淺談電路板孔壁鍍層空洞的成因及對(duì)策
化學(xué)沉銅是印制電路板孔金屬化過(guò)程中,一個(gè)非常重要的步驟,其目的是在孔壁以及銅面上,形成極薄的導(dǎo)電銅層,為后面的電鍍做準(zhǔn)備。而孔壁鍍層的空洞是印制電路板孔金屬化常見的缺陷之一,也是易引起印制電路板批量報(bào)廢的項(xiàng)目之一,因此解決印制電路板鍍層空洞問(wèn)題是印制板廠家重點(diǎn)控制的一項(xiàng)內(nèi)容,但由于造成其缺陷的原因多種多樣,只有準(zhǔn)確的判斷其缺陷的特征才能有效的找出解決的方案。
1、PTH造成的孔壁鍍層空洞
PTH造成的孔壁鍍層空洞主要是點(diǎn)狀的或環(huán)狀的空洞,具體產(chǎn)生的原因如下:
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(2)槽液的溫度
槽液的溫度對(duì)溶液的活性也存在著重要的影響。在各溶液中一般都會(huì)有溫度的要求,其中有些是要嚴(yán)格控制的。所以對(duì)槽液的溫度也要隨時(shí)關(guān)注。
(3)活化液的控制
二價(jià)錫離子偏低會(huì)造成膠體鈀的分解,影響鈀的吸附,但只要對(duì)活化液定時(shí)的進(jìn)行添加補(bǔ)充,不會(huì)造成大的問(wèn)題?;罨嚎刂频闹攸c(diǎn)是不能用空氣攪拌,空氣中的氧會(huì)氧化二價(jià)錫離子,同時(shí)也不能有水進(jìn)入,會(huì)造成SnCl2的水解。
(4)清洗的溫度
清洗的溫度常常被人忽視,清洗的最佳溫度是在20℃以上,若低于15℃就會(huì)影響清洗的效果。在冬季的時(shí)候,水溫會(huì)變的很低,尤其是在北方。由于水洗的溫度低,板子在清洗后的溫度也會(huì)變的很低,在進(jìn)入銅缸后板子的溫度不能立刻升上來(lái),會(huì)因?yàn)殄e(cuò)過(guò)了銅沉積的黃金時(shí)間而影響沉積的效果。所以在環(huán)境溫度較低的地方,也要注意清洗水的溫度。
(5)整孔劑的使用溫度、濃度與時(shí)間
藥液的溫度有著較嚴(yán)格的要求,過(guò)高的溫度會(huì)造成整孔劑的分解,使整孔劑的濃度變低,影響整孔的效果,其明顯的特征是在孔內(nèi)的玻璃纖維布處出現(xiàn)點(diǎn)狀空洞。只有藥液的溫度、濃度與時(shí)間妥善的配合,才能得到良好的整孔效果,同時(shí)又能節(jié)約成本。藥液中不斷累積的銅離子濃度,也必須嚴(yán)格控制。
(6)還原劑的使用溫度、濃度與時(shí)間
還原的作用是去除去鉆污后殘留的錳酸鉀和高錳酸鉀,藥液相關(guān)參數(shù)的失控都會(huì)影響其作用,其明顯的特征是在孔內(nèi)的樹脂處出現(xiàn)點(diǎn)狀空洞。
(7)震蕩器和搖擺
震蕩器和搖擺的失控會(huì)造成環(huán)狀的空洞,這主要是由于孔內(nèi)的氣泡未能排除,以高厚徑比的小孔板最為明顯。其明顯的特征是孔內(nèi)的空洞對(duì)稱,而孔內(nèi)有銅的部分銅厚正常,圖形電鍍層(二次銅)包裹全板鍍層(一次銅)。
2、圖形轉(zhuǎn)移造成的孔壁鍍層空洞
圖形轉(zhuǎn)移造成的孔壁鍍層空洞主要是孔口環(huán)狀和孔中環(huán)狀的空洞,具體產(chǎn)生的原因如下:
(1) 前處理刷板
刷板的壓力過(guò)大,將全板銅和PTH孔口處的銅層被刷磨掉,使后面的圖形電鍍無(wú)法鍍上銅,從而產(chǎn)生孔口環(huán)狀空洞。其明顯的特征是孔口的銅層漸漸變薄,圖形電鍍層包裹全板鍍層。所以要通過(guò)做磨痕測(cè)試,控制刷板壓力。
(2)孔口殘膠
在圖形轉(zhuǎn)移工序?qū)に噮?shù)的控制非常重要,因?yàn)榍疤幚砗娓刹涣?、貼膜的溫度、壓力的不當(dāng)都會(huì)造成孔口的邊緣部位出現(xiàn)殘膠而導(dǎo)致孔口的環(huán)狀空洞。其明顯的特征是在孔內(nèi)的銅層厚度正常,單面或雙面孔口處呈現(xiàn)環(huán)狀空洞,一直延伸到焊盤,斷層邊緣有明顯被蝕刻的痕跡,圖形電鍍層沒(méi)有包裹全板(參見圖3)。
(3)前處理微蝕
前處理的微蝕量要嚴(yán)格控制,尤其要控制干膜板的返工次數(shù)。主要是孔中部因電鍍均勻性的問(wèn)題鍍層厚度偏薄,返工過(guò)多會(huì)造成全板孔內(nèi)的銅層減薄,而最終產(chǎn)生孔內(nèi)中部的環(huán)狀無(wú)銅。其明顯的特征是孔內(nèi)全板鍍層漸漸變薄,圖形電鍍層包裹全板鍍層。
3、圖形電鍍?cè)斐傻目妆阱儗涌斩?nbsp;
(1)圖形電鍍微蝕
圖形電鍍的微蝕量也要嚴(yán)格的控制,其產(chǎn)生的缺陷與干膜前處理微蝕基本相同。嚴(yán)重時(shí)孔壁會(huì)大面積無(wú)銅,板面上的全板層厚度明顯偏薄。所以要定時(shí)測(cè)微蝕速率,最好通過(guò)進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù)。
(2)鍍錫(鉛錫)分散性差
由于溶液性能差或搖擺不足等因素使鍍錫的鍍層厚度不足,在后面的去膜和堿性蝕刻時(shí)把孔中部的錫層和銅層蝕掉,產(chǎn)生環(huán)狀空洞。其明顯的特征是孔內(nèi)的銅層厚度正常,斷層邊緣有明顯被蝕刻的痕跡,圖形電鍍層沒(méi)有包裹全板(參見圖5)。針對(duì)這種情況,可以在鍍錫前的浸酸內(nèi)加一些鍍錫光劑,能夠增加板子的潤(rùn)濕性,同時(shí)加大搖擺的幅度。
4、結(jié)論
造成鍍層空洞的因素很多,最常見的是PTH鍍層空洞,通過(guò)控制藥水的相關(guān)工藝參數(shù)能有效的減少PTH鍍層空洞的產(chǎn)生。但其它因素也不能忽視,只有通過(guò)細(xì)致的觀察,了解到產(chǎn)生鍍層空洞的原因及缺陷的特點(diǎn),才能及時(shí)有效的解決問(wèn)題,維護(hù)產(chǎn)品的品質(zhì)。由于本人的水平經(jīng)驗(yàn)有限,在此列舉了一些平時(shí)生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題,與同行共享和交流。
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