一、前言
VCP 即Vertical Continuous Plating 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。
传统的垂直电镀线,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(Coefficient of variance) 评估,CoV 定义如下:,其中:
2.3 试验因素
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bottom shield ,通过调整H 型的底屏顶部与板底部的间距,优化板底约50mm 的电力线分布;而边屏即side shield ,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% 。