邱成偉 覃事杭 李小海 王曉檳

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

1 背景

我公司客戶對化學(xué)鍍銀板新增可靠性管控要求：“剝銀后銅面微空洞在60 μm×60 μm范圍內(nèi)數(shù)量≤30個，且不允許連續(xù)”。據(jù)實驗室監(jiān)控數(shù)據(jù)反饋，化學(xué)鍍銀板剝銀后銅面微空洞實際個數(shù)達100個以上，超出客戶規(guī)格，（以下“褪銀后銅面微空洞”簡稱“微空洞”）（如圖1）。

圖1 微空洞數(shù)

圖2為微空洞圖，空洞應(yīng)≤20個，且微空洞不能呈連續(xù)狀。

圖2 微空洞

2 原因分析與驗證

原因分析與驗證項目見表1所示。

3 試驗過程

3.1 不同銅面來料對微空洞影響

選用覆銅基材板、有機抗氧化表面處理類型報廢板和化學(xué)銀表面處理報廢板做在線層別實驗，結(jié)果（如圖3）。

表1 原因與驗證分析

圖3 不同銅面微空洞

從選不同銅面來料測試發(fā)現(xiàn)：覆銅基材板、抗氧化類型報廢板、化學(xué)銀類型報廢板均存在微空洞，故可以判定不同銅面來料對微空洞的影響確定為非主因。

3.2 剝銀藥水過期對微空洞影響

選用新配剝銀藥水、放置1天、7天、15天的藥水進行層別實驗，結(jié)果（如圖4）。

選不同放置時間的剝銀藥水：新配剝銀藥水、放置1天、7天、15天均存在嚴重微空洞，故可以判定剝銀藥水過期對微空洞的影響確定為非主因。

3.3 預(yù)浸槽溫度對微空洞影響

設(shè)定不同的預(yù)浸溫度進行層別測試，結(jié)果（如圖5）。

圖4 剝銀藥水放置期對微空洞影響

圖5 預(yù)浸溫度對微空洞影響

從設(shè)定不同的預(yù)浸溫度均存在嚴重微空洞，故可以判定預(yù)浸槽溫度異常確定為非主因。

3.4 除油槽、微蝕槽、預(yù)浸槽、銀槽藥水異常對微空洞影響

線外燒杯實驗分別新配除油槽、微蝕槽、預(yù)浸槽、銀槽液層別對微空洞影響，結(jié)果（見表2和圖6）。從線外燒杯實驗測試發(fā)現(xiàn)：新配除油槽、微蝕槽、銀槽對微空洞無直接影響；線外新配預(yù)浸槽微空洞無，故可以判定預(yù)浸槽藥水異常確定為主要原因。

表2 各種槽藥水對微空洞影響

圖6 各種槽藥水對微空洞影響

3.5 預(yù)浸槽藥水異常對微空洞有直接影響關(guān)系，是主要原因

不同銅面來料對微空洞無直接影響關(guān)系，非主要原因；剝銀藥水過期對微空洞無直接影響關(guān)系，是非主要原因；預(yù)浸槽溫度異常對微空洞無直接影響關(guān)系，是非主要原因；預(yù)浸槽藥水異常對微空洞影響確認為主要原因，針對預(yù)浸藥水異常從藥水分析及異常離子析出進行排查。（1）預(yù)浸槽藥水分析排查結(jié)果排查結(jié)果（見表3）；（2）異常離子析出化驗為燒杯新配預(yù)浸槽液對比在線預(yù)浸槽液異常離子分析（見表4）；（3）預(yù)浸缸產(chǎn)生鐵離子原因排查對預(yù)浸缸滾輪、加熱管、冷卻管材質(zhì)進行確認，發(fā)現(xiàn)24根片狀滾輪軸心異常生銹，存在嚴重的腐蝕現(xiàn)象。

4 改善方案和效果

4.1 改善方案

對預(yù)浸缸24根滾輪異常及Fe離子偏高擬定對策并實施：更換預(yù)浸缸內(nèi)24根異常生銹軸心為全新不銹鋼軸心;清洗預(yù)浸槽并新配預(yù)浸槽藥水。

4.2 改善效果驗證

更換預(yù)浸槽滾輪后，目前預(yù)浸槽鐵離子監(jiān)控改善結(jié)果，改善后微空洞狀態(tài)（如圖7、圖8）。

表3 預(yù)浸槽藥水分析

表4 異常離子比較

圖7 預(yù)浸槽鐵離子變化

圖8 預(yù)浸槽改善后微空洞變化

小結(jié)：硝酸銀遇鐵時置換出黑色的銀單質(zhì)，硝酸銀與鐵的反應(yīng)：Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag；硝酸鐵與銅的反應(yīng)：Cu+2Fe（NO3）=Cu（NO3）2+2Fe(NO3)2。從反應(yīng)機理得出鐵離子在化銀制程中屬于危害性的金屬離子污染，無論是預(yù)浸槽還是沉銀槽均不能有鐵離子的存在。

5 結(jié)論

5.1 剝銀方法

（1）配置1 L剝銀藥水：分別稱取固體氫氧化鈉10 g和高錳酸鉀15 g放入1 L的容量瓶中，加入800 mL的去離子水攪拌均勻，量取2 mL的氨水（25%濃度），混合均勻，加水至刻度線，混合均勻；

（2）配置1 L剝銀后酸洗藥水：加入500 mL去離子水于1 L的容量瓶中，量取50 mL硫酸并混合均勻，加入去離子水至刻度線，混合均勻；

（3）剝銀步驟：將沉銀板浸入剝銀藥水中，用軟毛刷輕輕刷洗銀面，目視檢查是否銀面被完全剝除，用去離子水清洗板面，將剝銀后的板子浸泡入剝銀后酸洗藥水中30 s，直到新鮮的銅面顯露出來，用去離子水沖洗板面，熱風(fēng)烘干板面；

（4）在電子掃描顯微鏡5000倍下觀察，在60 μm×60 μm范圍內(nèi)微空洞數(shù)量≤30個，且不允許呈現(xiàn)連續(xù)；

（5）銀層下空洞標準：通過離子切割的方式縱向切片，在電子掃描顯微鏡5000倍下觀察，25 μm范圍內(nèi)，空洞數(shù)量≤5，不允許出現(xiàn)連續(xù)的空洞，空洞長度/焊盤長度要求≤20%。

通過試驗發(fā)現(xiàn)，預(yù)浸槽對產(chǎn)生微空洞的影響關(guān)系最大，而控制預(yù)浸槽中的鐵離子含量是關(guān)鍵，預(yù)浸槽中的鐵離子需控制在0.0001%以內(nèi)，并每周對預(yù)浸槽藥水進行取樣分析，硝酸銀遇鐵時置換出黑色的銀單質(zhì)，從反應(yīng)機理得出鐵離子在化銀制程中屬于危害性的金屬離子污染，無論是預(yù)浸槽還是沉銀槽均不能有鐵離子的存在。