微孔無(wú)銅原因分析與改善

周 毅 崔青鵬 陳 雯

（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

1 前言

隨著電子行業(yè)的不斷發(fā)展，印制線路板亦越來(lái)越精細(xì)，不僅表現(xiàn)在線寬/線距更細(xì)、更密集，層數(shù)更高，同時(shí)導(dǎo)通孔的孔徑也越來(lái)越小，即厚徑比越來(lái)越高，這不僅對(duì)鉆孔工藝和設(shè)備提出了更高的要求，也對(duì)與導(dǎo)通相關(guān)的其他工藝如沉銅、線路、電鍍等亦提出了更高的要求，由于孔徑過(guò)小，很多鉆孔后制程都可能對(duì)孔導(dǎo)通產(chǎn)生重要的影響。行業(yè)內(nèi)對(duì)于孔徑小于0.3 mm的導(dǎo)通孔可稱之為微孔，針對(duì)這些微孔，在整孔的過(guò)程中的很多步驟都可能造成堵孔，以致堵孔后電鍍銅錫不良而造成孔無(wú)銅、孔銅偏薄等品質(zhì)隱患，針對(duì)這些品質(zhì)隱患的易發(fā)點(diǎn)，我們針對(duì)各制程進(jìn)行了優(yōu)化和改造，以此配合微孔的高厚徑比產(chǎn)品的生產(chǎn)。

2 原因分析

對(duì)微孔而言，鉆孔的質(zhì)量和銅錫的深鍍能力是影響微孔質(zhì)量的重要因素，而影響這兩項(xiàng)的涉及到鉆機(jī)、鍍液能力、材料等諸多方面，因此，我們以下的各項(xiàng)跟進(jìn)結(jié)果都是基于銅錫缸的深鍍能力能夠滿足我公司要求的基礎(chǔ)上的結(jié)果，對(duì)從PTH至電鍍過(guò)程中的環(huán)節(jié)進(jìn)行討論。

2.1 不潔生產(chǎn)帶來(lái)的影響

所謂不潔生產(chǎn)帶來(lái)的影響即生產(chǎn)制造過(guò)程中由于保養(yǎng)不及時(shí)，氣候的急劇變化等因素，制程滋生異物，在孔的導(dǎo)通過(guò)程中，異物堵孔而導(dǎo)致孔無(wú)法正常導(dǎo)通。

此類異物分為兩種：一種是帶入型異物，如板灰、破舊掛具剝落的渣屑、油污等雜質(zhì)；另一種是自生型異物，如霉菌類。

前者多發(fā)生于沉銅、電鍍等垂直線的大型缸體內(nèi)，需要對(duì)缸體進(jìn)行定期保養(yǎng)，對(duì)掛具進(jìn)行定期硝化處理即可有效避免。但是對(duì)于后者，多發(fā)生于各類生產(chǎn)線的水洗缸、有機(jī)酸缸，除了定期的保養(yǎng)外，當(dāng)室溫變高時(shí)，制程工程師就要對(duì)相關(guān)缸體進(jìn)行每日檢查，每年的春夏季節(jié)，此類缸體特別容易長(zhǎng)菌，由于霉菌類是以分裂法進(jìn)行繁殖的，繁殖周期只要20 min ～ 30 min，所以需要每日巡線檢查，霉菌一般呈現(xiàn)白色絮狀，因?yàn)楦左w多為淺色PP制，如果光線不好，初期用肉眼很難發(fā)現(xiàn)，日常巡線時(shí)可以用手觸摸缸壁是否有濕滑的現(xiàn)象，并且用手指搓，如果搓洗后可以接觸到缸壁則水質(zhì)合格，如果搓洗后仍然呈現(xiàn)濕滑的狀態(tài)，則缸內(nèi)水質(zhì)已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，需要排掉整缸藥水并且對(duì)缸體進(jìn)行酸洗處理。如各線除油后的水洗缸、電鍍鎳金的磺酸缸（此缸雖然不能造成孔無(wú)銅但是會(huì)造成電鎳層疏松而導(dǎo)致的金面發(fā)紅/發(fā)黑/剝離等嚴(yán)重的品質(zhì)隱患）等都需要對(duì)此項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。對(duì)于水質(zhì)的檢查可以通過(guò)電導(dǎo)率數(shù)值來(lái)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)電導(dǎo)率大于2000 ms/cm3時(shí)，水質(zhì)已經(jīng)不符合要求，需要進(jìn)行換缸處理。

2.2 電鍍氣泡堵孔

在電鍍過(guò)程中，孔無(wú)銅最常見的原因就是氣泡堵孔導(dǎo)致的電鍍不上。對(duì)于微孔而言，需要進(jìn)到0.3 mm孔徑下的孔徑內(nèi)，那么氣泡的直徑亦應(yīng)小于0.3 mm。

