PCB双面板通孔镀铜工艺.docx

PCB 双面板通孔镀铜工艺 7.1 制程目的 双面板以上完成钻孔后即进行镀通孔 (Plated Through Hole , 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 Black hole 。之后 陆续有其他不同 base 产品上市 , 国内用户非常多 . 除传统 PTH 外, 直接电镀 (direct plating) 本章节也会述及 . 7.2 制造流程 去毛头→除胶渣→ PTHa一次铜 7.2.1. 去巴里 (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 4.1. 7.2.2. 除胶渣 (Desmear) A.目的 : Desmear Create Micro-rough 增加 adhesion B. 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。 此胶渣生于内层铜边缘及孔壁区，会造成 P.I.(Poor lnterconnection) C. Desmear 的四种方法 : 硫酸法 (Sulferic Acid) 、电浆法 (Plasma) 、铬酸法 (Cromic Acid) 、 高锰 酸钾法 (Permanganate). 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他湿制程 处理，因此除非生产特殊板大多不予采用。 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。 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。 7.2.2.1 高锰酸钾法 (KMnO4 Process): A.膨松剂 (Sweller): 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 速 率 作 用 Concentration 影响因素 : 见图 7.1 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。 原理解释 : (1) 见图 7.2 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 的链结也渐次降低，终致整块成为低链结能的表面。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。 Surface Tension 的问题 : 无论大小孔皆有可能有气泡残留，而表面力对孔内Wetting 也影 响颇大。故 采用较高温操作有助于降低 Surface Tension 及去除气泡。至于浓 度的问题， 为使 Drag out 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。 B. 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。 反应原理 : 4MnO4- + C + 4OH- → MnO4= + CO2 + 2H2O ( 此为主反应式 ) 2MnO4- + 2OH- → 2MnO4= + 1/2 O2 + H2O ( 此为高PH 值时自 发性分解反应 ) MnO4- + H2O → MnO2 + 2OH - + 1/2 O2 ( 此为自然反应会造成 Mn+4 沉淀 ) 作业方式 :早期采氧化添加剂的方式，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。 e. 咬蚀速率的影响因素 : 见图 7.3 电极的好