镀通孔、化学铜和直接电镀制程术语手册

2011-06-17 11:34:59来源: 互联网

1、Acceleration 速化反应
广义指各种化学反应中,若添加某些加速剂后,使其反应得以加快之谓。狭义是指镀通孔(PTH)制程中,经活化反应后在速化槽液中,以酸类(如硫酸或含氟之酸类等)剥去所吸附钯胶体的外壳,使露出活性的钯金属再与铜离子直接接触,而得到化学铜层之前处理反应。

2、Accelerator 加速剂,速化剂
指能促使化学反应加速进行之添加物而言,电路板用语有时可与 Promotor互相通用。又待含浸的树脂,其 A-stage 中也有某种加速剂的参与。另在 PTH 制程中,当锡钯胶体着落在底材孔壁上后,需以酸类溶去外面的锡壳,使钯直接与化学铜反应,这种剥壳的酸液也称为"速化剂"。

3、Activation 活化
通常泛指化学反应之初所需出现之激动状态。狭义则指 PTH 制程中钯胶体着落在非导体孔壁上的过程,而这种槽液则称为活化剂(Activator)。另有Activity之近似词,是指"活性度"而言。

4、Activator 活化剂
在 PCB 工业中常指助焊剂中的活化成份,如无机的氯化锌或氯化铵,及有机性氢卤化胺类或有机酸类等,皆能在高温中协助"松脂酸"对待焊金属表面进行清洁的工作。此等添加剂皆称为 Activator 。

5、Back Light(Back Lighting) 背光法
是一种检查镀通孔铜壁完好与否的放大目测法。其做法是将孔壁外的基材,自某一方向小心予以磨薄逼近孔壁,再利用树脂半透明的原理,自背后薄基材处射入光线。假若化学铜孔壁品质完好并无任何破洞或针孔时,则该铜层必能阻绝光线而在显微中呈现黑暗。一旦铜壁有破洞时,则必定有光点出现而被观察到,并可加以放大摄影存证,称为"背光检查法",亦称之为Through Light Method ,但只能看到半个孔壁。

6、Barrel 孔壁,滚镀
在电路板上常用以表示 PTH 的孔壁,如 Barrel Crack 即表铜孔壁的断裂。但在电镀制程中却用以表示"滚镀",是将许多待镀的小零件,集体堆放在可转动的滚镀桶中,以互相碰触搭接的方式,与藏在其内的软性阴极导电杆连通。操作时可令各小件在垂直上下滚动中进行电镀,这种滚镀所用的电压比正常电镀约高出三倍。

7、Catalyzing 催化
"催化"是一般化学反应前,在各反应物中所额外加入的"介绍人",令所需的反应能顺利展开。在电路板业中则是专指 PTH 制程中,其"氯化钯"槽液对非导体板材进行的"活化催化",对化学铜镀层先埋下成长的种子。不过此学术性的用语现已更通俗的说成"活化"(Activation)或"核化"(Nucleating),或下种"(Seeding)了。另有Catalyst,其正确译名是"催化剂"。

8、Chelate 螯合
某些有机化合物中,其部份相邻原子上,互有多余的"电子对",可与外来的二价金属离子(例如Ni2+,Co2+,Cu2+ 等)共同组成环状(Ring),类似螃蟹的两支大螯般共同夹住外物一样,称之为螫合作用。具有这种功能的化合物者,称为Chelating Agent。如EDTA(乙二胺基四醋酸),ETA等都是常见的螯合剂。

9、Circumferential Separation 环状断孔
电路板的镀通孔铜壁,有提供插焊及层间互相连通(Interconnection)的功能,其孔壁完整的重要性自不待言。环状断孔的成因可能有 PTH 的缺失,镀锡铅的不良造成孔中覆盖不足,以致又被蚀断等,此种整圈性孔壁的断开称为环状断孔,是一项品质上的严重缺点。

10、Colloid 胶体
是物质分类中的一种流体,如牛奶、泥水等即是胶体溶液。是由许多巨分子或小分子聚集在一起,在液中呈现悬浮状态,与糖水盐水等真溶液不同。PTH制程其活化槽液中的"钯",在供货商配制的初期是呈现真溶液,但经老化后到达现场操作时,却另显现出胶体溶液状态,也唯有在胶体槽液中,板子才能完成活化化反应。

