双面板镀通孔知识.docx

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双面板镀通孔知识

镀通孔

7.1製程目的　

　雙面板以上完成鑽孔後即進行鍍通孔（PlaｔｅdＴｈrｏugｈＨole,　PTＨ）步驟,其目的使孔壁上之非導體部份之樹脂及玻纖束進行金屬化（　mｅtａｌizａｔioｎ）,　以進行後來之電鍍銅製程,完成足夠導電及焊接之金屬孔壁。

ﻭ1９86年，美國有一家化學公司Huｎｔ　宣佈ＰTH不再需要傳統的貴金屬及無電銅的金屬化製程,可用碳粉的塗佈成為通電的媒介，商名為"Blacｋｈolｅ"。

之後陸續有其他不同base產品上市,　國內使用者非常多.除傳統PTＨ外,直接電鍍（ｄirectplaｔｉng）本章節也會述及.

7.２製造流程

　　去毛頭→除膠渣→PＴＨa一次銅

7.2.1．去巴里（deｂurｒ）

　　鑽完孔後,若是鑽孔條件不適當，孔邊緣有1.未切斷銅絲2.未切斷玻纖的殘留,稱為buｒｒ.因其要斷不斷,而且粗糙,若不將之去除,可能造成通孔不良及孔小,因此鑽孔後會有de-burr製程.也有de－bｕrr是放在Desmear之後才作業.一般de-bｕｒr是用機器刷磨，且會加入超音波及高壓沖洗的應用.可參考表4．1．

7.2.2.除膠渣（Ｄesmeaｒ）　

　Ａ.目的:

　a.Ｄesmearﻭ　b.Create　Micro-rougｈ增加adhｅsionﻭB．Smear產生的原因:

　　　由於鑽孔時造成的高溫Resｉn超過Tg值，而形成融熔狀，終致產生膠渣。

　　此膠渣生於內層銅邊緣及孔壁區,會造成P.I.（Pooｒlｎｔerｃonｎectｉon）　ﻭ　　C．　Desｍｅａr的四種方法:

　ﻭ　硫酸法（SulfｅrｉcＡｃid）、電漿法（Pｌａsma）、鉻酸法（CroｍiｃAcid）、高錳酸鉀法（Permanｇanaｔe）．

　　a.　硫酸法必須保持高濃度，但硫酸本身為脫水劑很難保持高濃度,且咬蝕出的孔面光滑無微孔，並不適用。

　ﻭ　b．電漿法效率慢且多為批次生產，而處理後大多仍必須配合其他濕製程處理，因此除非生產特殊板大多不予採用。

ﻭｃ.鉻酸法咬蝕速度快,但微孔的產生並不理想,且廢水不易處理又有致癌的潛在風險，故漸被淘汰。

　d.　高錳酸鉀法因配合溶劑製程，可以產生微孔。

同時由於還原電極的推出,使槽液安定性獲得較佳控制，因此目前較被普遍使用。

7.2.２.1高錳酸鉀法（KMnO４　Ｐrｏｃesｓ）:

Ａ.膨鬆劑（Swｅlｌer）:

　ﻭ　　a.功能:

軟化膨鬆Ｅpｏｘy，降低Poｌymer　間的鍵結能，使KＭｎO4更易咬蝕形成　Ｍicro-rouｇh　速率　作　用Cｏｎceｎtｒatioｎ　

　ｂ.影響因素:

見圖7.1

　　ｃ.　安全：

不可和KMｎO4直接混合，以免產生強烈氧化還原,發生火災。

　　　d.原理解釋:

（1）見圖7．2　

　　　　初期溶出可降低較弱的鍵結，使其鍵結間有了明顯的差異。

若浸泡過長,強的鏈結也漸次降低,終致整塊成為低鏈結能的表面。

如果達到如此狀態,將無法形成不同強度結面。

若浸泡過短，則無法形成低鍵結及鍵結差異,如此將使KMnＯ4咬蝕難以形成蜂窩面，終致影響到ＰTＨ的效果。

ﻭ　　

（2）ＳurfａceTeｎsｉon的問題:

　　無論大小孔皆有可能有氣泡殘留,而表面力對孔內Ｗettinｇ也影響頗大。

故　採用較高溫操作有助於降低Surface　Teｎsion及去除氣泡。

至於濃度的問題,為使Drag　ｏuｔ降低減少消耗而使用略低濃度，事實上較高濃度也可操作且速度較快。

　在製程中必須先Wettｉng孔內壁,以後才能使藥液進入作用，否則有空氣殘留後續製程更不易進入孔內，其Smｅar將不可能去除。

ﻭ　Ｂ.　除膠劑（KMnO４）:

ﻭ　ａ．使用ＫMnO4的原因：

選KMnO4而未選ＮaMｎO4是因為KMnO4溶解度較佳,單價也較低。

ﻭ　　b.反應原理:

ﻭ　　　４MｎO４－+C+4ＯH-　→MnＯ4=　+ＣＯ２+2H2O（此為主反應式）ﻭ　　　2MｎO4-　＋2OＨ－　→２ＭｎO４=+1/2O2+H2Ｏ　（此為高PH值時自發性分解反應）ﻭ　　　　MnＯ4-+H2O→MｎO2　+２OH-＋1/2Ｏ２（此為自然反應會造成Ｍn+4沉澱）ﻭ　c.作業方式:

早期採氧化添加劑的方式,目前多用電極還原的方式操作,不穩　定的問題已獲解決。

　　d．過程中其化學成份狀況皆以分析得知,但Mn＋7為紫色，Mn+6為綠色,Mｎ+４為黑色，可由直觀的色度來直接判斷大略狀態。

若有不正常發生,則可能是電極效率出了問題須注意。

　　　e.　咬蝕速率的影響因素：

見圖７．3

　　f.　電極的好處：

　ﻭ　

（1）.使槽液壽命增長

　　（２）.品質穩定且無By-ｐrodｕct,其兩者比較如圖7.4:

　　　g．KMｎＯ4形成Mｉｃro-rougｈ的原因:

由於Sweller造成膨鬆,且有結合力之強弱，如此使咬蝕時產生選擇性,　而形成所謂的Micro-rouｇh。

但如因過度咬蝕，將再度平滑。

　　h.　咬蝕能力也會隨基材之不同而有所改變

　i.電極必須留心保養，電極效率較難定出絕對標準，且也很難確認是否足夠應付實際需要。

故平時所得經驗及廠商所提供資料,可加一係數做計算，以為電極需求參考。

　Ｃ.中和劑（Ｎeuｔraliｚer）:

ﻭa.NaHSO３是可用的Ｎeｕｔralｉzer之一,其原理皆類似Mn+７oｒＭm+６orＭn+4（Ｎeｕtralizeｒ）->Ｍn＋2　（Ｓｏluaｂle）ﻭ　b．　為免於PｉnｋＲing,在選擇Acidｂaｓe必須考慮。

ＨCl及H２SO4系列都有,但Cｌ易攻擊OxideLaｙｅr，所以用H2SＯ4為Ｂaｓe的酸較佳。

ﻭ　c　.藥液使用消耗分別以H2SO4及Ｎeutｒaｌizeｒ，用Auto-doｓing　來補充，維　護。

7.2.2.2　.整條生產線的考慮:

A.Ｃycｌetime:

每Racｋ（Basket）進出某類槽的頻率（時間）ﻭ　　　Ｂ.產能計算:

　　（Worｋｉnghｏurs/Cycleｔime）*（FIiｇｈtBar／Hoｉsｔ）＊（Racks／Fliｇht　Ｂaｒ）*（ＳＦ/Rack）＝SF/Monﻭ　C.除膠渣前Prｅ-baｋing對板子的影響:

見圖7.5

ﻭ　　　ａ．由於2．在壓合後己經過兩次Cure,結構會比1,3Cure更完全,故Baking會使結構均一,壓板不足處得以補償。

　　　b.多量的氧,氧化了Ｒesin間的Bondiｎg，使咬蝕速率加劇2~3倍。

且使1,2,3區較均一。

　c．釋放Sｔress，減少產生Void的機會.

7.2.2．3．製程內主要反應及化學名稱：

　Ａ.化學反應:

ﻭ　　　ａ.主要反應

　　　4MnO４-+4OH－+Ｅpoxy→4ＭnO4=+ＣO2↑　＋2H２Oﻭ　　　b.副反應：

　　　　2MnＯ4-＋２OH-　←→2MnO4=+1/2O２　+H2O（Sｉｄe　reaｃｔｉon）

　　　　MnＯ4=　+H2O　（CI-／ＳO4＝/CａｔaliｚeRｘ.）　→　ＭnO2↓+2ＯＨ－+１/２O2　ﻭ　　　（Pｒecipｉtationfoｒｍａtion）

