1、电 电 镀 镀 铜 铜 工 工 艺 艺 管 管 理 理 罗门哈斯电子材料(东莞)有限公司 July 02, 2008电镀铜基本原理电镀铜基本原理 铜的特性 铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu 2+ 的电化当 量1.186克/安时. 铜具有良好的导电性和良好的机械性能. 铜容易活化,能够与其他金属镀层形成良好的金属-金属间键合, 从而获得镀层间的良好结合力. 电镀铜工艺的功能 在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜,以提供足够的导电 性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷. 电镀铜基本原理电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂) + -
2、离子交换 直流 整流器 ne - ne - 电镀上铜 层 阴极 (受镀物件) 镀槽 阳极 Cu Cu 2+ + 2e - Cu 2+ + 2e - Cu 电镀铜基本原理电镀铜基本原理g 酸性镀铜液成分 硫酸铜（CuSO 4 . 5H 2 O) 硫酸 (H 2 SO 4 ) 氯离子（Cl - ) 添加剂 电镀铜基本原理g酸性镀铜液各成分功能 CuSO 4 . 5H 2 O ：主要作用是提供电镀所需Cu 2 及提高导电能力 H 2 SO 4 ：主要作用是提高镀液导电性能，提高通孔电镀的均匀性。 Cl - ：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。 添加剂 ：主要作用是改善均镀和深镀性能，改
3、善镀层结晶细密性。 电镀铜基本原理有机添加剂之功能 有机添加剂之功能酸性镀铜液中未加任何添加剂时,铜离子选择在高能量表面结晶,所 得的镀层表面是粗糙且无光泽的,甚至是粉状易碎的状态,即使经高 烘烤释放应力后,亦无法改变镀层易脆的性质,切片观察结晶状况呈 的是”柱状结构” (Columnar Structure),漂锡后镀层易破裂 (Crack);为了提升镀层抗拉强度,延伸率等物性,必须设法在电镀过 中得到结晶较细致的镀层,使它在外观和功能上都比较理想. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能铜离子吸附在阴极表面,初期并未紧密接触,仅一个晶面与铜表面相互 作用;同一时间其它的铜离子亦存在阴极表面,并
4、沿着阴极表面向周围 移动(表面扩散);此时一部分铜离子将再次溶解,一部分铜离子进入原 有的晶体内,或铜离子吸附的数量达到临界状态,形成新的核子,不再 溶解,继续变大,成为新的晶体. “晶核的生长” 和 “结晶的成长”是同时进行的,如果晶核的生长 速度较快,则形成晶粒目较多,晶粒较细;反之结晶成长速度较快,晶粒 就较粗糙;因此,只要能在电镀过程中控制 “晶核的生长速度” 大于 “晶体成长速度”, 就可以获得结晶较细致的镀层;光泽剂的原理即 为了增加晶核的生成所设计. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能镀铜的过电压(Over potential)增大有助于提高表面离子的吸附,使 晶核形成速度愈快;
5、因此选择合适的电镀槽液组成,电流密度,温度, 搅拌及循环,添加剂等参数,皆会影响镀铜时的过电压,进而影响镀层 品质. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能有机添加剂在电镀液中的功能是利用 “有机物在阴极表面的吸附反 应形成薄膜” 及 “有机物的加速性和抑制性的平衡反应” 造成极 化曲线偏移,使镀层结晶细致,藉以增加镀铜之延展性和电镀效率,同 时亦可调整高低电流区之沉积速率,达到增加贯孔性,均匀性和平整性 的目的. 主要有光亮剂(Brightener),整平剂(Leveler),载体(Carrier) 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能光亮剂(Brightener) 为了控制 “晶核的生长速度”,
