多層印制板金屬化孔鍍層缺陷成因分析

多層印制板金屬化孔鍍層缺陷成因分析

分析了金屬化孔鍍層的主要缺陷及產(chǎn)生原因，從各主要工序出發(fā)，提出了如何優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格的工藝及生產(chǎn)管理，以保證孔化質(zhì)量的方法。

[關(guān)鍵詞]多層印制板，金屬化孔，鍍層缺陷

1 前言

金屬化孔質(zhì)量與多層板質(zhì)量及可靠性息息相關(guān)。金屬化孔起著多層印制線路電氣互連的作用?？妆阱冦~層質(zhì)量是印制板質(zhì)量的核心，不僅要求鍍層有合適的厚度、均勻性和延展性，而且要求鍍層在288℃熱沖擊10秒不能產(chǎn)生斷裂。因?yàn)榭妆阱冦~層熱沖擊斷裂是一種致命的缺陷，它將造成內(nèi)層線路間和內(nèi)層與外層線路之間斷路；輕者影響線路斷續(xù)導(dǎo)電，重者引起多層板報(bào)廢。
目前，印制板生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的金屬化孔鍍層缺陷主要有：金屬化孔內(nèi)鍍銅層空洞、瘤狀物、孔內(nèi)鍍層薄、粉紅圈以及多層板孔壁與內(nèi)層銅環(huán)連接不良等。這些缺陷的絕大多數(shù)將導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響交貨期。

2 金屬化孔鍍層主要缺陷的產(chǎn)生原因及相應(yīng)對(duì)策
我們首先簡(jiǎn)單回顧一下多層印制板的制造工藝過(guò)程。
下料 制板 蝕刻 黑化 層壓
鉆孔 去沾污及凹蝕處理 孔金屬化
全板電鍍 制板 圖形電鍍 脫膜
蝕刻 絲印阻焊 熱風(fēng)整平 絲印字符
本文將從鉆孔工序、孔壁去樹(shù)脂沾污及凹蝕處理工序、電鍍及多層板層壓工序等幾個(gè)方面，分析金屬化孔鍍層的主要缺陷及產(chǎn)生原因，闡述如何優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格的工藝及生產(chǎn)管理，以保證孔化質(zhì)量。

2．1 鉆孔工序
大多數(shù)鍍層空洞部位都伴隨出現(xiàn)鉆孔質(zhì)量差引起的孔壁缺陷，如孔口毛刺、孔壁粗糙、基材凹坑及環(huán)氧樹(shù)脂膩污等。由此造成孔壁鍍銅層空洞，孔壁基材與鍍層分離或鍍層不平整。下面，將對(duì)孔壁缺陷的成因及所采取的措施進(jìn)行闡述：

