浅述PCB化学铜的问题与对策

　　在贯孔制程当中板材在经过除胶、整孔、微蚀、酸洗、预浸、活化与加速等一连串前处理步骤之后，再利用无电解铜(Electroless Copper)的处理方式，在金属与非金属的表面部分，沉积生成均匀细致的导电镀层。无电解铜是利用氧化还原的方式，不须施加外在电流，即可使金属铜层沉积在被镀物质的表面上。由于其为一种催化(catalyze)反应，一旦开始发生即可继续不断的进行下去，直到反应物质全被耗尽为止。因此整体槽液必须维持纯净，任何外来的杂质与异物，均会导致槽液被毒化(Poisioning)或分解(Decomposing)的可能，而使反应无法顺利操作进行。基本上，一般传统的无电解铜槽液，通常包含以下几种主要的成份与物质：硫酸铜、硝酸铜或氯化铜（铜金属）、甲醛（还原剂）、氢氧化钠（调整槽液的酸碱度）、酒石酸盐或乙二胺醋酸盐（螯合剂）、安定剂（1～20ppm）。以下是化学铜所常产生的问题，就其问题与对策加以整理，以供读者参考与应用。
　　1.镀速偏高High plating rate
　　对策：
　　铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度
　　此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的含量浓度均在标准数值的10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的沉积镀层。
　　槽液的温度
　　槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热器上面的铜渣。
　　螯合剂的浓度
　　螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。
　　2.镀数偏低Low copper plating rate
　　对策：
　　铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度
　　此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的含量浓度均在标准数值的10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的沉积镀层。
　　甲醛的来源
　　必须使用试药级的甲醛，因为许多工业级的甲醛中含有铁离子、安定剂或是胶状(Colloidal)的杂质等，这些杂质都会对槽液与化学铜层造成伤害，所以应尽量避免使用不纯的甲醛。
　　氢氧化钠的来源
　　也必须使用试药级的氢氧化钠。因为许多工业级的氢氧化钠，其中含有铁离子、氯离子及其他种类的杂质，这些都会对于槽液造成影响，应该尽量避免使用。
　　槽液的温度
　　槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热器上面的铜渣。
　　螯合剂的浓度
　　螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。
　　催化剂当中的钯浓度
　　如果适时地对於槽液进行添加与补充，将不会产生多大的问题。但是如果催化剂当中的钯与锡浓度的比例发生变化，则必须检查槽液是否受到污染(Contamination)，而最严重的污染源是来自清洁剂(Cleaner)与整孔剂(Condintioner)。如果槽液有发泡的情形出现，此即表示其已受到污染，污染的槽液必须立即进行更换，否则催化剂中的胶体将会逐渐聚集而沉降，使得沉积镀层发生覆盖不佳或粗化等不良的现象。
　　槽液成份的补充频率
　　经常以连续及少量的添加方式较佳，因为如果一次大量地进行添加，过量的安定剂会使槽液产生强烈的冲击。两大部分的补充槽液因该分开进行添加，然后迅速搅拌均匀。任何一次的添加量勿超过原来槽液体积的10%以上，因为如此将会导致槽液产生不安定或是过于安定的现象。如果槽液的浓度低于标准值的70%以下的时候，则须暂时停止槽液的操作，而来进行补充添加的工作，待其浓度达到标准数值的90%以上的时候，即可继续进行槽液的操作。
　　加速剂的浓度与温度
　　使用一般传统的氟硼酸盐(Fluorborate)作为加速剂，则不太可能出现过度加速的情形，也就是说只会发生加速不足的现象。果真如此，必须检查加速剂使用的浓度、温度以及时间。加速不足将会残留过多的锡元素，进而使得沉积镀层产生附着性能不佳以及剥离(Peeling)与脱落(Pull Away拉离)的现象。如果使用其他形式的加速剂，则过度加速以及加速不足的情形，将可能会发生。