6、 使结晶细致,排列紧密的镀层,光泽 剂通常为含硫的小分子量化合物,扮演晶种的角色,可以降低铜离子还 原之活化能,如R1-S-S-R2类的化合物,大都具有相异分子,低分子量, 高极性及离子特征的特性;于是电镀时,解离后的R-S与铜形成CuS, CuS不易溶于水,因此,CuS易在铜的表面吸附,造成原子彼此吸引,增大 溶解能量而沉积,形成新晶核,使镀铜速率加速进行,镀层较为细致,提 高物性,同时得到光亮的表面. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能载体(Carrier) 载体多为高分子量的化合物,如聚醚类(Poly ethers),聚乙二醇(PEG)类 化合物.分子量范围大都落在5000-15000之
7、间.与光亮剂的角色相反,为了 避免粗糙的铜结构,载运剂扮演 “增加极化” 的功能,能吸附在铜面阻 挡铜离子的扩散,进而抑制铜的成长(所以又称为 “抑制剂”),尤其是高 电流区域的吸附能力极强,使得高/低电流区的极化电阻趋于一致,达成使 贯孔性及表面均匀性的改善. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能整平剂(Leveler) 整平剂为含氮的带正电荷化合物,如聚胺类(Polyamines),在酸性溶液中 带有很强的正电性,易吸附在带负电强的区域(高电流密度区),与Cu 2+ 产 生竞争反应,不利铜的沉积.所以,可在高电流密度区扮演抑制的角色;在 低电流密度区反而会促进铜的成长与共镀;常被用来增加铜层
8、的平整性; 但整平剂易裂解且不易分析,可操作之电流密度较小且较窄;裂解后与铜 共同沉积于镀层中,将造成镀层物性变差. 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能g 载体 - 吸附到所有受镀表面, 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. 提高沉积速率 g 氯离子 - 增强添加剂的吸附 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能载体 (c) /光亮剂 (b)的机理 载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积 光亮剂(b)吸附
9、于低电流密度区并提高沉积速率. 载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度 b bbbb bb cb cb c c c cb c c cb c c cb c c cb c c cb cb cb b 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理 载体抑制沉积而光亮剂加速沉积 整平剂抑制凸出区域的沉积 整平剂扩展了光亮剂的控制范围 b c c c c c b c c c c c c b c c c c b b b c c c b c c b b c b c b c b c b c b b c b c b c b b b b c b c b c b
10、c l b c c c b c c b l l c c b l l l c b b b l c c b c b b 光亮剂和载体 光亮剂/载体/整平剂的混 合 过量光亮剂 有机添加剂之功能 有机添加剂之功能无机物影响烧焦 粗糙,红棕色粉状镀层以最大的可能电镀速度(极限电流密 度)形成.它发生在硫酸铜浓度在板面跌至零时. 无机物影响-烧焦无机物影响-烧焦烧焦与下列因素有关: 硫酸铜含量 溶液搅拌 槽液温度 阴极电流密度 无机物影响-烧焦Throwing Power 深镀能力板厚 孔径 孔金属化-前处理 槽液温度 电流密度 溶液流动/搅拌 阴极移动 阳极-面积/电流密度,间距,搅动 无机物含量Cu
11、,H2SO4Cl- 添加剂的种类 有机物含量 Brightener光亮剂, Carrier载体, Leveler整平剂, By- Products副产物 /Contamination污染物 深镀能力的主要影响因素孔中心镀层平均厚度与 表面镀层厚度分开 当镀层铜厚度相等时,深 镀能力=100% 深镀能力 =1/1.3=77% 深镀能力深镀能力-厚径比深镀能力-困难度深镀能力的正确测量和报告会因不同的人而出现差异 深镀能力测量依你的测量习惯,计算和报告TP值将因你的测量方法而不同 平均TP 平均最小值TP 最小值TP 深镀能力-测量方法选择平均TP 测量孔中多点或结合来自不同因素的数据从而得出更高
