【SMT资料】PCB化镍金工艺制程介绍PPT(64页).ppt

2002 ENIG PROCESS FOR TAIWAN UYEMURA,前言,製程介紹藥水簡介制程管制異常改善保養事項,製程介紹,攜帶式電話呼叫器計算機電子字典電子記事本記憶卡,筆記型PC掌上型PC(PDA)掌上型遊戲機PC介面卡IC卡NET WORK,化學Ni/Au 板主要應用,製 程 特 徵,1.在綠漆之後施行選擇性鍍鎳/金,採掛籃式作業,無須通電.2.單一表面處理即可滿足多種組裝須求.具有可焊接、可接觸導通、可打線、可散熱等功能.3.板面平整、SMD焊墊平坦,適合於密距窄墊的鍚膏熔焊.,化Ni/Au 板鍍層厚度須求,Ni/P 層:80 350”Au 層:SMT 1 3”Thermalsonic Bonding-Au線 5 20”Ultrasonic Bonding-Au線 1.2”Ultrasonic Bonding-Al線-,藥水簡介,酸性清潔劑 ACL007,主成份(1)檸檬酸(2)非離子界面活性劑 作用(1)去除銅面輕微氧化物及污物(2)降低液體表面張力,將吸附於銅面之空氣 及物排開,使藥液在其表面擴張,達潤溼效果 反應 CuO+2 H+Cu+H2O 2Cu+4H+O2 2Cu2+2H2O RCOOH+H2O RCOOH+ROH,微蝕 SPS,主成份(1)過硫酸鈉(2)硫酸 作用(1)去除銅面氧化物(2)銅面微粗化,使與化學鎳層 有良好的密著性 反應 NaS2O8+H2O Na2SO4+H2SO5 H2SO5+H2O H2SO4+H2O2 H2O2+Cu CuO+H2O CuO+H2SO4 CuSO4+H2O,酸洗 5%H2SO4,主成份-硫酸 作用-去除微蝕後的銅面氧化物 反應 CuO+H2SO4 CuSO4+H2O,預浸 1%H2SO4,主成份:硫酸 作用(1)維持活化槽中的酸度(2)使銅面在新鮮狀態(無氧化物)下,進入活化槽 反應 CuO+H2SO4 CuSO4+H2O,活化 KAT-450,主成份(1)硫酸鈀(2)硫酸 作用(1)在銅面置換(離子化趨勢 Cu Pd)上 一層鈀,以作為化學鎳 反應之觸媒 反應 陽極反應 Cu Cu2+2 e-(E0=-0.34V)陰極反應 Pd2+2 e-Pd(E0=0.98V)全反應 Cu+Pd2+Cu2+Pd,化學鎳 Nimuden NPR-4,作用:在活化後的銅面鍍上一層Ni/P合金,作為阻絕金與銅之間的 遷移（Migration）或擴散（Diffusion）的障蔽層.主成份:(1)硫酸鎳-提供鎳離子(2)次磷酸二氫鈉-使鎳離子還原為金屬鎳(3)錯合劑-形成鎳錯離子,防止氫氧化鎳及 亞磷酸鎳生成,增加浴安定性,pH緩衝(4)pH 調整劑-維持適當pH(5)安定劑-防止鎳在膠體粒子或其他 微粒子上還原(6)添加劑-增加被鍍物表面的負電位,使啟鍍 容易及增加還原效率,H2PO2 H2O HPO32 2H+2e 次磷酸根氧化釋放電子(陽極反應)Ni2 2e Ni 鎳離子得到電子還原成金屬鎳(陰極反應)2 H+2 e H2 氫離子得到電子還原成氫氣(陰極反應)H2PO2 e P2 OH 次磷酸根得到電子析出磷(陰極反應)總反應式:Ni2 H2PO2 H2O H2PO32 H+Ni,電化學理論,Pd,Pd,Ni-P Grain 沉積,Cu,Pd2+,Cu,Cu,Cu2+,1.活化,2.Ni/P 沉積,3.Ni/P 持續生長,Ni-P,置換型薄/厚金,主成份(1)金氰化鉀KAu(CN)2(2)有機酸(3)螯合劑 作用(1)提供Au(CN)2 錯離子來源,.在鎳面置換(離子化趨勢 Ni Au)沉積出金層(2)防止鎳表面產生鈍態並與溶出的Ni2+結合成錯 離子.(3)抑制金屬污染物(減少游離態的Ni2+,Cu2+等).反應 陽極反應Ni Ni2+2 e-(E0=0.25V)陰極反應Au(CN)2-+e-Au+2 CN-(E0=0.6V)Ni+Au(CN)2-Ni2+Au+2 CN-,置換金反應,離子化趨勢 Ni Au,Ni,Ni Ni2+2e E0=0.25V,Au(CN)2+e Au+2 CN E0=0.6V,Ni2+錯合劑 Ni 錯離子,Ni/P,制程管制,PVC樹脂 或TEFLON 包覆,破損時須重新包覆.定時將掛架上沉積的鎳金層剝離.,掛架,綠漆,(1)選擇耐化性良好的綠漆.(2)印綠漆前銅面適當的粗化及避免氧化.