　　清洁剂/整孔剂的使用温度、浓度与时间
　　正确适当的清洁与整孔处理是必须的。温度过低或是浓度不够的药液，均不适合槽液的操作，将会使得沉积镀层发生剥离与脱落的现象。再者，槽液当中所积累的铜离子浓度，亦须严格地加以管制。
　　清洗带入的污染
　　绝大多数贯孔制程所用的化学药液，通常是无法相容并存(Compatible)的。其中又以催化剂或铬酸与无电解铜，微蚀剂或清洁剂，整孔剂与催化剂，及硫酸与请积极与整孔剂三者为最。所以清洗后的带入(Drag In)情形必须尽量减少，以免对于槽液造成污染，因而影响操作的顺利进行。
　　不正确添加带来的污染
　　通常槽液在进行更换或是配槽之时，槽壁必须确实将其清洗干净。以免其中残留下来的颗粒杂质，对于新配的槽液造成污染，而影响其正常的操作进行。
　　3.不稳定的铜金属Unstable copper
　　对策：
　　铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度
　　此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的含量浓度均在标准数值的10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的沉积镀层。
　　负载面积与沉积速率
　　负载(Loading)面积包括被镀板材，及所有用挂架两者在内。过多或过少的负载面积均应尽量避免，若超过1.5ft平方/gal的负载面积，特别是在厚化铜槽(Heavy Copper)之时，将会导致槽液发生不稳定的现象，甚至会发生急速分解析出金属铜，进而完全失去控制的结局。如果负载面积最少须保持在0.1fi平方/gal以上，否则将会影响槽液操作以及镀层品质。
　　空气搅拌
　　槽液无论是在操作或是置放之时，均应随时保持在空气搅拌的情形。空气通入的流量不要过多，否则将会产生过多的泡沫(Foaming)，而使槽液的性质发生变化，适当的空气流量已经足够维持槽液的安定。
　　甲醛的来源
　　必须使用试药级的甲醛，因为许多工业级的甲醛中含有铁离子、安定剂或是胶状(Colloidal)的杂质等，这些杂质都会对槽液与化学铜层造成伤害，所以应尽量避免使用不纯的甲醛。
　　氢氧化钠的来源
　　也必须使用试药级的氢氧化钠。因为许多工业级的氢氧化钠，其中含有铁离子、氯离子及其他种类的杂质，这些都会对于槽液造成影响，应该尽量避免使用。
　　槽液的温度
　　槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热器上面的铜渣。
　　螯合剂的浓度
　　螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。
　　清洗的温度
　　酸性溶液的清洗效果要较碱性液来得理想。清洗的温度最好在70度F以上，若低于60度F则会产生些许的问题，这是因为清洗的速率由于温度的降低而变的缓慢的原因。而清洗槽如果能够加入空气搅拌的方式，则清洗的效果将会更佳，尤以孔内为甚。
　　槽液成份的补充频率
　　经常以连续及少量的添加方式较佳，因为如果一次大量地进行添加，过量的安定剂会使槽液产生强烈的冲击。两大部分的补充槽液因该分开进行添加，然后迅速搅拌均匀。任何一次的添加量勿超过原来槽液体积的10%以上，因为如此将会导致槽液产生不安定或是过于安定的现象。如果槽液的浓度低于标准值的70%以下的时候，则须暂时停止槽液的操作，而来进行补充添加的工作，待其浓度达到标准数值的90%以上的时候，即可继续进行槽液的操作。
　　过滤
　　为了使得槽液当中的铜渣以及其他形式的颗粒杂质可以顺利除去，必须要将槽液进行过滤的工作，最好使用孔径大小为15Um的过滤袋，滤袋必须经常加以清洗，以免因阻塞而影响过滤的效果。且不要使用一般常见的短柱状的过滤罐(Cartrdge)，因其较容易阻塞的原因。若不经常加以过滤，则会由于不带电荷的铜金属颗粒，促使带有电荷的二价铜离子沉积在其上，而加速槽液的不安定性。
　　过滤器的清洗
　　随着槽液的操作进行，过滤袋当中的铜渣颗粒将会逐渐增多。为了不使滤袋阻塞而影响过滤的效果，滤袋必须经常加以清洗，最好能够每天清洗一次。
　　铜槽的清理
