謝慈育 宗高亮 王擴(kuò)軍 李得志 冉光武

（深圳市板明科技股份有限公司，廣東 深圳 518127）

1 圖形電鍍通孔鍍銅異常背景

印制電路板（PCB）生產(chǎn)過程中的圖形電鍍，是在完成全板鍍銅和圖形轉(zhuǎn)移后，帶干膜抗蝕圖形的在制板進(jìn)行二次鍍銅，以達(dá)到產(chǎn)品的總銅厚要求，并在線路銅面鍍錫，作為后工序堿性蝕刻的抗蝕層。相比一次性全板鍍銅完成總銅厚的酸性蝕刻流程，圖形電鍍和堿性蝕刻工藝具有適應(yīng)線寬、線距小，線路寬度控制精度高和鍍銅成本低的優(yōu)勢(shì)，目前仍是PCB精細(xì)線路生產(chǎn)的主流工藝。

然而，有客戶向我們咨詢，圖形電鍍工序不時(shí)發(fā)現(xiàn)有通孔孔內(nèi)二次銅電鍍異常的情況?？字虚g的二次銅完全沒有鍍上，孔中間的總銅厚遠(yuǎn)沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。而且經(jīng)過堿性蝕刻后孔中間沒有形成斷銅，在線和終檢電測(cè)均無法準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)，給終端產(chǎn)品帶來嚴(yán)重可靠性隱患。急需找出出現(xiàn)問題的原因所在，并進(jìn)行相應(yīng)的改善和預(yù)防措施，避免造成終端產(chǎn)品重大可靠性問題。

圖1 抽查發(fā)現(xiàn)的二次鍍銅孔內(nèi)電鍍異常切片圖

2 通孔鍍銅異常因素分析

圖形電鍍工序流程為：除油—一、二級(jí)水洗—微蝕—一二級(jí)水洗—酸浸—鍍銅—一二級(jí)水洗—預(yù)浸—鍍錫—一二級(jí)水洗—烘干。

對(duì)通孔鍍銅異常的進(jìn)行收集、整理，有以下特點(diǎn)：

（1）圖形電鍍的二次在孔口附近位置的孔銅是正常的，在距離板面1/4左右位置開始銅厚快速變薄,直至完全沒有鍍上二次銅；

（2）鍍銅異常切片情況很像電鍍過程孔內(nèi)有氣泡導(dǎo)致孔中間接觸不到鍍液而造成的鍍銅異常。之前生產(chǎn)線做過多次對(duì)比測(cè)試，從打氣、搖擺、震動(dòng)等參數(shù)，確認(rèn)不是氣泡造成的該產(chǎn)線鍍銅異常的主要原因；

（3）主要發(fā)生異常的板厚集中在1.4～1.6 mm，孔徑在0.25～0.30 mm之間。同時(shí)，此類板厚/孔徑也是該生產(chǎn)線的主流生產(chǎn)設(shè)計(jì)；

（4）因?yàn)殄冦~異?？自谖g刻后孔內(nèi)完全沒有受到蝕刻藥水的攻擊，說明鍍錫層是正常的。

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

找出可能造成通孔鍍銅異常的各種因素，為圖形電鍍生產(chǎn)改善通孔鍍銅異常提供指導(dǎo)方向，設(shè)計(jì)一系列試驗(yàn)方案見表1所示。

表1 初步試驗(yàn)過程

試驗(yàn)設(shè)計(jì)說明如下。

（1）測(cè)試前把全部前處理槽清洗并重新開缸，分析前處理、鍍銅槽確認(rèn)各藥水濃度在控制范圍內(nèi)，排除藥水濃度控制超范圍的影響因素；

（2）測(cè)試板板厚/孔徑按同行反饋的出現(xiàn)鍍銅異常頻率較高1.6 mm/0.25 mm；

（3）每組試驗(yàn)切片分析300個(gè)通孔以上。

從表1測(cè)試結(jié)果可以看出如下幾點(diǎn)。

（1）在圖形電鍍銅的電鍍過程中，陰極不同搖擺頻率沒有對(duì)鍍銅異常產(chǎn)生影響。在試驗(yàn)設(shè)置的搖擺頻率范圍內(nèi)，均可趕出孔內(nèi)氣泡，并進(jìn)行正常鍍銅；

