超声波运用在PTH原理

將導 致亞錫 氧化後所放出的 電子被 轉用以 還原這類強 氧化 劑而無法用在 還原鈀離 子的正 當用 途上，使得鈀的保護膠體不穩定，往往將造成化學銅沉積反應不良而發生孔破。 同理除膠渣中的 Mn7+，也應避免帶入鈀槽，因為從下式可以發現，酸性溶液中的 Mn7+ 的氧 化還原電位較 Pd2+ 的還原電位為高。因此，假如 經除膠渣後 殘留在孔壁上的 Mn7+ 沒有被 清除完全而不小心 帶入鈀槽後，也 將造成 強還 原劑造成的孔破。因此，必 須加強注意 這類強 氧化劑槽處理後的中和及水洗步驟，以確保鈀槽的壽命及孔壁化學銅的品質。 Pd2+ + Sn2+ → Pd(s) + Sn4+ MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Σ0 = 0.833 Σ0 = 1.51
1000A
0.9991 0.9982 0.9959 0.9918
2000A
0.9676 0.9363
0.7687 0.6910
[以上摘錄來自: 電路板資訊第十七期 , pp56 ~ 62, 莊達人, “鈀膠體”] Q7: 是否所有的活化剂配方都可以安装超 声波装置? A7:
0.9 1.0
一般的活化 劑配方均含有 鹽酸，即使使用 鈦金屬作為振板材 質也無法抵抗 鹽酸的腐 蝕，尤其 在高頻的振盪下，通常會加速腐蝕的速度，以致超聲波無法超過一個星期的使用壽命。
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Q1 : Q2: Q3: Q4: Q5: 超声波运用在 PTH 线活化槽的原理为何? 整孔槽及活化槽运用超声波技术能力极限为何? 最小孔径是多少? 最大纵横比又是多少? PTH 制程搭配整孔槽及活化槽超声波振荡装置的制程特色为何? 在 Q3 制程特色中提到胶体的布朗运动，能否介绍何为胶体之布朗运动? 超聲波能產生微攪拌力及溫差驅動勢，均有助於提高膠體的布朗運動，增加孔壁的附著力， 原理為何? 膠體粒子半徑如何影響槽液面與槽底鈀膠體粒子數的差距? 是否所有的活化劑配方都可以安裝超聲波裝置? 活化槽可否安裝空氣攪拌? 活化槽前的預浸槽，目的為了保護活化槽，原理為何?
Case A 設備設計 孔徑大小 (mm) 孔徑大小百分比 (%) 層數 縱橫比 孔破率 (%) 背光級數 Q3: Rack Panel 0.35 30 4~6 4~5 0.2 9~10 級
Case B
Case C特色为何 ?
A3: 搭配整孔槽及活化槽超声波振荡装置的制程特色如下： � 使鈀膠體吸附效果提高數倍，即使在 30 ppm 鈀含量也能吸附良好，明顯降低成本，並降低 微盲孔孔破率，立即展現經濟效益。 � 使用新型錫鈀膠體，配合超聲波振盪裝置，減少液面與槽底膠體粒子數的差距，分散良好， 使槽內鍍板各點活化均勻。 � 超聲波振盪裝置能有效碎化膠體並防止膠集，打破界面張力，有助於進入微盲孔，均勻吸附 於槽壁。 � 超聲波能產生微攪拌力及溫差驅動勢，均有助於提高膠體的布朗運動，增加孔壁的附著力。 Q4: 在 Q3 制程特色中提到胶体的布朗运动，能否介绍何为胶体之布朗运动?
Q6: Q7: Q8: Q9:
Q10: 活化槽安裝超聲波振盪裝置在設計及操作時須注意事項? Q11: 活化槽中铜离子管制的浓度是多少?