12、的 TP数值 深镀能力-测量方法选择g Throwing Power 的测定方法 电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)1 1 2 2 3 3 4 45 5 深镀能力-测量方法选择深镀能力-测量方法选择 g Throwing Power 的测定方法Throwing power = (point2+ point3+ point4+ point2+ point3+ point4)/6X100%(point1+ point5+ point1+ point5)/4 绝对最小值TP 绝对最小值TP定义为深镀能力最小测量值 深镀能力-测量方法选择平均最小值TP 在业界记录和报告TP值,最小二
13、个点的平均值或单个最小 点.是最典型的方法 深镀能力-测量方法选择降低硫酸铜浓度 通过改善打气在板面的分布增加搅拌的均匀性.减低板面与 孔内之间的搅动差别.降低板面的打气搅拌并加大摇摆距离 和/或频率 提高深镀能力通过提高硫酸浓度至高于200g/l,增加溶液的导电性.这种方 法仅在硫酸含量低于150g/l 时有显著效果. 降低电流密度 提高深镀能力整平性是在电镀期间使孔和表面不规则处变平滑的能力 整平效果硫酸铜浓度越高越好 搅动水平在孔内溶液移动越大越好 电镀速度越慢越好 整平性-无机物的影响板面镀层厚度分布板面镀层厚度分布的主要影响因素 电流密度 阳极形状及长度 阳极-阳极之间的距离 阴极-
14、阳极之间的距离 阳极遮板/阴极遮板测量方法 分析 槽体调整 实例 板面镀层厚度分布步骤1:在一个电铜槽使用光覆铜板进行测试 步骤2:在板的两面各分别测量50个点 步骤3:通过Excel分析数据 步骤4:调整槽体可变物至最佳的板面分布 板面镀层厚度分布测量方法板面镀层厚度分布测量方法板面镀层厚度分布分析Statistical Method统计学方法 板面镀层厚度分布分析板面镀层厚度分布槽体调整板面镀层厚度分布实例板面镀层厚度分布实例板面镀层厚度分布实例Anode Position (AN) AN 板面镀层厚度分布实例PP diaphragm (SSD) 板面镀层厚度分布实例Small Panel
15、 Gap 板面镀层厚度分布实例Optimized Solution Level Solution level =150mm 板面镀层厚度分布实例Solution Level Adjustment: Schematic Diaphragm of Tank Piping 1. Adjustable Overflow Device 2. Diaphragm Valve Plating Tank Sump Tank 板面镀层厚度分布实例Solution Level Adjustment: 1. Adjustable Overflow Device (Remove 1 pieces) 2. Cu tan
16、k ball Valve Valve Open Solution Level Decrease Valve Close Solution Level Increase Fine Adjustment Rough Adjustment 板面镀层厚度分布实例460mm (when filter pump on) Filter Pump Flowrate = 450LPM Maximum Solution Level of Sump Tank = 460mm from tank top edge 板面镀层厚度分布实例浮架 板面镀层厚度分布实例浮架与喷流管/打气管/循环管相对位置 板面镀层厚度分布实例
17、阳极幕布下方附加浮翼 板面镀层厚度分布实例电镀铜阳极溶解性陽極 溶解性陽極 用於電鍍上是為補充溶液中電鍍所消耗的屬子，是用一種屬或合鑄成、 滾成、或沖製成同形裝入陽極籃(anode basket)內。 陽極電密 陽極電密必須適當，電密太高會形成鈍態膜，因而使陽極溶解太慢或停止 溶解，形成溶解陽極，產生氧氣，消耗鍍液屬子而必須補充屬鹽。 為減小陽極電密，可多放些陽極， 或用波形陽極增加面積，或低電壓。 在酸性鍍浴可以用增加攪拌、增高鍍浴溫、增加氯子濃、低pH 提高陽極 容許電密。陽極袋（ 陽極袋（ anode bag anode bag ） ） 是一種有多細孔薄膜袋子，用收集陽極溶解屬與雜質陽極
18、，以防 止污染鍍浴，阻止粗糙鍍層發生。 陽極袋是用編織布縫成陽極形寬大適中，長要比陽極稍長，材 需紮得緊，足夠收集陽極，妨礙鍍浴通，將陽極袋包住陽 極並縛在陽極掛鉤上。 放進電鍍浴之前 陽極袋要用熱水含潤濕劑中洗去漿水及其他污物，然後再用水清洗，並 浸泡與鍍浴相同之pH的水溶液中，使用前需再清洗。 酸性鍍浴的陽極袋 可用棉織物，也可使用人造纖維(PP/PE)。阳极 阳极面积使用挂篮 最佳电流密度(CD)范围:10-20ASF,最高电流密度: 30ASF 高阳极面积/低阳极电流密度导致槽液铜含量升高 低阳极面积导致阳极极化,板烧焦和/或铜粒铜丝 实际阳极面积按阳极工作面面积计算(即铜球总表面积