(3)適當的厚度,稍強的曝光能量及降低顯像後的側蝕.(4)顯像後充分的水洗,避免任何顯像液在銅面殘留.(5)使用較低的硬化溫度.(6)避免曝光後的板子放置過久,使得光阻劑在銅面上 過度老化,不易顯乾淨.(7)注意顯像液的管理.(8)增加出料段輸送滾輪(尤其是吸水滾輪)的清洗頻率.(9)避免過度烘烤,造成綠漆脆化.,刷磨或Pumice處理,使用#1000 刷輪輕刷,注意刷幅及水壓,避免銅粉在板面殘留.,銅面前處理對 Ni/P 晶粒形態的影響,噴砂研磨,刷磨,銅面,鍍,Ni,後,磨刷,噴砂,1min 2min 5min 24min,銅面鍍鎳後 5000,1min 2min 5min 24min,微蝕,咬銅 20 40”即可,避免過度咬蝕.,水洗,各槽水洗時間要短,進水量要大.各槽水洗時間30“60”進水量 0.8 turn over/hr以上藥水槽前一槽水洗使用純水水洗槽槽壁刷洗-每週 1 2 次特別注意鎳後及金後的水洗槽鍍後立即水洗,烘乾,待板子冷卻才可疊板.避免與其他製程共用水洗/烘乾機.鍍金後至包裝前各段水洗烘乾機之水洗槽及擠水滾輪須經常洗淨,預浸及活化,使用高純度稀硫酸,加熱區避免局部過熱.防止微蝕液帶入及化鎳藥液滴入.,化學鎳,槽体須用硝酸鈍化,防析出整流器控制電壓 0.9V.防止活化液帶入.防析出棒不可與槽體接觸.防止局部過熱,加藥區須有充足的攪拌.10m P.P.濾心連續過濾,循環量 4 6 cycle/hr.,Ni/P 晶粒隨鍍鎳時間增大,0min,2min,7min,15min,30min,60min,Ni濃度及pH對Ni/P 的晶粒大小的影響,Ni=4g/L,Ni=5g/L,pH=4.4,pH=4.8,註)以上照片,Ni 厚度皆控制於約 5 m.,Ni濃度及 pH對Ni/P析出速度的影響,3,4,5,6,0,10,20,Ni 濃度 g/L,析出速度 m/hr,Make-up Ni=4.5g/L,pH=4.6,4.4,4.6,4.8,0,10,20,pH,析出速度 m/hr,Make-up pH=4.6,Ni=4.5g/L,置換金,注意 pH 及防止 Cu,Fe,Ni 污染.回收槽須定時更新10m P.P.濾心連續過濾,循環量 3 4 cycle/hr.,10 分,20 分,30 分,剝金前Au 厚度2.6”,剝金前Au 厚度 3.9”,剝金前Au 厚度 4.6”,線外水洗及烘乾,水質要好,確實烘乾,待板子冷卻後才可疊板,包裝,包裝前須防止放置於濕氣或酸氣環境.使用真空或氮氣充填包裝,內置乾燥劑.,異常改善,鎳與銅鍍層密著不良,a)檢討前製程與加強清潔劑,微蝕,磨刷或 Pumice處理,鎳鍍層結構不良,金與鎳鍍層密著不良,露銅,架橋(溢鍍),Skip Plating,鍍層表面粗糙,針孔,析出速度太慢,鎳鍍液混濁,析出保護裝置的電流太高,Ni槽pH值起伏太大,Ni消耗量太大或Ni濃度無法維持,化鎳金板外觀色澤不均(粗糙)問題,原因:銅面上綠漆殘渣未去除.改善方法:(1)避免曝光後的板子放置過久,使得光阻劑在銅面上 過度老化,不易顯乾淨.(2)注意顯像液的管理(濃度,溫度,換槽頻率,顯像點 的掌控等).(3)顯像後充分的噴水洗(檢查噴嘴是否阻塞,噴壓是否 足夠)避免任何綠漆殘渣或顯像液在銅面殘留.(4)增加出料段輸送滾輪(尤其是吸水滾輪)的清洗頻率.,X50,X400,X400,X1000,Ni/Au表面粗糙,色澤不均,綠漆殘渣,粗糙,綠漆殘渣,綠漆殘渣,微蝕+刷磨後銅面,綠漆殘渣,微蝕+刷磨後銅面,綠漆殘渣及咬蝕不均,問題複製,銅面,化Ni/Au 後:,綠漆殘膜,X 50,X 500,Ni 層嚴重腐蝕,Cu,Au,綠漆,保養事項,前處理機台保養,水洗槽清洗滾軸定期清洗濾心/濾網定期清洗或更換傳動軸上油噴頭清潔(水洗/風刀)藥液分析補充或更換刷輪定期更換(1000 1200#),浸金線機台保養,水洗槽清洗管路定期清洗(進水管/過濾筒/循環管)濾心定期更換機台上油(天車/機械搖擺)氣壓缸(主体清潔/空氣管檢查)藥液分析補充或更換Ni槽防析出裝置檢查STARLINP NP2分析器檢查保養Column system添加系統(檢查/清潔)排氣設備檢查掛架保養或更新硝酸槽及管路管閥檢查,後處理機台保養,水洗槽清洗滾軸定期清洗濾心/濾網定期清洗或更換傳動軸上油噴頭清潔(水洗/風刀)吸水滾輪定期更換,