銅離子高濃度狀態(tài)下棕化不良的改善

何 亮 張良昌 謝旭文

（珠海杰賽科技有限公司，廣東 珠海 519170）

（廣州杰賽電子有限公司，廣東 廣州 510032）

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引言

在PCB工藝流程中，棕化的主要作用是粗化銅面，并在銅表面形成一層棕色的有機(jī)金屬轉(zhuǎn)化膜以增強(qiáng)多層板內(nèi)層銅面與環(huán)氧樹(shù)脂之間的結(jié)合力，因此棕化效果的保證是至關(guān)重要的。受板件結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量影響，當(dāng)水平線(xiàn)經(jīng)常處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，銅離子在高濃度狀態(tài)下易出現(xiàn)結(jié)晶，并附著于缸壁或缸底部；結(jié)晶在藥水循環(huán)過(guò)程中不斷被輸送至缸體各個(gè)部位，進(jìn)而加劇過(guò)濾系統(tǒng)的堵塞以及缸體臟污，從而不斷降低藥水交換速率及藥水活性，進(jìn)而產(chǎn)生棕化不良現(xiàn)象。本文基于棕化水平線(xiàn)經(jīng)常處于停機(jī)或不連續(xù)做板狀態(tài)下，對(duì)銅離子高濃度狀態(tài)下棕化不良改善的闡述。

1 棕化過(guò)程及影響因素分析

1.1 棕化流程

酸洗→二級(jí)水洗→堿洗→三級(jí)水洗→預(yù)浸→棕化→三級(jí)DI水洗→烘干。

1.2 棕化過(guò)程及影響因素描述

PCB內(nèi)層芯板在經(jīng)過(guò)酸堿洗/預(yù)浸活化后進(jìn)入棕化缸，棕化過(guò)程中銅面被咬蝕，產(chǎn)生的銅離子進(jìn)入到藥水中，藥水有效成分降低，并且銅離子濃度不斷上升。如過(guò)程無(wú)補(bǔ)加藥水，則藥水有效成分將很快被消耗，棕化效果無(wú)法持續(xù)保證，而銅離子的不斷升高也會(huì)加劇逆向反應(yīng)程度，抑制銅被咬蝕，從而影響銅面粗化效果。因此持續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，合理的自動(dòng)添加比例及自動(dòng)排藥比例將有利于藥水的不斷更新，保持藥水活性，緩解銅離子上升速率，抑制逆向反應(yīng)程度，保證銅面粗化效果。

受板件結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量影響，棕化水平線(xiàn)可能會(huì)經(jīng)常處于停機(jī)或不連續(xù)做板狀態(tài)，停機(jī)過(guò)程中的銅離子在高濃度狀態(tài)下易出現(xiàn)沉淀結(jié)晶；結(jié)晶對(duì)棕化缸體臟污及過(guò)濾器過(guò)濾棉芯的過(guò)濾效果具有明顯的抑制作用，將直接影響到棕化藥水交換的速率及藥水活性；因此合理的倒缸頻率及過(guò)濾棉芯更換/清洗頻率將有助于藥水活性及過(guò)濾效果的維持，以確保藥水交換更新速率。

2 銅離子高濃度狀態(tài)下出現(xiàn)棕化不良的時(shí)機(jī)分析及改善試驗(yàn)

2.1 分析方案

（1）每日跟進(jìn)棕化缸藥水分析結(jié)果，確認(rèn)藥水濃度是否合格，并及時(shí)調(diào)整自動(dòng)添加藥水比例及自動(dòng)排藥比例；

（2）觀(guān)察每日銅離子濃度變化，預(yù)判棕化不良出現(xiàn)時(shí)機(jī)；

（3）在高銅離子濃度狀態(tài)下（≥20 g/L），調(diào)整試驗(yàn)過(guò)濾棉芯的更換頻率（表1所示），判斷過(guò)濾效果對(duì)棕化效果的影響。

表1 過(guò)濾棉芯更換/清洗頻率對(duì)比

3.2 分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析見(jiàn)表2、表3。

表2 1次/2天更換過(guò)濾棉芯的藥水濃度統(tǒng)計(jì)

表3 1次/4天更換過(guò)濾棉芯的藥水濃度統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)結(jié)論：

（1）由表2小結(jié)，按照1次/2天的頻率更換過(guò)濾棉芯，1次/班的頻率清洗過(guò)濾棉芯，生產(chǎn)過(guò)程正常，未見(jiàn)棕化不良現(xiàn)象；

（2）由表3小結(jié)，按照1次/4天的頻率更換過(guò)濾棉芯，1次/班的頻率清洗過(guò)濾棉芯，過(guò)濾棉芯堵塞嚴(yán)重，反應(yīng)槽內(nèi)液位高度不足，藥水交換更新速率緩慢，藥水交換效果差；銅離子也因此持續(xù)上升，超過(guò)25 g/L，逆向反應(yīng)加劇，粗化銅面反應(yīng)被抑制，生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)板逐漸可見(jiàn)明顯的棕化色差、不上棕化及棕化滾輪印等棕化不良現(xiàn)象，剝離強(qiáng)度也被降低。

3 改善措施

（1）受板件結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量影響，在棕化水平線(xiàn)經(jīng)常處于停機(jī)或不連續(xù)做板狀態(tài)下，停機(jī)過(guò)程中的銅離子在高濃度狀態(tài)下易出現(xiàn)沉淀結(jié)晶；結(jié)晶對(duì)棕化缸體臟污及過(guò)濾器過(guò)濾棉芯的過(guò)濾效果具有明顯的抑制作用，將直接影響到棕化藥水交換的速率及藥水活性；因此合理的倒缸頻率及過(guò)濾棉芯更換/清洗頻率將有助于藥水活性及過(guò)濾效果的維持，以確保藥水交換更新速率；

（2）長(zhǎng)期停機(jī)狀態(tài)下，當(dāng)銅離子處于高濃度狀態(tài)下（≥20 g/L）時(shí)，應(yīng)提高過(guò)濾棉芯的更換及清洗頻率，本次試驗(yàn)結(jié)論為：按照1次/2天的頻率更換過(guò)濾棉芯，1次/班的頻率清洗過(guò)濾棉芯，過(guò)濾棉芯無(wú)堵塞現(xiàn)象，可確保藥水交換更新速率，保證藥水過(guò)濾效果及活性要求。