19、的一半) 电镀铜可溶性阳极 圆形钛篮铜阳极表面积估算方法 dlf /2 =3.14 d=钛篮直径 l=钛篮长度 f=系数 f与铜球直径有关: 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 电镀铜阳极表面积估算方法 阳极 阳极面积使用挂篮钛篮钛篮底部不合要求的钛篮不合要求的钛篮磷銅陽极的特色 g 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜 g 黑色(或棕黑色)薄膜為Cu 3 P又稱磷銅陽极膜 g 磷銅陽极膜的作用 陽极膜本身對(Cu + -eCu 2+ )反應有催化、加速作用，從而 減少Cu + 的積累
20、。 陽极膜形成后能抑制Cu + 的繼續產生 陽极膜的電導率為1.5X10 4 -1 cm -1 具有金屬導電性 磷銅較純銅陽极化小(1A/dm 2 P0.04-0.065%磷銅的陽极化 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的現象大大減少 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解磷铜阳极材料要求规格 g 主成份 Cu : 99.9% min P : 0.03-0.08% 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
21、阳极 阳极 0.03-0.08%含磷量 阳极袋有绒毛的阳极 袋可以减少潜在的板面 粗糙 圆柱形阳极篮优于矩形 阳极篮 电镀铜阳极阳极 阳极膜问题 正常阳极膜为黑色 棕色磷含量低 微红色 没有磷或磷含量非常低 棕黑色 磷分布不均匀 粘稠黑色最佳磷含量 电镀铜阳极g 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) / 114 1 mil = 25.4 m 电镀铜镀层厚度估算方法电镀工艺过程 酸性除油 酸性除油的主要作用為除去輕度氧化及輕度污漬和手印。 电镀工艺过程 g 流程说明g 流程说明 浸 酸(10%硫酸) 除去經過水洗后板面產生的輕微氧化,此酸通常為 10
22、%。 电镀工艺过程电镀铜工艺过程 EP1000 EP1000配槽组分及槽液管理 配槽组分及槽液管理 T 2 /2D Greater than 1.4 Bath Composition Cu: 30 g/L H 2 SO 4 : 225 g/L Max CD: 10 ASF CD range: 3-10 ASF TBA: 1.5-2.5 Less than 1.4 Best throwing power at this level Plating speed increased - slightly lower TP Optimum throwing power for thick panels
23、 Bath Composition Cu: 40-60g/L H 2 SO 4 : 225 g/L Max CD: 20 ASF CD range: 10-20 ASF TBA: 2.5-4 Bath Composition Cu: 30-40 g/L H 2 SO 4 : 225 g/L Max CD: 15 ASF CD range: 6-15 ASF TBA: 2-3.5EP1000铜添加剂 For the difficulty Factor For the difficulty Factor 1.4 1.4 Component Range Recommended Copper Sulf
24、ate (CuSO 4 5H 2 O) 25 - 35 g/l 30 g/l Sulfuric Acid 215 - 235 g/l 225 g/l Chloride Ion 40 70 PPM 50 PPM EP-1000 R/B (Additive) 0.5 ml/l 0.5 ml/l(By Hull cell) EP-1100C (Carrier) 40 60 ml/l 50 ml/l Temperature 22 27 C2 4 C Cathode Current Density 3 10 ASF 5-8 ASF Anode Current Density 5 20 ASF 10-15
