1、 前言前言第一部分第一部分 一一.圖形電鍍目的圖形電鍍目的 二二.基本工藝流程基本工藝流程 三三. 基本理論基本理論 四四.各藥水缸作用各藥水缸作用 第二部分第二部分 一一.生產(chǎn)線設(shè)備簡介生產(chǎn)線設(shè)備簡介 二二.工藝參數(shù)工藝參數(shù) 三三.生產(chǎn)維護生產(chǎn)維護 四四.能力研究能力研究 五五.常見問題與對策常見問題與對策第三部分第三部分 工序潛力與展望工序潛力與展望目錄目錄 在在PCB制作過程中制作過程中,鍍銅占有相當重要位置。鍍銅占有相當重要位置。為了使本公司的工程管理人員特別是負責圖形電為了使本公司的工程管理人員特別是負責圖形電鍍工序的工藝工程人員圖形電鍍工序有一定程度鍍工序的工藝工程人員圖形電鍍工序

2、有一定程度的了解的了解,故撰寫此份培訓教材故撰寫此份培訓教材,以利于生產(chǎn)管理及監(jiān)以利于生產(chǎn)管理及監(jiān)控控,從而提高我司的產(chǎn)品品質(zhì)。從而提高我司的產(chǎn)品品質(zhì)。前言前言第一部份第一部份基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識圖形電鍍目的圖形電鍍目的: 在完成干菲林工序后呈現(xiàn)出線路的銅面上在完成干菲林工序后呈現(xiàn)出線路的銅面上用電鍍方法加厚銅層用電鍍方法加厚銅層,再鍍上一層錫作為該線路再鍍上一層錫作為該線路的保護層。的保護層?；竟に嚵鞒袒竟に嚵鞒坛统臀⑽g微蝕鍍錫鍍錫磺酸洗磺酸洗電鍍電鍍酸洗酸洗上上板板下下板板基本理論基本理論一、鍍銅原理：一、鍍銅原理： 電鍍銅的溶液中主要是硫酸銅電鍍銅的溶液中主要是硫酸銅(CuSO4)和

3、硫酸和硫酸(H2SO4), 在直流電壓的作用下在直流電壓的作用下,在陰極和陽極上分別發(fā)生如下反應(yīng)在陰極和陽極上分別發(fā)生如下反應(yīng): 陰極陰極 : 銅離子被還原,正常情況下電流效率可達98% Cu2+ + 2e = Cu +0.34V 有時溶液中會有一些Cu+,于是會有以下反應(yīng)： Cu+ + e = Cu 有很少情況下會發(fā)生不完全還原反應(yīng)： Cu2+ + e = Cu+由于Cu2+的還原電位比H+的還原電位正的多，故一般不會有H2析出.陽極陽極：陽極反應(yīng)是溶液中 Cu2+ 的來源：Cu - 2e = Cu2+ 在極少的情況下，陽極也會發(fā)生如下的反應(yīng)： Cu - e = Cu+ 溶液中的Cu+在足夠

4、量硫酸的情況下，可能會被空氣中的氧氣氧化成Cu2+: 4Cu+ + 0.5O2 + 4H+ = 4Cu2+ + 2H2O 當溶液中的酸度不足時，會水解形成，形成所謂的“銅粉”： 2Cu+ + 2H2O = 2Cu(OH)2 + 2H+ 2Cu+ + 2H2O = Cu2O + 2H二、鍍銅缸藥水成份及功能二、鍍銅缸藥水成份及功能 硫酸銅硫酸銅 ： 供給槽液銅離子的主要來源。提高硫酸銅的濃度可以提高允許的電流密度，避免高電流區(qū) 燒焦；但是，硫酸銅（CuSO4)濃度過高，會降低鍍液的分散能力，且易析出硫酸銅晶體。平時作業(yè)時由陽極磷銅溶解補充，配液后生產(chǎn)前要和拖缸,連續(xù)生產(chǎn)4-6個月要做碳處理。陽極

5、銅球陽極銅球硫硫 酸酸： 需使用試劑級(AR)硫酸，有導(dǎo)電和溶解陽極的作用。硫酸的濃度對鍍液的分散能力和鍍層的機械性能均有影響: 1. 若硫酸的濃度太低，鍍液的分散能力下降，一價銅易水解生成銅粉； 2. 若硫酸的濃度過高，雖然鍍液的分散能力較好，但是，鍍層的延展性會降低. 控制：作業(yè)時由于帶出和打氣的氧化作用造成陽極膜溶解，銅量漸增而酸量漸低，需日常分析添加以維持良好的分散能力。氯離子氯離子： 有助陽極的溶解和光澤劑的發(fā)揮作用。使陽極溶解均勻，鍍層光澤平滑；有吸附在電極表面的能力，穩(wěn)定Cu+,防止其發(fā)生歧化反應(yīng)減少銅粉的生成，抑制Cu2+的放電速度 。 氯離子正常時陽極膜呈黑色；過量時呈灰白色

