良对镀缸的污染,并保持镀缸酸浓度的稳定。
酸浸的体系主要取决于镀液的组分体系,镀铜药水是硫酸体系,酸浸缸药水就采用硫酸,镀锡(铅锡)药水是***硼酸体系,酸浸缸药水就采用***硼酸。酸浸浓度和镀缸酸浓度也保持一致,以减少对镀缸酸浓度的稀释作用。
4. 镀铜:
4.1 基本原理
镀铜是通过电压的作用下,使阳极的铜氧化成为铜离子,铜缸的铜离子在阴极获得电子还原成铜:
阳极:Cu - 2e → Cu2+
阴极:Cu2+ + 2e → Cu
这是镀缸里的最主要的反应,在酸度不足的情况下,还可能出现还原不完全而产生一价铜,即所谓的“铜粉”,会导致镀层粗糙或呈海绵状,这种情况应该避免在电镀过程中出现。
4.2 主要成分及作用:
镀铜缸主要成分为硫酸铜、硫酸、微量***离子、供应商提供的镀铜添加剂。
硫酸铜是镀液中主盐,它在水溶液中电离出铜离子,铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。较高硫酸铜浓度可以提高允许电流密度,避免高电流区烧焦,硫酸铜浓度过高,则会降低镀液分散能力。一般控制在50-80g/l之间,折合成铜离子约为12-20g/l。
硫酸的主要作用是增加溶液的导电性,硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响,硫酸浓度太低,镀液分散能力下降,镀层光亮度下降;硫酸浓度太高,虽然镀液分散能力较好,但镀层的延展性降低。一般控制在100-150ml/l(98%)。
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***离子主要作用是使阳极溶解均匀,镀层平滑有光泽。***离子正常时阳极膜呈黑色,过量则变成灰白色。***离子不足容易使镀层出现发花,光泽低,而过高的***离子容易使阳极钝化无法继续溶解。配槽以及补加水都要纯水,不可用自来水,因为里面加有***气或漂白粉,会带入大量的***离子。一般控制在40-80ppm间。通常补充***离子采用36.5%盐酸加入。
镀铜添加剂主要有两个组分:光亮剂、整平剂(调整剂),均为商品化产品,一般是一些含S或N的有机物。添加剂的作用为加速铜的沉积,改善其晶粒排布,以提高铜层的延展性等品质。光亮剂主要作用在电镀界面上,控制铜堆积的速率以保证沉
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