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电镀铜工艺n 铜特征 铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+电化当量1.186克/安时. 铜含有良好导电性和良好机械性能. 铜轻易活化,能够和其它金属镀层形成良好金属-金属间键合,从而取得镀层间良好结协力.电镀铜工艺功效n 电镀铜工艺 在化学沉铜层上经过电解方法沉积金属铜,以提供足够导电性/厚度及预防导电电路出现热和机械缺点.电镀铜工艺功效n 电镀铜层作用 作为孔化学沉铜层加厚层,经过全板镀铜达成厚度5-8微米,称为加厚铜. 作为图形电镀锡或镍底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀铜.硫酸鹽酸性鍍銅機理酸性鍍銅液各成份及特征簡介g 酸性鍍銅液成份 硫酸銅（CuSO4.5H2O) 硫酸(H2SO4) 氯離子（Cl-) 添加劑酸性鍍銅液各成份功效 CuSO4.5H2O ：关键作用是提供電鍍所需Cu2及提升導電能力 H2SO4 ：关键作用是提升鍍液導電性能，提升通孔電鍍均勻性。 Cl- ：关键作用是幫助陽極溶解，協助改善銅析出，結晶。 添加劑：关键作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。酸性鍍銅液中各成份含量對電鍍效果影響 CuSO4.5H2O ：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦；濃度太高，鍍液分散能力會降低。 H2SO4 ：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。濃度太高，降低Cu2+遷移率，電流效率反而降低，並對銅鍍層延伸率不利。 Cl- ：濃度太低，鍍層出現台階狀粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。 添加劑：（後面專題介紹）操作條件對酸性鍍銅效果影響g溫度 溫度升高，電極反應速度加紧，允許電流密度提升，鍍層沉積速度加紧，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結晶粗糙，亮度降低。 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區轻易燒焦。预防鍍液升溫過高方法：鍍液負荷小于0.2A/L，選擇導電性能優良挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。g電流密度 提升電流密度，能够提升鍍層沉積速率，但應注意其鍍層厚度分布變差。g攪拌 陰極移動：陰極移動是通過陰極杆往複運動來實現工件移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移動振幅5075mm，移動頻率1015次/分 空氣攪拌無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2打氣管距槽底38cm，氣孔直徑2 mm孔間距80130 mm。孔中心線與垂直方向成45o角。g過濾PP濾芯、510mm過濾精度、流量25次循環/小時g陽極磷銅陽極、含磷0.04-0.065%操作條件對酸性鍍銅效果影響磷銅陽极特色g 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)薄膜g 黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜g 磷銅陽极膜作用 陽极膜本身對(Cu+-eCu2+)反應有催化、加速作用，從而減少Cu+積累。 陽极膜形成后能抑制Cu+繼續產生 陽极膜電導率為1.5X104 -1 cm-1含有金屬導電性 磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅陽极化比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。 