电镀常见问题简明解析.ppt

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1、1,电镀常见问题简明解析,制作：王华勤,2,说明,以下的内容均为使用麦德美M-15系列沉铜药水以及电镀DC100光泽剂系列发生的问题和我们的对策，多为经验之谈，仅供技术交流之用。其中图片均为原创。认为我们的分析有问题或者对悬而未决的问题有建议者，可发邮件讨论：Email:qq群：30052899,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,3,说明,以下的内容均为使用麦德美M-15系列沉铜药水以及电镀DC100光泽剂系列发生的问题和我们的对策，多为经验之谈，仅供技术交流之用。其中

2、图片均为原创。认为我们的分析有问题或者对悬而未决的问题有建议者，可发邮件讨论：,QQ 286645366.PCB技术讨论QQ群：30052899,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,4,问题分类,一、铜丝、铜渣二、板面问题（外观、凹陷、凹点）三、针孔四、铜薄五、镀锡不良六、厂内孔破七、PCBA孔破八、悬而未决的疑问（PTH内层铜处孔破、PCBA点状被咬蚀的点状孔破）,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best tec

3、hnical service,深圳市兰克贸易有限公司,5,一、铜丝、铜渣,：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,6,铜丝、铜渣实物图片3#、4#,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,7,铜丝、铜渣实物图片5#、6#,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service

4、,深圳市兰克贸易有限公司,8,铜丝、铜渣实物图片7#、8#,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,9,铜丝、铜渣实物图片9#、10#,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,10,铜丝、铜渣实物图片11#、12#,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰

5、克贸易有限公司,11,铜丝、铜渣分析,纵观上述1-12#实物图片，仅从外观上看，1-8#图为铜丝，9-12#图为铜渣。但我个人认为认定铜丝，铜渣不能只看外观，而是要看它形成的原因和机理，如下两幅图片，姑且编号为13、14#：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,12,铜丝、铜渣分析,很明显，13、14#是因为孔内钻孔毛刺未能被完全去除而造成的铜丝，有从孔内延伸到孔口出来而贴附在版面上的，只可惜还原电脑的时候08、09年的收藏都化为乌有了，不能完美展现。类似这样的“铜丝”，

6、我宁愿称其为铜渣。我所区分铜丝、铜渣，主要是看其形成原因及机理：铜丝者，为铜槽药液组分发生了变化，或因为有机添加剂的失调，或因为有机 污染物，或因为这两者的综合作用。当在某一个点上，形成了反应的活化单位（Active site）,形成尖端放电，而此点相对电位又高，又能吸附更多的活性物质，故单相沉积速度极快，铜离子不断吸附放电而形成铜丝。一般情况下，有机添加剂中在高电位吸附促进沉积速率的部分如果含量偏高（一般为光泽剂），容易发生此种情况。还有，过去的染料型光泽剂易发生此类情况，而现行的含硫的光泽剂只有在光泽剂较高的情况下才会发生此类情况。,We,Lanchem Chemical,are read

7、y to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,13,铜丝、铜渣分析,同时，电镀用水最好选用RO（反渗透）水，在去除各种离子杂质后，除去绝大部分（一般为98%以上）的有机杂质，尤其是藻类、菌类的去除，除油和微蚀后的水洗为保证清洗效果，使用DI（去离子）水，但每月需要用一定浓度的NaOH或者H2O2洗槽，坚决不能使用山泉水等天然水。量产结果表明，使用含有天然水的市水会使整体的铜丝不良上升2%以上。铜渣者，是指在铜槽中有异物吸附于板面或者在进入铜槽前就残留在板面或者孔内，继而发生的镀铜现象。对于此类铜渣的预防，硬件方面，只要取决于光泽剂的电流

8、窗大小和槽体打气、循环、喷流的设计以及两者之间的搭配。更重要的，是定期的保养工作，每周添加铜球，电解方式。一般情况下，铜渣发生主要是下面几个原因：1.长期有烧板现象，尤其是烧边料，产生铜粉。此种，就要研究光泽剂可允许 的电流值和槽液的搅拌搭配。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,14,铜丝、铜渣分析,2.每周的周保养电解方法不当，电解时间长期不足（建议强、弱电解时间大于 4hr），槽液内的杂质累积过多。电解一定要保证Dummy板板面的清洁。3.硝挂的效果必须要好。不能有

9、夹点处铜颗粒硝不干净带入铜槽的情况，不断累积的结果也是可怕的。4.活性炭处理一定要彻底，最好在静止槽要过滤到新的棉芯上看不到明显的碳粉残留，而且处理完之后要进行新槽电解。5.前流程沉铜乃至钻孔.预防铜渣关键还是 保养，周保养、月保养，在槽液维护中会涉及到，不再赘述。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,15,二、板面问题,这儿的板面问题只谈三点：外观，凹陷，凹点，针孔问题后面单独讨论。1.外观，这儿的外观，主要指板面的颜色以及镀层不平，或者说是梯镀现象。后者，理论上一般认

