PCB沉铜板电培训教材

VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessVIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess课堂守则•请将手机、BP机等通讯工具调到震动状态。•请勿在上课期间，随意进出，以免影响其他同事•请勿交头接耳、大声喧哗。•如有特殊事情，在征得培训导师的同意的情况下，方可离场。以上守则，各位学员共同遵守VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessPTH-镀通孔7.1制程目的双面板以上完成钻孔后即进行镀通孔(PlatedThroughHole,PTH)步骤，其目的使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行金属化(metalization),以进行后来之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属孔壁。1986年，美国有一家化学公司Hunt宣布PTH不再需要传统的贵金属及无电铜的金属化制程,可用碳粉的涂布成为通电的媒介，商名为Blackhole。之后陆续有其它不同base产品上市,国内使用者非常多.除传统PTH外,直接电镀(directplating)本章节也会述及.VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2制造流程去毛头→除胶渣→PTH→一次铜7.2.1.去披锋(deburr)钻完孔后,若是钻孔条件不适当,孔边缘有1.未切断铜丝2.未切断玻纤的残留,称为burr.因其要断不断,而且粗糙,若不将之去除,可能造成通孔不良及孔小,因此钻孔后会有de-burr制程.也有de-burr是放在Desmear之后才作业.一般de-burr是用机器刷磨,且会加入超音波及高压冲洗的应用.可参考表4.1PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessPTH-镀通孔刷轮材质Mesh数控制方式其他特殊设计Deburr去巴里Bristle鬃毛刷#180or#240(1)电压、电流(2)板厚高压后喷水洗前超音波水洗内层压膜前处理BristleNylon#600Grids(1)电压、电流(2)板厚后面可加去脂或微蚀处理外层压膜前处理BristleNylon#320Grits(1)电压、电流(2)板厚后面可加去脂或微蚀处理S/M前表面处理Nylon#600Grits~#1200Grits(1)电压、电流(2)板厚有刷磨而以氧化处理的VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.除胶渣(Desmear)A.目的:a.Desmearb.CreateMicro-rough增加adhesionB.Smear产生的原因:由于钻孔时造成的高温Resin超过Tg值，而形成融熔状，终致产生胶渣此胶渣产生于内层铜边缘及孔壁区，会造成P.I.(Poorlnterconnection)C.Desmear的四种方法:硫酸法(SulfericAcid)、电浆法(Plasma)、铬酸法(CromicAcid)、高锰酸钾法(Permanganate).PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessC.Desmear的四种方法:硫酸法(SulfericAcid)、电浆法(Plasma)、铬酸法(CromicAcid)、高锰酸钾法(Permanganate).a.硫酸法必须保持高浓度，但硫酸本身为脱水剂很难保持高浓度，且咬蚀出的孔面光滑无微孔，并不适用。b.电浆法效率慢且多为批次生产，而处理后大多仍必须配合其它湿制程处理，因此除非生产特殊板大多不予采用。c.铬酸法咬蚀速度快，但微孔的产生并不理想，且废水不易处理又有致癌的潜在风险，故渐被淘汰。d.高锰酸钾法因配合溶剂制程，可以产生微孔。同时由于还原电极的推出，使槽液安定性获得较佳控制，因此目前较被普遍使用。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.1高锰酸钾法(KMnO4Process):A.膨松剂(Sweller):a.功能:软化膨松Epoxy，降低Polymer间的键结能，使KMnO4更易咬蚀形成Micro-rough。b.影响因素:见图7.1PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.1高锰酸钾法c.安全:不可和KMnO4直接混合，以免产生强烈氧化还原，发生火灾。d.原理解释:(1)见图7.2PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.1高锰酸钾法初期溶出可降低较弱的键结，使其键结间有了明显的差异。若浸泡过长，强的链接也渐次降低，终致整块成为低链接能的表面。如果达到如此状态，将无法形成不同强度结面。若浸泡过短，则无法形成低键结及键结差异，如此将使KMnO4咬蚀难以形成蜂窝面，终致影响到PTH的效果。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess(2)SurfaceTension的问题:无论大小孔皆有可能有气泡残留，而表面张力对孔内Wetting也影响颇大。故采用较高温操作有助于降低SurfaceTension及去除气泡。至于浓度的问题，为使Dragout降低减少消耗而使用略低浓度，事实上较高浓度也可操作且速度较快。在制程中必须先Wetting孔内壁，以后才能使药液进入作用，否则有空气残留后续制程更不易进入孔内，其Smear将不可能去除。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):a.使用KMnO4的原因:选KMnO4而未选NaMnO4是因为KMnO4溶解度较佳,单价也较低。b.反应原理:4MnO4-+C+4OH-→MnO4=+CO2+2H2O(此为主反应式)2MnO4-+2OH-→2MnO4=+1/2O2+H2O(此为高PH值时自发性分解反应)MnO4-+H2O→MnO2+2OH-+1/2O2(此为自然反应会造成Mn+4沉淀)PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):c.作业方式:早期采用氧化添加剂的方式，目前多用电极还原的方式操作，不稳定的问题已获解决。d.过程中其化学成份状况皆以分析得知，但Mn+7为紫色,Mn+6为绿色,Mn+4为黑色，可由直观的色度来直接判断大略状态。若有不正常发生，则可能是电极效率出了问题须注意。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):e.咬蚀速率的影响因素:见图7.3PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):f.电极的好处:(1).使槽液寿命增长(2).品质稳定且无By-product，其两者比较如图7.4PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):g.KMnO4形成Micro-rough的原因:由于Sweller造成膨松，且有结合力之强弱，如此使咬蚀时产生选择性，而形成所谓的Micro-rough。但如因过度咬蚀，将再度平滑。h.咬蚀能力也会随基材之不同而有所改变。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessB.除胶剂(KMnO4):i.电极必须留心保养，电极效率较难定出绝对标准，且也很难确认是否足够应付实际需要。故平时所得经验及厂商所提供资料，可加一系数做计算，以为电极需求参考。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcessC.中和剂(Neutralizer):a.NaHSO3是可用的Neutralizer之一，其原理皆类似Mn+7orMm+6orMn+4(Neutralizer)-Mn+2(Soluable)b.为免于PinkRing，在选择Acidbase必须考虑。HCl及H2SO4系列都有，但Cl易攻击OxideLayer，所以用H2SO4为Base的酸较佳。c.药液使用消耗分别以H2SO4及Neutralizer，用Auto-dosing来补充,维护。PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.2.整条生产线的考虑:A.Cycletime：每Rack(Basket)进出某类槽的频率(时间)。B.产能计算:(Workinghours/Cycletime)*(FIightBar/Hoist)*(Racks/FlightBar)*(SF/Rack)=SF/MonPTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManufacturingProcess7.2.2.2.整条生产线的考虑:C.除胶渣前Pre-baking对板子的影响:见下图a.由于2.在压合后己经过两次Cure，结构会比1,3Cure更完全，故Baking会使结构均一，压板不足处得以补偿。b.多量的氧，氧化了Resin间的Bonding，使咬蚀速率加剧2~3倍。且使1,2,3区较均一。c.释放Stress，减少产生Void的机会.PTH-镀通孔VIASYSTEMSASIAPACIFICVIASYSTEMS–Kalex(GZ)皆利士电脑版（广州）有限公司Multi-layerBoardManu