25、 ASF 配槽组分及槽液管理 配槽组分及槽液管理For the difficulty Factor For the difficulty Factor 1.4 1.4 Component Range Recommended Copper Sulfate (CuSO 4 5H 2 O) 40 - 60 g/l 50 g/l Sulfuric Acid 215 - 235 g/l 225 g/l Chloride Ion 40 70 PPM 50 PPM EP-1000 R/B (Additive) 0.5 ml/l 0.5 ml/l(By Hull cell) EP-1100C (Carrier
26、) 40 60 ml/l 50 ml/l Temperature 22 27 C2 4 C Cathode Current Density 5 18 ASF 10-15 ASF Anode Current Density 5 20 ASF 10-15 ASF 配槽组分及槽液管理 配槽组分及槽液管理 EP1000铜添加剂常用控制方法及维护 常用控制方法及维护 标准定分析 Additive: Hull cell TBA (Total Brighter Analysis) (能用CVS分析) Carrier: 溶剂萃取(CVS 分析结果将比拖缸后实际含高) EP1000铜添加剂Copper cont
27、ent (g/liter) Maximum current density TBA value 30 10 ASF 15 ASF 20 ASF 1.5-2.5 30-40 2-3.5 40-60 2.5-4 TBA TBA分析结果参考： 分析结果参考： 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护电镀铜溶液的控制 g 赫尔槽试验 (Hull Cell Test) 阴极- 阳极+哈氏槽之基本 構造哈氏槽試驗槽的準備與操作 哈氏槽試驗的準備 .哈氏槽必需完全清淨 .入電源開關 .檢查導線接是否好 .入空氣攪拌的電源時是否冒出空氣? .溫調節器的溫是否正確調整? .溫計.計時器有無常 .器具.化學物品,是
28、否考慮安全及使用配置电镀铜溶液的控制 g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数 电流: 2A 时间: 5分钟 搅拌: 空气搅拌 温度: 室温電密於陰極片上之計算: CD=I (27.7 - 48.7 logL) I:提供之電 L: 由右算起之距(inch) 0.25L3.25 CD:Amp / sq*ft 电镀铜溶液的控制 g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)哈氏槽試驗得到之試驗片可觀察 依電密之變化而對析出物的變化 溫及電密的關係 鍍浴種種性質之變化及電著物的況 鍍浴之主要成份及添加劑之影響 浴中之有機.無機純物的影響 可保存,記鍍浴之能偏高 正常 偏低 Hull cel
29、l Hull cell 测 测试 试参考 参考 ： ： 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护常用控制方法及维护 常用控制方法及维护 Highest limit 光区域为大约2X 5 X 的操作电 密 控制在高的范围会获得好的 thermal cycle 表现. 控制在低的范围会获得更好的 throwing power 表现. 烧焦区域 粉红色/哑色区域 光区域 Hull cell Hull cell 接 接受 受标准 标准 ： ：常用控制方法及维护 常用控制方法及维护 Hull Cell Bright Range Read 37 ASF Using Hull cell scale Using
30、 Hull cell scale 最隹含量 电流:2A 时间:5 minHull Cell Bright Range Read 26 ASF 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护 低光剂含量Hull Cell Bright Range Read 80 ASF 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护 高光剂含量Hull Cell Bright Range Read 95 ASF 过高光剂含量 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护Hull Cell Bright Range Read 2 ASF 完全没有光剂 常用控制方法及维护 常用控制方法及维护EP1000铜添加剂 镀液凈化处理 若镀层物理
