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硫酸銅電鍍工藝常見問題及解決

2017/4/27 14:08:31

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/鉻體係的組成部分,柔韌而孔隙率低的銅鍍層,對於提高鍍層間的結合力和耐蝕性起重要作用。銅鍍層還用於局部的防滲碳、印製板孔金屬化,並作為印刷輥的表麵層。經化學處理後的彩色銅層,塗上有機膜,還可用於裝飾。本文中快猫社区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。

 

一、酸銅電鍍常見問題

 

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量和相關機械性能,並對後續加工產生一定影響,因此如何控製好酸銅電鍍的質量是PCB電鍍中重要的一環,也是很多大廠工藝控製較難的工序之一。酸銅電鍍常見的問題,主要有以下幾個:1、電鍍粗糙;2、電鍍(板麵)銅粒;3、電鍍凹坑;4、板麵發白或顏色不均等。針對以上問題,進行了一些總結,並進行一些簡要分析解決和預防措施。

 

1、電鍍粗糙

 

一般板角粗糙,多數是電鍍電流偏大所致,可以調低電流並用卡表檢查電流顯示有無異常;全板粗糙,一般不會出現,但是筆者在客戶處也曾遇見過一次,後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麵處理不幹淨也會出現類似狀況。

 

2、電鍍板麵銅粒

 

引起板麵銅粒產生的因素較多,從沉銅,圖形轉移整個過程,電鍍銅本身都有可能。筆者在某國營大廠就遇見過,沉銅造成的板麵銅粒。

 

沉銅工藝引起的板麵銅粒可能會由任何一個沉銅處理步驟引起。堿性除油在水質硬度較高,鑽孔粉塵較多(特別是雙麵板不經除膠渣)過濾不良時,不僅會引起板麵粗糙,同時也造成孔內粗糙;但是一般隻會造成孔內粗糙,板麵輕微的點狀汙物微蝕也可以去除;微蝕主要有幾種情況:所采用的微蝕劑雙氧水或硫酸質量太差或過硫酸銨(鈉)含雜質太高,一般建議至少應是CP級的,工業級除此之外還會引起其他的質量故障;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,汙染。

 

活化液多數是汙染或維護不當造成,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),這樣會在槽液內產生顆粒狀懸浮物或雜質膠體,吸附在板麵或孔壁,此時會伴隨著孔內粗糙的產生。解膠或加速:槽液使用時間太長出現混濁,因為現在多數解膠液采用氟硼酸配製,這樣它會攻擊FR-4中的玻璃纖維,造成槽液中的矽酸鹽,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麵銅粒的產生。

 

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,可以通過調節工藝參數,增加或更換空氣過濾濾芯,整槽過濾等來有效解決。沉銅後暫時存放沉銅板的稀酸槽,槽液要保持幹淨,槽液混濁時應及時更換。沉銅板存放時間不宜太長,否則板麵容易氧化,即使在酸性溶液裏也會氧化,且氧化後氧化膜更難處理掉,這樣板麵也會產生銅粒。

 

以上所說沉銅工序造沉的板麵銅粒,除板麵氧化造成的以外,一般在板麵上分布較為均勻,規律性較強,且在此處產生的汙染無論導電與否,都會造成電鍍銅板麵銅粒的產生,處理時可采用一些小試驗板分步單獨處理對照判定,對於現場故障板可以用軟刷輕刷即可解決;圖形轉移工序:顯影有餘膠(極薄的殘膜電鍍時也可以鍍上並被包覆),或顯影後後清洗不幹淨,或板件在圖形轉移後放置時間過長,造成板麵不同程度的氧化,特別是板麵清洗不良狀況下或存放車間空氣汙染較重時。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,一般不會造成板麵銅粒,因為非導電性顆粒最多造成板麵漏鍍或凹坑。銅缸造成板麵銅粒的原因大概歸納為幾方麵:槽液參數維護方麵,生產操作方麵,物料方麵和工藝維護方麵。槽液參數維護方麵包括硫酸含量過高,銅含量過低,槽液溫度低或過高,特別沒有溫控冷卻係統的工廠,此時會造成槽液的電流密度範圍下降,按照正常的生產工藝操作,可能會在槽液中產生銅粉,混入槽液中。

 

生產操作方麵主要時打電流過大,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,產生銅粉,掉入槽液,逐漸產生銅粒故障;物料方麵主要是磷銅角磷含量和磷分布均勻性的問題;生產維護方麵主要是大處理,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麵清洗幹淨,並用雙氧水微蝕出新鮮銅麵,陽極袋應先後用硫酸雙氧水和堿液浸泡,清洗幹淨,特別是陽極袋要用5-10微米的間隙PP濾袋。

 

3、電鍍凹坑

 

這個缺陷引起的工序也較多,從沉銅,圖形轉移,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汙染液會從掛籃上滴在板麵上,形成汙染,在沉銅板電後造成點狀漏鍍亦即凹坑。圖形轉移工序主要是設備維護和顯影清洗不良造成,原因頗多:刷板機刷輥吸水棍汙染膠漬,吹幹烘幹段風刀風機內髒,有油汙粉塵等,板麵貼膜或印刷前除塵不當,顯影機顯影不淨,顯影後水洗不良,含矽的消泡劑汙染板麵等。

 

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,因此水質硬度較高時,會出現混濁,汙染板麵;另外部分公司掛具包膠不良,時間長會發現包膠在槽夜裏溶解擴散,汙染槽液;這些非導電性的微粒吸附在板件表麵,對後續電鍍都有可能造成不同程度的電鍍凹坑。

 

4、板麵發白或顏色不均

 

酸銅電鍍槽本身可能以下幾個方麵: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,產生細碎的空氣泡,吸附在板麵或線邊,特別是橫向線邊,線角處;另外可能還有一點是使用劣質的棉芯,處理不徹底,棉芯製造過程中使用的防靜電處理劑汙染槽液,造成漏鍍,這種情況可加大鼓氣,將液麵泡沫及時清理幹淨即可,棉芯應用酸堿浸泡後,板麵顏色發白或色澤不均:主要是光劑或維護問題,有時還可能是酸性除油後清洗問題,微蝕問題。銅缸光劑失調,有機汙染嚴重,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PH值偏酸且有機物較多特別是回收循環水洗,則有可能會造成清洗不良,微蝕不均現象;微蝕主要考慮微蝕劑含量過低,微蝕液內銅含量偏高,槽液溫度低等,也會造成板麵微蝕不均勻;此外,清洗水水質差,水洗時間稍長或預浸酸液汙染,處理後板麵可能會有輕微氧化,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,也會造成板麵顏色不均;另外板麵接觸到陽極袋,陽極導電不均,陽極鈍化等情況也會造成此類缺陷。

 

二、結束語

 

本文中所總結的一些酸性鍍銅工藝中常見的問題。同時酸性鍍銅工藝因為其溶液基本成分簡單,溶液穩定,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,關鍵也在於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驗,不僅能發現解決問題,也能創新的從根本的提高工藝水平。


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