淺談線路板圖形電鍍阻鍍成因及解決之道

林偉東 吳榮萱

（深圳市正天偉科技有限公司，廣東 深圳 518126）

1 前言

印制電路板主要趨勢體現(xiàn)為輕、薄、短、小，其集成密度、層數(shù)不斷增加，可靠性要求不斷加嚴(yán)。特別是孔徑的不斷變小，孔徑也由之前的0.40 mm變小至0.25 mm、0.20 mm，甚至更小。這直接導(dǎo)致在PCB每個(gè)制程的難加大很多，如PTH線沉銅效果不佳，電鍍線灌孔性不行，顯影線、水平線清洗及烘干效果不好等諸如此類的問題層出不窮。在此，引入電鍍阻鍍這個(gè)問題。阻鍍，顧名思義就是阻礙板件銅面正常電鍍，使銅厚不夠或鍍銅錫不良等。

2 電鍍阻鍍的類型

2.1 點(diǎn)狀阻鍍

圖1為鍍完二銅及錫的切片（右側(cè)放大圖），點(diǎn)狀位基本無鍍上二銅，只鍍上了錫，所以定義為點(diǎn)狀阻鍍。

圖1 點(diǎn)狀阻鍍

2.2 孔口處流膠阻鍍

如圖2孔破位置斷口較整齊，內(nèi)層銅箔回蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重，孔破位置明顯為二銅及錫皆未鍍上，受蝕刻液攻擊所至，兩端均有孔破，此為孔口處流膠阻鍍。

圖2 孔口處流膠阻鍍

2.3 二銅漸薄型阻鍍

如圖3孔內(nèi)一次銅完整，但二次銅從孔口到孔中心從厚至薄，直至無二次銅的阻鍍模式。

圖3 二銅漸薄型阻鍍

3 驗(yàn)證電鍍阻鍍的根因

按人機(jī)料法環(huán)因素分析，影響電鍍阻鍍的因素有許多，而最主要因素有D/F貼膜后至曝光停留時(shí)間長，D/F顯影后至PPL電鍍停留時(shí)間，D/F顯影干膜殘?jiān)?，干膜前處理?xiàng)l件，干膜翻洗不良等?，F(xiàn)就這幾個(gè)因素結(jié)合親身經(jīng)歷的案例進(jìn)行剖析。

3.1 停留時(shí)間的影響

針對板電后，貼干膜后及顯影后不同段的停留時(shí)間，設(shè)計(jì)以下DOE試板驗(yàn)證（萬孔板：56000孔/PNL，板厚2.4 mm，孔徑0.30 mm，厚徑比8：1），結(jié)果見表1。

表1 萬孔板做DOE試板結(jié)果

由表可知，對于貼膜后停留時(shí)間過長，對電鍍阻鍍的貢獻(xiàn)度最大，其次是曝光后及顯影后停留時(shí)間過長，都會造成一定比例的電鍍阻鍍?nèi)毕荨Ｔ蚓褪请姸~前孔壁附有一層抗鍍物質(zhì)，只是抗鍍物質(zhì)厚度厚度不一，最終表現(xiàn)出來的孔破缺陷類型有所差異。

3.2 干膜前處理/顯影線/翻洗板的不同條件影響

不同條件的試板，可知顯影藥水清洗不凈，顯影缸內(nèi)膠渣，顯影缸內(nèi)黃油，干膜修補(bǔ)油，翻洗不良等造成的電鍍阻鍍問題，見表2。

3.3 PCB板設(shè)計(jì)上的影響（固定區(qū)域孔破問題）

在生產(chǎn)過常中曾出現(xiàn)上述類型2.2孔口處流膠阻鍍而造成孔破，且一旦發(fā)生比例1.6%到3.0%。發(fā)生此類孔破板有兩個(gè)共同點(diǎn)：一是板層數(shù)高(八層及以上)，二是相對較為固定單元區(qū)域。對此也曾查找了很多原因并與同行交流及查閱相關(guān)文獻(xiàn)[1]，提到的原因是：貼膜前固定單元區(qū)域板面溫度高，因生產(chǎn)板層數(shù)高，內(nèi)層多張大銅面疊加，并且周圍透氣孔少熱散熱差； 還有貼膜后板沒有冷卻就疊在一起，存在干膜繼續(xù)流膠入孔的可能性。

因?yàn)镻CB板設(shè)計(jì)優(yōu)化問題不見得全部能進(jìn)行，但生產(chǎn)現(xiàn)場干膜貼膜前后的參數(shù)及方法控制，廠家卻時(shí)很容易進(jìn)行的。為此，通過調(diào)整干膜前處理參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化, 及貼膜板插架放置2 H，以徹底消除此問題。改善后共生產(chǎn)514.63 m2，無干膜流膠型孔破,報(bào)廢率0%，改善幅度為100%。

