组成,不过此等金属都比锡铅来的活泼,在酸性溶液中容易被折镀出来,也就是可用假镀方式除掉;

D.镀液中除了金属污染外就是有机污染了,当然其大量是来自蛋白的裂解物,应定时用活性炭处理除掉;

小孔或深孔镀铜

电路板的装配日趋紧密,其好处不外减少最后产品的体积及增加信息处理的容量及速度; 对板子而言细线及小孔是必然要面对的问题;就小孔而言,受冲击最大的就是镀铜技术,要在孔的Aspect Ratio很高时,既要得到１mil厚的孔壁,又不发生狗骨现象,而且镀层的各种物性又要通过现有的各种规范,其中种种需待突破的困难实在不少;以下是一些对应的方式:

A.选择高纯度的特定助剂，如特殊的整平剂使在高电流处抑制镀层增加，使低电流处仍能有 铜正常登陆，并严格分析、小心添加、仔细处理以保持镀液的最佳效果;

B.改变镀槽的设计,加大阴阳间的距离,减少高低电流密度之间的差异;

C.降低电流密度至15ASF以下,改善整流器出来直流的纹波量(Ripple)至２％以下;若不行 时将电流密度再降低到5ASF,以时间换取品质;

D.增强镀液进出孔中的次数,或称顺孔搅拌,此点最为重要,也最不容易解决,加强过滤循 环每小时至少２次,或增加超音波搅拌;

E.不要增加铜的浓度但要增大硫酸与铜的浓度比值,至少要10/1以上;

F.助剂添加则应减少光泽剂用量,增加载体用量,并用安培小时计管理添加,定时用CVS 分析助剂之裂解情形;

G.试用脉波电流(Pulse Plating)法,以减少面铜与孔铜之间的差异,并增加铜层的延展性,并能以不加添加剂的方式使镀层得以整平;

水平电镀

水平电镀方式加上脉波整流器应是彻底克服小孔,高纵横比,细线等极高密度板子电镀瓶颈,panel plating已不是问题,pattern plating若能成功,对业界造福更大;

7.蚀刻

制程目的

将线路电镀完成从电镀设备取下的板子,做后加工完成线路: A.剥膜:将抗电镀用途的干膜以药水剥除;

B.线路蚀刻:把非导体部分的铜溶蚀掉;

C.剥锡(铅):最后将抗蚀刻的锡(铅)镀层除去上述步骤是由水平联机设备一次完工; 制造流程

剥膜→线路蚀刻→剥锡铅 剥膜

剥膜在pcb制程中,有两个step会使用,一是内层线路蚀刻后之D/F剥除,二是外层线路蚀刻前D/F剥除(若外层制作为负片制程)D/F的剥除是一单纯简易的制程,一般皆使用联机水平设备,其使用之化学药液多为NaOH或KOH浓度在1~3%重量比,注意事项如下：

A.硬化后之干膜在此溶液下部份溶解,部份剥成片状,为维持药液的效果及后水洗能彻底,过滤系统的效能非常重要;

B.有些设备设计了轻刷或超音波搅拌来确保膜的彻底,尤其是在外层蚀刻后的剥膜,线路边被二次铜微微卡住的干膜必须被彻底剥下,以免影响线路品质;也有在溶液中加入BCS帮助溶解,但有违环保,且对人体有害;

C.有文献指K(钾)会攻击锡,因此外层线路蚀刻前之剥膜液之选择须谨 慎评估;剥膜液为碱性,因此水洗的彻底与否,非常重要,内层之剥膜后有加酸洗中和,也有防铜面氧化而做氧化处理者,

线路蚀刻

本节中仅探讨碱性蚀刻;

A.在碱性环境溶液中,铜离子非常容易形成氢氧化铜之沉淀,需加入足够的氨水使产生氨铜的错离子团,则可抑制其沉淀的发生,同时使原有多量的铜及继续溶解的铜在液中形成非常安定的错氨铜离子,此种二价的氨铜错离子又可当成氧化剂使零价的金属铜被氧化而溶解,不过氧化还原反应过程中会有一价亚铜离子)出现,即:

此一反应之中间态亚铜离子之溶解度很差,必须辅助以氨水、氨离子及空气中大量的氧使其继续氧化成为可溶的二价铜离子,而又再成为蚀铜的氧化剂周而复始的继续蚀铜直到铜量太多而减慢为止;故一般蚀刻机之抽风除了排除氨臭外更可供给新鲜的空气以加速蚀铜, B.为使上述之蚀铜反应进行更为迅速,蚀液中多加有助剂,例如：

a.加速剂 (Acceletator )可促使上述氧化反应更为快速,并防止亚铜错离子的沉淀; b.护岸剂(Banking agent) 减少侧蚀;

c.压抑剂(Suppressor)抑制氨在高温下的飞散,抑制铜的沉淀加速蚀铜的氧化反应;

设备

A.为增加蚀速故需提高温度到48℃以上,因而会有大量的氨臭味弥漫需做适当的抽风,但抽风量太强时会将有用的氨也大量的抽走则是很不经济的事,在抽风管路中可加适当节流阀以做管制;

B.蚀刻品质往往因水池效应(pudding)而受限,(因新鲜药液被积水阻挠,无法有效和铜面反应称之水池效应)这也是为何板子前端部份往往有over etch(过蚀)现象,所以设备设计上就有如下考量:

a.板子较细线路面朝下,较粗线路面朝上;

b.喷嘴上,下喷液压力调整以为补偿,依实际作业结果来调整其差异;

c.先进的蚀刻机可控制当板子进入蚀刻段时,前面几组喷嘴会停止喷 洒几秒的时间; d.也有设计垂直蚀刻方式,来解决两面不均问题;

