影響小孔孔化質(zhì)量的因素

Paper Code: S-059

張鳳民

滄州環(huán)宇電路板有限公司

隨著電子產(chǎn)品的小型化、便攜化，印制板的設(shè)計(jì)與制作向高密度和細(xì)線路方向發(fā)展，勢(shì)必造成印制板的孔徑越來越小，對(duì)印制板企業(yè)提出更高的要求。

孔化不良而造成的品質(zhì)問題一直是影響本公司產(chǎn)品質(zhì)量重要因素，既影響產(chǎn)品的交期，又在客戶使用過程中形成質(zhì)量隱患?，F(xiàn)根據(jù)本公司實(shí)際情況對(duì)影響孔化質(zhì)量的因素進(jìn)行分析。

1 分類

根據(jù)各工序?qū)谆斐傻挠绊懛诸惾缦拢?/p>

2 各工序造成孔化品質(zhì)問題現(xiàn)象與成因

2.1 工程

很多客戶在設(shè)計(jì)資料時(shí)由于設(shè)計(jì)或技術(shù)等方面的原因未充分考慮印制板加工過程中的困難。工程人員在審核客戶資料時(shí)應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)即印制板厚徑比不要大于6∶1（只針對(duì)本公司目前制程）當(dāng)印制板厚徑比大于6∶1會(huì)使在后工序加工時(shí)難度加大，尤其以沉銅、電鍍?yōu)樽睿零~、電鍍藥水很難通過孔內(nèi)并且孔內(nèi)氣泡很難排出。這就要求工程人員在條件與客戶允許的情況下盡量加大孔徑。若在孔徑仍不能滿足工藝要求的情況下聯(lián)系客戶是否可以調(diào)整板材厚度，從而為后續(xù)加工創(chuàng)造便利條件，減少因?yàn)榭谆煌ǘ斐傻钠焚|(zhì)問題。

2.2 鉆孔

鉆孔涉及方面較多具體如下：

2.2.1 墊板

墊板分為上蓋板和下墊板，上蓋板主要以鋁箔為主。鋁箔質(zhì)量的好壞不僅影響到鉆孔質(zhì)量、鉆頭壽命，更直接影響將來孔化的質(zhì)量。鋁箔太硬造成鉆頭磨損過度，太軟或平整度差造成毛刺過大，沉銅刷板過程中，將毛刺刷入孔內(nèi)，使溶液進(jìn)入小孔困難，氣泡難以排出從而影響孔化質(zhì)量，見圖1：

圖1

下墊板若過軟則鉆頭帶起的粉塵污染孔壁，后序雖然能沉上銅，但在整平過程中會(huì)造成孔壁鍍層脫落，嚴(yán)重造成粉塵堵孔。

2.2.2 吸塵

鉆床必須保證良好的吸塵，吸塵不良會(huì)使鉆頭帶出的粉塵污染孔壁甚至堵孔，造成孔化不良。

2.2.3 板材

板材質(zhì)量的好壞也直接影響到孔化的質(zhì)量，板材翹曲度過大，鉆孔時(shí)產(chǎn)生的毛刺就偏大。

2.2.4 鉆頭

（1）如鉆尖角較小排出物成條狀，會(huì)使孔壁粗糙對(duì)孔化造成隱患。

（2）鉆頭刃帶的寬度過大，與板材孔壁接觸加大，產(chǎn)生的熱量就越大，就會(huì)產(chǎn)生鉆污。雙面板孔內(nèi)雖然能夠沉上銅，但在后序整平過程中造成孔壁脫落或同層斷裂如圖2：

