受到中美貿(mào)易協(xié)議不明、中國經(jīng)濟(jì)降溫、英法政治紛擾等大環(huán)境影響,以及手機(jī)等終端產(chǎn)品市場成長趨緩等因素影響,***電路板協(xié)會(TPCA)預(yù)估,2019年臺商兩岸PCB產(chǎn)值將較去年成長1.5%左右,產(chǎn)值預(yù)估達(dá)新臺幣6611億元。
隨著PCB電路板線路制作精細(xì)化程度的提高,線路制作中的開短路問題成為影響產(chǎn)品合格率的重要因素,通常對于線路合格率的改善行動會考慮到干膜附著力,曝光能量等因素,從整個系統(tǒng)制作的角度來說,電鍍后板面本身的平整度是影響線路良率的一個根本和直接的原因。
對于采用垂直連續(xù)電鍍的填孔板,板面凹坑是主要問題點(diǎn),在圖形區(qū)域的凹坑很大程度上會導(dǎo)致線路的開缺口,如除油不良凹坑大小在50um上下波動。對于4mil的線路影響不大,但對于3mil線路的影響會突顯出來。該現(xiàn)象現(xiàn)在越來越引起各PCB廠的重視。因此,本文從改善電鍍表面凹坑缺陷出發(fā),以提高線路制作合格率為關(guān)注點(diǎn),通過對垂直連續(xù)電鍍流程的工藝改善,解決板面凹坑對線路制作的不良影響。
造成PCB電路板板面凹坑的原因有很多,如板面抗鍍,針孔,刮傷等,通過對缺陷的采集分類,如表格1和圖表1,可以看到不同凹坑缺陷的比例分布。
PCB電路板電鍍
根據(jù)以上的缺陷比例分析,抗鍍是造成凹坑的主要原因。前期改善主要是針對表面有明顯雜物開展的,但仍有比較高的凹坑比例,進(jìn)一步分析認(rèn)為當(dāng)前引起板面抗鍍的最可能因素是電鍍前板面的有機(jī)物質(zhì)污染,包括外界引入的油脂(比如手指印引入的)、礦物油脂(比如導(dǎo)電油),還包含前道工藝引入的吸附在板面的有機(jī)物質(zhì),并且這些有機(jī)物質(zhì)對線路的缺口斷線貢獻(xiàn)可能更隱蔽、更大一些。最可能來源是PTH工序的化學(xué)品夾雜在化學(xué)銅之間難以去除。
PTH化銅槽藥水中包含絡(luò)合劑(EDTA)、穩(wěn)定劑(吡啶)等物質(zhì)。這些物質(zhì)都與銅離子有比較強(qiáng)的作用力,吸附在板面后去除比較難,只有在堿性環(huán)境下才有比較高的溶解性。
既然無法避免PCB電路板板面有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)生,那么我們就需要在后工序處理上來降低有機(jī)物質(zhì)的含量。也由此有了在電鍍前引進(jìn)了堿性除油劑的想法。
1.堿性除油的引入
通常在電鍍前處理基本都使用酸性除油體系,因為電鍍藥水均為酸性體系,很少有人使用堿性除油。但是通過分析可知,與VCP電鍍前處理的酸性除油劑相比,堿性除油去污能力更好,對PTH化學(xué)品殘留和在線路板搬用過程中沾污的油污去除能力更強(qiáng),且VCP線在除油后面有熱水洗和酸浸,這樣完全可以保證堿性除油在進(jìn)入電鍍槽液前能夠完全清洗干凈,不會污染槽液,另外堿性除油相對于酸性除油不會對PTH化學(xué)沉銅腐蝕更好的保證化學(xué)沉銅的完整,故而選擇堿性除油。
兩者成分和作用的對比如下表:
2.試驗測試
2.1試驗流程設(shè)計
…→上板→脫氣→堿性除油(酸性除油)→DI水洗→酸洗→預(yù)鍍→DI水洗→微蝕→DI水洗→…
2.2試驗結(jié)果
采用兩批測試板,Panel1和Panel2各分別用酸堿除油方式進(jìn)行前處理后檢查其線路制作的良率,得到圖表2中的結(jié)果。
Panel1和Panel2的線路難度不同,因此兩者的缺陷數(shù)量有明顯差別。
從圖表2所示的數(shù)據(jù)上看,使用堿性除油后,斷線缺口缺陷明顯改善,相比酸性除油,堿性除油能有效將缺陷率下降70%以上。
此外,試驗還對比了除油濃度5%與7.5%狀態(tài)下處理的板面線路制作缺陷率,分別為45%和35%,發(fā)現(xiàn)除油液濃度高對缺陷的減少有改善。
3.生產(chǎn)應(yīng)用
在一條垂直連續(xù)電鍍線上試使用堿性除油代替原來的酸性除油,同時統(tǒng)計了6月份至12月一款在線生產(chǎn)電路板兩個層次的線路缺口斷線缺陷率。
從圖表3和圖表4的缺陷率變化趨勢可以看到自8月份開始堿性除油前處理后,該型號PCB電路板的缺口斷線缺陷率有明顯的下降。
由于VCP1#線更換前處理藥水對改善斷線、缺口取得的成功,因此,將堿性除油劑應(yīng)用并推廣至所有垂直連續(xù)電鍍線前處理上。
4.結(jié)論
電鍍后板面的凹坑將會直接引起后工序線路制作的斷線缺口,而抗鍍是造成凹坑的主要原因,通過分析,前工序中板面會吸附油脂等有機(jī)物質(zhì),而這些有機(jī)雜質(zhì)在原有酸性除油劑中無法清除,造成板面的抗鍍。使用堿性除油劑則可以有效地溶解板面有機(jī)物質(zhì)。
實(shí)驗證明,相比酸性除油,采用堿性除油劑能夠?qū)⒕€路缺陷率下降70%以上,將該前處理方法推廣到生產(chǎn)線后,通過SPC監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)線路制作缺陷在前處理方法改變后有明顯下降趨勢。目前已經(jīng)在各條垂直連續(xù)電鍍線推廣使用堿性除油。后續(xù)還將繼續(xù)監(jiān)控堿性除油后的線路制作效果,這一改善性舉措相信是穩(wěn)定提高線路制作越來越精細(xì)的PCB電路板產(chǎn)品合格率的一條捷徑。
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原文標(biāo)題:PCB電路板電鍍表面凹坑改善
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