棕化、层压工艺规范

1、目的规范层压工序制程能力的管控。 2、范围适用于层压工序制程能力的管控。 3、职责 内容 工序产品能力、设备能力、制程能力、产品类型及工艺流程 工序设备物料资源 工序药水反应机理、设备作用原理 工序参数设定原则、生产控制原则及特殊产品要求 工序维护保养内容方法和标准 工序制程监控内容及制程测试方法和标准 制程状态改善方法和途径 规范和生产实际偏差的处理方法和途径。 层压工序工艺工程师按规范要求管控该工序制程能力； 技术中心负责该规范的编制与更新。 4、模块划分 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 5、制程目标 产品能力详见附件三层压工序产品能力参数表 设备能力详见附件二层压工序设备能力参数表 制程能力详见附件四层压工序制程能力参数表 产品类型和工艺流程 产品类型 常规板 内层底铜大于等于 20Z 板，盲孔板、高频板 内层过电镀的板 6、工序资源 设备资源详见附件六层压工序设备列表 物料资源详见附件五层压工序物料列表 7、基本原理 棕化 内层芯板经过棕化处理后，在铜面形成一层均匀的棕色有机金属膜，可增强铜面与半固化片的结合力，同时在高 温压合过程中，阻止铜与半固化片的氨基发生反应。产品实现的基本原理有药水作用原理、设备作用原理等。 棕化反应机理 酸洗 酸洗的主要作用是去除铜表面氧化物，中和残余退膜液，粗化铜面，保证稳定的微蚀、成膜及着色。酸洗段的主 要成分为过硫酸钠（NaPS） 、H 2SO4。其反应机理如下 CuCuOH 2SO4Na2S2O8→2CuSO4Na2SO4H2O 工艺制作流程 来板→棕化→预叠→叠合→压合→X-Ray 钻靶→铣边→出板 来板→棕化→烘板→预叠→叠合→压合→X-Ray 钻靶→铣边→出板 来板→烘板→棕化→烘板→预叠→叠合→压合→X-Ray 钻靶→铣边→出 板 规范模块 制程目标 工序资源 基本原理 工艺原则 工艺维护 制程监控 制程改善 偏差处理 影响酸洗效果的因素及影响趋势如下 序号 1 2 影响因素 NaPS 浓度 H2SO4浓度 具体影响 NaPS 浓度是影响酸洗段效果的主要影响因素， 随着 NaPS 浓度的增大， 微蚀量增大， NaPS 浓度过高会影响内层铜厚及线宽的控制。 H2SO4浓度是影响酸洗效果的因素之一，H2SO4浓度过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。 根据阿伦尼乌斯方程lnklnA-Ea/RT。其中 k 为速率常数，Ea 为实验活化能，A 为指数 3温度因子。当温度越高，速率常数越大，反应速率越大。但温度过高，又不利于药水控制与 维护。 喷淋压力影响药水交换速率，喷淋压力过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力 过高，易损伤板面。 除氧化物、微蚀需要一定的作用时间，酸洗时间过短，酸洗效果不佳会导致棕化不良。 4 5 碱洗 喷淋压力 时间 碱洗的主要作用是去除铜表面的油污、手指印、轻微氧化物及抗蚀剂残渣。碱式除油剂主要成分为 NaOH 和 H2O。其反应过程是利用热碱溶液对油脂的皂化作用和乳化作用来进行除油。 影响碱洗效果的因素及趋势如下 序号 1 影响因素 除油剂浓度 棕化不良。 温度对于碱洗段除油效果影响较大，温度升高虽有助于除油剂皂化作用和乳化作用的发 2温度挥，但随温度升高除油剂本身在高温下挥发并且除油剂中的表面活性剂将出现浊点，导 致除油效果反而降低。 