　　虽然槽液加以过滤处理，但是仍然会有铜渣颗粒在槽壁上沉积下来。为了使得槽液操作可以顺利进行，槽体必须经常进行清理的工作。使用一般常见的蚀刻药液即可，例如过硫酸铵、过硫酸钠(Sodium Persulfate)以及硫酸/双氧水等。蚀除后必须进行水洗的工作，因为残留下来的污物，将会毒化加入槽液，从而影响操作的进行。
　　加速剂的浓度与温度
　　使用一般传统的氟硼酸盐(Fluorborate)作为加速剂，则不太可能出现过度加速的情形，也就是说只会发生加速不足的现象。果真如此，必须检查加速剂使用的浓度、温度以及时间。加速不足将会残留过多的锡元素，进而使得沉积镀层产生附着性能不佳以及剥离(Peeling)与脱落(Pull Away拉离)的现象。如果使用其他形式的加速剂，则过度加速以及加速不足的情形，将可能会发生。
　　槽液补充管线的配置
　　两大部份槽液的管线配置必须正确适当。除了应该分开配置之外，含有铜盐的管线，必须配在槽体之中间部位，而含有氢氧化钠的管线，必须配在槽体的底部，如此两者才会迅速混合均匀，而不会发生结块(Clot)与沉积的现象。
　　清洁剂/整孔剂的使用温度、浓度与时间
　　正确适当的清洁与整孔处理是必须的。温度过低或是浓度不够的药液，均不适合槽液的操作，将会使得沉积镀层发生剥离与脱落的现象。再者，槽液当中所积累的铜离子浓度，亦须严格地加以管制。
　　清洗带入的污染
　　绝大多数贯孔制程所用的化学药液，通常是无法相容并存(Compatible)的。其中又以催化剂或铬酸与无电解铜，微蚀剂或清洁剂，整孔剂与催化剂，及硫酸与请积极与整孔剂三者为最。所以清洗后的带入(Drag In)情形必须尽量减少，以免对于槽液造成污染，因而影响操作的顺利进行。
　　不正确添加带来的污染
　　通常槽液在进行更换或是配槽之时，槽壁必须确实将其清洗干净。以免其中残留下来的颗粒杂质，对于新配的槽液造成污染，而影响其正常的操作进行。
　　挂架的清理
　　置放板材所用的挂架，必须经常加以清理。最好每次用完之后，立即进行清理的工作，以免残留铜渣，造成沉积镀层粗糙不平的现象。以过硫酸铵做为清除药液最为理想，因为除了咬铜之外，此药液亦顺便会将残留其上的钯金属除去，否则会使 沉积镀层发生剥离的现象。
　　4.沉积铜层粗糙Rough copper deposit
　　对策：
　　铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度
　　此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的含量浓度均在标准数值的10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的沉积镀层。
　　空气搅拌
　　槽液无论是在操作或是置放之时，均应随时保持在空气搅拌的情形。空气通入的流量不要过多，否则将会产生过多的泡沫(Foaming)，而使槽液的性质发生变化，适当的空气流量已经足够维持槽液的安定。
　　槽液的温度
　　槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热器上面的铜渣。
　　螯合剂的浓度
　　螯合剂浓度的高低，通常不会对于槽液操作带来太大问题，但是却必须注意其与氢氧化钠之间的平衡关系。如果螯合剂的浓度过低，将会导致槽液变得较不安定。
　　槽液成份的补充频率
　　经常以连续及少量的添加方式较佳，因为如果一次大量地进行添加，过量的安定剂会使槽液产生强烈的冲击。两大部分的补充槽液因该分开进行添加，然后迅速搅拌均匀。任何一次的添加量勿超过原来槽液体积的10%以上，因为如此将会导致槽液产生不安定或是过于安定的现象。如果槽液的浓度低于标准值的70%以下的时候，则须暂时停止槽液的操作，而来进行补充添加的工作，待其浓度达到标准数值的90%以上的时候，即可继续进行槽液的操作。
　　过滤
　　为了使得槽液当中的铜渣以及其他形式的颗粒杂质可以顺利除去，必须要将槽液进行过滤的工作，最好使用孔径大小为15Um的过滤袋，滤袋必须经常加以清洗，以免因阻塞而影响过滤的效果。且不要使用一般常见的短柱状的过滤罐(Cartrdge)，因其较容易阻塞的原因。若不经常加以过滤，则会由于不带电荷的铜金属颗粒，促使带有电荷的二价铜离子沉积在其上，而加速槽液的不安定性。
　　过滤器的清洗
　　随着槽液的操作进行，过滤袋当中的铜渣颗粒将会逐渐增多。为了不使滤袋阻塞而影响过滤的效果，滤袋必须经常加以清洗，最好能够每天清洗一次。