（2）試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)降低顯影后水洗效果會(huì)造成鍍銅異常。試驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)其它由于顯影后水洗不凈造成的外觀不良，因與本試驗(yàn)?zāi)康臒o關(guān)，不做描述；

（3）試驗(yàn)（3）模擬加大纏繞式過濾棉芯的用量，結(jié)果說明過濾棉芯造成了鍍液污染，引起電鍍銅異常。并且不同品牌的過濾棉芯對(duì)鍍液的污染程度不同；

（4）在制板在較差的環(huán)境存放時(shí)間過久會(huì)造成孔內(nèi)深度氧化或污染，并且正常的圖形電鍍除油、微蝕前處理無法去除干凈，在二次鍍銅時(shí)孔內(nèi)存在抗鍍現(xiàn)象，從而形成鍍銅異?，F(xiàn)象。

從以上試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，過濾棉芯和電鍍前通孔孔內(nèi)抗鍍層都會(huì)形成鍍銅異常。接下來針對(duì)這兩方面的改善措施進(jìn)行一些試驗(yàn)驗(yàn)證（見表2所示），以確保改善措施的有效性。

從表2可知，纏繞式過濾棉芯確實(shí)附帶污染物，此污染物可以通過堿泡、酸泡的方式去除干凈，再投入使用，未發(fā)現(xiàn)有鍍銅異常。

表2 改善和預(yù)防措施驗(yàn)證表

對(duì)比加強(qiáng)電鍍前處理和除膠渣。加強(qiáng)前處理后仍發(fā)現(xiàn)有通孔鍍銅異常，而做過除膠渣的測(cè)試板則未發(fā)現(xiàn)有通孔鍍銅異常。說明通孔孔內(nèi)不單是氧化問題，而且存在油脂類的抗鍍層存在，此抗鍍層無法簡(jiǎn)單通過加強(qiáng)前處理以去除。雖然可以通過增加除膠渣工藝來消除異常的抗鍍層，但不能作為正常生產(chǎn)常規(guī)流程。所以合理控制在線待電鍍板的存放環(huán)境和時(shí)間才是解決問題的有效方法。

從生產(chǎn)情況分析，待電鍍孔內(nèi)的抗鍍層會(huì)引起二次銅抗鍍，但是在接著的鍍錫過程中沒有出現(xiàn)類似的抗鍍情況。鍍錫藥水的濕潤(rùn)效果和在低電位的電鍍能力可以克服此類輕微抗鍍問題。說明抗鍍層很薄或者說是輕微，有可能可以通過電鍍添加劑的改良來克服。板明公司針對(duì)此以上情況現(xiàn)象，對(duì)電鍍添加劑做了調(diào)整。

為驗(yàn)證添加劑的調(diào)整效果，取多種添加劑進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。有板明A（調(diào)整前）、板明B（調(diào)整后）、市商C（外資供應(yīng)商）和市商D（國(guó)內(nèi)供應(yīng)商）四種添加劑，進(jìn)行同等條件：待鍍板走正常除油-水洗-微蝕-水洗-酸浸前處理流程，鍍液濃度按正常生產(chǎn)控制中值進(jìn)行電鍍，情況如表3所示。

表3 不同添加劑試驗(yàn)對(duì)比表

對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果說明，目前市場(chǎng)上幾個(gè)在用的電鍍添加劑對(duì)待鍍板孔內(nèi)有抗鍍層的，正常條件下生產(chǎn)，均出現(xiàn)通孔鍍銅異常情況，其中板明B添加劑對(duì)抗鍍有明顯的改善作用。

4 結(jié)論

通孔孔內(nèi)電鍍異常，除了常見的通孔內(nèi)停留氣泡造成孔內(nèi)電鍍不良外，過濾棉芯等造成的電鍍藥水污染，和待鍍板存放不當(dāng)造成的孔壁銅抗鍍，都會(huì)造成通孔孔內(nèi)鍍銅異常?？梢酝ㄟ^過濾棉芯堿泡、酸泡，控制待鍍板的存放條件，保證通孔電鍍的正常進(jìn)行。同時(shí)，板明新的電鍍添加劑濕潤(rùn)性良好，可很大程度上避免出現(xiàn)通孔電鍍不良。