31、特性, 如延展性, 抗拉强度, 下降至接受标准以下, 则需作活性碳处理。 低电流区域镀层暗哑, 亦可作需要溶液碳处 理之另一指示。EP1000铜添加剂 药品储存 EP1000R/EP1100C 需存放在干燥而日照不到的地方, 保存温 度230为合适。 电镀线配线及设备保养方法电镀线配线方法 设备准备程序 槽子的清洗在配槽之前,工艺槽及附属设备必须彻底清洁,并随后用硫酸溶液中 和。 对于新设备或先前使用其它工艺的设备,本清洗程序更显得重要。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附属设备 B.各缸注满清水浸洗,如有打气及过滤系统则开启清洗(无
32、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,并开启所有打气及过滤泵。 E.排走氢氧化钠清洁液 电镀线配线方法F.注入清水,清洗干净。 G.排走废水 H.加入中和液(H 2 SO 420-50ml/l)到槽内,浸洗8小时以上,并开启所有打气及过滤泵。 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,槽子已清洗完毕。 电镀线配线方法 新阳极袋的清洗 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干净。 C. 用
33、100ml/l硫酸溶液浸泡 8 小时以上。 D. 用纯水彻底清洗干净。 电镀线配线方法 阳极篮的清洗 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干净。 C. 用 100ml/l硫酸溶液浸泡 8 小时以上 D. 用纯水彻底清洗干净 电镀线配线方法 聚丙烯过滤芯的清洗 A. 以热纯水清洗 B. 以 100ml/l硫酸浸泡 8 小时以上 C. 用纯水彻底清洗干净 电镀线配线方法 新铜阳极的清洗 A.用 50g/l氢氧化钠溶液浸泡 8 小时以上 B.用清水冲洗干净 C.再以 50ml/l硫酸+50ml/l双氧水浸泡,阳极呈鲜红色即可。
34、 D.用清水清洗干净 E.用 100 ml/l硫酸浸泡 F.用纯水彻底冲洗干净即可使用 电镀线配线方法电镀线药液配制及保养方法EP1000配槽步骤 a. 计算配槽所需的已碳处理好的硫酸铜浓缩液的 体积并加入至槽中，补加 DI水至 60%液位。 b. 根据计算在打气搅拌下补充不足的 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。 电镀线药液配制及保养方法 e.分析氯离子含量并用 AR级盐酸补至 50ppm f. 在温度降至 27以下，用 5ASF 电流密度拖 6 小时，同时 用碳芯过滤。 g. 取出拖缸板，更换碳芯为棉芯，并测量温度在 25C以下
35、时加入EP1100C 40 ml/l EP1000R 0.5 ml/L 用新拖缸板用 10ASF 电流密度拖缸 10小时 h. 更换拖缸板，用15ASF电流密度拖缸10小时，改用 18ASF电流密拖缸4小时，直至Dummy达到3-4AH / Lit，将拖缸板取出，同时打开EP1000R自动添加，自 动添加设定500 ml/KAH； i. 分析硫酸铜、硫酸、氯离子含量并调整 j. 作HULL CELL测试，并调整镀液后可试产 电镀线药液配制及保养方法电镀线药液配制及保养方法 工 序 维护项目 维护频率 方法 AH调整 自动添加 100-200ml/1000AH EP1000R Hull Cell
36、 2 次/周 按 Hull Cell 结果补加 EP1100C CVS 调整 1 次/周 按 CVS 结果补加 磷铜球补加及拖缸 1 次/周 拖缸 5ASF， 10ASF 各 4 小时 阳极清洗 1 次/2 月 见后面 滤芯更换 1 次/周 见后面 阳极袋清洗 1 次/2 月 见后面 电镀铜 碳处理 1 次/4-6 个月 见后面 电镀线药液配制及保养方法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 H 2 SO 4 和 10%(V/V) H 2 O 2 (30%)混合浸泡至黑膜退除尽。 b. 以 DI水冲洗后,用 5%(V/V) CP H 2 SO 4 浸泡 10-
