PCB生產(chǎn)過程中銅面氧化的現(xiàn)狀與解決方法

一、前言

當(dāng)前在雙面與多層PCB 生產(chǎn)過程中沉銅、整板電鍍后至圖形轉(zhuǎn)移的運(yùn)轉(zhuǎn)周期中，板面及孔內(nèi)（由其小孔內(nèi)）銅層的氧化問題嚴(yán)重影響著圖形轉(zhuǎn)移及圖形電鍍的生產(chǎn)品質(zhì)；另內(nèi)層板由于氧化造成的AOI 掃描假點(diǎn)增多，嚴(yán)重影響到AOI 的測(cè)試效率等；此類事件一直以來(lái)是業(yè)內(nèi)比較頭痛的事，現(xiàn)就此問題的解決及使用專業(yè)的銅面防氧化劑做一些探討。

1、目前PCB 生產(chǎn)過程中銅面氧化的方法與現(xiàn)狀

1.1 沉銅—整板電鍍后的防氧化

一般沉銅、整板電鍍后的板子大多會(huì)經(jīng)過：（一）1-3%的稀硫酸處理；（二）75-85℃的高溫烘干；（三）然后插架或疊板放置，等待貼干膜或印制濕膜做圖形轉(zhuǎn)移；（四）而在此過程中，板子少則需放置2-3 天，多則5-7 天；（五）此時(shí)的板面和孔內(nèi)銅層早就氧化成“黑乎乎”的了（如下圖1）。

圖1 過酸洗后，放置24 小時(shí)

在圖形轉(zhuǎn)移的前處理，通常都會(huì)采用“3%的稀硫酸+磨刷”的形式對(duì)板面銅層進(jìn)行處理。而孔內(nèi)只有靠酸洗的處理效果了，且小孔在前面的烘干過程中是很難達(dá)到理想效果的；因此小孔內(nèi)往往因干燥不徹底、藏有水份，其氧化程度也比板面嚴(yán)重的多，僅靠區(qū)區(qū)酸洗是無(wú)法清除其頑固的氧化層的。這就可能導(dǎo)致板子經(jīng)圖形電鍍、蝕刻后造成因孔內(nèi)無(wú)銅而報(bào)廢。

1.2 多層板內(nèi)層的防氧化

通常內(nèi)層線路完成后，即經(jīng)過顯影、蝕刻、退膜及3%稀硫酸處理。然后通過隔膠片的方式存放與轉(zhuǎn)運(yùn)及等待AOI 掃描與測(cè)試；雖然在此過程中，操作、轉(zhuǎn)運(yùn)等都會(huì)特別小心與仔細(xì)，但板面還是難免有諸如手指印、污點(diǎn)、氧化點(diǎn)等之類的瑕疵；在AOI 掃描時(shí)會(huì)有大量的假點(diǎn)產(chǎn)生，而AOI 的測(cè)試是根據(jù)掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行的，即所有的掃描點(diǎn)（包括假點(diǎn)）AOI 都要進(jìn)行測(cè)試，這樣就導(dǎo)致了AOI的測(cè)試效率非常低下。

2、引入銅面防氧化劑的一些探討

目前多家PCB 藥水供應(yīng)商都有推出不同的銅面防氧化劑，以供生產(chǎn)之用；我司目前也有一種類似產(chǎn)品，該產(chǎn)品是不同于最終銅面防護(hù)（OSP）、適用于PCB 生產(chǎn)過程中的銅面防氧化藥水；該藥水的主要工作原理為：利用有機(jī)酸與銅原子形成共價(jià)鍵和配合鍵，相互多替成鏈狀聚合物，在銅表面組成多層保護(hù)膜，使銅之表面不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不發(fā)生氫氣，從而起到防氧化的作用。根據(jù)我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中的使用情況和了解，該銅面防氧化劑一般具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍寬，易于操作與維護(hù)；

b、水溶性工藝、不含鹵化物及鉻酸鹽，利于環(huán)境保護(hù)；

c、生成的防氧化保護(hù)膜的褪除簡(jiǎn)單，只需常規(guī)的“酸洗+磨刷”工藝；

d、生成的防氧化保護(hù)膜不影響銅層的焊接性能和幾乎不改變接觸電阻。

2.1 在沉銅—整板電鍍后防氧化的應(yīng)用

在沉銅—整板電鍍后的處理過程中，將“稀硫酸”改成專業(yè)用“銅面防氧化劑”，其它如干燥及之后的插架或疊板等操作方式不變；在此處理過程中，板面與孔內(nèi)銅層表面上會(huì)生成一層很薄且均勻的防氧化保護(hù)膜，能夠?qū)~層表面與空氣完全隔絕，防止空氣中硫化物接觸銅面，使銅層氧化和變黑；通常情況下，該防氧化保護(hù)膜的有效儲(chǔ)置期可達(dá)6-8 天，完全可滿足一般工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)周期（如下圖2）。

圖2 過銅面防氧化后，放置120 小時(shí)

在圖形轉(zhuǎn)移的前處理，只需采用通常的“3%的稀硫酸+磨刷”的方式，即可將板面及孔內(nèi)的防氧化保護(hù)膜快速、完全去除，對(duì)后續(xù)工序無(wú)任何影響（如下圖3）

圖3 過防氧化和酸洗后，放置24 小時(shí)

2.2 在多層板內(nèi)層防氧化的應(yīng)用

與常規(guī)處理的程序相同，只需將水平生產(chǎn)線中的“3%稀硫酸”改成專業(yè)用“銅面防氧化劑”即可。其它如干燥、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)等操作不變；經(jīng)此處理后，板面同樣會(huì)生成一層很薄且均勻的防氧化保護(hù)膜，將銅層表面與空氣完全隔絕，使板面不被氧化。同時(shí)也防止手指印、污點(diǎn)直接接觸板面，減少AOI 掃描過程中的假點(diǎn)，從而提高AOI 的測(cè)試效率。

3、分別使用稀硫酸和銅面防氧化劑處理后的內(nèi)層板AOI 掃描、測(cè)試的對(duì)比

以下為分別使用稀硫酸與銅面防氧化劑處理的同一型號(hào)、同一批號(hào)的內(nèi)層板，各10PNLS 在AOI掃描與測(cè)試的結(jié)果對(duì)比。

注：由以上的測(cè)試數(shù)據(jù)可知：

a、使用銅面防氧化劑處理的內(nèi)層板的AOI 掃描假點(diǎn)數(shù)是使用稀硫酸處理的內(nèi)層板的AOI 掃描假點(diǎn)數(shù)的9%不到；

b、使用銅面防氧化劑處理的內(nèi)層板的AOI 測(cè)試氧化點(diǎn)數(shù)為：0；而使用稀硫酸處理的內(nèi)層板的AOI 測(cè)試氧化點(diǎn)數(shù)為：90。

4、總結(jié)

總之，隨著電路板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品檔次的提升；由于氧化造成的小孔無(wú)銅報(bào)廢及內(nèi)、外層AOI測(cè)試效率的低下，都是PCB 生產(chǎn)過程中需要大力解決的；而銅面防氧化劑的出現(xiàn)與應(yīng)用，對(duì)諸如此類問題的解決提供了很好的幫助。相信，在今后的PCB 生產(chǎn)過程中，銅面防氧化劑的使用會(huì)越來(lái)越普及。