2．1．1 孔口毛刺的產(chǎn)生及去除
無(wú)論是采用手工鉆還是數(shù)控鉆，也無(wú)論是采用何種鉆頭和鉆孔工藝參數(shù)，覆銅箔板在其鉆孔過(guò)程中，產(chǎn)生毛刺總是不可避免的?？卓诿虒?duì)于金屬化孔質(zhì)量的影響歷來(lái)不被人們所重視，但對(duì)于高可靠性印制板的金屬化孔質(zhì)量來(lái)講，它卻是一個(gè)不可忽視的因素。
首先，孔口毛刺會(huì)改變孔徑尺寸，導(dǎo)致孔徑入口處尺寸變小，影響元器件的插入。其次，凸起或凹陷進(jìn)入孔內(nèi)的銅箔毛刺，將影響孔金屬化過(guò)程中電鍍時(shí)的電力線分布，導(dǎo)致孔口鍍層厚度偏薄和應(yīng)力集中，從而使成品印制板的孔口鍍銅層在受到熱沖擊時(shí)，極易因基板熱膨脹所引起的軸向拉伸應(yīng)力造成斷裂現(xiàn)象。
傳統(tǒng)的去毛刺方法是用200(400號(hào)水砂紙仔細(xì)的打磨。后來(lái)發(fā)展到用碳化硅磨料的尼龍刷機(jī)械拋刷。但隨著印制板技術(shù)的不斷發(fā)展，9(18微米超薄型銅箔的推廣應(yīng)用，使印制板加工過(guò)程中的去毛刺技術(shù)也發(fā)生了很大變化。據(jù)報(bào)道，國(guó)外己開(kāi)始采用液體噴砂研磨法來(lái)去除孔口毛刺。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于去銅箔厚度在18微米以上的覆銅箔層壓板孔口毛刺，采用機(jī)械拋刷法是十分有效的，只是操作時(shí)，必須嚴(yán)格控制好刷轆中碳化硅磨料的粒度和刷板壓力，以免壓力過(guò)大和磨料太粗使孔口顯露基材。用于去毛刺的尼龍刷轆中，碳化硅磨料的粒度一般為320(380#。
現(xiàn)代的雙面去毛刺機(jī)共有四個(gè)刷轆，上下各半，能一次性將覆銅箔板兩面的孔口毛刺同時(shí)去除干凈。在去除同樣一面的孔口毛刺時(shí)，兩個(gè)刷轆的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的。一個(gè)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)沿反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，加上每個(gè)刷轆的軸向擺動(dòng)，使孔口毛刺受到沿板面各個(gè)方向上刷板力的均勻作用，從而被徹底地除去。去毛刺機(jī)必須配備高壓噴射式水沖洗段。
液體噴砂研磨法，是利用一臺(tái)專用設(shè)備，將碳化硅磨料借助于水的噴射力噴射在板面上，從而達(dá)到去毛刺的目的。

2．1．2 孔壁粗糙、基材凹坑對(duì)鍍層質(zhì)量的影響
在化學(xué)鍍銅體系良好的狀態(tài)下，鉆孔質(zhì)量差的孔壁容易產(chǎn)生鍍銅層空洞。
因?yàn)樵诳妆诠饣谋砻嫔希菀撰@得連續(xù)的化學(xué)鍍銅層，而在粗糙的鉆孔孔壁上，由于化學(xué)鍍銅的連續(xù)性較差，容易產(chǎn)生針孔；尤其是當(dāng)孔壁有鉆孔產(chǎn)生的凹坑時(shí)，即使化學(xué)鍍層很完整，但是在隨后的電鍍銅時(shí)，因?yàn)橛须婂儗诱郫B現(xiàn)象，電鍍銅層也不易均勻一致，在鉆孔凹坑處，容易存在鍍層薄，甚至鍍不上銅而產(chǎn)生鍍層空洞。

2．1．3 環(huán)氧樹(shù)脂膩污的成因
我們知道，印制板鉆孔是一個(gè)很復(fù)雜的加工過(guò)程，基板在鉆頭切削刃機(jī)械力，包括剪切、擠壓、扯裂、摩擦力的作用下，產(chǎn)生彈性變形、塑性變形與基材斷裂、分離形成孔。
其中，很大部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。特別是在高速切削的情況下，產(chǎn)生大量熱能，溫度 陡然升高。鉆孔時(shí)，鉆頭溫度在200℃以上。印制板基材中所含樹(shù)脂的玻璃化溫度與之相比要低得多。軟化了的樹(shù)脂被鉆頭牽動(dòng)，膩在被切削孔壁的銅箔斷面上，形成膩污。
清除膩污較困難，而且一旦在銅箔斷面上有一定量的膩污，會(huì)降低甚至破壞多層板的互連性。

2．1．4 避免鉆孔缺陷產(chǎn)生，提高鉆孔質(zhì)量的途徑
孔口毛刺、孔壁粗糙、基材凹坑及環(huán)氧樹(shù)脂膩污等缺陷，可通過(guò)加強(qiáng)以下幾方面的工藝、質(zhì)量控制，得以去除或削弱，從而達(dá)到提高鉆孔質(zhì)量的目的。