10、为是槽液内氯离子偏低，但我在三年的生产实践中未有见过，倒是哈氏片中的现象很是明显，量产中，氯离子最低到过30ppm，生产果断木有发生问题。板面颜色，主要是没有光泽，发红、发白以及板子太亮、微粗糙。基本上都是和有机添加剂的含量息息相关的，做做调整，基本上都能解决。这儿，观察板面常用的方法是分别观察板子高电流区和低电流区，用电流大小差别较大的铜面颜色做对比，协助我们分析问题，板边、夹点位置。孔边，大铜面、独立孔以及独立线，都是我们需要特殊关注的地方。通常情况下，高电流区亮（孔边、板边），低电流区雾，是光泽剂偏少的症状；如果低电流区亮，高电流区雾甚至,We,Lanchem Chemical,are

11、ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,16,二、板面问题,发白，而低电流区较亮，光泽剂更高，整个板面就会看起来有点发红的感觉。我们遇到过光泽剂特别少的情况：10年5月的时候，一支新的光泽剂，在停产几天之后，直接开始生产，镀出来后发现铜面没有任何的金属光泽，颜色跟化学铜出来的板面差不多，但铜厚没有问题，热冲击发生孔铜断裂。原因是停产的几天槽液温度没有控制，达30-33，光泽剂分解殆尽而造成的。还有一种情况，颜色跟上述没有光泽剂的情况类似，版面颜色也是没有光泽的沉铜色，是因为设备等故障，板子在槽液里面停留，打保护电流时间过长

12、造成的（约大于20min后），最外面的无光泽层这是在的情况下镀出来的，如果正常电镀的时间够，就不会有功能性问题，经过一次磨刷一般可以处理的了。长期观察到一个现象，就是光泽剂较高时，超高电流区（夹点附近，飞靶最外面的两片板的板边呈微粗糙状）呈微粗糙状。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,17,二、板面问题,2.凹陷。至今为止，批量性的板面凹陷已经发生过三次，图片如下：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best te

13、chnical service,深圳市兰克贸易有限公司,18,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,19,板面凹陷切片分析（图片如下）,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,20,凹陷凹到一铜的情况：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限

14、公司,21,没有凹到基材的切片,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,22,关于此类凹陷的分析,从切片可以很明显的看出，凹陷特别厉害的直接凹到了一铜，二铜基本上没有镀上，而且凹陷部位仍有抗镀物质存在，两边的铜的生长就像要握手一样，但距离终归太远，未能链接在一起。还有一副图片，尽管两边的铜连接起来了，但是底部存在抗镀物质的部位留下了一个空洞。还有未能凹到一铜的，是因为一铜一铜铜面上的抗镀物质在强酸（12%H2SO4）以及电场作用下发生了脱落，继而发生了未凹到一铜的情况。其中，

15、在我遇到的3次此种凹陷异常中，其中一次是更换干膜供应商，显影段出了问题而导致的；一次是干膜后没有及时转到电镀，停留时间过长（达4天之久）造成的；还有一次相对较轻微没有立刻找到明确的原因，在产能压力下，更换了除油槽和微蚀槽以及对应的四道水洗后解决的，究竟哪个槽子被污染，未能得出结论。预防和杜绝此类问题，必须要管控好干膜放置时间、显影点以及氯化铜实验等。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,23,3.板面问题-凹点,之所以把凹点单独拿出来，是因为其形成原因不同，外观看起来类似

16、针孔，但切片立刻使真相无所遁形：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,24,凹点原因分析,从缺口的痕迹看，是明显的被蚀刻药水咬蚀的痕迹，但关键在于，保护铜面的锡层何以在蚀刻前或者是蚀刻到一半的时候临阵脱逃？从咬蚀的深度来看，锡层是在板子进入到蚀刻槽后放弃的。凹点很小，直径一般在2-4 mil，而且两边的铜厚无明显异常,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公

17、司,25,三、针孔,先来看一些针孔的图片：,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,26,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,27,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,28,针孔成因分析,针孔，老外称之为Mouse bite（老鼠咬

18、过的），可见，针孔一般发生在线路以及Pad的边缘位置，也有发生在大铜面上的。就形成原因而言，针孔可以分为两类：1.原有槽液中的气泡吸附而产生针孔；2.铜离子放电处的电压问题 原有槽液中气泡的吸附而产生针孔的例子较多，一般为气体进入过滤机并在高压下经过棉芯后，变成极微小的气泡进入到槽液中，进而吸附在板面上表面张力并不均一的地方，一般为线路（或者pad）和干膜接触的地方，或者是板面上有异物的位置，或者是一个有机物残留，或者是一个凹陷。这就是说，进入到铜槽的板面必须要干净，这就取决于显影和除油、微蚀的效果。来料OK的情况下，处理此种问题，就是老程的三板斧：,We,Lanchem Chemical,a