　　铜槽的清理
　　虽然槽液加以过滤处理，但是仍然会有铜渣颗粒在槽壁上沉积下来。为了使得槽液操作可以顺利进行，槽体必须经常进行清理的工作。使用一般常见的蚀刻药液即可，例如过硫酸铵、过硫酸钠(Sodium Persulfate)以及硫酸/双氧水等。蚀除后必须进行水洗的工作，因为残留下来的污物，将会毒化加入槽液，从而影响操作的进行。
　　槽液补充管线的配置
　　两大部份槽液的管线配置必须正确适当。除了应该分开配置之外，含有铜盐的管线，必须配在槽体之中间部位，而含有氢氧化钠的管线，必须配在槽体的底部，如此两者才会迅速混合均匀，而不会发生结块(Clot)与沉积的现象。
　　清洗带入的污染
　　绝大多数贯孔制程所用的化学药液，通常是无法相容并存(Compatible)的。其中又以催化剂或铬酸与无电解铜，微蚀剂或清洁剂，整孔剂与催化剂，及硫酸与请积极与整孔剂三者为最。所以清洗后的带入(Drag In)情形必须尽量减少，以免对于槽液造成污染，因而影响操作的顺利进行。
　　不正确添加带来的污染
　　通常槽液在进行更换或是配槽之时，槽壁必须确实将其清洗干净。以免其中残留下来的颗粒杂质，对于新配的槽液造成污染，而影响其正常的操作进行。
　　挂架的清理
　　置放板材所用的挂架，必须经常加以清理。最好每次用完之后，立即进行清理的工作，以免残留铜渣，造成沉积镀层粗糙不平的现象。以过硫酸铵做为清除药液最为理想，因为除了咬铜之外，此药液亦顺便会将残留其上的钯金属除去，否则会使 沉积镀层发生剥离的现象。
　　5.槽壁上的大量沉积Heavy plate out on tank
　　对策：
　　铜盐、氢氧化钠与甲醛的浓度
　　此为所有项目当中的追重要者。一般而言，过高或过低的铜盐浓度，影响情形并不很大，但是如果氢氧化钠或是甲醛的浓度偏高，则会导致黑色的沉积镀层出现。不过只是三种成份的含量浓度均在标准数值的10%以内时，则槽液的操作情形将会很顺利，也可得到品质良好的沉积镀层。
　　槽液的温度
　　槽液必须使用正确的温度才可。如果槽液的温度加得太高，以致超过操作范围之外，将会破坏整个槽液。类似前面负载面积过大的情形，其会出现颗粒粗大，组织较松的沉积镀层。而温度太低，将会导致暗黑色的沉积镀层。最好使用较低的加热器(Heater)，因为可减少在加热器上面产生不需要的沉积镀层。而当槽体在进行清理工作时，也要记得顺便清理一下加热器上面的铜渣。
　　槽液成份的补充频率
　　经常以连续及少量的添加方式较佳，因为如果一次大量地进行添加，过量的安定剂会使槽液产生强烈的冲击。两大部分的补充槽液因该分开进行添加，然后迅速搅拌均匀。任何一次的添加量勿超过原来槽液体积的10%以上，因为如此将会导致槽液产生不安定或是过于安定的现象。如果槽液的浓度低于标准值的70%以下的时候，则须暂时停止槽液的操作，而来进行补充添加的工作，待其浓度达到标准数值的90%以上的时候，即可继续进行槽液的操作。
　　过滤
　　为了使得槽液当中的铜渣以及其他形式的颗粒杂质可以顺利除去，必须要将槽液进行过滤的工作，最好使用孔径大小为15Um的过滤袋，滤袋必须经常加以清洗，以免因阻塞而影响过滤的效果。且不要使用一般常见的短柱状的过滤罐(Cartrdge)，因其较容易阻塞的原因。若不经常加以过滤，则会由于不带电荷的铜金属颗粒，促使带有电荷的二价铜离子沉积在其上，而加速槽液的不安定性。
　　过滤器的清洗
　　随着槽液的操作进行，过滤袋当中的铜渣颗粒将会逐渐增多。为了不使滤袋阻塞而影响过滤的效果，滤袋必须经常加以清洗，最好能够每天清洗一次。
　　加速剂的浓度与温度
　　使用一般传统的氟硼酸盐(Fluorborate)作为加速剂，则不太可能出现过度加速的情形，也就是说只会发生加速不足的现象。果真如此，必须检查加速剂使用的浓度、温度以及时间。加速不足将会残留过多的锡元素，进而使得沉积镀层产生附着性能不佳以及剥离(Peeling)与脱落(Pull Away拉离)的现象。如果使用其他形式的加速剂，则过度加速以及加速不足的情形，将可能会发生。
　　铜槽的清理
　　虽然槽液加以过滤处理，但是仍然会有铜渣颗粒在槽壁上沉积下来。为了使得槽液操作可以顺利进行，槽体必须经常进行清理的工作。使用一般常见的蚀刻药液即可，例如过硫酸铵、过硫酸钠(Sodium Persulfate)以及硫酸/双氧水等。蚀除后必须进行水洗的工作，因为残留下来的污物，将会毒化加入槽液，从而影响操作的进行。