2．1．4．1 鉆頭的質(zhì)量控制
鉆頭本身的質(zhì)量，對(duì)鉆孔的質(zhì)量起著極為關(guān)鍵的作用，要求碳化鎢合金材料的粒度必須非常細(xì)微，應(yīng)達(dá)到亞微級(jí)。碳化鎢合金無(wú)疏孔能耐磨，鉆柄與切削刃部分的直徑公差，均在0(0．005mm范圍內(nèi)，整個(gè)鉆部、鉆尖及柄部同心度公差在0．005mm以內(nèi)，鉆頭的幾何外形無(wú)缺損，即在40倍放大鏡下觀察，應(yīng)無(wú)破口。
一只好的鉆頭還應(yīng)該具備另外一個(gè)特性，即對(duì)稱性。鉆頭的兩面在尺寸和形狀上必須相同。對(duì)稱性差會(huì)產(chǎn)生磨損鉆頭刃。為了保證鉆頭質(zhì)量，必須對(duì)供貨廠家嚴(yán)格選擇，應(yīng)從質(zhì)量信得過(guò)的鉆頭生產(chǎn)廠家進(jìn)貨。并對(duì)鉆頭進(jìn)貨進(jìn)行檢驗(yàn)，不合格的產(chǎn)品不準(zhǔn)用于生產(chǎn)。

2. 1．4．2 鉆頭的形狀選擇
鉆頭的主要形狀，一般分為普通型及錐斜型、鏟型和特殊型，對(duì)于小孔特別是多層板小孔，最好采用后三種，后三種的特點(diǎn)是刃帶的長(zhǎng)度比較短，一般為0．5mm左右，它們可以明顯減少鉆孔的發(fā)熱量，減少沾污。

2. 1．4．3 鉆頭排溝槽的長(zhǎng)度
鉆頭排溝槽的長(zhǎng)度，對(duì)排屑是否順利起著至關(guān)重要的作用。如果排屑的溝槽太短，鉆屑無(wú)法順利排山，鉆孔的阻力增大，易造成鉆頭斷裂，且易沾污孔壁。所以，一般情況下，鉆頭排屑槽的長(zhǎng)度，應(yīng)為所疊板厚(包括上蓋板)加上鉆頭進(jìn)入下墊板深度和的1．15倍，即應(yīng)使排屑槽的長(zhǎng)度，至少有15％部分留在板外。

2．1．4．4 控制鉆孔的工藝參數(shù)
這里所指的鉆孔工藝參數(shù)包括每疊板的塊數(shù)、鉆數(shù)／進(jìn)給比。

2．1．4．5 鉆頭的壽命控制
由于每個(gè)工廠的情況都不完全一致，鉆頭使用的壽命也有所差異，應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。當(dāng)孔的質(zhì)量指標(biāo)中，有一項(xiàng)己—下降到接近公差極限時(shí)，就需要更換鉆頭，換下去翻磨或報(bào)廢。一般情況下，多層板允許的最大鉆孔數(shù)為1500個(gè)孔，而且，多層板一般不翻磨鉆頭。

2．1．4．6 上蓋板、下墊板的使用

2．1．4．6．1 上蓋板的使用
鉆孔時(shí)使用的上蓋板，可以起以下幾個(gè)方面的作用：
1)防止壓力腳對(duì)板面的損壞；
2)防止入口面毛刺的產(chǎn)生；
3)改善孔徑精度；
4)減少小孔斷鉆頭的機(jī)率。

假若不使用上蓋板，那么，鉆頭在穿透薄的銅箔后，鉆頭的某一邊有可能會(huì)與玻璃布撞擊，導(dǎo)致鉆頭的一邊受到較大的切削力，因而鉆頭會(huì)發(fā)生傾斜，從而影響定位精度。而且，在穿透之后，鉆頭在退回時(shí)，受力不均衡，鉆頭易折斷。上蓋板一般可采用0．2(O．4mm厚的硬鋁箔。

2．1．4．6．2 下墊板的使用
使用下墊板，可以防止鉆頭碰到工作臺(tái)面；還可防止出口面產(chǎn)生毛刺。
下墊板除了要求平整外，還需要有一定的硬度，沒(méi)有油污染，以防止偏孔毛刺和孔壁沾污。
美國(guó)層壓板公司有一種波紋板下墊板，當(dāng)鉆頭鉆透很簿的鋁箔后，在空氣中高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)提鉆時(shí)，由于文氏管效應(yīng)，一股氣流有效地冷卻鉆頭，大大降低了鉆孔溫度。