6、，使陽極鈍化，溶液中銅離子降低；過低則在鍍層上產(chǎn)生條紋狀粗糙現(xiàn)象。陽陽 極銅極銅： 使用含磷0.0350.075的銅球，面積應(yīng)是陰極的兩倍。 為什么要使用磷銅陽極？ 因為使用磷銅陽極時， 1.陽極在鍍液中溶解速度較慢（形成黑色的陽極膜），使其陽極電流效率接近陰極電流效率； 2.催化Cu+轉(zhuǎn)化成Cu2+的反應(yīng)，阻止大量的Cu+進入溶液，形成銅粉或Cu2O，而導(dǎo)致鍍層粗糙，產(chǎn)生節(jié)瘤； 3.避免生成大量的陽極泥，污染銅缸， 但是，磷銅中的含磷量要有一定值，若含磷量過高，會導(dǎo)致陽極膜過厚，銅溶解性差，使溶液中的銅離子減少，光劑消耗量大，易形成針孔，且造成低電流區(qū)不光亮;太低則生成的陽極膜太薄結(jié)合力不好

7、。添加劑添加劑： 主要有光亮劑(Brightner)，濕潤劑(wetter)，整平劑(leveler)，載體(carrier)。（我司3F使用的是羅門哈斯公司的藥水)。 光亮劑（2001 Add）控制整體的光亮性，尤其是中至高電流密度位置。 濕潤劑（ 2001 Car）提高溶液的深鍍能力 整平劑 控制低電流密度的光亮平整及拋擲力，亦可 降低高電流密度位置燒板的問題。三三.電鍍工藝重要設(shè)備及功能電鍍工藝重要設(shè)備及功能整流器整流器：提供電鍍的電源提供電鍍的電源一般有兩種整流機： 1)傳統(tǒng)的直流整流器 2)周期反向脈沖整流（此種整流器配合專用添加劑可大大改善電鍍的分散能力。)我司使用的是直流整流器鈦

8、鈦 籃籃： 用來盛裝銅球，做為陽極。有方形，圓形等。鈦籃袋鈦籃袋： 作業(yè)時，會產(chǎn)生陽極膜，為防止陽極膜碎 以及因電鍍而逐漸溶解變小的銅球和錫球 掉落槽中，造成銅粗或錫粗，且污染槽液 而影響鍍銅或鍍錫品質(zhì)，須使用鈦籃袋。打打 氣：氣： 1.加速離子的補充，有利于孔內(nèi)不斷新藥液 的補充，更有助光劑發(fā)揮作用。 2.消除濃差極化，提高允許電流，提高生產(chǎn) 效率 。 3.提供足夠的氧氣，使Cu+轉(zhuǎn)化成Cu2+ 。 現(xiàn)很多公司已采用喇叭嘴高能量循環(huán)取代 傳統(tǒng)的打氣，用于制作盲孔板和高縱橫比厚板。搖擺和振蕩搖擺和振蕩： 縮小Diffusion layer，趕走孔內(nèi)的氣泡，加速新 液的補充，提高深鍍能力。溫度控

9、制：溫度控制： 溫度過高會造成光劑的裂解，使光劑用量增加 且對槽液造成污染；溫度過低則會造成導(dǎo)電不 良，效率降低，造成銅粗，銅面沒有光澤，甚 至燒焦。過濾及循環(huán)過濾及循環(huán)： 配置：循環(huán)泵，5m PP濾芯 作用：1. 凈化溶液 , 除去雜質(zhì) , 減少銅絲等缺陷 2. 使溶液流動 , 起到攪拌的作用 3. 流量 :每小時至少將整缸溶液過濾兩次 各缸藥水作用各缸藥水作用 1. 酸性除油缸酸性除油缸 藥水：PC酸性除油劑 作用: 去除干膜顯影后在板面上的殘留物以及氧化層和指紋 等,達到清潔銅面的目的。 影響:1) 板停留時間為3-5min, 若板在除油缸內(nèi)浸 泡時間過長而溫度又高時,會造成膜層與銅面剝

