垂直连续镀铜课件.ppt

1、垂直連續鍍銅垂直連續鍍銅 JETCHEM JETCHEM(WUXI)CHEMICAL TECHNOLOGIES CO.,LTD.超特超特(無錫無錫)化學科技有限公司化學科技有限公司 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅概述概述:直流電鍍直流電鍍 脈衝電鍍脈衝電鍍Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅概述概述直流電鍍直流電鍍:-水平水平電鍍制程電鍍制程-垂直垂直電鍍制程電鍍制程-槽體設計槽體設計-分體壓縮式分體壓縮式-TPTP值值-酸性銅酸性銅添加劑添加劑 -延展性延展性Jetchem International Co

2、.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅水平水平電鍍制程電鍍制程制程 酸浸 常溫 1 2 min 酸銅 24 28 20 25 min 水洗 2 抛光 常溫 1 3 min 水洗 2 收料/放料 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅垂直垂直電鍍制程電鍍制程 酸洗 25 35 4 6 min 水洗 2 微蝕 25 35 1 2 min 水洗 2 酸浸 常溫 1 2 min 酸銅 24 28 45 60 min 水洗 2 酸浸 常溫 1 2 min 錫/鉛電鍍 20 25 8 10 min 水洗 2 工藝流程Jetchem International Co.,Ltd.酸

3、性鍍銅酸性鍍銅基本原理反應機理:陽極 Cuo -Cu+2+2e-陰極 Cu+2 +2e-Cuo ANODESANODES+H+SO4-2SO4-2H+H+Cu+2Cu+2Cu+2Cu+2Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅槽體設計AirAirFILTERANODESANODESPUMP隔板陽極袋Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅熱應力高溫高溫室溫室溫Stresses imparted to a PTH due to thermal Z-axis expansion conditions.ABCDA:銅箔斷裂B:內

4、層銅斷裂C:孔銅斷裂D:邊角斷裂Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅厚度分布+理論情況情況1情況3+情況2Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅陽極袋ANODE SHIELDANODE SHIELDA N O D E S H I E L D陽極梆Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅陽極與陰極距離024681012141618%背離背離1015202530距離距離 cm不同的陽極與陰極距離下厚度分布不同的陽極與陰極距離下厚度分布不可接受的不可接受的可接受的可接受的Jetchem

5、International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅TP值 TP 計算公式EADCBF%T P (C+D)x2 (A+B+E+F)=Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅High Aspect Ratio Recommended Bath ParametersPattern LayoutContact ResistanceRack DesignAnode/Cathode Geom.Current DensityAir Flow PatternBoard AgitationCopper/Sulfuric acidBath Level above bo

6、ardsCirculationAdditive TypeTemperatureContaminantsAnode TypeLow HighJetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅High Aspect Ratio Important parameters-high influence Cu2+/H2SO4 集中集中 光澤劑光澤劑/整平劑比整平劑比 光澤劑意義光澤劑意義 擺動情況擺動情況 Pattern Design at full Jetchem International Co.,Ltd.溫度溫度 Current Density (limited by H

7、CD burns dueto low metal content)光澤光澤/整平劑類型整平劑類型 酸性鍍銅酸性鍍銅High Aspect Ratio Important parameters-medium influenceJetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅High Aspect Ratio Recommended Bath Parameters Cu2+10-15 g/l H2SO4 240-280 g/l Cu2+/H2SO4 Ratio 1:15 Cl-40-80 ppm 光光澤澤劑劑 0.3-0.8 ml/l 整整平平劑劑 10-15 ml/l

8、 光光澤澤劑劑 /整整平平劑劑 1:30 溫溫度度 24 30oC Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅光澤劑光澤劑/整平劑整平劑 分布狀況分布狀況Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅整平能力 整平程度 a.平整性變差 b.沒有作用僅僅覆蓋上 c.很好整平性Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅光澤劑/整平劑 工作機理模型擴散層 =光澤劑：加速沈澱速度 =光澤劑：加速沈澱速度 =整平劑：抑制沈澱速度 =整平劑：抑制沈澱速度V1V2Jetchem International Co

