PCB制板电镀铜故障的分析解决和预防措施

中信华

    硫酸铜电镀在PCB电镀中占着极为重要的地位，酸铜电镀的好坏直接影响PCB制板电镀铜层的质量和相关机械性能，并对后续加工产生一定影响，因此如何控制好酸铜电镀的质量是PCB电镀中重要的一环，也是很多大厂工艺控制较难的工序之一。笔者根据多年在电镀和技术服务方面的些许经验，初步总结如下，希望对PCB行业电镀业者有所启发。酸铜电镀常见的问题，主要有以下几个：1。电镀粗糙；2。电镀(板面)铜粒；3。电镀凹坑；4。板面发白或颜色不均等。针对以上问题，进行了一些总结，并进行一些简要分析解决和预防措施。

    电镀粗糙：一般板角粗糙，多数是电镀电流偏大所致，可以调低电流并用卡表检查电流显示有无异常；全板粗糙，一般不会出现，但是笔者在客户处也曾遇见过一次，后来查明时当时冬天气温偏低，光剂含量不足；还有有时一些返工褪膜板板面处理不干净也会出现类似状况。

    电镀板面铜粒：引起板面铜粒产生的因素较多，从沉铜，图形转移整个过程，PCB制板电镀铜本身都有可能。笔者在某国营大厂就遇见过，沉铜造成的板面铜粒。

    沉铜工艺引起的板面铜粒可能会由任何一个沉铜处理步骤引起。碱性除油在水质硬度较高，钻孔粉尘较多(特别是双面板不经除胶渣)过滤不良时，不仅会引起板面粗糙，同时也造成孔内粗糙；但是一般只会造成孔内粗糙，板面轻微的点状污物微蚀也可以去除；微蚀主要有几种情况：所采用的微蚀剂双氧水或硫酸质量太差或过硫酸铵(钠)含杂质太高，一般建议至少应是CP级的，工业级除此之外还会引起其他的质量故障；微蚀槽铜含量过高或气温偏低造成硫酸铜晶体的缓慢析出；槽液混浊，污染。活化液多数是污染或维护不当造成，如过滤泵漏气，槽液比重偏低，铜含量偏高(活化缸使用时间过长，3年以上)，这样会在槽液内产生颗粒状悬浮物或杂质胶体，吸附在板面或孔壁，此时会伴随着孔内粗糙的产生。解胶或加速：槽液使用时间太长出现混浊，因为现在多数解胶液采用氟硼酸配制，这样它会攻击FR-4中的玻璃纤维，造成槽液中的硅酸盐，钙盐的升高，另外槽液中铜含量和溶锡量的增加也会造成板面铜粒的产生。沉铜槽本身主要是槽液活性过强，空气搅拌有灰尘，槽液中的固体悬浮的小颗粒较多等所致，可以通过调节工艺参数，增加或更换空气过滤滤芯，整槽过滤等来有效解决。沉铜后暂时存放沉铜板的稀酸槽，槽液要保持干净，槽液混浊时应及时更换。沉铜板存放时间不宜太长，否则板面容易氧化，即使在酸性溶液里也会氧化，且氧化后氧化膜更难处理掉，这样板面也会产生铜粒。以上所说沉铜工序造沉的板面铜粒，除板面氧化造成的以外，一般在板面上分布较为均匀，规律性较强，且在此处产生的污染无论导电与否，都会造成PCB制板电镀铜板面铜粒的产生，处理时可采用一些小试验板分步单独处理对照判定，对于现场故障板可以用软刷轻刷即可解决；图形转移工序：显影有余胶(极薄的残膜电镀时也可以镀上并被包覆)，或显影后后清洗不干净，或板件在图形转移后放置时间过长，造成板面不同程度的氧化，特别是板面清洗不良状况下或存放车间空气污染较重时。解决方法也就是加强水洗，加强计划安排好进度，加强酸性除油强度等。

    酸铜电镀槽本身，此时其前处理，一般不会造成板面铜粒，因为非导电性颗粒最多造成板面漏镀或凹坑。铜缸造成板面铜粒的原因大概归纳为几方面：槽液参数维护方面，生产操作方面，物料方面和工艺维护方面。槽液参数维护方面包括硫酸含量过高，铜含量过低，槽液温度低或过高，特别没有温控冷却系统的工厂，此时会造成槽液的电流密度范围下降，按照正常的生产工艺操作，可能会在槽液中产生铜粉，混入槽液中；

    生产操作方面主要是打电流过大，夹板不良，空夹点，槽中掉板靠着阳极溶解等同样会造成部分板件电流过大，产生铜粉，掉入槽液，逐渐产生铜粒故障；物料方面主要是磷铜角磷含量和磷分布均匀性的问题；生产维护方面主要是大处理，铜角添加时掉入槽中，主要是大处理时，阳极清洗和阳极袋清洗，很多工厂都处理不好，存在一些隐患。铜球大处理是应将表面清洗干净，并用双氧水微蚀出新鲜铜面，阳极袋应先后用硫酸双氧水和碱液浸泡，清洗干净，特别是阳极袋要用5-10微米的间隙PP滤袋。

    电镀凹坑：这个缺陷引起的工序也较多，从沉铜，图形转移，到电镀前处理，镀铜以及镀锡。沉铜造成的主要是沉铜挂篮长期清洗不良，在微蚀时含有钯铜的污染液会从挂篮上滴在板面上，形成污染，在沉铜板电镀后造成点状漏镀亦即凹坑。图形转移工序主要是设备维护和显影清洗不良造成，原因颇多：刷板机刷辊吸水棍污染胶渍，吹干烘干段风刀风机内脏，有油污粉尘等，板面贴膜或印刷前除尘不当，显影机显影不净，显影后水洗不良，含硅的消泡剂污染板面等。电镀前处理，因为无论是酸性除油剂，微蚀，预浸，槽液主要成分都有硫酸，因此水质硬度较高时，会出现混浊，污染板面；另外部分公司挂具包胶不良，时间长会发现包胶在槽夜里溶解扩散，污染槽液；这些非导电性的微粒吸附在板件表面，对后续电镀都有可能造成不同程度的电镀凹坑。酸铜电镀槽本身可能以下几个方面：鼓气管偏离原位置，空气搅拌不均匀；过滤泵漏气或进液口靠近鼓气管吸入空气，产生细碎的空气泡，吸附在板面或线边，特别是横向线边，线角处；另外可能还有一点是使用劣质的棉芯，处理不彻底，棉芯制造过程中使用的防静电处理剂污染槽液，造成漏镀，这种情况可加大鼓气，将液面泡沫及时清理干净即可，棉芯应用酸碱浸泡后，板面颜色发白或色泽不均：主要是光剂或维护问题，有时还可能是酸性除油后清洗问题，微蚀问题。铜缸光剂失调，有机污染严重，槽液温度过高都可能造成。酸性除油一般不会有清洗问题，但如是水质PH值偏酸且有机物较多特别是回收循环水洗，则有可能会造成清洗不良，微蚀不均现象；微蚀主要考虑微蚀剂含量过低，微蚀液内铜含量偏高，槽液温度低等，也会造成板面微蚀不均匀；此外，清洗水水质差，水洗时间稍长或预浸酸液污染，处理后板面可能会有轻微氧化，在铜槽电镀时，因是酸性氧化且板件是带电入槽，氧化物很难除去，也会造成板面颜色不均；另外板面接触到阳极袋，阳极导电不均，阳极钝化等情况也会造成此类缺陷。

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小鑫鑫

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学到了，感谢，，