2.2.5 鉆床

圖2

當(dāng)鉆床震動(dòng)量過大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生斷鉆、堵孔。

2.2.6 人為因素

（1）蓋板未貼牢會(huì)產(chǎn)生上毛刺；

（2）板與板之間存在異物會(huì)使板上下同時(shí)產(chǎn)生毛刺；

（3）下墊板彎曲會(huì)產(chǎn)生下毛刺；

（4）重復(fù)使用墊板也會(huì)產(chǎn)生毛刺；

（5）鉆床參數(shù)設(shè)置不當(dāng)；

（6）斷鉆為及時(shí)發(fā)現(xiàn)；

（7）鉆頭上的過長(zhǎng)或過短。

2.3 沉銅

沉銅工序產(chǎn)生孔化不良的原因最復(fù)雜，下面我們就具體分析：

2.3.1 溶液

（1）印制板經(jīng)過鉆孔后，孔壁上會(huì)留下許多樹脂鉆污，由于鉆孔的高溫作用，這些樹脂鉆污會(huì)沾附在內(nèi)層銅面上，如不清除，會(huì)影響孔壁預(yù)內(nèi)層線路的電氣導(dǎo)通。因此多層板必須經(jīng)過去鉆污處理才能在進(jìn)行沉銅生產(chǎn)。

印制板首先經(jīng)過溶脹劑在高溫及堿性條件下使孔壁形成疏松的環(huán)氧樹脂，在后續(xù)氧化槽中被氧化出去。如果溶脹能力差樹脂鉆污很難在氧化槽中被氧化去除。

堿性KMNO4溶液殘留對(duì)后序整孔劑和活化劑有極大的毒害作用，因此必須在去鉆污后進(jìn)行中和處理。如中和處理不徹底。印制板在沉銅后會(huì)形成孔壁空洞，見圖10，整平過程中會(huì)出現(xiàn)爆孔或在用戶焊接過程中出現(xiàn)爆孔。

整孔劑又稱為堿除油，這一步是化學(xué)沉銅的關(guān)鍵。由于板材鉆孔后孔壁帶有電荷，使后序活化液帶負(fù)電荷的膠體鈀很難吸附于孔壁，而造成孔化失敗。這就要求整孔劑清洗孔壁、中和電性。

活化液中膠體鈀被經(jīng)過整孔處理后孔壁吸附，形成沉銅過程中的活性中心?；罨簼舛冗^低會(huì)在沉銅后造成孔壁空洞。

加速液處理過度會(huì)造成吸附于孔壁的鈀核脫落，孔壁無法沉上銅

沉銅液活性差孔壁上的銅過于薄，會(huì)形成孔壁空洞或后序酸洗過程中酸蝕掉，相反如沉銅液活性太高則孔壁上沉積的銅過于粗糙與孔壁結(jié)合力差。

鍍液深鍍能力差會(huì)造成小孔中間厚度明顯低于孔口和板面見圖3～圖6。

2.3.2 設(shè)備

本公司沉銅線、預(yù)鍍線、圖電線最早采用的是水平擺動(dòng)加機(jī)械振動(dòng)，由于擺動(dòng)性能差震動(dòng)量小，小孔板合格率相當(dāng)?shù)?，見圖7～圖10。小孔內(nèi)氣泡無法排出，從而造成孔化不良。

2008年對(duì)設(shè)備升級(jí)改造，增加大功率振動(dòng)電機(jī)，改水平式擺動(dòng)為擺動(dòng)方向與前進(jìn)方向成30o夾角，使鍍液入孔可直接沖擊孔壁，并在鍍槽內(nèi)增加浮床以增加鍍槽底部溶液的擺動(dòng)量。但震動(dòng)量加大直接作用于鍍槽，作用于印制板的震動(dòng)量有限，加上浮床阻力過大，對(duì)設(shè)備損害嚴(yán)重，致使設(shè)備頻繁出現(xiàn)故障，對(duì)孔化質(zhì)量改善有限。2011年又對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，將浮床取消，將機(jī)械擺動(dòng)改為U型懸掛式擺動(dòng)，減小振動(dòng)電機(jī)功率。雖然減小電機(jī)功率，但作用于印制板的震動(dòng)量加大，而作用于鍍槽的震動(dòng)量減小，設(shè)備故障率明顯降低，孔化質(zhì)量改善顯著。