9、.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅光澤劑化學類型 S S?硫硫脲脲化化合合物物:a)H2N?C?NH2 b)HN?C?NH R 硫硫磺磺物物:a)R?S?R?SO3-S?b)R2N?C?S?R?SO3-S?c)R?O?C?S?R?SO3-d)HS?R?SO3-e)-SO3?R?S?S?R?SO3-NH2?f)H2N?C?S?R?SO3-小分子聚合成化合物通過擴散層激活銅的活性，加速低電流區的沈澱速率，形成可逆化合物用於銅的還原劑。Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅整平劑化學類型聚氨聚氨:+H3N +NH2 +NH2 +NH3 H+H+聚醚聚醚:R O O O

10、 OH H+H+H+H+R O O O SO3-H+顔色顔色:含氮鹼性顔料含氮鹼性顔料 大分子組成化合物，做用於抑制高電流區沈積速率，在高區作用很明顯。Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅PC-UT鍍銅光澤劑主要成份光澤劑光澤劑加速(催化作用)新的硫化合物的銅還原劑新的硫化合物的銅還原劑結晶粗糙度控制銅還原通過擴散層傳送銅整平劑整平劑抑制劑聚合物聚合物抑制高壓電流形成擴散層整平劑表面活性劑表面活性劑潤濕劑減少氣孔聚合物與表面活性分子合成聚合物與表面活性分子合成整平性金屬分布高級添加劑高級添加劑深度能力金屬分布減少高區燒焦結晶細致Jetchem Inter

11、national Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅延展性Definition:Ductility(same as elongation):=the extension of the material until it breaks in%length at breaking -original length x 100 =%Ductilityoriginal lengthTensile Strength:=the stress until the material breaks force to break the sample=tensile strength KN/cm2 average

12、cross-sectional areaKN=kilo NewtonJetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅不同壓力拉力銅箔表good behaviouroptimum ductility and tensilestrengthplastic behaviourhigh ductility/low tensile strengthbrittle behaviourhigh tensile strength/low ductility1.有很好延展性。2.一般狀況，在很大拉力下較易斷裂。3.較差狀況,很容易斷裂。Jetchem International Co

13、.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅概述概述:脈衝脈衝電鍍電鍍 1.直直流電鍍的局限性流電鍍的局限性 2.電流分布問題電流分布問題 3.什麽是脈衝電鍍什麽是脈衝電鍍 4.直流直流/脈衝設備對比脈衝設備對比 5.脈衝電鍍優勢脈衝電鍍優勢 6.脈衝設備與參數脈衝設備與參數 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 直流電鍍的局限性直流電鍍的局限性 電鍍電鍍 分布較差 較差的深度能力 低電流密度下時間過長 電鍍能力 不是連續電鍍制程 無法解決空氣填塞小孔方法 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍

14、直直流流電電鍍鍍的的局局限限性性 小小孔孔與與微微盲盲孔孔問問題題 空氣殘留 清洗困難 烘烤困難 溶液流動性不足 孔內銅粒 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 直直流流電電鍍鍍的的局局限限性性 後後制制程程問問題題 不均勻的表面分布狀況會導致:-大量物質消耗 -邊角沈銅很困難 -空氣混入 Problems with Resist Stripping(overplated resist)Copper Etching Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 電流分布問題電流分布問題

15、均一性與深度能力均一性與深度能力 在垂直電鍍中只用很低電流密度 -6-8 ASF,4-6 hours -受限於時間、槽積防護罩陽、陰間距離,空氣攪拌、擺動 -低生産效率 調整槽液於優化制程 -光澤劑 PC-100 -用30-35 ASF 電流密度 -深度能力仍小於 RSurface =ISurface IHole =深度能力差 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍電鍍銅沈積機理電鍍銅沈積機理 二次電流分布二次電流分布 極化電阻RP與溶液本體RB造成有效電與沈積速率 RP1 RB RP2 I=V/(RP1+RB+RP2)A n o d e