2．1．4．7 鉆頭進(jìn)入下墊板的深度控制
鉆頭進(jìn)入下墊板的深度應(yīng)該適度。下鉆太深，使得排屑槽留于板外的部分小，不利于碎屑的排出，易堵塞孔，使鉆頭易于斷在孔內(nèi)。其次，鉆得太深，有可能鉆到鉆機(jī)工作臺(tái)上，使鉆臺(tái)損壞。另外，一般對(duì)1．5(1．7厚的墊板，為提高使用效率，降低生產(chǎn)成本，大多使用兩次，兩面各用一次，如果鉆得太深，會(huì)使墊板鉆穿，容易產(chǎn)生毛刺。對(duì)于大于0．6mm的鉆頭，下墊板鉆入深度應(yīng)為0．75mm；而小于0．6mm大于0．3mm的鉆頭，下墊板的鉆入深度為0．6mm；而對(duì)小于0．3mm的鉆頭，可以在下墊板上墊一厚紙，進(jìn)行試鉆，以確定下鉆的深度。這些參數(shù)一旦確定，將這些數(shù)據(jù)編入鉆孔程序中。

2．2 孔壁去樹(shù)脂沾污及凹蝕處理工序

首先應(yīng)該指出，凹蝕與去沾污是兩個(gè)互為關(guān)聯(lián)，但又相互獨(dú)立的概念和工藝過(guò)程。
所謂凹蝕，是指為了充分暴露多層板的內(nèi)層導(dǎo)電表面，而控制性地去除孔壁非金屬材料至規(guī)定深度的工藝。
所謂去沾污，是指去除孔壁上的熔融樹(shù)脂和鉆屑的工藝。
顯然，凹蝕的過(guò)程也是去沾污的過(guò)程。但是，去沾污工藝卻不一定有凹蝕效應(yīng)。
盡管人們選擇優(yōu)質(zhì)基材、優(yōu)化多層板層壓及鉆孔工藝參數(shù)，但孔壁環(huán)氧沾污仍不可避免。為此，多層板在實(shí)施孔金屬化處理之前，必須進(jìn)行去沾污處理。為進(jìn)一步提高金屬化孔與內(nèi)層導(dǎo)體的連接可靠性，最好在去沾污的同時(shí)，進(jìn)行一次凹蝕處理。經(jīng)過(guò)凹蝕處理的多層板孔，不但去除了孔壁上的環(huán)氧樹(shù)脂粘污層，而且使內(nèi)層導(dǎo)線在孔內(nèi)凸出，這樣的孔，在實(shí)現(xiàn)了孔金屬化之后，內(nèi)層導(dǎo)體與孔壁層可以得到三維空間的可靠連接，大幅度提高多層板的可靠性。凹蝕深度一般要求為5(10微米。
孔壁去樹(shù)脂沾污的方法大致有四種，即等離子、濃硫酸、鉻酸及高錳酸鉀去沾污。由于高錳酸鉀去樹(shù)脂沾污有較多優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生微小不平的樹(shù)脂表面，不像濃硫酸腐蝕樹(shù)脂產(chǎn)生光滑表面；也不像鉻酸易產(chǎn)生樹(shù)脂過(guò)腐蝕而使玻璃纖維凸出于孔壁，且不易產(chǎn)生粉紅圈，這些都是高錳酸鉀去樹(shù)脂沾污的優(yōu)點(diǎn)，故目前被廣泛采用。
為使高錳酸鉀去沾污及凹蝕處理獲得均衡腐蝕速率，必須做好工藝技術(shù)管理及維護(hù)工作，具體是：