3 4 水洗 棕化线在酸洗、碱洗、棕化之后均有水洗段，主要目的是去除酸洗、碱洗、棕化缸在板面残留的药水，避免 污染下一道工序。 影响水洗效果的因素及趋势如下 序号 1 2 3 预浸 预浸的主要作用是活化铜表面以利于棕化处理快速均匀， 增强结合力。预浸段的主要成分为活化剂（成分为 苯并三唑，乙二醇单异丙基醚和水） 。 影响预浸效果的因素及趋势如下 序号影响因素具体影响 影响因素 DI 水电导率 水洗时间 喷淋压力 来离子污染。 水洗需要一定的时间去作用，水洗时间不够，则无法去除板面残留药水，从而引起缸与 缸之间的药水污染。 采用喷淋水洗主要是为了全面去除板面各个位置的残留药水，若水洗压力不当，则会导 致局部区域水洗效果不佳，引发污染。 具体影响 水洗用水必须具备一定的纯净度，即对电导率有要求，当电导率超过一定范围，则会带 喷淋压力 时间 喷淋压力影响药水交换速率，喷淋压力过低，酸洗效果不佳会导致棕化不良。喷淋压力 过高，易损伤板面。 除油需要一定的作用时间，碱洗时间过短，碱洗效果不佳会导致棕化不良。 具体影响 除油剂浓度是影响碱洗段效果的主要影响因素，除油剂浓度过低，碱洗效果不佳会导致 1活化剂浓度 活化剂浓度是影响预浸段的主要影响因素，浓度过低，活化效果不佳会影响后续棕化效 果。 根据阿伦尼乌斯方程lnklnA-Ea/RT。其中 k 为速率常数，Ea 为实验活化能，A 为指 数因子。当温度越高，速率常数越大，反应速率越大。但温度过高，又不利于药水控制 与维护。 预浸活化需要一定的作用时间，预浸时间不够，活化效果不佳会影响后续棕化效果。 2 3 棕化 温度 时间 棕化的主要作用是粗化铜面并在铜表面形成一层均匀的棕色有机金属转化膜以增强多层板内层结合力。棕化的主 要成分为苯并三唑、硫酸和水。其反应机理如下 2CuH 2SO4H2O2nAnB→CuSO42H2OCu[AB]n 有机物 A 为乙二醇单异丙基醚； 其作用机理1、参与半固化片环氧树脂聚合； 2、与含 N 的杂环化合物 B 和金属铜形成化学键。 杂环化合物 B 为苯并三唑 其作用机理1、与基体铜结合；2、通过有机物 A 的桥键与环氧树脂结合；3、化合物 B 分子之间通过 Cu 以配位 键形式连接，增加了棕化层的厚度和平整性。 2 影响棕化效果的因素及影响趋势如下 序号影响因素具体影响 H2SO4浓度影响微蚀速率和棕化剥离强度，随着 H2SO4浓度的增大，微蚀速率增大，H2SO4 1H2SO4浓度浓度过低，微蚀速率低，微观粗糙度小，剥离强度低，H2SO4浓度过高，溶液 PH 值高， 不利于棕化膜在铜面沉积。 H2O2浓度是影响影响微蚀速率、棕化剥离强度的关键因素，随着 H2O2浓度的增大，微蚀 2H2O2浓度速率增大，H2O2浓度过低，微蚀速率低，微观粗糙度小，剥离强度低， H2O2浓度过高，蚀 铜量大，不利于内层铜厚和线宽控制，棕化膜发红，耐化学性下降。 棕化剂浓度影响棕化膜的质量、 棕化剥离强度， 随着棕化剂浓度的增大， 剥离强度增大， 3 序号 4 影响因素 2 棕化剂浓度棕化剂浓度过低，棕化膜在铜面覆盖率低，剥离强度低，棕化剂浓度过高，剥离强度不 再增大，药水成本增加。 具体影响 Cu 浓度影响影响棕化膜的质量、棕化剥离强度，Cu 浓度过低，不利于棕化膜在铜面沉 2 Cu 浓度 2 积，所以新开缸时需保留部分原液，保持一定的Cu 浓度；Cu 浓度过过高，缸底或缸壁 析出黑色结晶, 药水消耗量大，成本增加，且剥离强度下降。 温度影响微蚀速率，根据阿伦尼乌斯方程lnklnA-Ea/RT。其中 k 为速率常数，Ea 为 22 5温度实验活化能，A 为指数因子。当温度越高，速率常数越大，微蚀速率越大。温度过低， 微蚀速