仁昌小科：硫酸銅電鍍技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題及解決
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電鍍銅是使用最廣泛的為了改善鍍層結(jié)合力而做的一種預(yù)鍍層，銅鍍層是重要的防護(hù)裝飾性鍍層銅/鎳/鉻體系的組成部分，柔韌而孔隙率低的銅鍍層，對(duì)于提高鍍層間的結(jié)合力和耐蝕性起重要作用。銅鍍層還用于局部的防滲碳、印制板孔金屬化，并作為印刷輥的表面層。經(jīng)化學(xué)處理后的彩色銅層，涂上有機(jī)膜，還可用于裝飾。本文中我們將介紹電鍍銅技術(shù)在PCB工藝中遇到的常見(jiàn)問(wèn)題以及它們的解決措施。硫酸銅電鍍?cè)赑CB電鍍中占著極為重要的地位，酸銅電鍍的好壞直接影響電鍍銅層的質(zhì)量和相關(guān)機(jī)械性能，并對(duì)后續(xù)加工產(chǎn)生一定影響，因此如何控制好酸銅電鍍的質(zhì)量是PCB電鍍中重要的一環(huán)，也是很多大廠工藝控制較難的工序之一。文章主要對(duì)酸銅電鍍常見(jiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行了一些總結(jié)，并進(jìn)行一些簡(jiǎn)要分析解決和預(yù)防措施。一般板角粗糙，多數(shù)是電鍍電流偏大所致，可以調(diào)低電流并用卡表檢查電流顯示有無(wú)異常;全板粗糙，一般不會(huì)出現(xiàn)，但是筆者在客戶處也曾遇見(jiàn)過(guò)一次，后來(lái)查明時(shí)當(dāng)時(shí)冬天氣溫偏低，光劑含量不足;還有有時(shí)一些返工褪膜板板面處理不干凈也會(huì)出現(xiàn)類似狀況。引起板面銅粒產(chǎn)生的因素較多，從沉銅，圖形轉(zhuǎn)移整個(gè)過(guò)程，電鍍銅本身都有可能。筆者在某國(guó)營(yíng)大廠就遇見(jiàn)過(guò)，沉銅造成的板面銅粒。沉銅工藝引起的板面銅?？赡軙?huì)由任何一個(gè)沉銅處理步驟引起。堿性除油在水質(zhì)硬度較高，鉆孔粉塵較多(特別是雙面板不經(jīng)除膠渣)過(guò)濾不良時(shí)，不僅會(huì)引起板面粗糙，同時(shí)也造成孔內(nèi)粗糙;但是一般只會(huì)造成孔內(nèi)粗糙，板面輕微的點(diǎn)狀污物微蝕也可以去除;微蝕主要有幾種情況：所采用的微蝕劑雙氧水或硫酸質(zhì)量太差或過(guò)硫酸銨(鈉)含雜質(zhì)太高，一般建議至少應(yīng)是CP級(jí)的，工業(yè)級(jí)除此之外還會(huì)引起其他的質(zhì)量故障;微蝕槽銅含量過(guò)高或氣溫偏低造成硫酸銅晶體的緩慢析出;槽液混濁，污染?；罨憾鄶?shù)是污染或維護(hù)不當(dāng)造成，如過(guò)濾泵漏氣，槽液比重偏低，銅含量偏高(活化缸使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，3年以上)，這樣會(huì)在槽液內(nèi)產(chǎn)生顆粒狀懸浮物或雜質(zhì)膠體，吸附在板面或孔壁，此時(shí)會(huì)伴隨著孔內(nèi)粗糙的產(chǎn)生。解膠或加速：槽液使用時(shí)間太長(zhǎng)出現(xiàn)混濁，因?yàn)楝F(xiàn)在多數(shù)解膠液采用氟硼酸配制，這樣它會(huì)攻擊FR-4中的玻璃纖維，造成槽液中的硅酸鹽，鈣鹽的升高，另外槽液中銅含量和溶錫量的增加液會(huì)造成板面銅粒的產(chǎn)生。沉銅槽本身主要是槽液活性過(guò)強(qiáng)，空氣攪拌有灰塵，槽液中的固體懸浮的小顆粒較多等所致，可以通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，增加或更換空氣過(guò)濾濾芯，整槽過(guò)濾等來(lái)有效解決。沉銅后暫時(shí)存放沉銅板的稀酸槽，槽液要保持干凈，槽液混濁時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。沉銅板存放時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則板面容易氧化，即使在酸性溶液里也會(huì)氧化，且氧化后氧化膜更難處理掉，這樣板面也會(huì)產(chǎn)生銅粒。以上所說(shuō)沉銅工序造沉的板面銅粒，除板面氧化造成的以外，一般在板面上分布較為均勻，規(guī)律性較強(qiáng)，且在此處產(chǎn)生的污染無(wú)論導(dǎo)電與否，都會(huì)造成電鍍銅板面銅粒的產(chǎn)生，處理時(shí)可采用一些小試驗(yàn)板分步單獨(dú)處理對(duì)照判定，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)故障板可以用軟刷輕刷即可解決;圖形轉(zhuǎn)移工序：顯影有余膠(極薄的殘膜電鍍時(shí)也可以鍍上并被包覆)，或顯影后后清洗不干凈，或板件在圖形轉(zhuǎn)移后放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成板面不同程度的氧化，特別是板面清洗不良狀況下或存放車間空氣污染較重時(shí)。