2．2．1 選用最佳工藝參數(shù)
以安美特公司溶液為例，其參數(shù)為：
1)溶脹劑Securiganth P：450(550ml/L，最佳500ml/L。
PH校正液：15(25ml/L，最佳23ml/L。
或氫氧化鈉NaOH：6(10g／L，最佳10g/L。
工作溫度：60(80℃，最佳70℃。
處理時(shí)間：5分30秒。
2)高錳酸鉀KMnO4：50(60g/L，最佳60g/L。
氫氧化鈉NaOH： 30(50g／L，最佳40g／L。
工作溫度：60(80℃，最佳70℃。
處理時(shí)間：12分。
3)還原劑SecuriganthP：60(90ml/L，最佳75m1/L。
硫酸H2SO4：55(92g/L，最佳92g／L。
玻璃蝕刻劑：5(10g／L，最佳7．5g／L。
工作溫度：50℃。
處理時(shí)間：5分。

2．2．2 每周測(cè)定一次高錳酸鉀KMnO4、錳酸鉀K2MnO4、氫氧化鈉NaOH濃度，必要時(shí)，調(diào)整KMnO4及NaOH濃度。

2．2．3 可能情況下，堅(jiān)持連續(xù)不斷的電解，使錳酸鉀K2MnO4氧化為高錳酸鉀KMnO4。

2．2．4 觀察KMnO4去樹(shù)脂沾污后的印制板表面顏色，若為紫紅色，說(shuō)明溶液狀態(tài)正常；若為綠色，說(shuō)明溶液中K2MnO4濃度太高，這時(shí)應(yīng)加強(qiáng)電解再生工作。

2．3 電鍍工序

2．3．1 電鍍前的板材處理——化學(xué)粗化
為了保證化學(xué)鍍銅層與基體銅箔的結(jié)合力，在化學(xué)鍍銅(沉銅)前，必須對(duì)銅箔表面進(jìn)行一次微粗化(微蝕)處理，處理方法一般采用化學(xué)浸蝕，即：通過(guò)化學(xué)粗化液的微蝕作用，使銅箔表面呈現(xiàn)凹凸不平的微觀粗糙面，并產(chǎn)生較高的表面活化能。
印制板鍍銅工藝中常用的微蝕液有：過(guò)硫酸銨(NH4)2S2O8、雙氧水H2O2及過(guò)硫酸鈉(Na2)2S2O8三種體系。前者溶液不穩(wěn)定、易分解，因而微蝕速率不易恒定；H2O2—H2SO4體系雖使用方便，甚至可以自動(dòng)添加來(lái)調(diào)整濃度，但需用H2O2穩(wěn)定劑及潤(rùn)浸劑，價(jià)格不低，且微蝕速率較低，一般為0．5(0．6μm／Min；而(Na2)2S2O8—H2SO4蝕刻液，微蝕銅速率較大，且較穩(wěn)定，可以提供較合適的微觀粗糙面，從而保證化學(xué)鍍銅層熱沖擊不斷裂。
要使孔壁銅鍍層288℃熱沖擊10秒不斷裂或不產(chǎn)生裂紋，微蝕液蝕刻銅速率必須達(dá)到0．7(0．9μm/Min，(Na2)2S2O8—H2SO4體系可以實(shí)現(xiàn)此目的。

工藝配方：
(Na2)2S2O8：60(80g/l，最佳70g／l。
H2SO4：15ml/L。
Cu2+：1(20g／l。
工作溫度：30(50℃。
處理時(shí)間：2分。
1)每天生產(chǎn)前，對(duì)(Na2)2S2O8濃度進(jìn)行分析，必要時(shí)調(diào)整。
2)每天生產(chǎn)前，測(cè)一次蝕刻速率，用18μm銅箔試片浸在蝕刻液工作槽中，記下銅箔腐蝕完時(shí)間，從而可以快速、簡(jiǎn)便地測(cè)定蝕刻速率，必要時(shí)補(bǔ)加(Na2)2S2O8。
3)溶銅量大于20g/l時(shí)，更換溶液。剛開(kāi)缸時(shí)，蝕刻速率較小，可以適當(dāng)增加(Na2)2S2O8濃度。

