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PCB制板电镀铜故障的分析解决和预防措施

来源:www.xhypcb.com

硫酸铜电镀在PCB电镀中占着极为重要的地位,酸铜电镀的好坏直接影响PCB制板电镀铜层的质量和相关机械性能,并对后续加工产生一定影响,因此如何控制好酸铜电镀的质量是PCB电镀中重要的一环,也是很多大厂工艺控制较难的工序之一。笔者根据多年在电镀和技术服务方面的些许经验,初步总结如下,希望对PCB行业电镀业者有所启发。酸铜电镀常见的问题,主要有以下几个:1。电镀粗糙;2。电镀(板面)铜粒;3。电镀凹坑;4。板面发白或颜色不均等。针对以上问题,进行了一些总结,并进行一些简要分析解决和预防措施。

电镀粗糙:一般板角粗糙,多数是电镀电流偏大所致,可以调低电流并用卡表检查电流显示有无异常;全板粗糙,一般不会出现,但是笔者在客户处也曾遇见过一次,后来查明时当时冬天气温偏低,光剂含量不足;还有有时一些返工褪膜板板面处理不干净也会出现类似状况。

电镀板面铜粒:引起板面铜粒产生的因素较多,从沉铜,图形转移整个过程,PCB制板电镀铜本身都有可能。笔者在某国营大厂就遇见过,沉铜造成的板面铜粒。

沉铜工艺引起的板面铜粒可能会由任何一个沉铜处理步骤引起。碱性除油在水质硬度较高,钻孔粉尘较多(特别是双面板不经除胶渣)过滤不良时,不仅会引起板面粗糙,同时也造成孔内粗糙;但是一般只会造成孔内粗糙,板面轻微的点状污物微蚀也可以去除;微蚀主要有几种情况:所采用的微蚀剂双氧水或硫酸质量太差或过硫酸铵(钠)含杂质太高,一般建议至少应是CP级的,工业级除此之外还会引起其他的质量故障;微蚀槽铜含量过高或气温偏低造成硫酸铜晶体的缓慢析出;槽液混浊,污染。活化液多数是污染或维护不当造成,如过滤泵漏气,槽液比重偏低,铜含量偏高(活化缸使用时间过长,3年以上),这样会在槽液内产生颗粒状悬浮物或杂质胶体,吸附在板面或孔壁,此时会伴随着孔内粗糙的产生。解胶或加速:槽液使用时间太长出现混浊,因为现在多数解胶液采用氟硼酸配制,这样它会攻击FR-4中的玻璃纤维,造成槽液中的硅酸盐,钙盐的升高,另外槽液中铜含量和溶锡量的增加液会造成板面铜粒的产生。沉铜槽本身主要是槽液活性过强,空气搅拌有灰尘,槽液中的固体悬浮的小颗粒较多等所致,可以通过调节工艺参数,增加或更换空气过滤滤芯,整槽过滤等来有效解决。沉铜后暂时存放沉铜板的稀酸槽,槽液要保持干净,槽液混浊时应及时更换。

沉铜板存放时间不宜太长,否则板面容易氧化,即使在酸性溶液里也会氧化,且氧化后氧化膜更难处理掉,这样板面也会产生铜粒。以上所说沉铜工序造沉的板面铜粒,除板面氧化造成的以外,一般在板面上分布较为均匀,规律性较强,且在此处产生的污染无论导电与否,都会造成PCB制板电镀铜板面铜粒的产生,处理时可采用一些小试验板分步单独处理对照判定,对于现场故障板可以用软刷轻刷即可解决;图形转移工序:显影有余胶(极薄的残膜电镀时也可以镀上并被包覆),或显影后后清洗不干净,或板件在图形转移后放置时间过长,造成板面不同程度的氧化,特别是板面清洗不良状况下或存放车间空气污染较重时。解决方法也就是加强水洗,加强计划安排好进度,加强酸性除油强度等。

酸铜电镀槽本身,此时其前处理,一般不会造成板面铜粒,因为非导电性颗粒最多造成板面漏镀或凹坑。铜缸造成板面铜粒的原因大概归纳为几方面:槽液参数维护方面,生产操作方面,物料方面和工艺维护方面。槽液参数维护方面包括硫酸含量过高,铜含量过低,槽液温度低或过高,特别没有温控冷却系统的工厂,此时会造成槽液的电流密度范围下降,按照正常的生产工艺操作,可能会在槽液中产生铜粉,混入槽液中;

生产操作方面主要时打电流过大,夹板不良,空夹点,槽中掉板靠着阳极溶解等同样会造成部分板件电流过大,产生铜粉,掉入槽液,逐渐产生铜粒故障;物料方面主要是磷铜角磷含量和磷分布均匀性的问题;生产维护方面主要是大处理,铜角添加时掉入槽中,主要是大处理时,阳极清洗和阳极袋清洗,很多工厂都处理不好,存在一些隐患。铜球大处理是应将表面清洗干净,并用双氧水微蚀出新鲜铜面,阳极袋应先后用硫酸双氧水和碱液浸泡,清洗干净,特别是阳极袋要用5-10微米的间隙PP滤袋。

电镀凹坑:这个缺陷引起的工序也较多,从沉铜,图形转移,到电镀前处理,镀铜以及镀锡。沉铜造成的主要是沉铜挂篮长期清洗不良,在微蚀时含有钯铜的污染液会从挂篮上滴在板面上,形成污染,在沉铜板电后造成点状漏镀亦即凹坑。图形转移工序主要是设备维护和显影清洗不良造成,原因颇多:刷板机刷辊吸水棍污染胶渍,吹干烘干段风刀风机内脏,有油污粉尘等,板面贴膜或印刷前除尘不当,显影机显影不净,显影后水洗不良,含硅的消泡剂污染板面等。电镀前处理,因为无论是酸性除油剂,微蚀,预浸,槽液主要成分都有硫酸,因此水质硬度较高时,会出现混浊,污染板面;另外部分公司挂具包胶不良,时间长会发现包胶在槽夜里溶解扩散,污染槽液;这些非导电性的微粒吸附在板件表面,对后续电镀都有可能造成不同程度的电镀凹坑。酸铜电镀槽本身可能以下几个方面:鼓气管偏离原位置,空气搅拌不均匀;过滤泵漏气或进液口靠近鼓气管吸入空气,产生细碎的空气泡,吸附在板面或线边,特别是横向线边,线角处。

另外可能还有一点是使用劣质的棉芯,处理不彻底,棉芯制造过程中使用的防静电处理剂污染槽液,造成漏镀,这种情况可加大鼓气,将液面泡沫及时清理干净即可,棉芯应用酸碱浸泡后,板面颜色发白或色泽不均:主要是光剂或维护问题,有时还可能是酸性除油后清洗问题,微蚀问题。铜缸光剂失调,有机污染严重,槽液温度过高都可能造成。酸性除油一般不会有清洗问题,但如是水质PH值偏酸且有机物较多特别是回收循环水洗,则有可能会造成清洗不良,微蚀不均现象;微蚀主要考虑微蚀剂含量过低,微蚀液内铜含量偏高,槽液温度低等,也会造成板面微蚀不均匀;此外,清洗水水质差,水洗时间稍长或预浸酸液污染,处理后板面可能会有轻微氧化,在铜槽电镀时,因是酸性氧化且板件是带电入槽,氧化物很难除去,也会造成板面颜色不均;另外板面接触到阳极袋,阳极导电不均,阳极钝化等情况也会造成此类缺陷。

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