整流器作為電鍍的主要工具對(duì)孔化質(zhì)量也有一定影響。公司2008年預(yù)鍍線改造購進(jìn)的一批整流器因當(dāng)初設(shè)計(jì)原因造成整機(jī)功率偏小，導(dǎo)致整流器故障不斷嚴(yán)重影響孔化質(zhì)量。見圖11、圖12。后更換一批大功率整流器，問題解決。

2.3.3 人為因素

人的因素主要在以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)突發(fā)事件的處理。如斷電、設(shè)備故障等意外情況發(fā)生時(shí)在制品所處槽位對(duì)孔化品質(zhì)也有一定影響。

（2）因本公司加工印制板零散的相對(duì)較多，這樣在電流調(diào)整時(shí)就會(huì)造成一定困難，電流過小會(huì)造成孔銅偏薄，電鍍粗化過程中會(huì)被蝕刻掉造成孔無銅。相反電流過大會(huì)造成孔銅粗糙，后序熱沖擊會(huì)造成孔銅斷裂。

2.4 圖轉(zhuǎn)

圖轉(zhuǎn)對(duì)孔化的影響主要有兩個(gè)方面干膜和濕膜。

2.4.1 干膜對(duì)孔化影響相對(duì)簡(jiǎn)單主要為干膜變質(zhì)引起（圖13、圖14）

由上面的圖片我們可以看出破孔的位置發(fā)生于孔沿與焊環(huán)的連接處，且破孔位置較齊整，且金相觀察孔內(nèi)鍍銅情況良好。因?yàn)榭變?nèi)鍍銅情況良好所以排除圖形電鍍以及蝕刻藥水問題。干膜變質(zhì)引發(fā)孔口產(chǎn)生余膠。

2.4.2 濕膜由于其特殊性引起孔化不良

濕膜涂布過程主要靠調(diào)節(jié)涂布輪的壓力來控制濕膜厚度。濕膜厚度一般控制在12微米～16微米。壓力過小會(huì)導(dǎo)致孔口油墨變薄，在烘烤過程中造成“烤死”現(xiàn)象，在電鍍時(shí)不能鍍上銅和錫而造成孔口無銅如圖。

同樣如烘烤時(shí)溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)出現(xiàn)上訴現(xiàn)象。與之相反如涂布?jí)毫^大，雖然表面油墨厚度增加不易出現(xiàn)“烤死”現(xiàn)象，但會(huì)使油墨進(jìn)入孔內(nèi)，使鍍液無法進(jìn)入孔內(nèi)，如圖。

圖17

一銅和二銅的斷層較齊整，為油墨入孔組織藥液進(jìn)入孔內(nèi)造成。

2.5 其它原因

其他影響孔化品質(zhì)的工序包括圖電、蝕刻、感光、整平。

（1）圖電影響孔化品質(zhì)因素與沉銅大體相近主要為溶液深度能力見圖3～圖6。設(shè)備問題見圖8、圖9孔內(nèi)氣泡無法排出而造成。人為因素主要粗化過度造成孔無銅和電流調(diào)整不當(dāng)孔銅薄不能承受熱沖擊。

（2）蝕刻為退錫過程中，退除次數(shù)過多或時(shí)間過長(zhǎng)造成退錫液侵蝕銅層導(dǎo)致銅層過薄。感光所出現(xiàn)的問題與蝕刻大體相同，為返工過程退錫時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致孔銅變薄，如下圖。

圖18

圖18線上為焊盤銅厚，線下為阻焊下銅厚。從圖片上我們可以很明顯的看出，焊盤上的銅厚度與阻焊下的銅厚度明顯有差異。

（3）整平主要原因在于前處理過度導(dǎo)致孔銅變薄和噴錫溫度過高造成孔銅斷裂。

3 總結(jié)

以上分析只是本人對(duì)本公司影響小孔孔化質(zhì)量的因素一些觀點(diǎn)，由于技術(shù)水平有限錯(cuò)誤在所難免，歡迎大家批評(píng)指正。