19、re ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,29,a.首先确保设备，过滤机吸入口不能吸入空气。一般的设备厂商规避了此问题，过滤机吸入口一般在槽体的边缘而且在底部，离气管至少20um.b.每周周保养，停掉过滤机2hr以上，检查过滤管路各个衔接口，是否有漏液，如有漏液，就有空气被吸入的嫌疑，必须马上处理。c.更换棉芯前，需要用稀硫酸将棉芯泡透（漂浮在液面上约2/3在液面以下），再装入过滤机，打开过滤机后，进行排气。今年9月时，刚做完保养更换完棉芯，棉芯没有浸泡，过滤机个别槽也没有排气，晚班的生产就出了针孔，接近100pnls

20、，报废18pnls，当然，从发生针孔的板面颜色判断，光泽剂含量偏高。所以，正常情况下，保养是关键，滤芯要泡透，而且排气要彻底。在这需要提的一点是，深槽电镀，号称正常的正常鼓气也会造成针孔。没搞过，不发表意见，浅槽电镀未有遇到过。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,30,三、真空分析之电压,关于铜离子放电点电压的分析，让我先引用高教版物理化学 下册上的一段话：用铂电极电解CuSO4 溶液（1mol/dm3）时，当外加电压等于1.36v，电解才开始进行。当电压增加到2.0v

21、时，铜离子的浓度已降到极小（2*10-22mol/dm3）。直到电压提高到2.30v时，才开始析出氢气。从上可以看出，析氢既要铜离子浓度很低，还要电压够高，正常情况下（电流传输各接点接触良好），是不会发生析氢的。可惜尚未看到过用正常的槽液浓度做上述实验的数据。关于电压升高，一定是传输介质的电阻增大，一般要检查：电缆各节点、阳极篮和阳极杆的接触、阳极状况（钝化）、槽液状况（是否需要活性炭处理）、板面是否干净等。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,31,针孔原因分析-关于有

22、机添加剂,很多针孔的最终形成可能是多重因素综合的结果，电压的升高、过滤机漏气、板面不够洁净等，在加上有机添加剂和这些因素的某种结合，最终引发针孔。在我们三年的生产中，发现光泽剂较高（全板面较亮）的槽子，产生针孔的几率比较大，而且在高电流区伴随着铜结晶的微粗糙状。在板面较雾的情况下，尚未遇到过针孔。因为使用的光泽剂CVS结果波动较大，所以判断光泽剂含量一般以实际作板情况为主，哈氏片为辅，CVS结果仅供参考。有报告指出，湿润剂偏下限的时候，容易发生针孔，报告中的172484管控范围为10-20ml/L，分析范围多在11-13ml/L，而我们使用的范围为4-12ml/L，曾经(09年5-11月)分析

23、基本上在6-8ml/L之间，未有发生过针孔问题。关于含硫的光泽剂，我总感觉，含量太高，分子量特大的分子吸附于表面张力较大的位置，更容易吸引槽液中的微小气泡，因为其电性，分子量小的表面活性剂，则没有这么大的吸引力吧。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,32,四、铜薄,铜薄这个问题，很多情况下都是由于管控铜球的成本而诱发的，正如所话说的：“常在河边站，哪有不湿鞋”。除此之外，就是要看薄多少。正如基础理论所讲的，一级电流分布对镀铜的影响约在75-80%，二级电流分布为10-1

24、5%，三级电流分布仅为约5%的样子。所以，铜薄的关键还是在电流方面，电流密度、正确的有效的镀铜面积、电流损耗；其次呢，就是槽液的无机物的情况，尤其是氯离子，一定不能低于30ppm，阳极的状况；最后才是调节有机添加剂，铜薄现象偶发的情况下，可不用 考虑“最后”。我们曾经遇到过的一个现象是，二铜孔内要镀600uin，但只有150-300uin，面铜也是一样，而且增大了电流密度，对孔内铜厚没有明显的改善，检查阳极以及阳极膜吗，没有发现任何的异常。调整了无机物和氯离子后，可以镀到500uin左右，但是氯离子的消耗非常大，添加到75ppm，一天之后就会下降到30ppm左右，2天后阳极出现了轻微的钝化，后

25、来分析湿润剂（172484）的含量，仅为,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,33,四、铜薄,3-5ml/L，立刻补加了湿润剂之后，镀铜开始正常。除上之外，我们遇到的铜薄，大都是因为料号输错、面积算错，夹具导电不良、线路电流损耗过大、铜槽没有按频率（一年一次）进行活性碳处理等问题造成的，对于此问题，就要做好首件工作，从上板到蚀刻完成，管控板面颜色、孔内铜厚、蚀刻后的线路，一般情况下，首件动作如果规范的话，不会有批量性问题的发生。一般情况下，氯离子和光泽剂的比例，被认为是除

26、电流以外促进铜沉积的重要因素，不同的光泽剂系列，氯离子浓度略有不同，一般在40-80ppm，但麦德美的TDS上，氯离子浓度均为60-90ppm，不解何故。,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,34,五、镀锡不良,镀锡不良的问题,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,35,说明,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,36,说明,We,Lanchem Chemical,are ready to provide the best technical service,深圳市兰克贸易有限公司,