Q1: 超声波运用在 PTH 线活化槽的原理为何 ? A1: 超声波和其他的声波一样，是一系列的压力点，乃是一种压缩和膨胀交替的波(如下图所示)。如 果声能足够强，活化液在波的膨胀阶段被推开，由此产生气泡；而在波的压缩阶段，这些气泡 在液体中瞬间内爆，产生一个非常有效的冲击力，在其爆裂的瞬间冲击波会迅速向外辐射，可 以迅速将锡钯胶体击碎，使锡钯胶体粒子保持在最小胶体粒径(解决传统活化剂静置容易胶集成 大胶体衍生的困扰)。 超声波能量的压缩与膨胀也因液体贯性的推力，能有效穿透细微的缝隙和小孔。 Q2: 整孔槽及活化槽运用超声波技术能力极限为何? 最小孔径是多少? 最大纵横比又是多少? A2: 這是客戶最常發問的問題，但說真的，問這個問題要比回答它要容易 許多。在追求最小的孔 徑 / 最大 縱橫 比 的製 程能力 過 程中，我 們必須審視 所有的 設備設計 及藥水組 合是否已 經考慮完 善，如果真的要朝向小孔徑的方向發展，是否化學銅槽的設計也需要考慮較好的藥水循環能力?
[以上摘錄來自: 電路板資訊第十七期, pp56 ~ 62, 莊達人, “鈀膠體”]
HEIGHT (meter) , TEMP = 25 C
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0.3 0.4 0.5 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9973 0.9965 0.9956 1 0.9947 0.9938 0.9929 0.9920 0.9912 0.9877 0.9837 0.9797 0.9756 0.9716 0.9677 0.9637 0.9597 0.9060 0.8767 0.8483 0.8209 0.7943 0.7686 0.7437 0.7196 0.4543 0.3492 0.2685 0.2064 0.1587 0.1220 0.0938 0.0721 Height 0.1 0.2 、 、 、 、 500A R = 300 A R = 500 A R = 1000 A R = 2000 A
Height
PTL-305 在超聲波振盪的設備下生產，在生產初始反應時，可以在很短的時間內，使錫鈀做很 均勻有效的碰撞， 產生大量均一而 細微之 膠體 。目前正 尋求精密 儀器確認 其膠體 粒徑大小， 從膠體的乳光現象判斷優於傳統的生產方式。
表一: 鈀膠體溶液溫度為 45℃
表二: 鈀膠體溶液溫度為 25℃
、 、 、 、 R = 300 A R = 500 A R = 1000 A R = 2000 A
以操作 溫 度 T = 45 ℃及 T = 25 ℃， 對 0.1 0.9992 0.9961 0.9696 0.7811 平均粒 徑 等於 300 0.2 0.9983 0.9923 0.9401 0.6102 、 、 、 A ， 500 A ， 1000 A 0.3 0.9975 0.9885 0.9115 0.4766 、 及 2000 A 的膠體進 0.4 0.9967 0.9847 0.8838 0.3723 行 預 估得到表 1 及 0.5 0.9958 0.9809 0.8570 0.2908 表 2，並將表 2 的數據作成 N/N0 v.s. H 圖。從圖 、 0.6 0.9950 0.9771 0.8309 0.2272 中可以 發現 ，當粒子平均半 徑小於 300 A 時， 0.7 0.9942 0.9733 0.8057 0.1775 槽底及高 1 公尺液面的 鈀膠體 粒子 數 差 將 在 、 0.8 0.9934 0.9696 0.7812 0.1386 1% 以內。當半徑加大至 2000 A 時，液面及槽 0.9 0.9925 0.9659 0.7574 0.1083 底的粒子數差將增加到 90%。良好的 鈀膠體顆 、 1.0 0.9917 0.9621 0.7344 0.0846 粒其平均半徑應在 500 A 以下，更精確地說， 、 、 、 應該在 300 A ~ 500 A 之間，若能達到 100A 其鈀膠體可謂是最好的鈀膠體。
圖中溶液內的膠體粒子已 達平 衡。 燒杯內的每一黑點 即表示一顆膠體。從圖中可 以發現，因布朗運動，使得 液面及溶液內依然有膠體 懸浮，而不 會全部下沈至杯