陽极膜會使微小晶粒從陽极脫落現象大大減少 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极過快溶解电镀铜阳极表面积估算方法g 圆形钛篮铜阳极表面积估算方法 pdlf /2F p=3.14 d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数g 方形钛篮铜阳极表面积估算方法 1.33lwfl=钛篮长度w=钛篮宽度f=系数g f和铜球直径相关:直径=12mm f=2.2直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2磷铜阳极材料要求规格g 主成份 Cu : 99.9% min P : 0.04-0.065%g 杂质 Fe : 0.003%max S : 0.003%max Pb : 0.002%max Sb : 0.002%max Ni : 0.002%max As : 0.001%max影響陽极溶解原因g 陽极面積(即陽极電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)g 陽极袋(聚丙烯)g 陽极及陽极袋清洗方法和頻率添加剂对电镀铜工艺影响g 载体-吸附到全部受镀表面, 增加表面阻抗,从而改变分布不良情况.抑制沉积速率g 整平剂-选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率各添加剂相互制约地起作用g 光亮剂-选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶化分布不良情况.提升沉积速率g 氯离子-增强添加剂吸附电镀层光亮度载体(c) /光亮剂(b)机理载体(c)快速地吸附到全部受镀表面并均一地抑制电沉积n 光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提升沉积速率.n 载体(c)和光亮剂(b)交互作用造成产生均匀表面光亮度电镀整平性能光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)机理n 载体抑制沉积而光亮剂加速沉积n 整平剂抑制凸出区域沉积n 整平剂扩展了光亮剂控制范围电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法(mil) 电镀阴极电流密度(ASD) X 电镀时间(分钟) / 1141 mil = 25.4 mg电镀铜溶液分散能力(Throwing Power)电镀铜溶液 电镀铜溶液电导率F 硫酸浓度F 温度 硫酸铜浓度 添加剂 板厚度(L),孔径(d)F L2/d ：（板厚inch）2 /（孔径inch）g 搅拌: 提升电流密度g 表面分布也受分散能力影响.g Throwing Power 测定方法电镀铜溶液分散能力(Throwing Power)电镀铜溶液和电镀线评价g电镀铜溶液和电镀线评价Throwing Power 测定方法电镀铜溶液和电镀线评价g 延展性 用不锈钢片在镀槽或延展性测试槽镀上2mil 铜片. 再以130oC把铜片烘2小时. 用延展性测试机进行测试.g 热冲击测试测试步骤(1)裁板16x18(2) 进行钻孔；(3) 经电镀前处理磨刷；(4) Desmear + PTH + 电镀；(5) 经电镀后处理板清洗烘干；(6) 每片板裁上、中、下3小片100mm x 100mm测试板；电镀铜溶液和电镀线评价g 热冲击测试 以120oC烘板4小时. 把板浸入288oC铅锡炉10秒. 以切片方法检验有否铜断裂.电镀铜溶液控制 硫酸铜浓度 硫酸浓度 氯离子浓度 槽液温度 用Hull Cell监控添加剂含量 镀层物理特征(延展性/抗张强度)g 分析项目上述项目须定时分析,并维持在最好范围内生产电镀铜溶液控制g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)电镀铜溶液控制g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数 电流: 2A 时间: 10分钟 搅拌: 空气搅拌 温度: 室温电镀铜溶液控制g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)高电流密度区烧焦,中高电流密度区无光泽-Copper Gleam 125T-2(CH)Additive 很低更正方法:添加2-3ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive电镀铜溶液控制g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)仅高电流密度区烧焦,试片其它区域仍然正常-Copper Gleam 125T-2(CH)Additive 低更正方法:添加1ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive电镀铜溶液控制g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)高电流密度区呈不合适氯离子含量条纹沉积,整个试片光亮度降低更正方法:分析氯离子含量,如有需要请作调整电镀工艺过程酸性除油酸性除油关键作用為除去輕度氧化及輕度污漬和手印。