2．3．2 優(yōu)化電鍍工藝參數(shù)
對(duì)高密細(xì)線條、高層次(14(20層)、大板后孔徑比(6(10：1)的小孔鍍來(lái)說(shuō)，最大的難點(diǎn)是：鍍液在孔中難交換及電鍍的均勻性、分散性能差。為此，必須優(yōu)化電鍍工藝參數(shù)。

1)選用低Cu2+、高H2SO4濃度的主鹽成份，且H2SO4與Cu2+濃度比至少是10：1。
Cu2+：10(13g／l。
H2SO4：190(220g／l。
Cl-：30(50ppm。
[H2SO4]：[Cu2+]＝17(20：l
溫度：22(26℃。

2)選用低的陰極電流密度和長(zhǎng)電鍍時(shí)間。

3)在保證鍍銅液三種攪拌方式陰極移動(dòng)、壓縮空氣攪拌、循環(huán))的基礎(chǔ)上，在運(yùn)行桿上安裝振動(dòng)裝置。
有了振動(dòng)裝置，陰極不僅有前后擺動(dòng)，而且有上下振動(dòng)，這就必然促進(jìn)電鍍液在小孔中的交換，從而提高鍍液的分散性能，即使孔口與孔中心的鍍層厚度差變小。
采用上述三點(diǎn)措施，大大提高了小孔鍍層的均勻性和提高了深鍍能力，避免了孔壁鍍層薄甚至鍍層空洞的產(chǎn)生，從而提高了小孔的孔金屬化質(zhì)量。

2．4 多層板層壓工序

信息技術(shù)革命的發(fā)展，促進(jìn)了印制電路層數(shù)的增加、布線密度的提高、結(jié)構(gòu)的多樣化及尺寸的允差減小，因而，層壓工序成了多層板生產(chǎn)的關(guān)鍵。
層壓工藝主要包括內(nèi)層板的處理和層壓兩部分。其中，對(duì)多層印制板的孔金屬化質(zhì)量，起至關(guān)重要作用的主要有以下兩個(gè)方面：

2．4．1 層壓材料固化作用應(yīng)完全
這里指的層壓材料，主要指內(nèi)層板單片和層壓工序結(jié)束后的多層印制板。
1) 內(nèi)層板單片在下料后，應(yīng)根據(jù)單片厚度情況，控制每疊板的數(shù)量，水平擺置進(jìn)行預(yù)烘處理；
2) 層壓工序結(jié)束后的多層印制板，應(yīng)進(jìn)行后烘固化處理，且必須在鉆孔工序前進(jìn)行，不應(yīng)放在鉆孔后進(jìn)行。
如果沒(méi)有上述兩道工序，層壓板材料固化作用不充分，就容易產(chǎn)生環(huán)氧沾污，影響鉆孔質(zhì)量。且對(duì)固化不完全的層壓板鉆孔時(shí)，大量粘滯性很強(qiáng)的切屑會(huì)塞滿鉆孔的排屑槽內(nèi)，無(wú)法排除，最終可能造成鉆頭折斷。

