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从整个生产流程方面分析引起沉铜孔内无铜和孔

  上篇文章我们讲到造成PCB线路板孔无铜的因素及解决方法,这篇文章我们具体说说从整个生产流程方面分析引起沉铜孔内无铜和孔破的因素。
  
  1.首先是PCB基材本身组成和材质(如陶瓷,玻璃基,铝基板等),采用不同树脂系统和材质的基板,如环氧树脂,聚四氟乙烯树脂,聚酯树脂,聚亚酰胺树脂,复合基CEM等,树脂系统的不同,也导致沉铜处理时活化效果和沉铜时的明显差异差异性。特别是一些CEM复合基板材和高频板银基材的特异性,在做化学沉铜处理时,需要采取一些较为特殊的方法处理一下,假若按正常的化学沉铜有时很难达到良好的效果。
  
  2.基板前处理问题。一些基板可能会吸潮和本身在压合成基板时部分树脂固化不良,这样在钻孔时可能会因为树脂本身的强度不够而造成钻孔的质量很差,钻污多或孔壁树脂撕挖严重等,因此开料时进行必要的烘烤是应该的。此外一些多层板层压后也可能会出现pp半固化片基材区的树枝固化不良的状况,也会直接影响钻孔和除胶渣活化沉铜等。
  
  3.钻孔的问题。钻孔状况太差,主要表现为:孔内树脂粉尘多,孔壁粗糙(孔内玻璃纤维突出,树脂撕挖拉扯严重,孔内的凹凸度大(特别是对小孔来说一般0.4mm以下孔径),空口毛刺严重,孔内毛刺,内层铜箔钉头,玻璃纤维区撕扯断面长短不齐等,都会对化学铜造成一定的质量隐患。
  
  4.沉铜前的刷板。其实刷板除了机械方法处理去基板表面的污染和清除孔口毛刺/披锋外,进行表面的清洁,在很多情况下,同时也起到清洗除去孔内粉尘的作用。特别是多一些不经过除胶渣工艺处理的双面板来说就更为重要。还有一点要说明的,大家不要认为有了除胶渣就可以出去孔内的胶渣和粉尘,其实很多情况下,除胶渣工艺对粉尘的处理效果极为有限,因为在槽液中粉尘会形成小的胶团,使槽液很难处理到,这个胶团吸附在孔壁上可能形成孔内镀瘤,也有可能在后续加工过程中从孔壁脱落,这样也可能造成孔内点状无铜(孔壁破洞或微破洞),因此对多层和双面板来讲,必要的机械刷板和高压清洗也是必需的,特别面临着行业发展的趋势,小孔板和高纵横比的板子越来越为普遍的状况下。甚至有时超声波清洗除去孔内粉尘也成为趋势。
  
  5.除胶渣工艺。任何东西都会是个双刃剑,除胶渣也一样,合理适当的除胶渣工艺,可以大大增加孔比的结合力和内层连接的可靠性,但是除胶工艺的以及相关槽液之间的协调不良问题也会带来一些偶然的问题。除胶渣不足,会造成孔壁微孔洞,内层结合不良,孔壁脱离,吹孔等质量隐患;除胶过度,也可能造成孔内玻璃纤维突出,孔内粗糙,玻璃纤维截点,渗铜,内层楔形孔破(半固化片基材区域内层黑化铜之间分离造成孔铜断裂或不连续或镀层皱褶镀层应力加大等状况。另外除胶的几个槽液之间的协调控制问题也是非常重要的原因。膨松/溶胀不足,可能会造成除胶渣不足;膨松/溶胀过渡而出较为能除尽已蓬松的树脂,则改出在沉铜时也会活化不良沉铜不上,即使沉上铜也可能在后工序出现树脂下陷,孔壁脱离等缺陷;对除胶槽来讲,新槽和较高的处理活性也可能会一些联结程度较低的单功能树脂双功能树脂和部分的三功能树脂出现过度除胶的现象,导致孔壁玻璃纤维突出,玻璃纤维较难活化且与化学铜的结合力较与树脂之间的更差,沉铜后因镀层在极度不平的基底上沉积,化学铜的应力会成倍的加大,严重的可以明显看到沉铜后孔壁化学铜一片片从孔壁上脱落,造成后续孔内无铜的产生。另外,中和液要加强控制和及时更换,在生产线的排布上有些自动线因为一些其他方面的原因没有正常的工艺流程排布,如在流程方向上按照中和---蓬松/溶胀---除胶或蓬松—中和---除胶来排布,侧要特别注意除胶液清洗不良可能对彭松/中和液的污染,继而影响槽液的处理效果,造成一些不必要的损失和问题,也会造成孔内粗糙,孔内镀瘤和孔内无铜的产生等,因此此处要加强对水洗的控制。中和不足,造成氧化性锰的残留也会引起孔内无铜的产生。
  
