震動對電鍍銅的影響

王 佐 王 敏 李清春 郭 宇 黃 慧

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

0 前言

對于高板厚孔徑比（高縱橫比）的印制電路板（PCB）在電鍍過程中，為保證電鍍效果，往往需要打氣加速藥水流動，從而提升藥水的貫穿性。電鍍過程中打氣形成微小氣泡進入孔內(nèi)，不及時排除。殘留在孔內(nèi)，藥水無法及時貫穿，造成電鍍不上銅或錫，蝕刻后形成孔無銅開路報廢。另外，電鍍缸內(nèi)存在異物，電鍍過程中打氣加大藥水流動，從而將異物帶入孔內(nèi)，造成藥水無法正常流動堵孔，電鍍完畢后蝕刻造成孔無銅。為改善此類品質(zhì)往往需要在電鍍缸添加震動，其主要目的就是將微小氣泡能及時排出，同時震動過程中可以保證生產(chǎn)板在缸體隨時變動，及時將孔內(nèi)雜物及時排出，從而改善生產(chǎn)品質(zhì)。

1 震動對電鍍品質(zhì)的影響

為保證電鍍生產(chǎn)品質(zhì)，電鍍缸生產(chǎn)不僅僅考慮搖擺、打氣等因素的影響，震動對其影響因素尤為重要，常見的孔內(nèi)無金屬化銅現(xiàn)象（如圖1～圖3）。

以上孔無銅特征都可歸結(jié)為氣泡引起。電鍍過程中雖然有搖擺等機械作用，但是氣泡一旦進孔，受表面張力的影響很難驅(qū)除，對于孔徑較?。ā?.2 mm）板件的加工，尤其是高縱橫比，是很大的隱患。為了改善這一現(xiàn)象，在電鍍線飛巴上安裝電震來驅(qū)趕氣泡。本文主要講述振幅對電鍍的影響，從震動頻率與孔徑大小之間的關(guān)系等因素來研究對孔無銅的影響因素。

圖1 孔中無銅

圖2 孔壁兩側(cè)呈對稱分布

圖3 孔口至中漸薄

2 震動對電鍍過程品質(zhì)改善

2.1 震動振幅對板面氣泡的改善

電鍍過程中，藥水循環(huán)需要打氣等加快流動，在此過程中氣泡除了粘附在孔內(nèi)造成孔中心無金屬外，也會有粘附在板面上造成板面凹坑的品質(zhì)問題。圖形電鍍過程中，干膜與電鍍基材銅形成的界面高度差，槽液中鼓氣帶來的微小氣泡更能覆著在干膜邊緣，造成相應(yīng)銅區(qū)鍍銅不上更能這種現(xiàn)象尤其明顯（如圖4）。

表面氣泡不能及時趕出，此位置線路導(dǎo)致藥水交換不暢，電鍍后從而形成凹坑，蝕刻后進入影響線寬線距或線路開路缺口。電鍍過程中添加震動，從而帶動板件震動，能及時趕走氣泡，避免此類問題影響生產(chǎn)品質(zhì)。

圖4 圖形電鍍過程示意圖

2.2 震動對深鍍能力的改善

PCB制作中，電鍍的深鍍能力是一個很重要的技術(shù)指標。在同樣的電鍍條件下，PCB的縱橫比越大，溶液在孔內(nèi)交換的難度也會加大，電鍍時深鍍能力隨之加大，電鍍過程中添加震動，進而加快藥水在孔內(nèi)的交換，從而提升深鍍能力。對此安排如下實驗：

選取實驗板2 PNL，板厚為3.0 mm，孔徑設(shè)置為0.3 mm、0.35 mm、0.4 mm和0.45 mm四種孔徑，板件縱橫比為10～6.7之間，分別夾在同一槽的不同飛鈀上加工，一個飛鈀打開震動，另一個飛鈀不使用電震。電鍍完畢后取相同位置的排孔做切片進行觀察，得到的實驗結(jié)果如下：（震動方式：震10 s停10 s，震動頻率：25 Hz）（見表1）。