(1)
底。
Q6:
胶体粒子半径如何影响槽液面与槽底钯胶体粒子数的差距? A6: 假如 將右 圖 的試 管放大成 PTH 線 上的槽子， H 為槽子的 高度，N 及 N0 分別代表液面及槽底的鈀粒子數，則依照 A4 的方程式(1) 可以瞭解，當粒子半徑減少時有助於減少液面 鈀 粒子 數與 槽底 鈀 粒子 數的差距，也就是 說， 鈀膠體 在溶 液內混合分散的情形愈好，愈不易發生沈澱。
因此在安 裝超聲 波振 盪器前必 須先確認 活化 劑配方中不含有 鹽酸，且超 聲波振板材 質必須使 用鈦金屬。 Q8: 活化槽可否安装空气搅拌? A8: 空氣攪拌在鈀槽一向是被禁止的。原因是空氣中的氧，在酸性溶液中是強氧化劑，如下式: Q2(g) + 4H+ + 2e- → 2H2O Σ0 = 1.229
是否可以用 噴流能克服 藥水質傳的問題? 是否除了安 裝震動裝置之外， 飛靶也需要考 慮震動? 又是否使用 cylinder shock 會比震動要好些 ? 是否速化槽也要考 慮安裝超聲波振盪? 由以上的 一連串發問，我們可以稍微冷靜思考，小的孔 徑製程能力的提升，必須全盤性的考量，而非 僅 靠一兩個槽安裝超聲波裝置就可有大幅度的改善。 在整孔槽及活化槽安 裝超聲波裝置的設計目的應該是：超聲波振盪裝置確實可以增加藥水在小 孔的貫孔能力及細縫的清潔能力，原理已經在 Q1 的回答中說明的很清楚了。除此之外，活化 槽安裝超聲波裝置可以加速錫鈀膠體的吸附能力。在傳統活化槽沒有安裝超聲波裝置時，吸附 在靜態平衡狀態(static state)下必須使用較高的錫鈀膠體濃 度，以增加碰撞 機率；反之在超 聲波 振盪裝 置的 協助下， 動態 平衡 (dynamic static) 已經增加 數倍甚至 數百倍的碰撞 機率，故此 時錫 鈀膠體的濃度自然可以維持在較低的濃度即可達成目的。 雖然超聲波振盪裝置無法全面提升製程能力，但在 製程成本及製程良率上卻可以提供較好的解 決方案，以下提供案例參考：
A4: 當介質為流體，而流體內的難溶粒子其顆粒大小大到無法溶解於介質內時，這些顆粒便會沉澱 下來。假如這些粒子夠小，而且小到介質提供給這些難溶粒子的熱能足以克服重力 時，這些粒 子便會懸浮而分散在流 體內，甚至形成膠體。此時膠體粒子會藉介質所提供的動能而隨時不停 的運動。這種粒子懸浮在流體中所呈現的動力活動 (Kinetic activity) 便稱為布朗運動 (Brownion motion) 。我們可以藉著右圖的說明加以了解。 而鈀膠體在槽液內的活動行為 (Activity behavior) 即 與 布朗 運動 有關 。因 膠體 粒子在流 體 中的行 為與氣 體 分子在重力 場 中相似，因此我 們可以得到一 個方 程式如下： 4 − π r 3 gH ( ρ − ρ1 ) N ln = 3 N0 KT 如圖所示，其中 N ：表管內高度為 h 的膠體粒子數。 N0：表管內液面高度為 h0 時的膠體粒子數。 r ：為膠體粒子的平均半徑 H ：為管內兩個參考點 h 及 h0 間的高度差。 ρ： 為膠體密度。 ρ1：為流體密度。 K ： 為波茲曼常數 (1.38 x 10-23 JK-1 ) T ： 為流體的絕對溫度。 [以上摘 錄來 自 : 電 路板 資訊 第十七期 , pp56 ~ 62, 莊達 人, “鈀膠 體”] Q5: 超声波能产生微搅拌力及温差驱动势，均有助于提高胶体的布朗运动，增加孔壁的附着力，原 理为何? A5: 膠體 粒子在溶液中的運動動 能大多 來自溶液，而溶液分子的 運動動 能則與 溶液本身的 溫度有 關，因此，在較高的槽液 溫度下操作 將有助於 鈀膠體對 孔壁的附著。從 A4 方程式 (1)中我 們 可以了解， 溫度愈高，有助於 膠體進 行布朗 運動 。但 溫度愈高， 會因粒子 獲得過多的 熱運動 (Thermal motion)，使得 膠體 彼此 間的碰撞 頻率增加，也就是 膠體間 抵抗斥力的因子增加。但 也有不利的因素，因 溫度過高使得膠體 吸附帶電離 子的能力下降 (電雙層 相互重 疊所產生的斥 力)，而促使膠體彼此聚集最後 產生沉澱。因此鈀槽的溫度控制務必維持在操作範圍內(以不超 過 45℃為佳)，以便孔壁獲得較佳的鈀吸附且又可防止膠體沉澱的發生。 [以上摘錄來自: 電路板資訊第十七期, pp56 ~ 62, 莊達人, “鈀膠體”]