  6.化学沉铜方面。一般主要是槽液的控制问题,如除油活化加速不良,槽液污染老化,水质等方面的问题。例如除油剂的温度,时间浓度,铜含量,槽液使用时间过长老化调整除油效果变差,槽液中外来粒子的带入如灰尘,槽边如加热器盖子上的污物等脏物的掉入,对会造成除油调整效果不良,引起活化沉铜的一些问题。微蚀一般不会对孔内无铜产生影响,但是对于水质硬度过高和采用再生循环水水洗,则可能在微蚀槽产生较大影响,槽液中会出现悬浮的反应物固体小颗粒污染粘附孔壁。对于活化来讲,一般来说,主要也是活化不足问题,主要是槽液温度,活化强度,处理时间等方面的问题不够,当然槽液温度过高,胶体钯会发生沉淀。处理时间不足,也可能会因为加热管或挂篮的材质不良或错用而造成槽液中的铁离子,铜离子或其他金属离子含量偏高,影响了槽液的活性。当然水分的带入,其他污染物,槽液中四价锡的增加,对槽液的活化性都有一定影响。另外大家可能很意外的一点,活化过度强也会造成孔内无铜,因为孔内反应过快,槽液交换不良,且氢气对于非导电基材的吸附性要比铜面要强些,这是假若震动摇摆效果稍差,则可能会造成引发诱导反应的氢气较多的吸附在孔壁基材上,直接形成一些无铜区。加速一般因为使用氟硼酸,多数不会造成孔内无铜。氟硼酸作加速液最大好处就是一般不太可能出现加速过度的现象,(加入槽液在室温下,加温需要冷却和温控装置)只会出现加速不足的现象,加速不足一般可能会影响孔壁结合力变差,对于孔内无铜没有多大影响,至少像在无明显证据和例子发现。但是加速的老化,污染,铜离子的过高,以及对玻璃纤维溶解的过多也可能会造成孔内无铜,这种现象较为少见。因为一些氟化物如钙是不溶于水的,作为微粒是悬浮在槽液中的,这样会污染孔,因为板面一般生产中较容易脱落,不致成大的隐患,但是存在于孔内则可能造成一些偶然的隐患和质量问题。活化和加速后的水洗很重要,包括水洗时间要充分,水流量要充分,还要防止板面氧化,在清洗水方面,水质也会很重要。在化学铜方面,槽液组分的失调,温度控制不良,化学铜启动慢活性差,槽液的震荡不足,槽液活性过强,反应过快,等都可能造成孔内无铜。
  
  7.沉铜后板件一般要浸硫酸除去表面的残碱和碱性的钝化膜,直接电镀酸铜。有时要吹干,因为孔内残存湿气且吹干温度较高,容易造成孔内化学铜的氧化,引发后续的孔内无铜。所以建议沉铜后应该尽快一次铜,不要存留时间过长,一般不允许超过12小时。
  
  8.图形转移。图形转移过程中特别是在显影过程中会造成一些问题。显影不净,孔内吸附残胶余膜,可能会造成后续电镀不上。特别是有时生产作业安排不当造成大批板件图形转移后暂存在生产车间,这样会造成孔内的污物干涸紧贴孔壁更难以清洗除去,这种现象在夏天特容易出现。
  
  9.图形电镀。主要是前处理和电镀。酸性除油的效果一般都比较差,因此加入一些板件显影不良,孔内残胶,则可能会很难除去,残留在孔中。另外不同类型的酸性除油剂对水质的敏感度也不同],有些酸性除油剂在水质硬度较高时会形成颗粒状沉淀物,也可能会污染孔内。此外微蚀控制不良,微蚀过度,槽液对水质的敏感性也会产生颗粒状黑色悬浮物在槽液中。一般电镀铜对孔内撕裂挖开部分的填平能力较差,即已形成镀层偏薄,皱折等现象,造成镀层连续性差或完整性缺陷的问题。一般电镀很少有析氢产生的孔内残存气泡的问题。而可能会有镀液中一些固体颗粒,外来污染,阳极泥污染等问题,有机污染或光剂过量失衡可能会造成镀液深度能力下降,孔内镀层厚度不足甚至镀不上的可能问题。另外一些滤芯采用防静电处理后处理不良或在使用前没处理,则可能会造成局部板面因吸附防静电剂而漏镀,当让也有可能会有一些孔内吸附。对镀镍镀锡特别是镀锡,则可能会存在孔内残留氢气的情况,特别是冬天和手动线没有加温的槽液。可以通过加强震动摇摆过滤和降低电镀的电流密度来改善等。当然电镀铜中出现的一些问题此处也有可能出现。
  
  以上所述,大家可能会感到所述过于繁琐,其实在电路板生产中,同样的问题,可能会很多原因造成,并不是简单的只有一两个原因,对于问题的改善是一点点和改善的大小快慢的问题。这些情况出现的可能很小,但是对某些厂,某些公司,某些设备,某些情况下这些问题都可能出现。

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