11、Direct Plating 直接电镀,直接镀板
这是近年来所兴起的一种新制程,欲将传统有害人体含甲醛的化学铜从 PTH 中排除,而对孔壁先做金属化的准备工作(如黑孔法、导电高分子法、电镀化学铜法等),再直接进行电镀铜以完成孔壁,现已有多种商用制程正在推广中。

12、EDTA乙胺四醋酸
是Ethylene-Diamine-Tetra-Acetic Acid的缩写,为一种重要的有机螫合剂,无色结晶稍溶于水。其分子式中的四个能解离的氢原子,可被钠原子取代而成二钠、三钠或四钠盐,使水中溶度大为提高。其水解后空出两个负端,可补捉水中的二价金属离子,如螃蟹的两把螯夹一般称为"螯合"。EDTA用途极广,如各种清洁剂、洗发精、化学铜及电镀、抗氧化剂、重金属解毒剂,及其它药品类,是一种极重要的添加助剂。

13、Electroless-deposition无电镀
在能够进行自我催化(Autocatalytic)而还原的金属离子(如铜或镍)槽液中,其中所设置负电性较强的金属或非金属表面,在无需外加电流下,即能连续不断沉积出金属的制程称为"无电镀"。电路板工业中以"无电铜"为主,另有同义字"化学铜",大陆业界则称为"沉铜"。

14、Feed Through Hole 导通孔
即Plated Through Hole的另一说法。通孔原本目的有二,即插件及做为各层间的互连(Interconnect)通电,目前SMT比例增大,插装零件很少。故通常为了节省板面的面积,这种不插件的通孔,其直径很小(20mil以下),而且不一定是全板贯孔。各种Vias中凡全板贯通者称为"贯通孔",局部贯通两端无出口者,称为埋通孔或埋孔(Buried Hole),局部贯通而有一端口者,称为盲孔(Blind Hole)。

15、Hole preparation 通孔准备
指完成钻孔的裸材孔壁,在进行化学铜镀着之前,先要对其非导体孔壁进行清洁,及使带"正静电"之处理,并完成随后之微蚀处理与各站之水洗。使孔壁先能沉积上一层"带负电"的钯胶囊团,称为"活化处理"。再续做"速化"处理,将钯胶囊外围的锡壳剥掉以便接受化学铜层的登陆。上述一系列槽液对底材孔壁的前处理,总称之为"通孔准备"。

16、Metallization 金属化
此字的用途极广,施工法也种类众多不一而足。在电路板上多指镀通孔化学铜制程,使在非导体的孔壁上,先得到可导电的铜层,谓之"金属化"。当然能够派用在孔壁上做为金属化目的者,并非仅只有铜层一项而已。例如德国著名电镀品供货商 Schlotter 之 SLOTOPOSIT 制程,即另以"化学镍"来进行金属化制程。目前所流行的"Direct Plating",更是以各种可导电的非金属化学品,如碳粉、Pyrrole,或其它"导电性高分子"等。由是可知在科技的进步下,连原有的"金属化"名词也应改做"导电化"才更符合生产线上的实际情况。

17、Nucleation,Nucleating 核化
这是较老的术语,是指非导体的板材表面接受到钯胶体的吸附,而能进一步使化学铜层得以牢固的附着,这种先期的预备动作,现在最常见的说法便是活化(Activation),早期亦另有 Nucleating 、Seeding ,或 Catalyzing 等。

18、Outgassing 出气,吹气
电路板在进行镀通孔制程时,若因钻孔不良造成孔壁坑洞太多,而无法让化学铜层均匀的铺满,以致存在着曝露底材的"破洞"(Voids)时,则可能自各湿制程吸藏水份,而在后来高温焊接制程中形成水蒸气向外喷出。吹入孔内尚处在高温液态的焊锡中,将在后来冷却固化的锡柱中便形成空洞。这种自底材铜壁破洞向外喷出水蒸气的现象称为"Out-gassing"。而发生"吹气"的不良镀通孔,则称"吹孔" (Blow Hole) 。注意,若出气量很多时,会常往板子"焊锡面"尚未固化的锡柱冲出并喷向板外,呈现如火山口般的喷口。故当板子完成焊接后,若欲检查品质上是否有"吹孔"时,则可在板子的焊锡面去找,至于组件面因处于锡池的背面会提前冷却,致使出现"喷口"的机会并不多。

19、Palladium钯
是白金的贵金属之一,在电路板工业中是以氯化钯的胶体离子团,做为PTH制程中的活化剂(Activator),当做化学铜层生长的前锋部队。数十年来一直居于无可取代的地位,连最新发展中"直接电镀"(Direct Plating)法的佼佼者Crimson,也是以"硫化钯"做为导电的基层。