　　　　２ＭｎO4=　+　NaOＣI+H２O→2ＭnO4-+2OH-+NaCI

　　　　4MnO４＝+NaS２O８+Ｈ2SO4→4MnO4-＋2OH-　+2Na2SO４ﻭ　4MｎＯ4＝　+Ｋ2S2O8　＋　Ｈ2SO4　→　4ＭnＯ４-＋2OH－＋2K2SO4

　　　　　（ＦｏrＣhｅmiｃal　regenｅraｔｉoｎtypeproceｓｓreaｃｔion）ﻭ　　　　2MnO4＝+１/2Ｏ2　＋　H2O←→2MnO４-+２OH-

　　　（Ｅlecｔrolytｉcｒeactｉoｎ:

Ｎeed　reｐlｅnｉｓｈ　ａiｒforOxgen　ｃonｓumption）　

　B.化學品名稱:

　　MnO4－　Peｒｍangaｎate　　　　NaS2O８　　　Ｓodium　Ｐersulfateﻭ　　　　MnO4=　Manganate　　　　Ｓ2O4－　　　　Sulｆａｔｅ

　　ＯH－　　Ｈydroｘｉdｅ（Cａustic）　　CO2　　　ＣarbonDioxide

　　　　NａOCI　SoｄiumHyｄｒｏchlorideMnO２　　ManganeseDiｏxide

7.2.2.4．典型的ＤesmeａｒＰrocess:

見表

7.2.2.5．PocketVｏid的解釋:

　　A.說法一:

Sｗeller殘留在Gｌassfiber中,在Tｈｅｒmalｃyｃlｅ時爆開。

　B.說法二：

見圖7.6

　　　a．壓板過程不良Ｓtｒesｓ積存，上鍚過程中力量釋出所致ﻭ　　b．在膨漲中如果銅結合力強，而Resin釋出Sｔｒeｓs方向呈Z軸方向，當Ｃurｉng　不良而Stress過大時則易形成a之斷裂,如果孔銅結合力弱則易形成Ｂ之Ｒesiｎreｃession，結合力好而內部樹脂不夠強軔則出現c之Pｏckeｔvｏｉdﻭ　　　C﹒如果爆開而形成銅凸出者稱為Pｕllawａy

7.2.3化學銅（PTH）　

　PTH系統概分為酸性及鹼性系統，特性依基本觀念而有不同。

7.2．3．1　酸性系統:

A.基本製程：

ﻭ　Conditｉoｎer　→Micｒoetｃh→Catalpｒｅtreatｍｅnt→　Cataldｅposit→Acceｌeraｔor→ElｅctroleｓsDepositﻭ　Ｂ．單一步驟功能說明：

　　a.整孔Conditionｅr：

　ﻭ　　　1．Deｓmeaｒ後孔內呈現Bipolａｒ現象，其中Cu呈現高電位正電，Ｇlａssfiber、Epoxｙ呈負電

　　２．　為使孔內呈現適當狀態,Coｎｄitｉoner具有兩種基本功能ﻭ　　　（１）Cleaｎer：

　清潔表面ﻭ　

（2）Cｏｎditiｏｎer：

使孔壁呈正電性,以利Pd／SnCollｏｉd負電離子團吸附

　3.　一般而言粒子間作用力大小如表

ﻭ因而此類藥液系統會有吸附過多或Colloid過多的吸附是否可洗去之顧慮

　　　　４.　Conｄitioｎｅr若DragIn　至Activaｔor槽，會使Pd+離子團降低　ﻭｂ.　微蝕Microｅtchﻭ　1.Miｃｒoｅｔching旨在清除表面之Conｄitｉoneｒ所形成的Fｉlmﻭ　　2.　此同時亦可清洗銅面殘留的氧化物

　　c.預活化Catalpretrｅaｔment

　　1.為避免Mｉｃrｏetch形成的銅離子帶入Ｐｄ/Ｓn槽,預浸以減少帶入

　　　2．降低孔壁的Suｒfaｃe　Teｎsｉon

　　　　d.活化Cataldepｏsit　

　　　1.　一般Pd膠體皆以以下結構存在：

見圖7．7

ﻭ2.　Ｐd２+：

Sｎ2+:

Cl-=1:

6:

1２較安定

　　3．　一般膠體的架構方式是以以下方式結合：

見圖7.８

當吸附時由於Cl會產生架橋作用,且其半徑較大使其吸附不易