2．4．2 優(yōu)化層壓工藝，減少粉紅圈現(xiàn)象的產(chǎn)生
所謂粉紅圈，是指通過(guò)孔壁與內(nèi)層銅環(huán)的交界處，其孔環(huán)銅面的氧化膜已經(jīng)變色，或由于化學(xué)反應(yīng)而被除去，露出銅的本色(粉紅色)的現(xiàn)象。
隨著印制板層數(shù)的增加，內(nèi)層銅箔與孔交接處剝離的可能性增加；隨著孔徑的減小，孔清洗的難度增加，化學(xué)物質(zhì)沿孔壁各層交界處滲透腐蝕的可能性增加。所以，層數(shù)越多，孔越小，越會(huì)發(fā)生粉紅圈現(xiàn)象。
粉紅圈往往在印制板制作的后期才被發(fā)現(xiàn)，影響多層板的產(chǎn)品質(zhì)量。首先，會(huì)影響多層板層間的結(jié)合力；其次，溶液順著玻璃纖維的方向滲入，使得靠得很近的焊盤(pán)之間的絕緣電阻降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致短路；此外，由于銅環(huán)接觸面積變小，通常金屬化孔所允許的小的瑕疵，如鍍層鼓泡、空洞等，都可能導(dǎo)致孔線電阻增大，甚至斷路。
在印制板生產(chǎn)過(guò)程中，內(nèi)層表面處理、層壓、固化、鉆孔、凹蝕、化學(xué)沉銅、鍍銅等工序，都有可能導(dǎo)致粉紅圈的產(chǎn)生，關(guān)鍵在于黑化層與基材結(jié)合是否牢固，以及黑化層耐腐蝕能力的強(qiáng)弱。印制板在生產(chǎn)過(guò)程中，要經(jīng)受垂直的機(jī)械沖擊力和水平的化學(xué)浸蝕力，故層間要有足夠的結(jié)合力，才能抵擋住這兩種作用的危害。層間抗剝離強(qiáng)度低、黑化層耐腐蝕能力差，是產(chǎn)生粉紅圈現(xiàn)象的主要原因。

1) 提高黑化層與基材的結(jié)合力。
對(duì)銅表面進(jìn)行黑化處理，使其表面生成一層氧化物(黑色的氧化銅或紅色的氧化亞銅或兩者的混合物)，以進(jìn)一步增加比表面，改善銅箔與基材的結(jié)合狀況。
優(yōu)化黑化工藝參數(shù)，黑化層與基材的結(jié)合能力與黑化工藝、氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、氧化物層的厚度等因素有關(guān)。

2) 提高黑化層耐腐蝕能力。
可通過(guò)減小氧化層厚度的方法。用機(jī)械方法去掉一層，也可用化學(xué)還原方法。可供選擇的還原劑有：甲醛／氫氧化鈉、過(guò)磷酸鈉、硼氫化鈉等。黑化層經(jīng)還原后，不僅抗剝離強(qiáng)度增加而且抗酸蝕能力也增強(qiáng)。

2．5 產(chǎn)生孔金屬化鍍層缺陷的其它幾種因素及相應(yīng)對(duì)策

2．5．1 由氣泡存在所造成的金屬化孔鍍層空洞。
總的來(lái)說(shuō)，孔中氣泡的存在，可能阻礙鍍液或活化液層積。最終造成金屬化孔內(nèi)鍍層空洞。氣泡的裹入，有外部引入和內(nèi)在產(chǎn)生兩種。

2．5．1．1 氣泡引入途徑：
外來(lái)氣泡的引入，有可能是在板子進(jìn)入槽中時(shí)，或振動(dòng)、搖擺時(shí)進(jìn)入通孔中的。
固有氣泡的引入，是由化學(xué)沉銅液中，副反應(yīng)產(chǎn)生氫氣引起：
2HCHO十2CU2+十4OH—→Cu十2HCOO—十2H2O十H2↑
或由電鍍液中，陰極產(chǎn)生氫氣或陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣所引起的：
陰極副反應(yīng)：2H++2e→H2
陽(yáng)極副反應(yīng)：2H2O -4e→O2↑+4H+

2．5．1．2 氣泡引起的金屬化孔鍍層空洞特征：
氣泡引起的金屬化孔鍍層空洞，常常位于孔的中央，通過(guò)金相切片可見(jiàn)其呈對(duì)稱分布，即對(duì)面孔壁表面有同樣寬度范圍內(nèi)無(wú)銅。

2．5．1．3 氣泡空洞可能產(chǎn)生的工序：
氣泡空洞可能產(chǎn)生的工序主要有化學(xué)沉銅、全板電鍍和圖形電鍍工序。

2．5．1．4 避免氣泡進(jìn)入孔中的方法：
最有效的避免氣泡進(jìn)入孔中的方法為振動(dòng)和碰撞。同時(shí)，增加板面間隔，增加陰極移動(dòng)距離也十分重要。
化學(xué)沉銅槽中空氣攪拌和活化槽撞擊或振動(dòng)，對(duì)避免氣泡進(jìn)入孔中作用不大。此外，增加化學(xué)沉銅潤(rùn)濕性，前處理槽位避免氣泡也十分重要。
鍍液的表面能量與氫氣氣泡在跑出孔中或破滅前的尺寸有關(guān)，顯然希望氣泡在變大前排除了孔外，以免阻礙溶液交換，造成孔中鍍層缺陷。