20、Plated Through Hole,PTH镀通孔
是指双面板以上,用以当成各层导体互连的管道,也是早期零件在板子上插装焊接的基地,一般规范即要求铜孔壁之厚度至少应在1 mil以上。近年来零件之表面黏装盛行,PTH多数已不再用于插装零件。因而为节省板面表面积起见,都尽量将其孔径予以缩小(20 mil以下),只做为"互连"(Interconnection)的用途,特称为"导通孔"(Via Hole)。

21、Pull Away拉离
指镀通孔制程之前处理清洁不足,致使后来在底材上所完成的铜孔壁(化学铜加电镀铜)固着力欠佳,以致根基不稳容易脱离。例如当双面板在进行PTH前,并未做过除胶渣(Smear Removal)处理,其铜壁虽也能顺利的生长,但当胶渣太多或遭遇到漂锡与焊接之强热考验时,其铜壁与底材之间将出现可能分离的现象,称为"Pull Away"。

22、Seeding下种
即PTH之活化处理 (Activation)制程;"下种"是早期不甚妥当的术语。

23、Sensitizing敏化
早期 PTH的制程中,在进行化学铜处理之前,必须对非导体底材进行双槽式的活化处理,并非如现行完善的单槽处理。昔时是先在氯化亚锡槽液中,令非导体表面先带有"二价锡"的沉积物,再进入氯化钯槽使"二价钯"进行沉积(即Activation)。亦即让其两种金属离子,在板面上或孔壁上进行相互间的氧化还原,使非导体表面上有金属钯附着及出现氢气,以完成其初步之金属化,并具有很强的还原性,吸引后来铜原子的积附。此种双槽式处理前一槽的亚锡处理,称为"敏化"。不过目前业界已将 Sensitizing 与 Activation 两者视为同义字,且已统称为"活化",敏化之定义已逐渐消失。

24、Sequestering Agent螫合剂
若在水溶液中加入某些化学品(如磷酸盐类),促使其能"捉住"该水溶液中的金属离子,而将之转变成为错离子(Complex Ion),阻止其发生沉淀或其它反应。但其与金属之间却未发生化学变化,此种只呈现"捕捉"的作用称为"Seauestering 螫合"。具有此等性质且又能压抑某些金属离子在水中活性之化学品者,称为"螫合剂 Sequestering Agent"。Sequestering 与 Chelate 二者虽皆为"螫合",但亦稍有不同。后者是一种配位(Coordination)化合物 (以EDTA为例,见下图之结构式),一旦与水溶液中某些金属离子形成"杂环状"化合物后,即不易再让该金属离子离开。此类螫合剂分子如有两个位置可供结合者,称为双钩物(Bidentate),如提供三个配位者则称为三钩物(Tridentate)。

25、Thermal Zone感热区
指多层板的镀通孔壁,及套接的各层孔环,其在板材 Z 轴所占据的区域,很容易感受到通孔传来的高热,故称为"感热区"。如镀通孔在高温中受强热后(如焊接),其"感热区"的受热,远比无通孔区更快也更多。其详细内容请见附图之说明。

26、Void破洞,空洞
此词常用于电路板的通孔铜壁上,是指已见底的穿孔或局部铜厚低于允收下限的区域,皆谓之"破洞"。另在组装焊接板上,若系插孔焊接的锡柱中(Solder Plug),局部发生"出气" (Outgassing)而形成空洞;或表面黏装锡膏接点的"填锡"(Solder Fillets)中,因水份或溶剂的气化而形成另一种空洞,此二种缺点皆称为"空洞"。

27、Wicking灯芯效应
质地疏松的灯芯或烛心,对油液会发生抽吸的毛细现象,称为Wicking。电路板之板材经钻孔后,其玻璃纱束切断处常呈现疏松状,也会吸入 PTH的各种槽液,以致造成一小段化学铜层存留其中,此种渗铜也称为"灯芯效应"。这类Wicking在技术高明的垂直剖孔"微切片"上,几乎是随处可见。 IPC-RB-276在3.9.1.1中规定,Class 1的板级其渗铜深度不可超过5 mil; Class 2不可超过 4 mil; Class 3更不可超过 3 mil。另外在铜丝编线或铜丝线束中,在沾锡时也会Wicking发生。PTH Plated Through Hole;镀通孔

关键字:镀通孔  化学铜  直接电镀制程

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0617/article_10168.html
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