解決方法也就是加強(qiáng)水洗，加強(qiáng)計(jì)劃安排好進(jìn)度，加強(qiáng)酸性除油強(qiáng)度等。酸銅電鍍槽本身，此時(shí)其前處理，一般不會(huì)造成板面銅粒，因?yàn)榉菍?dǎo)電性顆粒最多造成板面漏鍍或凹坑。銅缸造成板面銅粒的原因大概歸納為幾方面：槽液參數(shù)維護(hù)方面，生產(chǎn)操作方面，物料方面和工藝維護(hù)方面。槽液參數(shù)維護(hù)方面包括硫酸含量過(guò)高，銅含量過(guò)低，槽液溫度低或過(guò)高，特別沒(méi)有溫控冷卻系統(tǒng)的工廠，此時(shí)會(huì)造成槽液的電流密度范圍下降，按照正常的生產(chǎn)工藝操作，可能會(huì)在槽液中產(chǎn)生銅粉，混入槽液中;生產(chǎn)操作方面主要時(shí)打電流過(guò)大，夾板不良，空夾點(diǎn)，槽中掉板靠著陽(yáng)極溶解等同樣會(huì)造成部分板件電流過(guò)大，產(chǎn)生銅粉，掉入槽液，逐漸產(chǎn)生銅粒故障;物料方面主要是磷銅角磷含量和磷分布均勻性的問(wèn)題;生產(chǎn)維護(hù)方面主要是大處理，銅角添加時(shí)掉入槽中，主要是大處理時(shí)，陽(yáng)極清洗和陽(yáng)極袋清洗，很多工廠都處理不好，存在一些隱患。銅球大處理是應(yīng)將表面清洗干凈，并用雙氧水微蝕出新鮮銅面，陽(yáng)極袋應(yīng)先后用硫酸雙氧水和堿液浸泡，清洗干凈，特別是陽(yáng)極袋要用5-10微米的間隙PP濾袋。這個(gè)缺陷引起的工序也較多，從沉銅，圖形轉(zhuǎn)移，到電鍍前處理，鍍銅以及鍍錫。沉銅造成的主要是沉銅掛籃長(zhǎng)期清洗不良，在微蝕時(shí)含有鈀銅的污染液會(huì)從掛籃上滴在板面上，形成污染，在沉銅板電后造成點(diǎn)狀漏鍍亦即凹坑。圖形轉(zhuǎn)移工序主要是設(shè)備維護(hù)和顯影清洗不良造成，原因頗多：刷板機(jī)刷輥吸水棍污染膠漬，吹干烘干段風(fēng)刀風(fēng)機(jī)內(nèi)臟，有油污粉塵等，板面貼膜或印刷前除塵不當(dāng)，顯影機(jī)顯影不凈，顯影后水洗不良，含硅的消泡劑污染板面等。電鍍前處理，因?yàn)闊o(wú)論是酸性除油劑，微蝕，預(yù)浸，槽液主要成分都有硫酸，因此水質(zhì)硬度較高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)混濁，污染板面;另外部分公司掛具包膠不良，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)發(fā)現(xiàn)包膠在槽夜里溶解擴(kuò)散，污染槽液;這些非導(dǎo)電性的微粒吸附在板件表面，對(duì)后續(xù)電鍍都有可能造成不同程度的電鍍凹坑。酸銅電鍍槽本身可能以下幾個(gè)方面：鼓氣管偏離原位置，空氣攪拌不均勻;過(guò)濾泵漏氣或進(jìn)液口靠近鼓氣管吸入空氣，產(chǎn)生細(xì)碎的空氣泡，吸附在板面或線邊，特別是橫向線邊，線角處;另外可能還有一點(diǎn)是使用劣質(zhì)的棉芯，處理不徹底，棉芯制造過(guò)程中使用的防靜電處理劑污染槽液，造成漏鍍，這種情況可加大鼓氣，將液面泡沫及時(shí)清理干凈即可，棉芯應(yīng)用酸堿浸泡后，板面顏色發(fā)白或色澤不均：主要是光劑或維護(hù)問(wèn)題，有時(shí)還可能是酸性除油后清洗問(wèn)題，微蝕問(wèn)題。銅缸光劑失調(diào)，有機(jī)污染嚴(yán)重，槽液溫度過(guò)高都可能造成。酸性除油一般不會(huì)有清洗問(wèn)題，但如是水質(zhì)PH值偏酸且有機(jī)物較多特別是回收循環(huán)水洗，則有可能會(huì)造成清洗不良，微蝕不均現(xiàn)象;微蝕主要考慮微蝕劑含量過(guò)低，微蝕液內(nèi)銅含量偏高，槽液溫度低等，也會(huì)造成板面微蝕不均勻;此外，清洗水水質(zhì)差，水洗時(shí)間稍長(zhǎng)或預(yù)浸酸液污染，處理后板面可能會(huì)有輕微氧化，在銅槽電鍍時(shí)，因是酸性氧化且板件是帶電入槽，氧化物很難除去，也會(huì)造成板面顏色不均;另外板面接觸到陽(yáng)極袋，陽(yáng)極導(dǎo)電不均，陽(yáng)極鈍化等情況也會(huì)造成此類缺陷。本文中所總結(jié)的一些酸性鍍銅工藝中常見(jiàn)的問(wèn)題。同時(shí)酸性鍍銅工藝因?yàn)槠淙芤夯境煞趾?jiǎn)單，溶液穩(wěn)定，電流效率高，加入適當(dāng)光亮劑就可以得到高光亮度、高整平性、高均鍍能力的鍍層，因而得到廣泛的應(yīng)用。酸性鍍銅層的好壞，關(guān)鍵也在于酸銅光亮劑的選擇與應(yīng)用。因此希望廣大工作人員能在日常工作中積累經(jīng)驗(yàn)，不僅能發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題，也能創(chuàng)新的從根本的提高工藝水平。
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