步骤说明 浸酸(10%硫酸)除去經過水洗后板面產生輕微氧化,此酸通常為10%。电镀铜Copper Gleam 125T-2(CH)特征及优点:1.镀层有光泽而平均2.特佳孔内覆盖能力3.特佳分布能力4.优良镀层物理特征5.易于分配及控制镀层特征导电性0.59微姆欧/厘米延展性16-20%密度8.9克/立方厘米抗拉强度30-35Kg/mm2可焊性很好结构高纯细致等轴晶粒热冲击(288 10秒) 可抵受5次而镀层无裂痕Copper Gleam 125T-2(CH)之镀液于投入生产前需作假镀处理,促进铜阳极上能形成一均匀之阳极膜, 以确保能镀出品质优良之镀层。假镀之程序为先以假镀板, 用1420 ASF (约0.2安培/公升) 电镀二十四小时直至达成5安培小时每公升溶液。为避免过厚镀层剥落在电镀槽液, 假镀板每24小时更换。当完成假镀程序后, 镀液便可作生产之用。电镀线配线方法设备准备程序槽子清洗在配槽之前,工艺槽及隶属设备必需根本清洁,并随即用硫酸溶液中和。对于新设备或先前使用其它工艺设备,本清洗程序更显得关键。清洁液氢氧化钠20-50g/l 中和液硫酸20-50ml/l程序A.用清水清洗各缸及其隶属设备B.各缸注满清水浸洗,如有打气及过滤系统则开启清洗(无需加滤芯)C.排走废水D.加入清洁液(NaOH 20-50g/l)到槽内,浸洗8 小时以上,并开启全部打气及过滤泵。E.排走氢氧化钠清洁液F.注入清水,清洗洁净。G.排走废水H.加入中和液(H2SO4 20-50ml/l)到槽内,浸洗8 小时以上,并开启全部打气及过滤泵。I.排走硫酸溶液J.再以清水清洗,排走废水。K.各槽注满清水浸洗,开启打气及过滤泵,清洗整套设备。L.排走废水,槽子已清洗完成。新阳极袋清洗A. 用50g/l 氢氧化钠溶液加热至50左右将阳极袋放入该溶液中浸泡8小时。B. 取出阳极袋用清水清洗洁净。C. 用100ml/l 硫酸溶液浸泡8 小时以上。D. 用纯水根本清洗洁净。阳极篮清洗A. 用50g/l 氢氧化钠溶液加热至50左右，将阳极篮放入该溶液中浸泡8 小时。B. 取出阳极篮用清水清洗洁净。C. 用100ml/l 硫酸溶液浸泡8 小时以上D. 用纯水根本清洗洁净聚丙烯过滤芯清洗A. 以热纯水清洗B. 以100ml/l 硫酸浸泡8 小时以上C. 用纯水根本清洗洁净新铜阳极清洗A.用50g/l 氢氧化钠溶液浸泡8 小时以上B.用清水冲洗洁净C.再以50ml/l 硫酸+50ml/l 双氧水浸泡,阳极呈鲜红色即可。D.用清水清洗洁净E.用100 ml/l 硫酸浸泡F.用纯水根本冲洗洁净即可使用Copper Gleam 125T-2(CH)配槽步骤a. 计算配槽所需已碳处理好硫酸铜浓缩液体积并加入至槽中，补加DI 水至60%液位。b. 依据计算在打气搅拌下补充不足AR 硫酸，开启循环泵。c. 加入DI 水至标准液位d. 分析硫酸铜、硫酸含量并补加不足量。e.分析氯离子含量并用AR 级盐酸补至50ppmf.在温度降至27以下，添加5ml/l Copper Gleam 125T-2(CH)Additive 和10 ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Carrer。g.分别以以下电流密度立即间进行拖缸5ASF 6 小时15ASF 4 小时20ASF 2 小时h.依据Hull Cell 试验及CVS 分析，补加光剂至正常范围。电镀铜缸维护方法旧磷铜球处理a. 将旧磷铜球用10%(V/V) CP H2SO4和10%(V/V) H2O2(30%)混合浸泡至黑膜退除尽。b. 以DI 水冲洗后,用5%(V/V) CP H2SO4浸泡10-15 分钟。每次补加铜球后,须以5ASF,10ASF 电流密度拖缸各4 小时。滤芯更换新滤芯清洗a. 以热DI 水清洗b. 以100ml/l 硫酸浸泡8 小时以上c. 用DI 水根本清洗洁净阳极袋清洗a. 用毛刷擦去表面脏物b. 在10%(V/V) CP H2SO4和10%(V/V) H2O2(30%)混合溶液浸泡2 小时c. 用DI 水根本清洗洁净电镀铜溶液维护a. 每个月以碳芯过滤镀液1 次b. 依据Hull Cell 试验或CVS 分析，判定镀液有机物污染程度，4-6 个月时进行一次活性炭处理。铜镀液活性炭处理步骤i将需进行碳处理之溶液移至碳处理缸，以DI 水补至液位并调整成份至正常范围。i将溶液加热到40-50，按5ml/l 加入H2O2(30%)，搅拌4-6 小时i继续加热至60-80，缓慢加入4-5g/l 活性炭粉，于60搅拌2-4 小时。i停止加热及搅拌，静置8-12 小时。i用5-10m 滤芯及助滤粉，将镀液过滤至缓冲缸内。i再用5-10m 滤芯及助滤粉，将镀液过滤至铜点。i以DI 水补加镀液至正常液位，并分析镀液成份，调整至工艺范围内。i用10ASF，20ASF 电流密度各拖缸4 小时。