电路板湿制程全书.doc

1 - TPCA电路板湿制程全书 镀通孔及化学铜制程 功用Purposes 多层板经钻孔后即进行镀通孔（Plated Through Hole）之湿制程，其主要目的是去除经钻孔后介质层产生的胶渣（Smear），并使孔壁内非导电的树脂及补强材如玻〇等进行金属化，以便进行后续的电镀层制程，完成层与层之间电性的导通。 流程系列Flow Systom 镀通孔流程之前,通常须先完成除胶渣之制程： 去毛头→除胶渣→镀通孔 2.1去毛头Debur 去毛头的主要目的是钻孔后所造成孔边残留铜屑（Bur）,一般去毛头是以水平滚轮刷磨，其材质有分为尼龙刷、不〇布或陶瓷刷轮，以刷压控制刷磨的强度，另外用于小孔也会以高压水洗及加入少许磷酸或湿润剂于水槽中以求铜面均匀。 2.2除胶渣Desmear 除胶渣的目的不单只是除胶渣而已，另一个作用是产生粗化的表面以使化学铜能紧密的附着于介质层上。胶渣的产生是由于钻孔（机械钻孔或雷射成孔）时，树脂与钻头摩擦产生高热溶解，冷却后附着于表或孔内、孔壁、孔底等处。 2.2.1 去胶渣的四种方法 浓硫酸法（sulfuric acid）、重铬酸法（Chromic Acid）、电浆法（Plasma）与〇性高锰酸法（Permanganate）。 A.浓硫酸法：硫酸法由于使用高浓度96~98%硫酸，经7秒冲洗放热处理时间，为保持固定的粗糙度必须一直更新添加新鲜的浓硫酸，操作危险性高，且咬蚀表面光滑无方向性，表面粗糙度无法一致，并不常用。 B.铬酸法：咬蚀速度快，但咬蚀表面无方向性，表面粗糙度无法一致，且目前六价铬为环保局列管毒性化学物质第二类致癌的危险，加上废水处理不容易，已渐渐被淘汰。 C.电浆法：电浆法是将电路板放入真空度为200mbar与功率2000W高频的电能环境中约20分钟，所用的气体为CF4O2，N2，传统多层板中由于仅以电浆法来去除孔内胶渣效果差，因此多辅以湿制程去胶渣，但目前主要的应用有四：一为通孔与微盲孔除胶渣，由于高纵横比小孔药液循环交换不易，电浆法穿透性好，正好可以解决高纵横比通孔除胶渣的问题。二为〇氟龙材质的表面活化，〇氟龙软化点低，有很强的拒水性，用一般湿制程无法达到，除胶渣及造成表面粗化的效果，三为清楚干净残渣及软板保护层的蝕刻，四为清楚雷射微盲孔的积碳。 D.〇性高锰酸〇法：使用高猛酸钠或钾去对基材表面进行氧化反应，可咬蚀出较均匀的表面，同时锰离子可由再生机进行氧化再生，使槽液安定，为一般电路板厂所普遍接受的除胶渣制程。 不同去胶渣处理方法比较如附表1： 去胶渣处理方法的比较 铬酸法 浓硫酸法 〇性高锰酸〇 电浆法 制程 湿式 湿式 湿式 干式 槽液组成 铬酸850~1000g/L 浓硫酸92%以上 高锰酸〇40~80g/L 处理条件 50~70℃，30~120sec 25~40℃，10~60sec 50~80℃，5~20min 作业性 〇 × 〇 〇 槽液管理 〇 × 〇 ◎ 树脂适应性 △ × 〇 ◎ 槽液寿命 〇 × 〇 - 洗净性 × ◎ 〇 ◎ 化学铜密着性与披覆性 △ × ◎ × 量产性 〇 〇 〇 × 废水处理 × × △ ◎ 2.3〇性高锰酸〇法制程机理 去胶渣的主要程序有三：即膨润→粗化咬蚀→还原中和。在后面进行分别阐述： 2.3.1膨润 膨润主要目的是用于极性小分子穿透并与环氧树脂作用，降低环氧树脂的键结能，以利于后续除胶渣段的发挥作用，以及产生粗化表面，一般的操作温度为70~80℃。一般膨润剂有两种，一种为醚醇类与烯铵类。醚醇类其主要作用为醚醇的极性分子较小，会渗入环氧树脂分子间，形成类似氢键结合进而产生膨润的效果，烯铵类膨润剂较为强烈，会与胶渣中的硬化剂Dicy发生反应，破坏反应结构进而被去胶渣剂分解。 在膨润槽中影响树脂咬蚀主要有，膨润剂浓度、温度、浸泡时间以及PH值其关系如图1： 图1表浓度对咬蚀关系，显示浓度高咬蚀能力提高但高于上限则咬蚀能力不会再升高，第2图则表示温度上升咬蚀能力上升，第3图显示浸置时间太短或太长咬蚀能力皆下降。第4图表示酸〇值在10~12间咬蚀能力最佳。 2.3.2 去胶渣 去胶渣段主要目的是针对环氧树脂胶渣与碎片加以氧化与分解，同时对介质层表面予以粗化，其反应机构如下： 高锰酸根优先攻击的键结区 主要反应为： （1）C＋4KMnO4＋4KOH→4K2MnO4＋CO2＋2H2O (2)3C＋4KMnO4＋2H2O→4KMnO2＋3CO2＋4KOH （3） 然而六价锰并不稳定，且会水解为其价与四价锰如下方程式： （4） 由于六价锰会产生不溶性的污泥，因此为降低二氧化锰副产物的产生