37、15分钟。每次补加铜球后,须以 5ASF,10ASF电流密度拖缸各 4 小时。电镀线药液配制及保养方法滤芯更换 新滤芯的清洗 a. 以热 DI水清洗 b. 以 100ml/l硫酸浸泡 8 小时以上 c. 用 DI水彻底清洗干净电镀线药液配制及保养方法阳极袋清洗 a. 用毛刷擦去表面脏物 b. 在 10%(V/V) CP H 2 SO 4 和 10%(V/V) H 2 O 2 (30%)混合溶液浸泡 2 小时 c. 用 DI水彻底清洗干净电镀线药液配制及保养方法电镀铜溶液维护 a. 每月以碳芯过滤镀液 1 次 b. 根据 Hull Cell试验或 CVS分析，判断镀液有机物污染程度，4-6个月时
38、进行一次活性炭处理。电镀线药液配制及保养方法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 H 2 O 2 (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。电镀线设备保养方法设备维护 A
39、. 阳极杆及 V 座维护 在每次阳极维护期间,用 10%（V/V）CP 级 H 2 SO 4 擦净阳极杆及 V 座上之污痕,并用自来水洗净。 B. 阴极飞巴维护用 10%（V/V）CP 级 H 2 SO 4 擦净飞巴上污痕，并用自来水洗净。电镀线设备保养方法每天需检查生产线上如下项目i整流器表现 i电流输出 i循环系统 i空气搅拌 i药水温度 i飞巴及阳极巴接电位置 i自动加药系统工作状况 安全规则 1) 安全设备 洗眼器: 操作人员不慎溅到化学药水时使用 手套 : 戴细棉手套用于搬板子或检验板子时 耐酸碱手套: 操作人员操作化学药品时使用药水添加时必须戴防护面罩及手套 电镀线设备保养方法电镀
40、线设备保养方法 2).机械操作安全规定 a. 机械设备之抽风每日需检查畅通无阻,否则请维修人员协助排除问题。 b. 每日保养由操作人员执行,设备外观清洁及槽内液位检查或更换药水, 并检查连线管路要求完整,各项指示灯操作开关要求正常驱动,否则即 须反应,通知维修。 c. 现场操作时须检查各阀门开关是否定位,换槽时,须先关掉加热器,以免 损坏。 d. 每班须检视自动添加桶药水液位,不得低于标示点。 e. 每周测量自动添加Dosing Pump之流量。 f. 全线震荡器每月保养一次,以维持良好功能。电镀铜溶液的控制 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
41、的物理特性(延展性/抗张强度) g 分析项目 上述项目须定期分析,并维持在最佳范围内生产可靠性测试抗拉强度和延展性测试 多次漂锡 Air to air 冷热循环 Liquid to liquid 冷热循环 Interconnect stress testing (IST) 可靠性测试最小2mil铜厚度电镀于不锈钢板上 使用专用切刀准确裁切铜箔样品 在延展性测试仪上样品以指定的线速度拉伸直至断裂 典型值 Elongation 延展性 15% Tensile strength 抗拉强度 38 KPSI to 46 KPSI 可靠性测试-T&E对于电镀铜延展性最好的流程控制监测方法 容易现场执行 快
42、速反馈结果 可靠性测试-漂锡热温度 125 冷温度 -35 循环次数 400 通过切片失败检查的非实时导通性监控方法 没有开路或100%电阻变化(对于daisy chained coupon 15%)或在冷热循环后更多 Air to Air可靠性测试-冷热循环非实时导通性监控方法 样品在100,200,300和400周期后移出进行检查.从每个样品 取样并准备切片与评价缺陷. Air to Air 可靠性测试-冷热循环 Air to Air Test Parameters Samples are placed in a thermal shock test chamber which is pr
43、ogrammed as follows. Hot Temperature 125 Cold Temperature -35 Dwell at Temperature Extremes 15 minutes Transfer Time 5 seconds Number of Cycles Required (typical) 400镀层缺陷成因分析针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) )针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) ) 现象分析 某些区域(或线路)完全没有 镀上铜,或镀得比其他区域 慢,因俯视下犹如被子弹射 击过后的凹陷状,亦称子弹 孔,于电镀铜后可立即辨别, 多呈现圆形,也可能呈现