补充添加控制 A.操作条件如表

B.自动补充添加补充液为氨水,通常以极为灵敏的比重计,且感应当时温度(因不同温度下 比重有差),设定上下限,高于上限时开始添加氨水,直至低于下限才停止;此时侦测点位置以及氨水加入之管口位置就非常重要,以免因侦测delay而加入过多氨水浪费成本(因会溢流掉);

设备的日常保养

A.不使蚀刻液有sludge(一价铜泥)产生(浅蓝色一价铜污泥),所以成份控制很重要－尤其是PH,太高或太低都有可能造成;

B.随时保持喷嘴不被堵塞.(过滤系统要保持良好状态); C.比重感应添加系统要定期校验;

Undercut(下切)与Overhang(锡悬垂)

见图10.1

剥锡(铅)

不管纯锡或各成份比的锡铅层,其镀上的目的仅是抗蚀刻用,因此蚀刻完毕后,要将之剥除,所以此剥锡(铅)步骤仅为加工,未产生附加价值.但以下数点仍须特别注意,否则成本增加是其次,好不容易完成外层线路却在此处造成不良;

A.一般剥锡(铅)液直接由供货商供应,配方有多种有两液型,也有单液型,其剥除方式有半溶型与全溶型,溶液组成有氟系/H2O2,HNO3/H2O2等配方;

B.不管何种配方,作业上有以下潜在问题: a.攻击铜面;

b.剥除未尽影响后制程; c.废液处理问题;

所以剥锡(铅)步骤得靠良好的设备设计,前制程镀锡(铅)厚度控制及药液药效的管理,才可得稳定的品质;

二.异常处理:

1.电镀异常问题处理: 异常问题 原因 纠正方法 改进除油,微蚀液 分析补充CuSO4 适当降低ASD 升温 阳极应比阴极短5－7cm 加辅助阴极or降低ASD 哈氏槽实验调整 加强过滤 分析补充 适当降低 哈氏槽调整 补充 活性炭处理 分析补充 分析调整 假镀 前处理不良 Cu2+浓度低 镀层与基体结合力差,镀阴极电流密度过大 液温太低 层烧焦 阳极过长 局部导线太小 添加剂不足 镀液过滤不良 H2SO4浓度不足 镀层粗糙有铜粉 电流过大 添加剂失调 Cl－严重不足 呈阶状镀层 有机污染 镀层表面发雾 H2SO4含量低 Cu2+浓度高 低电流区镀层发暗 金属污染 阳极极化 镀层麻点,针孔 镀层脆性大 光泽剂浓度不当 阳极面积太小 阳极黑膜太厚 前处理不净 镀液有污染 搅拌不足 添加剂不足 光亮剂过多 液温过低 有机Or金属污染 光亮剂过多 搅拌不足 镀液污染 调整Or选品种 使阳:阴=2:1 检查阳极含P量 活性炭处理Or假镀 孔周发黑(鱼眼状) 2.Desmear and P.T.H线异常问题处理:

异常问题 原因 去脂整孔剂浓度太高未清洗干净; 活化槽过滤机滤芯太脏; 活化强度过高,活性太强; 化学铜死槽; 纠正方法 降低去脂整也槽浓度,更换去脂水洗,加大溢流量; 更换活化过滤机滤芯; 降低活化强度, 化验分析化学铜槽,更换化学铜槽; 调整活化强度, 如是重工板需在重工前先将板面及孔内的一次铜微蚀掉; 化验分析去脂整孔槽,死槽后更换 清洗所有水洗槽; 化学铜槽倒槽; 化验分析去脂整孔槽,死槽后更换; 高锰酸钾槽倒槽; 化验膨松槽浓度,测量温度; 检查再系统;添加高锰酸钾; 检测高锰酸钾浓度; 板面瘤粒 板面,孔内发黑 背光级低于4.25级 活化强度偏低; 是否是重工板 去脂整孔槽死槽 板面孔塞 水洗槽太脏; 化学铜内的铜渣; 去脂整孔死槽; 高锰酸钾槽沉淀太多; 膨松槽温度,浓度不足; 高锰酸钾m7+浓度不足; 高锰酸钾反应时间不足; 除胶渣不净 3.蚀刻异常处理:

异常问题 剥膜不净 原因 剥膜槽浓度偏低; 剥膜点太靠后; 剥膜温度速度异常 纠正方法 检查各项参数是否在范围内 板面氧化 剥膜浓度是否偏高; 调整剥膜液浓度; 剥膜槽中消泡剂添加是否调整剥膜液浓度; 过量 调整水洗效果; 板面是否水洗不净 氯离子与铜离子失调; 调整氯离子与铜离子浓度; 比重过低; 调整比重; PH值偏高; 加大抽风量; 喷嘴有阻塞; 清理喷嘴; 蚀刻液速率太低; 调整蚀刻速率; 一次铜偏厚; 一次铜铜厚管控在标准内; 剥膜效果差; 调整剥膜点; 剥锡液酸当量太低; 更换剥锡槽; 剥锡液比重太高; 调整剥锡速度; 剥锡速度太快; 剥锡槽清机; 剥锡喷嘴有阻塞; 铜整镀锡厚度; 锡厚偏厚; 清机 剥锡液中杂质太多; 蚀刻不净 剥锡不净