16、 C a t h o d e 在脈衝電鍍中增強相關的電阻因而減小了孔與面的密度的不同，並導致了電流分布深度能力增強。在直流電鍍中RP對於整個表面都是一樣的，在脈衝電鍍中可以通過添加劑來改變面與孔內的不同的積化電阻。If RPs RPh Is 100%而無孔破而無孔破 水平脈衝電鍍在縱橫比較大的板子上也可以産出很高産量水平脈衝電鍍在縱橫比較大的板子上也可以産出很高産量 表面厚度減少以利於降低耗量表面厚度減少以利於降低耗量 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈衝電鍍優勢脈衝電鍍優勢 脈脈衝衝效效果果 High CD:Higher Pol

17、arization Lower Plating Thickness Low CD:Lower Polarization Higher Plating Thickness 脈衝電鍍通過電解液成份與極化添加劑在高區相互影響會提高沈積厚度 厚度較高電阻 孔壁的地區也能達到很高電鍍厚度 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈衝電鍍優勢脈衝電鍍優勢 How can Pulse Plating help?加強溶液流動，在水平設備上改善微孔與小孔電鍍 可以採用很高電流密度 更好的表面分布 減少拖延，減小化學藥劑體積 拉高水洗效率較少水的消耗 封閉的

18、設備以減少空氣進入，較低藥液揮發 自動化程度高 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈衝電鍍優勢脈衝電鍍優勢 均一性 X 10-15%0.3-0.4 mil T.P.100-130%0.3-0.6 mil 均一性 X 30-40%0.4-0.9 mil T.P.70-80%0.3-0.5 mil 垂垂直直電電流流 電流密度:10-25 ASF 水水平平脈脈衝衝 電流密度:70-100 ASF Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈衝電鍍優勢脈衝電鍍優勢 Soldermask

19、Savings with uniform track high DC Plating Horizontal Pulse Plating Avg.solder mask:Avg.solder mask 50 um 40 um PC Board 47 42 75 42 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈衝電鍍之設備要求、參數脈衝電鍍之設備要求、參數 水平電鍍之特殊問題 連續電觸在pcb電鍍過程中保證安全 在電鍍過程中産生的銅須定期剝除 盡管電鍍時間減少，但其電鍍厚度依然能很好的達到標准 因化學藥液有很強的腐蝕性，故設備必須要有很強的防

20、腐性能 Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 脈脈衝衝電電鍍鍍之之設設備備要要求求、參參數數 整整流流器器廠廠商商 Chemring Plating Systems Dutch Reverse Pulse Plating(DRPP)Kraft,Sweden Baker Technology(WST)PE,Germany Tai Chyang Jetchem International Co.,Ltd.酸性鍍銅酸性鍍銅-脈衝電鍍脈衝電鍍 Copper Replenishment for Insoluble Anode 制程制程 CuO 與與 CuSO4 對於不同溶性陽極來說，對與Cu的補充應來源於CuO or Cu(OH)2.不建議使用CuSO4。不溶性陽極反應:H2O O2+2H+2e-陽極反應:CuSO4 +2e-Cu0 +SO42-總反應式:H2O +CuSO4 Cu0 +H2SO4 +O2 這種方式在電鍍過程中H2SO4不斷昇高，如果用CuSO4的話H2SO4不能得到抑制而且會拉高槽內酸濃度，因此補充時用CuO或Cu(OH)2，CuO 的水合物更被推薦，使用CuO時H2SO4與槽內的濃度會保持在一定常數，因爲CuO與所形成H2SO4反應生成CuSO4和H2O。CuO +H2SO4 CuSO4 +H2O