試析PCB、軟硬結合板孔壁鍍層空洞的成因及對策

文章來源：PCB技術與品質作者：鄧靈芝查看手機網址

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人氣：5950發布日期：2017-07-04 03:01【大中小】

化學沉銅是PCB、軟硬結合板孔金屬化過程中，一個非常重要的步驟，其目的是在孔壁以及銅面上，形成極薄的導電銅層，為后面的電鍍做準備。而孔壁鍍層的空洞是PCB、軟硬結合板孔金屬化常見的缺陷之一，也是易引起印制電路板批量報廢的項目之一，因此解決印制電路板鍍層空洞問題是印制板廠家重點控制的一項內容，但由于造成其缺陷的原因多種多樣，只有準確的判斷其缺陷的特征才能有效的找出解決的方案。

1、PTH造成的孔壁鍍層空洞
PTH造成的孔壁鍍層空洞主要是點狀的或環狀的空洞，具體產生的原因如下：
（1）槽液的溫度
槽液的溫度對溶液的活性也存在著重要的影響。在各溶液中一般都會有溫度的要求，其中有些是要嚴格控制的。所以對槽液的溫度也要隨時關注。
（2）活化液的控制
二價錫離子偏低會造成膠體鈀的分解，影響鈀的吸附，但只要對活化液定時的進行添加補充，不會造成大的問題。活化液控制的重點是不能用空氣攪拌，空氣中的氧會氧化二價錫離子，同時也不能有水進入，會造成SnCl2的水解。
（3）清洗的溫度
清洗的溫度常常被人忽視，清洗的最佳溫度是在20℃以上，若低于15℃就會影響清洗的效果。在冬季的時候，水溫會變的很低，尤其是在北方。由于水洗的溫度低，板子在清洗后的溫度也會變的很低，在進入銅缸后板子的溫度不能立刻升上來，會因為錯過了銅沉積的黃金時間而影響沉積的效果。所以在環境溫度較低的地方，也要注意清洗水的溫度。
（4）整孔劑的使用溫度、濃度與時間
藥液的溫度有著較嚴格的要求，過高的溫度會造成整孔劑的分解，使整孔劑的濃度變低，影響整孔的效果，其明顯的特征是在孔內的玻璃纖維布處出現點狀空洞。只有藥液的溫度、濃度與時間妥善的配合，才能得到良好的整孔效果，同時又能節約成本。藥液中不斷累積的銅離子濃度，也必須嚴格控制。
（5）還原劑的使用溫度、濃度與時間
還原的作用是去除去鉆污后殘留的錳酸鉀和高錳酸鉀，藥液相關參數的失控都會影響其作用，其明顯的特征是在孔內的樹脂處出現點狀空洞。
（6）震蕩器和搖擺
震蕩器和搖擺的失控會造成環狀的空洞，這主要是由于孔內的氣泡未能排除，以高厚徑比的小孔板最為明顯。其明顯的特征是孔內的空洞對稱，而孔內有銅的部分銅厚正常，圖形電鍍層（二次銅）包裹全板鍍層（一次銅）。

2、圖形轉移造成的孔壁鍍層空洞
圖形轉移造成的孔壁鍍層空洞主要是孔口環狀和孔中環狀的空洞，具體產生的原因如下：
（1）前處理刷板
刷板的壓力過大，將全板銅和PTH孔口處的銅層被刷磨掉，使后面的圖形電鍍無法鍍上銅，從而產生孔口環狀空洞。其明顯的特征是孔口的銅層漸漸變薄，圖形電鍍層包裹全板鍍層。所以要通過做磨痕測試，控制刷板壓力。
（2）孔口殘膠
在圖形轉移工序對工藝參數的控制非常重要，因為前處理烘干不良、貼膜的溫度、壓力的不當都會造成孔口的邊緣部位出現殘膠而導致孔口的環狀空洞。其明顯的特征是在孔內的銅層厚度正常，單面或雙面孔口處呈現環狀空洞，一直延伸到焊盤，斷層邊緣有明顯被蝕刻的痕跡，圖形電鍍層沒有包裹全板。
（3）前處理微蝕
前處理的微蝕量要嚴格控制，尤其要控制干膜板的返工次數。主要是孔中部因電鍍均勻性的問題鍍層厚度偏薄，返工過多會造成全板孔內的銅層減薄，而最終產生孔內中部的環狀無銅。其明顯的特征是孔內全板鍍層漸漸變薄，圖形電鍍層包裹全板鍍層。

3、圖形電鍍造成的孔壁鍍層空洞
（1）圖形電鍍微蝕
圖形電鍍的微蝕量也要嚴格的控制，其產生的缺陷與干膜前處理微蝕基本相同。嚴重時孔壁會大面積無銅，板面上的全板層厚度明顯偏薄。所以要定時測微蝕速率，最好通過進行DOE實驗優化工藝參數。
（2）鍍錫（鉛錫）分散性差
由于溶液性能差或搖擺不足等因素使鍍錫的鍍層厚度不足，在后面的去膜和堿性蝕刻時把孔中部的錫層和銅層蝕掉，產生環狀空洞。其明顯的特征是孔內的銅層厚度正常，斷層邊緣有明顯被蝕刻的痕跡，圖形電鍍層沒有包裹全板。針對這種情況，可以在鍍錫前的浸酸內加一些鍍錫光劑，能夠增加板子的潤濕性，同時加大搖擺的幅度。

4、結論
造成鍍層空洞的因素很多，最常見的是PTH鍍層空洞，通過控制藥水的相關工藝參數能有效的減少PTH鍍層空洞的產生。但其它因素也不能忽視，只有通過細致的觀察，了解到產生鍍層空洞的原因及缺陷的特點，才能及時有效的解決問題，維護產品的品質。

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