10、離。 則鍍銅時，會有滲鍍情況發(fā)生，使板報廢。 2)若銅板不經(jīng)過該缸處理或處理效果不好時,會有雜質(zhì) 滯留在板上,導(dǎo)致鍍不上銅或錫,從而會造成銅面粗糙, 線路缺口,甚至孔內(nèi)無銅。2.微蝕缸微蝕缸 藥水: 過硫酸鈉(NPS)，硫酸(H2SO4) 作用: 清潔銅面,并使銅面變得較粗糙,增強鍍銅時銅層的 附著力。 影響:1)微蝕缸的停留時間為1min左右,若板在該缸的停留 時間太長,微蝕過度時,會造成板上孔內(nèi)無銅,使板 報廢。 2)若時間太短或過硫酸鈉濃度不夠時,可能會不能經(jīng) 受熱沖擊測試導(dǎo)致銅層剝離而報廢。3. 浸硫酸缸浸硫酸缸 藥水：硫酸(H2SO4) 作用: 清潔板面,避免將雜物及水帶入銅缸,減少

11、鍍銅缸內(nèi) 溶液受污染的機會,延長銅缸壽命。 影響: 1)雜物去除不盡時,會造成鍍銅時銅粗。 2)板面雜物多時,會造成銅缸污染,影響銅缸的使用 壽命。4. 鍍銅缸鍍銅缸 藥水：硫酸銅(CuSO4)，硫酸(H2SO4) ，氯離子(Cl-)，添加劑 作用: 按要求在線路和孔內(nèi)鍍一層銅。 影響: 1)若鍍銅時間過長,則會造成線路和孔內(nèi)的銅層鍍得太 厚,這可能會造成夾膜或孔小。 2)若鍍銅時間過短,會造成銅薄,。 3)光劑不夠時會造成板面鍍層暗淡,粗糙,高電位區(qū)有燒 板現(xiàn)象。光劑過多會導(dǎo)致鍍銅不上或魚眼狀鍍層。5.浸硫酸缸浸硫酸缸 藥水：硫酸(H2SO4) 作用: 清除板而上殘余的銅離子,活化銅面,減少

12、錫缸污染。 影響: 板面雜物去除不盡時,會造成錫缸污染,影響錫缸用 壽命。6 .鍍錫缸鍍錫缸 藥水:硫酸亞錫(SnSO4)，硫酸(H2SO4) ，錫光亮劑（羅門哈斯公司Part-A,Part-B) 作用: 在線路及孔內(nèi)鍍上一層錫(約 0.20.4mil),作蝕板時保 護層。 影響:1)若鍍錫層太薄,則起不到保護作用,造成蝕板時蝕 斷線開路或線路線幼。 2)若鍍錫層太厚,可能會造成夾菲林而蝕板不凈。7 .炸棍炸棍 藥水：硝酸(HNO3) 作用: 將電鍍夾具上的金屬(Cu粉、Sn粉）除掉。 影響：蝕夾不凈時,可能會造成銅粗等現(xiàn)象。第二部份第二部份電鍍銅技術(shù)及能力電鍍銅技術(shù)及能力討論討論生產(chǎn)設(shè)備簡介

13、生產(chǎn)設(shè)備簡介 現(xiàn)時3F圖形電鍍線為“競銘”自動電鍍線,1.設(shè)備性能參數(shù)設(shè)備性能參數(shù):1) 生產(chǎn)板尺寸:24英寸長寬厚2) 各藥水缸均有浮架3) 17個鍍銅槽(1-14#為兩個一組,15-17#三個一組） 及3個鍍錫槽(無打氣） 4) 電鍍槽:220英寸(長) 25英寸(深)5) 做板厚度:0.6- 4.0mm 6)飛巴：有效長208英寸，52個夾仔3.工藝性能參數(shù)工藝性能參數(shù)1).Cycle time：4.5分鐘,4.0分鐘2).鍍銅時間：75分鐘,65分鐘3).鍍錫時間：8.0分鐘 4).電流密度：825ASF4.生產(chǎn)線主要藥水缸規(guī)格特性生產(chǎn)線主要藥水缸規(guī)格特性 槽序槽名槽液容量(L) 槽體

14、材料 14#除油缸 2100 PP 17#微蝕缸 2500 PP 22#酸浸缸 2100 PP 23-39#鍍銅缸 6036(單缸) PP 13#酸浸缸 2100 PP 10-12# 鍍錫缸 6036 PP 5,6,7# 蝕夾缸 6458 PP6.錫缸為什么不可有打氣？錫缸為什么不可有打氣？ 在打氣的情況下，錫缸中二價錫離子極易被氧化成四價錫離子的不溶懸浮物；另外，前制程所帶來的銅污染也會引起二價錫氧化成四價錫，溶液中四價錫的含量過高，鍍液混濁，且會影響鍍錫的品質(zhì)。工藝參數(shù)控制工藝參數(shù)控制生產(chǎn)維護生產(chǎn)維護1.銅缸溶液的維護銅缸溶液的維護 日常管理日常管理：生產(chǎn)時使用過濾棉芯過濾，每周更換棉芯