電鍍缸內(nèi)氣泡的產(chǎn)生很大一部分來(lái)自于空氣攪拌，業(yè)內(nèi)目前普遍采用H型打氣管（因競(jìng)銘舊線雖有底噴，但是尺寸和泵的功率不適合，打開底噴會(huì)出現(xiàn)電鍍發(fā)白的現(xiàn)象，恢復(fù)底噴還需要進(jìn)行設(shè)備改造），打氣孔的直徑約為5 mm，此類打出的氣泡是不會(huì)進(jìn)入到微孔內(nèi)的，但是如果為了平衡鍍液打氣攪拌的均勻性，打氣管會(huì)橫貫整個(gè)缸體，同時(shí)過(guò)濾泵的出入口為保證過(guò)濾的整缸性，亦會(huì)成對(duì)角分列缸體兩側(cè)（如圖1所示），則打氣產(chǎn)生的氣泡會(huì)被過(guò)濾泵吸入，經(jīng)過(guò)棉芯（10 mm）的過(guò)濾，會(huì)變成很小的氣泡（如圖2所示）。

因此，為避免過(guò)濾泵吸入空氣，會(huì)在過(guò)濾泵進(jìn)水口（圖1五角星處）加上擋板，既不影響過(guò)濾的吸入效果，也可有效防止氣泡吸入泵內(nèi)。當(dāng)過(guò)濾泵需要更換棉芯時(shí)，亦會(huì)在泵內(nèi)產(chǎn)生大量空氣，則需要對(duì)泵體進(jìn)行定期排氣操作，也可將排氣管直接接入缸內(nèi)，保持微開。以上兩種方法都是從氣泡的產(chǎn)生途徑去排除氣泡的影響，但是作為經(jīng)過(guò)了前處理尚未進(jìn)入缸內(nèi)的半成品，孔內(nèi)是空的，一旦進(jìn)入缸內(nèi)，孔內(nèi)即會(huì)產(chǎn)生氣泡，此類氣泡的消除方法有：（1）搖擺；（2）電震；（3）氣頂。

此三類方法都有其自身的要求，如表1所示。

表1

氣泡型堵孔所造成的孔無(wú)銅，都位于孔的中部，孔兩邊對(duì)稱，且可通過(guò)截面斷口的特點(diǎn)可以初步判斷為銅缸還是錫缸的氣泡造成，如表2所示。

2.3 鉆孔不良造成的堵孔

如前面所說(shuō)，鉆孔亦是影響孔壁質(zhì)量的重要因素之一，有如表3幾種表現(xiàn)。

2.4 外層不良導(dǎo)致的堵孔

在外層生產(chǎn)這些微孔產(chǎn)品時(shí)，存在表4以下隱患。

對(duì)于以上兩種較常出現(xiàn)的孔無(wú)銅現(xiàn)象，存在如下幾點(diǎn)可能的形成原因。

（1）火山灰型號(hào)與孔徑不匹配；

（2）孔徑過(guò)小，不適用火山灰做外層DF前處理；

（3）高壓水洗段壓力不足，不能沖洗干凈孔內(nèi)殘留火山灰；

（4）超聲波水洗震蕩頻率不足；

（5）顯影段壓力不足，顯影液濃度不足，殘留余膠入孔；

（6）顯影線水洗段壓力不足，干膜碎入孔；

（7）翻洗產(chǎn)品未完全翻洗干凈，孔內(nèi)殘留干膜碎；

針對(duì)火山灰堵孔的原因進(jìn)行詳盡的分析，采用同一產(chǎn)品對(duì)比了金剛砂噴砂與火山灰的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)金剛砂完全沒有任何堵孔的現(xiàn)象，這是由于兩種產(chǎn)品的加工條件的不同導(dǎo)致二者的粒徑跨度差很多：

（1）火山灰比重輕，制造時(shí)采用風(fēng)旋分離法，粒徑跨度大；

（2）金剛砂比重重，制造時(shí)采用水沉降分離法，粒徑跨度??；

切片的時(shí)發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的白色物質(zhì)（圖3）。

針對(duì)以上各項(xiàng)內(nèi)容，在品質(zhì)部的組織配合下，與工藝課一起對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的檢查和優(yōu)化。

（1）更換減震墊，監(jiān)測(cè)電鍍震蕩頻率；

表5

（2）將過(guò)濾泵排氣管接入缸內(nèi)；

（3）調(diào)整/檢查氣頂，監(jiān)測(cè)飛靶落速；

（4）與設(shè)備供應(yīng)商一起同一火山灰超聲波水洗的超聲波震蕩強(qiáng)度檢測(cè)方法，并定期檢測(cè)；

（5）針對(duì)微孔產(chǎn)品的外層DF前處理進(jìn)行規(guī)范，對(duì)于微孔產(chǎn)品外層DF采用超粗化做為前處理；

（6）針對(duì)外層翻洗產(chǎn)品，尤其是微孔的產(chǎn)品的孔是否透光進(jìn)行檢查/規(guī)范。

3 結(jié)論

微孔孔無(wú)銅的改善不僅僅要從電鍍鍍液的深鍍能力方面去改善，同時(shí)更不能忽視設(shè)備、流程外因素、關(guān)聯(lián)工序等方面的影響。

（1）對(duì)于沉薄銅-板電類型產(chǎn)品，板電前處理槽液要定期保養(yǎng)；

（2）正片的外層顯影后水洗段要定期保養(yǎng)，避免顯影后殘?jiān)斐啥驴祝?/p>

（3）外層翻洗產(chǎn)品要注意檢查孔內(nèi)是否翻洗干凈；

（4）電鍍工序的各項(xiàng)輔助設(shè)備要達(dá)到行業(yè)要求，避免氣泡停留；

（5）正片的外層前處理需采用化學(xué)處理方式而不適用于機(jī)械處理方式；

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