2．5．2 由有機(jī)干膜所造成的金屬化孔鍍層空洞。

2．5．2．1 有機(jī)干膜所造成的金屬化孔鍍層空洞特征：
有機(jī)干膜造成的金屬化孔鍍層空洞，往往位于孔口，即位于離板面較近的位置，大約50(70μm寬，離板面50(70μm。邊緣空洞可能位于板一面或兩面，可能造成完全或部分開(kāi)路。

2．5．2．2 造成干膜抗蝕劑入孔的原因：
對(duì)于被有機(jī)干膜覆蓋的孔，孔中氣壓比大氣壓要低2O％，貼膜時(shí)，孔中空氣熱，當(dāng)空氣冷到室溫時(shí)，氣壓降低。因而，壓差導(dǎo)致抗蝕劑慢慢流入孔中，直至顯影。
主要有三種因素導(dǎo)致干膜抗蝕劑流動(dòng)的速度和深度，即：貼膜前孔里有水或水氣；高厚徑比小孔；貼膜與顯影時(shí)間太長(zhǎng)。
水氣停在孔中是其中的主要原因，水分可以降低抗蝕劑粘度，使其較快流入孔中。高厚徑比小孔較易發(fā)生空洞問(wèn)題，這是由于這種孔較難干燥。小孔中的抗蝕劑也較難顯影。顯影前時(shí)間較長(zhǎng)也使更多抗蝕劑流入孔中。

2．5．2．3 孔口空洞成因：
由于抗蝕劑進(jìn)入孔內(nèi)，顯影時(shí)未去掉，它阻礙銅、錫電鍍。當(dāng)抗蝕劑在去膜時(shí)去掉后，下部的銅層被裸露出來(lái)，因而，一經(jīng)蝕刻，銅層被蝕刻掉，形成了鍍層空洞。

2．5．2．4 避免孔口空洞產(chǎn)生的措施：
避免孔口空洞產(chǎn)生的最佳及最簡(jiǎn)單的辦法是，在表面處理后增加烘干程度?？兹舾稍铮粫?huì)發(fā)生孔口空洞。再長(zhǎng)的放置時(shí)間和顯影不佳，也不會(huì)造成孔口空洞。
增加烘干后，盡可能使貼膜與顯影間的放置時(shí)間短，但要考慮穩(wěn)定問(wèn)題，若發(fā)生以下情況，孔口空洞可能會(huì)發(fā)生(以前沒(méi)有)：
1)新的表面處理設(shè)備及干燥設(shè)備安裝后；
2)表面處理設(shè)備干燥段功能失常；
3)生產(chǎn)高厚徑比小孔板；
4)貼膜與顯影時(shí)間長(zhǎng)；
5)抗蝕劑變化或換厚的干膜；
6)真空貼膜機(jī)壓差更大。

2．5．3 由其它因素所造成的金屬化孔鍍層空洞。
固態(tài)物(塵、棉)或有機(jī)粘污的存在，同樣會(huì)阻礙鍍液或活化液層積，最終導(dǎo)致孔金屬化鍍層空洞。

3 結(jié)論

多層印制板金屬化孔鍍層缺陷的成因，控制造工序，可追溯到鉆孔工序，也可以在鍍鉛／錫時(shí)才發(fā)生。有時(shí)，一種鍍層缺陷，常常是多種工藝條件相互影響而產(chǎn)生的，它們可能同時(shí)作用，也可能有先后順序。因而，沿工藝流程仔細(xì)分析，有必要時(shí)，采用金相切片技術(shù)，有可能準(zhǔn)確地找到根本原因。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格工藝及生產(chǎn)管理，才能達(dá)到提高金屬化孔鍍層質(zhì)量的目的。