15、分析及補加分析及補加:每周兩次分析銅離子，硫酸，氯離子的濃度， 按分析進行補加。 光劑的補充分析光劑的補充分析：自動加藥器按安培小時補加， 每兩周做一次CVS分析， Hull-Cell模擬試驗2.錫缸溶液的維護錫缸溶液的維護 每日分析鍍液 每周分析光劑，更換過濾棉芯、預(yù)浸缸 有機污染高，需做活性碳處理；四價錫多，需 做FMN處理3.活性碳處理活性碳處理 生產(chǎn)過程中，干膜的溶解以及光劑的分解等造成鍍液中有機物含量增高，深鍍能力下降，出現(xiàn)狗骨現(xiàn)象。鍍層表面變光亮，硬度增加，鍍層變脆，可靠性下降。 此時需對溶液進行碳處理，先用H2O2將副產(chǎn)物氧化，再用活性碳將其吸附后過濾除去，頻率為每半年一次。 注

16、：對于錫缸，可將過濾棉芯更換為活性碳濾芯過濾注：對于錫缸，可將過濾棉芯更換為活性碳濾芯過濾12 小時即可。小時即可。4.FMN處理處理 去除四價錫的方法。將鍍液導(dǎo)入處理槽中，在強烈攪拌下，加入FMN，至四價錫化合物沉淀生成，過濾去沉淀即可。4.銅缸的清洗銅缸的清洗 長期的生產(chǎn)過程中，陽極泥、銅粉過多，堵塞鈦籃袋，或因鈦籃袋破裂等原因而進入槽液中，污染槽液，出現(xiàn)銅粗，毛刺等問題。因此需定期對銅缸進行大清洗。 項目：清洗銅球，鈦籃，半年更換一次鈦籃袋，清洗缸壁，槽體。能力研究能力研究1.深鍍能力深鍍能力（Throwing power) 深鍍能力，即分散能力，是衡量鍍液在凹陷（即孔內(nèi)）的鍍銅能力。

17、T.P=Jhct /Jsct=孔內(nèi)銅厚/表面鍍銅厚 Jhct孔內(nèi)電流密度 Jsct表面電流密度過電壓過電壓 溶液中帶電物質(zhì)平衡時存在一電位值，該物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，須給予額外能量，在電化學中稱之為過電壓。 電鍍中， ct + mt +IR ct ：電鍍反應(yīng)的過電壓 mt：質(zhì)傳反應(yīng)的過電壓 IR：溶液本身電阻 s(surface)= h(hole)= sct+ smt+Irs =hct+ hmt+Irh擴散層擴散層：在距離陰極的一段距離內(nèi)，金屬離子濃度會逐漸下降，此區(qū)稱之為擴散層。因此濃度梯度的存在會消耗電能，因此存在mt。 mt 0.082J(電流密度)/JL(極限電流密度) 極限電流密度K(Cb/

18、 ） 系統(tǒng)選定（Cb)操作方式固定（ ）， JL也一定，攪拌多與孔垂直而使孔內(nèi)金屬離子補充不及時而Cbh偏低， h偏大。 所以， JLh JLs ，smt hct極化曲線極化曲線：真正決定電流密度的是ct 。當系統(tǒng)給予電壓時會相應(yīng)產(chǎn)生電流，電流變化開始緩和，爾后穩(wěn)定上升，最后到達極限電流密度。此曲線稱為極化曲線。J（ASF)Jsct Jhct J1J2J limit Hhct Hsct H1* H2*過電壓過電壓圖：圖：H(Charge transfer over potentialct) 與電流密度J之關(guān)系由sct hct，則Jsct Jhct，則T.P(2)(3)J1 J2J3（1) （2

19、） （3）不同添加劑含量下的極化曲線不同添加劑含量下的極化曲線 添加劑含量添加劑含量(1)(2)(3)總上所敘，提高總上所敘，提高T.P的方法：的方法： 改善攪拌效果 提高酸度，降低硫酸銅濃度強迫孔內(nèi)對流（降低IR值）添加降低Charge transfer的添加劑(濕潤劑,整平劑等)降低電流密度采用脈沖電鍍2.電鍍均勻性電鍍均勻性 電鍍均勻性即銅缸不同位置鍍銅厚度的比較， 均勻性【（X max- X ) / X 】*100 (上偏差 ） 【 （ X - X min) / X 】*100 (下偏差） 改善改善鍍層均勻性鍍層均勻性措施措施： 陽極長度應(yīng)比陰極短約23，防止電鍍窗底部鍍層過厚； 陽極上部應(yīng)增加適當高度陽極擋板，防止電鍍窗頂部鍍層過厚； 陽極排布要均勻分布，鍍槽兩邊比陰極應(yīng)略縮進，防止邊緣過厚；