44、缺 口的现象,深浅并非固定.针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) ) 现象分析 针孔较少发生在全板镀铜 而常发生在线路镀铜流程 中,不严重时发生于横向线 路,严重时横向及垂直走向 线路均会发生.原理判断 类似在高电流密度的影响,当气泡在板面吸附会阻绝铜离子 的补充,这意味了过电压进一步增长,氢气开始形成负面反 应,在小的氢气泡周围,铜将被沉积,同时“洞”在沉积处形 成. 针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) )成因分析 A.工作药液中, 气体已呈现过饱和状态. B.工作槽温升高,空气溶解度下降,则气体产生释放,于固 表面附着. C.工作槽中大量微小气泡进入.可能过滤机的管路漏气,使 空气被
45、泵浦的吸入经高压形成过饱和的溶液 D.气体受光阻剂影响而未能排出,如无震荡,震荡频率不足, 打气管偏斜 针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) )案例-简述 某客户端于子弹孔异常时: 关闭过滤机与管理槽循环系统 案例-成效 改善效果明显 案例-基础 推论微小气泡 经机械设备所造成 针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) )检查过滤机系统,发现其设计为主槽出口端(过滤机吸入端) 采用PP板以45角烧焊于槽底两侧边(全槽长),其上开口做 为过滤机吸水口,若打气量很大,空气来源有可能由此被吸 入,若需改善,从相关数据,须于打气管及过滤机吸水口间烧 焊一PP遮板,避免打气空气被过滤机直接吸入,并经由过
46、滤 机叶片将空气打碎并加压形成过饱和现象,而形成针孔. 针孔 针孔 ( ( 子弹孔 子弹孔 ) )搅拌 溶液搅拌 溶液搅拌是必需的 打气或喷流(Eductor) 如果采用打气, 每gal 槽液的打气量每分钟需要0.6ft 3 ( 每升槽液的打气量每分钟需要4500cm 3 ) 电镀铜槽设备要求搅拌 溶液搅拌-打气 由鼓风机供气, 需无油无尘 供气受污染将导致槽液受污染 使用”H”打气喷管 不要在阳极下面打气 电镀铜槽设备要求搅拌 典型的打气管设计 打气管安放的位置应 使板两边有均匀的溶 液流动 电镀铜槽设备要求 阴极 6-8“ 2-3“ 6-12“过滤循环管与打气管尺寸图 打气管中钻孔的总表面
47、积 应小于打气管横截面的60% 打气管细节 电镀铜槽设备要求 过滤管细节电镀铜槽槽底管路排列图 溶液搅拌-打气+单排喷流(Eductor)共设,使用时选用一种 搅拌双排喷流管(Eductor)排布图 230 60 254 溶液搅拌-双排喷流(Eductor) 搅拌电镀铜槽设备要求 搅拌 溶液搅拌-打气的优缺点 优点 配置简单, 设备费用低, 维护方便. 适合现时所有铜 光剂 缺点 溶液搅拌均匀性不理想, 板面镀层厚度均匀性及深 镀能力(Throwing Power) 略差于喷流(Edudtor), 过滤泵或循环泵的进水口位置如设置不当易吸入存 于槽液中的气体而导致电镀针孔. 此种设计适合普通板
48、板镀或有副槽且过滤泵进水口位于副 槽的图电线电镀铜槽设备要求 搅拌 溶液搅拌-喷流(Eductor)的优缺点 优点 溶液搅拌均匀性好, 板面镀层厚度均匀性及深镀能力 (Throwing Power) 比打气有提升, 对图电可避免因过滤 泵或循环泵吸入槽液中的气体所出现的电镀针孔. 缺点 需配置大功率泵(8-10次循环/ 小时) 及Eductor 喷咀, 设备费用高, 维护复杂. 对某些光剂如长期不打气易 产生附产物(By-product),需于主槽四角上方及副槽 增加打气 此种设计适合盲孔板/ 高厚径比板板镀和/ 或普通板图电搅拌 阴极移动 总移动距离为18-45in(45-115cm)/min 典型移动长度为1.5-3.0in(3.8-7.6cm),频率为 10-15cycles/min 电镀铜槽设备要求加热器 溢流管 溢流管 溢流管 接过滤泵 接过滤泵 接过滤泵 副槽俯视示意图冷却管 加热器 副槽侧视示意图溢流管 PP滤袋 挡板 挡板 挡板 接过滤泵 挡板 副槽主视示意图类型1 : 现象 1. 子弹孔具方向性(朝向液面) 2. 没有一次铜被蚀破的现象 3. 前批没有
