仁昌小科：硫酸銅電鍍技術常見問題及解決
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電鍍銅是使用最廣泛的為了改善鍍層結合力而做的一種預鍍層，銅鍍層是重要的防護裝飾性鍍層銅/鎳/鉻體系的組成部分，柔韌而孔隙率低的銅鍍層，對于提高鍍層間的結合力和耐蝕性起重要作用。銅鍍層還用于局部的防滲碳、印制板孔金屬化，并作為印刷輥的表面層。經(jīng)化學處理后的彩色銅層，涂上有機膜，還可用于裝飾。本文中我們將介紹電鍍銅技術在PCB工藝中遇到的常見問題以及它們的解決措施。硫酸銅電鍍在PCB電鍍中占著極為重要的地位，酸銅電鍍的好壞直接影響電鍍銅層的質(zhì)量和相關機械性能，并對后續(xù)加工產(chǎn)生一定影響，因此如何控制好酸銅電鍍的質(zhì)量是PCB電鍍中重要的一環(huán)，也是很多大廠工藝控制較難的工序之一。文章主要對酸銅電鍍常見的問題，進行了一些總結，并進行一些簡要分析解決和預防措施。一般板角粗糙，多數(shù)是電鍍電流偏大所致，可以調(diào)低電流并用卡表檢查電流顯示有無異常;全板粗糙，一般不會出現(xiàn)，但是筆者在客戶處也曾遇見過一次，后來查明時當時冬天氣溫偏低，光劑含量不足;還有有時一些返工褪膜板板面處理不干凈也會出現(xiàn)類似狀況。引起板面銅粒產(chǎn)生的因素較多，從沉銅，圖形轉(zhuǎn)移整個過程，電鍍銅本身都有可能。筆者在某國營大廠就遇見過，沉銅造成的板面銅粒。沉銅工藝引起的板面銅粒可能會由任何一個沉銅處理步驟引起。堿性除油在水質(zhì)硬度較高，鉆孔粉塵較多(特別是雙面板不經(jīng)除膠渣)過濾不良時，不僅會引起板面粗糙，同時也造成孔內(nèi)粗糙;但是一般只會造成孔內(nèi)粗糙，板面輕微的點狀污物微蝕也可以去除;微蝕主要有幾種情況：所采用的微蝕劑雙氧水或硫酸質(zhì)量太差或過硫酸銨(鈉)含雜質(zhì)太高，一般建議至少應是CP級的，工業(yè)級除此之外還會引起其他的質(zhì)量故障;微蝕槽銅含量過高或氣溫偏低造成硫酸銅晶體的緩慢析出;槽液混濁，污染?；罨憾鄶?shù)是污染或維護不當造成，如過濾泵漏氣，槽液比重偏低，銅含量偏高(活化缸使用時間過長，3年以上)，這樣會在槽液內(nèi)產(chǎn)生顆粒狀懸浮物或雜質(zhì)膠體，吸附在板面或孔壁，此時會伴隨著孔內(nèi)粗糙的產(chǎn)生。解膠或加速：槽液使用時間太長出現(xiàn)混濁，因為現(xiàn)在多數(shù)解膠液采用氟硼酸配制，這樣它會攻擊FR-4中的玻璃纖維，造成槽液中的硅酸鹽，鈣鹽的升高，另外槽液中銅含量和溶錫量的增加液會造成板面銅粒的產(chǎn)生。沉銅槽本身主要是槽液活性過強，空氣攪拌有灰塵，槽液中的固體懸浮的小顆粒較多等所致，可以通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，增加或更換空氣過濾濾芯，整槽過濾等來有效解決。沉銅后暫時存放沉銅板的稀酸槽，槽液要保持干凈，槽液混濁時應及時更換。沉銅板存放時間不宜太長，否則板面容易氧化，即使在酸性溶液里也會氧化，且氧化后氧化膜更難處理掉，這樣板面也會產(chǎn)生銅粒。以上所說沉銅工序造沉的板面銅粒，除板面氧化造成的以外，一般在板面上分布較為均勻，規(guī)律性較強，且在此處產(chǎn)生的污染無論導電與否，都會造成電鍍銅板面銅粒的產(chǎn)生，處理時可采用一些小試驗板分步單獨處理對照判定，對于現(xiàn)場故障板可以用軟刷輕刷即可解決;圖形轉(zhuǎn)移工序：顯影有余膠(極薄的殘膜電鍍時也可以鍍上并被包覆)，或顯影后后清洗不干凈，或板件在圖形轉(zhuǎn)移后放置時間過長，造成板面不同程度的氧化，特別是板面清洗不良狀況下或存放車間空氣污染較重時。