pcb电镀均匀性改善方案

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1、线镀层均匀性改善2009-8-2715:26:43　资料来源:PCBcity　作者:刘良军　　摘要：以公司新引进的VCP电镀线为研究对象，通过试验对比及生产数据搜集，发现在优化液位高度、挂架间距、夹板深度后，合适的底屏、边屏位置，可有效改善垂直方向板边的电力线分布，减少“边缘效应”影响，从而提高镀层均匀性。试验结果表明：底屏及边屏分别移动2mm和20mm，对板底部铜厚与均值差均会有约4%的影响；同时优化底屏、边屏后，可将整板CoV由平均7.0%提至5.1%。　　关键词：VCP底屏边屏镀层均匀性CoV　　

2、一、前言　　VCP即VerticalContinuousPlating的缩写，意为垂直连续电镀，与传统的垂直电镀相比，阴极受镀物采取步进的方式工作是其最大的特点，该工作方式有效提高了电镀品质，同时占地面积大大缩小，且在批量化生产方面也拥有优势，所以近来受到电镀业者的亲睐。图1是VCP线大致工作示意图，该图为操作界面的正面视图。操作者在上板区进行挂具上板后，板依次进入除油、水洗、预浸段，然后进入镀铜段，完成电镀后，板经过水洗、风干至出板；而挂具进入褪镀段，褪镀完毕至上板区待用。图1VCP线工作示意图　　传

3、统的垂直电镀线，阴极相对固定位置，阳极钛篮排布、夹板方式及夹板间距对板件水平方向均匀性有着显著影响，如图2中所示，一飞巴中，板件夹板间距、Dummy板使用、端板位置均会影响电力线的分布，从而影响镀铜均匀性。而以我司的一条VCP线为例，单边约300个阳极钛篮，这些钛篮对铜厚共同起着平均的作用，所以单个钛篮的偏位或者缺失对镀铜均匀性的影响几乎可忽略不计。同时，VCP采用单个挂具夹一块板的做法，夹板方式固定、单一，夹板深度机械控制，基本不存在变数。所以VCP线镀铜均匀性的关键影响因素还需重新验证。　　二、试验

4、部分　　2.1试验条件　　采用24(L)*18(W)inch、20(L)*16(W)inch、16(L)*20(W)inch三种常用尺寸的试验板；厚度0.3；底铜HOZ；镀铜液温度25±1℃；电流密度18-20ASF；镀铜时间54-60min；目标铜厚；假设电镀效率90-100%。　　2.2评估方法　　测量方法采用通用85点测试方法，具体测试点分布如图4所示；镀层均匀性统计方法采用CoV(Coefficientofvariance)评估，CoV定义如下：，其中：图4铜厚85点测量法　　2.3试验因素　　

5、VCP线与传统垂直电镀线在溶液交换的处理上不同，传统垂直电镀线多采用打气，而VCP线多采用喷流，两相对比，喷流在保证溶液交换充分的同时，液面相对平稳，对于板垂直的摆动影响更小，这点对于薄板加工更为有利。VCP线顶部未设阳极挡板，槽内液位相对平稳，因此对于板顶部的镀铜均匀性而言，液位高度是一个值得考量的因素。对于底部铜厚，关键影响因素为底屏及边屏设置，这两者可有效改善板底部电力线分布，从而改善铜厚分布。VCP的底屏、边屏设置示意图参考图5。底屏即bottomshield，通过调整H型的底屏顶部与板底部的间

6、距，优化板底约50mm的电力线分布；而边屏即sideshield，通过调整边屏顶部与板底部的间距，优化板底从50mm-200mm间的电力线分布。电力线优化示意图参照图3。　　至于水平方向的镀铜均匀性，基于VCP线设计原理，夹具间距的设定，决定了前后板间距，该间距对水平方向镀铜均匀性起着决定性作用。　　三、结果与讨论　　3.1板间距对铜厚水平分布的影响　　板间距同时影响着相邻两块板板边的铜厚分布。理想情况，板间距越小越好，那么铜缸中所有的板可被视作一整块板，板件的水平均匀性能达到最佳。但实际状况是，0间距

7、会导致板前进过程中发生碰撞。从试验结果可以得出：为批量稳定生产考虑，不大于10mm的板间距可有效保证水平铜厚分布。从图6可以看出，当我们将板间距从25mm降低至10mm时，CoV由7.04%下降至3.85%，降低了45.3%。3.2液位对铜厚垂直分布的影响　　图7中试验结果显示，液位越高，亦即在相同的夹板深度下，板浸入溶液越深，此时，板顶部铜厚有变厚的趋势，导致顶部平均铜厚偏离中值，液位深度22mm时，CoV为9.55%，液位深度15mm时，CoV为6.97%，液位深度5mm时，CoV为5.31%，因此

8、，较低水平的液位保证了板顶部的铜厚均匀性，为便于监测，液位刚好盖过板顶部即可，值大约取3-5mm，可保证在液面均匀翻滚的情况下，顶部依然处于液面之下，图例参见图8。　　3.3底屏、边屏对铜厚垂直分布的影响　　在电场作用下，Cu2+由钛篮至板面形成定向移动，在阴极板面获得电子而析出沉积，场强强的地方电子移动更快，从而电流密度增大，那么该处单位时间会析出更多Cu原子。影响场强的因素包括阴阳极配置方式、溶液交换、光剂性能、外加电流密度大小等。不考