以上結(jié)果來看，同樣規(guī)格的PCB使用震動加工時深鍍能力有很明顯的提升，在相同縱橫比、相同電鍍參數(shù)等條件下，有震動相比無震動深鍍能力提升10%～12%之間。

2.3 震動對不同位置的對比

選取實驗板3 PNL，板厚為3.0 mm，孔徑設(shè)置為0.35 mm，板件縱橫比為8.5：1，夾在同一飛鈀左中右位置（如圖5）。

震動采用震10 s停10 s循環(huán)至電鍍結(jié)束，震動頻率：25 Hz，電鍍完畢后取板件下部同一水平方向的排孔，從離電震最近的位置每片板各取3個切片，對比不同位置處的深鍍能力，得到的實驗結(jié)果（見表2）。

從結(jié)果來看，中間位置深鍍能力比震動兩邊深鍍能力差4%～6%之間，說明越是靠近震動位置深鍍能力越好。

表1 開震動與不開震動對比結(jié)果

圖5 不同距離位置刮板方式

表2 不同距離間對比結(jié)果

2.4 不同震動設(shè)置對比

以上結(jié)果可知，左、中、右所感應(yīng)的震動幅度不一樣，深鍍能力也會存在較大差異，按行業(yè)震動幅度標準40±20 mm/s，安排DOE實驗，測試不同震動程式和震動頻率下對深鍍能力的影響（見表3）。 取板厚3.0 mm 最小孔徑0.35 mm 和板厚4.0 mm 最小孔徑0.45 mm 兩種規(guī)格PCB安排兩次DOE實驗進行驗證，為保證其他因素的影響，實驗設(shè)計在同一個銅槽制作，電流參數(shù)等都保持一致，飛鈀掛板方式分為做左、中、右三塊，測試掛板方式（如圖5）。電鍍后切片結(jié)果見表4、表5所示 。

表3 DOE 設(shè)計條件

表4 板厚3.0 mm測試結(jié)果

表5 板厚4.0 mm測試結(jié)果

通過實驗結(jié)果分析可知：

（1）通過選取不同板厚跟進測試T/P值，靠近震動位置的深鍍能力要比中間位置提高3%～5%；

（2）由以上兩組測試數(shù)據(jù)可知，同一規(guī)格的板厚，電震頻率30 Hz深鍍能力比25 Hz T/P值好1%～2%；

（3）由以上兩組測試數(shù)據(jù)可知，同一規(guī)格的板厚，震動方式對深鍍能力影響無差異。

2.5 震動的維護與檢查

電鍍震動主要安裝在缸體的兩邊，為確保震動正常，要求生產(chǎn)每天巡線檢查電震的工作狀態(tài)。常規(guī)的檢查方式：手摸有震感，目視檢查V座上的螺絲是否松動；對于定量檢查，需使用便攜式的震動測試儀，測量其單位時間內(nèi)的位移，以判定震動的強度是否滿足要求，有沒有發(fā)生變化。測量方法主要是測試飛鈀側(cè)面左中右三點，按行業(yè)驗收標準40±20 mm/s，超出則需更換。

3 總結(jié)

在PCB 電鍍過程中震動對孔內(nèi)和板面的氣泡有很大的改善，通過實驗可知震動對深鍍能力影響較大，具體如下：

（1）震動對電鍍表面凹痕、堵孔及孔內(nèi)氣泡等品質(zhì)異常有改善，通過震動可以加大PCB在電鍍過程中的擺動，從而能夠及時將孔內(nèi)氣泡、雜物等及時排出，改善生產(chǎn)品質(zhì)。

（2）電鍍缸有震動的深鍍能力要好于無震動，有震動的T/P值比無震動的效果提高10%～12%；

（3）距離震動位置越近，深鍍能力效果越好，靠近震動的地方T/P值相對比較遠位置提高3%～5%；

（4）震動頻率對電鍍深鍍能力有影響，震動頻率越大，深鍍能力越好；

（5）震動幅度對電鍍深鍍能力影響不大，震動幅度不是影響深鍍能力的主要因素；

（6）震動設(shè)備會受環(huán)境、電流因素的影響，生產(chǎn)過程中要求每班檢測，保證震動正常工作，從而保證生產(chǎn)品質(zhì)。