解決方法也就是加強水洗，加強計劃安排好進度，加強酸性除油強度等。酸銅電鍍槽本身，此時其前處理，一般不會造成板面銅粒，因為非導電性顆粒最多造成板面漏鍍或凹坑。銅缸造成板面銅粒的原因大概歸納為幾方面：槽液參數(shù)維護方面，生產(chǎn)操作方面，物料方面和工藝維護方面。槽液參數(shù)維護方面包括硫酸含量過高，銅含量過低，槽液溫度低或過高，特別沒有溫控冷卻系統(tǒng)的工廠，此時會造成槽液的電流密度范圍下降，按照正常的生產(chǎn)工藝操作，可能會在槽液中產(chǎn)生銅粉，混入槽液中;生產(chǎn)操作方面主要時打電流過大，夾板不良，空夾點，槽中掉板靠著陽極溶解等同樣會造成部分板件電流過大，產(chǎn)生銅粉，掉入槽液，逐漸產(chǎn)生銅粒故障;物料方面主要是磷銅角磷含量和磷分布均勻性的問題;生產(chǎn)維護方面主要是大處理，銅角添加時掉入槽中，主要是大處理時，陽極清洗和陽極袋清洗，很多工廠都處理不好，存在一些隱患。銅球大處理是應將表面清洗干凈，并用雙氧水微蝕出新鮮銅面，陽極袋應先后用硫酸雙氧水和堿液浸泡，清洗干凈，特別是陽極袋要用5-10微米的間隙PP濾袋。這個缺陷引起的工序也較多，從沉銅，圖形轉(zhuǎn)移，到電鍍前處理，鍍銅以及鍍錫。沉銅造成的主要是沉銅掛籃長期清洗不良，在微蝕時含有鈀銅的污染液會從掛籃上滴在板面上，形成污染，在沉銅板電后造成點狀漏鍍亦即凹坑。圖形轉(zhuǎn)移工序主要是設備維護和顯影清洗不良造成，原因頗多：刷板機刷輥吸水棍污染膠漬，吹干烘干段風刀風機內(nèi)臟，有油污粉塵等，板面貼膜或印刷前除塵不當，顯影機顯影不凈，顯影后水洗不良，含硅的消泡劑污染板面等。電鍍前處理，因為無論是酸性除油劑，微蝕，預浸，槽液主要成分都有硫酸，因此水質(zhì)硬度較高時，會出現(xiàn)混濁，污染板面;另外部分公司掛具包膠不良，時間長會發(fā)現(xiàn)包膠在槽夜里溶解擴散，污染槽液;這些非導電性的微粒吸附在板件表面，對后續(xù)電鍍都有可能造成不同程度的電鍍凹坑。酸銅電鍍槽本身可能以下幾個方面：鼓氣管偏離原位置，空氣攪拌不均勻;過濾泵漏氣或進液口靠近鼓氣管吸入空氣，產(chǎn)生細碎的空氣泡，吸附在板面或線邊，特別是橫向線邊，線角處;另外可能還有一點是使用劣質(zhì)的棉芯，處理不徹底，棉芯制造過程中使用的防靜電處理劑污染槽液，造成漏鍍，這種情況可加大鼓氣，將液面泡沫及時清理干凈即可，棉芯應用酸堿浸泡后，板面顏色發(fā)白或色澤不均：主要是光劑或維護問題，有時還可能是酸性除油后清洗問題，微蝕問題。銅缸光劑失調(diào)，有機污染嚴重，槽液溫度過高都可能造成。酸性除油一般不會有清洗問題，但如是水質(zhì)PH值偏酸且有機物較多特別是回收循環(huán)水洗，則有可能會造成清洗不良，微蝕不均現(xiàn)象;微蝕主要考慮微蝕劑含量過低，微蝕液內(nèi)銅含量偏高，槽液溫度低等，也會造成板面微蝕不均勻;此外，清洗水水質(zhì)差，水洗時間稍長或預浸酸液污染，處理后板面可能會有輕微氧化，在銅槽電鍍時，因是酸性氧化且板件是帶電入槽，氧化物很難除去，也會造成板面顏色不均;另外板面接觸到陽極袋，陽極導電不均，陽極鈍化等情況也會造成此類缺陷。同時酸性鍍銅工藝因為其溶液基本成分簡單，溶液穩(wěn)定，電流效率高，加入適當光亮劑就可以得到高光亮度、高整平性、高均鍍能力的鍍層，因而得到廣泛的應用。酸性鍍銅層的好壞，關鍵也在于酸銅光亮劑的選擇與應用。因此希望廣大工作人員能在日常工作中積累經(jīng)驗，不僅能發(fā)現(xiàn)解決問題，也能創(chuàng)新的從根本的提高工藝水平。
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