表2 不同條件對電鍍阻鍍的影響結(jié)果

4 電鍍阻鍍解決之道

4.1 干膜、電鍍制程的改善

筆者曾在2006年在M公司遇到過上述有點(diǎn)狀阻鍍及二銅漸薄型阻鍍，2013年在S公司遇到固定單元區(qū)域孔口流膠阻鍍，當(dāng)時(shí)通過相關(guān)制程的改善及工藝優(yōu)化，也已解決上述問題，下面就電鍍阻鍍問題提出一些改善措施及解決之道。

4.1.1 干膜制程

（1）針對8層及以上PCB板，干膜前處理要相應(yīng)降低風(fēng)干溫度控制在80±2 ℃，并在前處理后冷卻、靜置2 h后做再做壓膜，以保證高層局部區(qū)域不會過熱；

（2）針對8層及以上PCB板貼膜后停放2 h再曝光，以防貼膜后散熱不良，造成孔口處出現(xiàn)流膠問題；

（3）貼膜后24 h內(nèi)完成顯影；

（4）顯影后與噴淋水洗之間增加水刀洗板（水洗壓力1 kg/cm2），以便有效保證小孔的清洗效果；

（5）保證顯影缸清潔度，每周需用專用清槽劑保養(yǎng)顯影缸，確保缸內(nèi)無菲林渣及黃油殘留；

（6）定期測量顯影后烘干溫度，不能大于60 ℃，原則上是孔內(nèi)及表面無水珠即可，以防孔內(nèi)流入抗鍍物質(zhì)；

（7）控制好貼膜后到曝光（12 h），顯影后到電鍍的停留時(shí)間（24 h）。

（8）對于干膜翻洗板，及時(shí)安排退洗，同時(shí)要到前工序磨披鋒線用細(xì)刷磨板并過高壓及超聲流水洗，檢查無干膜堵孔后才可進(jìn)行正常的干膜制程操作。

4.1.2 電鍍制程

（1）提高除油缸及微蝕缸濃度及溫度至中上限，加強(qiáng)前處理效果；

（2）每6 h檢查前處理缸，銅缸震動器震幅務(wù)必大于0.30 mm；

（3）在鍍銅前酸洗添加0.5 ml/l ～ 1.0 ml/l光劑，增加孔內(nèi)潤濕性；

（4）鍍銅前處理缸及水洗缸，每周保養(yǎng)洗缸必須做好，每1～3個(gè)月用氫氧化鈉及硫酸炸缸一次。

上述兩個(gè)制程，改善電鍍阻鍍的作用主要是干膜制程，電鍍制程只是輔助。還有些廠家把二銅漸薄型阻鍍定性為銅缸深鍍能力不夠，這就算深鍍能力再差，也有65%吧，那孔壁中間二銅銅厚最薄位也應(yīng)有12 μm以上，而不像二銅漸薄型阻鍍型只有1 μm ～ 3 μm，也就是說二銅漸薄型阻鍍與深鍍能力沒關(guān)系的。

4.2 電鍍阻鍍監(jiān)控方法

為了驗(yàn)證改善措施是否有效，同時(shí)考慮到二銅漸薄型在E/T測試的不可探測性，有必要對干貼及電鍍工序每月（或者定期）安排一次測試板監(jiān)控，以保證工序處于受控狀態(tài)。

設(shè)計(jì)：板厚2.4 mm，孔徑0.30 mm，萬孔板厚徑比： 8：1孔數(shù) 56 000孔/塊，

板尺寸：18''×24'' 6塊/次。

監(jiān)控流程：鉆孔 - 沉銅/板電/5 μm ～ 7 μm - 干膜制程 - 圖形電鍍10 μm ～ 20 μm - 堿性蝕刻制程。

通過萬孔板測試（Daisy chain test），做切片分析，可以全面掌握干膜、電鍍生產(chǎn)線整體是否受控，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)論

由于電鍍阻鍍問題造成的孔破（特別是二銅漸薄型）具有一定的高風(fēng)險(xiǎn)性，有很大機(jī)會逃逸E/T的檢測而漏失至客戶端，所以PCB廠家不得不認(rèn)真對待。

電鍍阻鍍的三種類型：點(diǎn)狀阻鍍、孔口處流膠阻鍍、二銅漸薄型阻鍍。雖然在表現(xiàn)模式上有差異，但不同電鍍阻鍍?nèi)毕菥科涓蚨际峭瑯拥囊蛩卦斐?。提出了確切可行的干膜制程八點(diǎn)及電鍍制程四點(diǎn)改善方法，基本上可以清除電鍍阻鍍問題。

以上為筆者的過往的經(jīng)驗(yàn)匯總及心得，僅供業(yè)界同行參考。

[1]林秀鑫,薛敏芬. 定位孔緣破孔的研究, 2012秋季國際PCB技術(shù)/信息論壇.

[2]劉元華. 一種漸薄型孔內(nèi)無銅原因分析,印制電路資訊, 2014,1.