PCB化学镀铜的问题与对策.pdf

PCB 化学铜的问题与对策 在一般传统的印刷电路板(PCB)制作过程当中，板材在钻孔(Drilling)制程后，及电镀 (Electroplating)作业之前，必须经过镀通孔(PTH)的处理，其目的是在板材的孔壁以及铜 面上能够生成极薄的导电铜层， 致使得电路板的电气性质得以互连和导通。 而在贯孔制程当 中板材在经过除胶、整孔、微蚀、酸洗、预浸、活化与加速等一连串前处理步骤之后，再利 用无电解铜(Electroless Copper)的处理方式，在金属与非金属的表面部分，沉积生成均匀 细致的导电镀层。无电解铜是利用氧化还原的方式，不须施加外在电流，即可使金属铜层沉 积在被镀物质的表面上。由于其为一种催化(catalyze)反应，一旦开始发生即可继续不断的 进行下去，直到反应物质全被耗尽为止。因此整体槽液必须维持纯净，任何外来的杂质与异 物，均会导致槽液被毒化(Poisioning)或分解(Decomposing)的可能，而使反应无法顺利操 作进行。 基本上，一般传统的无电解铜槽液，通常包含以下几种主要的成份与物质：硫酸铜、 硝酸铜或氯化铜 （铜金属）、甲醛 （还原剂）、氢氧化钠 （调整槽液的酸碱度）、酒石酸盐 或乙二胺醋酸盐 （螯合剂）、安定剂 （1～20ppm）。以下是化学铜所常产生的问题，就其问 题与对策加以整理，以供读者参考与应用。 1.镀速偏高 High plating rate 对策： 铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度 此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但 是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的 含量浓度均在标准数值的 10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的 沉积镀层。 槽液的温度 槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破 坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而 温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加 热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热 器上面的铜渣。 螯合剂的浓度 螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之 间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。 2.镀速偏低 Low copper plating rate 对策： 铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度 此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但 是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的 含量浓度均在标准数值的 10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的 沉积镀层。 甲醛的来源 必须使用试药级的甲醛， 因为许多工业级的甲醛中含有铁离子、 安定剂或是胶状(Colloidal) 的杂质等，这些杂质都会对槽液与化学铜层造成伤害，所以应尽量避免使用不纯的甲醛。 氢氧化钠的来源 也必须使用试药级的氢氧化钠。因为许多工业级的氢氧化钠，其中含有铁离子、氯离子及其 他种类的杂质，这些都会对于槽液造成影响，应该尽量避免使用。 槽液的温度 槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破 坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而 温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加 热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热 器上面的铜渣。 螯合剂的浓度 螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之 间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。 催化剂当中的钯浓度 如果适时地对於槽液进行添加与补充，将不会产生多大的问题。但是如果催化剂当中的钯与 锡浓度的比例发生变化，则必须检查槽液是否受到污染(Contamination)，而最严重的污染 源是来自清洁剂(Cleaner)与整孔剂(Condintioner)。如果槽液有发泡的情形出现，此即表 示其已受到污染， 污染的槽液必须立即进行更换， 否则催化剂中的胶体将会逐渐聚集而沉降， 使得沉积镀层发生覆盖不佳或粗化等不良的现象。 槽液成份的补充频率