滅菌劑在PCB電鍍制程中對水質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量的研究

1 前言

近年來，PCB產(chǎn)業(yè)面臨著來自原材料上漲、人工成本增加、客戶壓價和環(huán)保趨嚴等多方面的壓力，同時也還受到人民幣匯率升值、歐債危機和市場競爭激烈等影響，許多PCB企業(yè)正經(jīng)受著前所未有的嚴峻考驗。降低制作成本、增加產(chǎn)品附加值和優(yōu)化制作工藝等是企業(yè)突出“重圍”的唯一途徑。水資源已經(jīng)成為當前最緊缺的資源之一，其緊缺程度已經(jīng)逼近極限，并已成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。我國將實行最嚴格水資源管理制度，加強水資源開發(fā)利用控制紅線管理，嚴格實行用水總量控制。而PCB行業(yè)則是用水量較大的行業(yè)，如何進行有效節(jié)水、回收利用水資源具有十分必要的意義，也是實現(xiàn)企業(yè)清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

滅菌劑在食品加工、醫(yī)藥、養(yǎng)殖和造紙等多個領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，但在PCB領(lǐng)域的應(yīng)用卻并不常見。大部分PCB廠在連續(xù)生產(chǎn)一段時間后就會在黑化、去鉆污+PTH、電鍍、沉金、沉錫和顯影等工段的水洗槽壁出現(xiàn)黏液，滋生大量細菌，水洗中的微生物是造成這一問題的主要原因。以黏液細菌為主，它以溶液中的硫、磷等元素為食物，代謝產(chǎn)生大量的黏液，黏液又吸附水中的其他懸浮物，一旦黏附在板面上（如電鍍制程）就會形成導(dǎo)體，產(chǎn)生銅絲狀銅渣或其他形式的不良，在溫度適宜的季節(jié)會嚴重影響生產(chǎn)的連續(xù)進行，導(dǎo)致品質(zhì)良率下降。

雖然可以通過采取人工返修、加大水洗換缸頻率、換純水等方法解決，但無論是成本還是效率上都不是最經(jīng)濟的方法。人工返修易造成刮傷及撞斷線路的不良及報廢，而加大水洗換缸或換純水則增加制作成本和污水處理的成本。使用一種適合于線路板制造濕制程中的滅菌劑，來改善水質(zhì)和防止此類不良現(xiàn)象的發(fā)生就顯得尤為迫切，同時還能嘗試減少用水量、減輕環(huán)保壓力等，達到節(jié)約成本、清潔生產(chǎn)的目的。

2 PCB制造對水質(zhì)要求及滅菌原理

2.1 PCB制造對水質(zhì)要求

PCB生產(chǎn)用水主要是用于溶液的配制、板子的清洗和質(zhì)量監(jiān)控的各種溶液的分析。這樣PCB生產(chǎn)用水對含鹽量、顆粒和pH值都有特殊的要求。主要包括以下幾個方面。

2.1.1 含鹽量

典型的水質(zhì)參數(shù)包括pH值、硬度、重金屬含量、氯化物、微量有機物及總的離子含量（導(dǎo)電率）。

含鹽量是指在水中所有正負離子的總和，水中含鹽量高或某些離子含量高，對PCB生產(chǎn)是有害的。如Ca2+,Mg2+硬度高，會在金屬表面產(chǎn)生沉積、生成斑點，使鍍層結(jié)合不牢。衡量含鹽量的多少，一般是用電阻率來表示的，有的PCB板對清洗要求是十分嚴格的，如我國的軍用標準（GJB362A-96）規(guī)定，清洗涂覆阻焊前的PCB板子，清洗后的萃取液中，氯化鈉等效離子污染試驗所測值應(yīng)小于1.56 mg/cm2（相當于萃取液的電阻率2 MΩ？cm）。因此用于溶劑清洗水的水質(zhì)，其電阻率應(yīng)該在2 MΩ？cm左右。

2.1.2 顆粒

水中的顆粒是指泥土、砂礫和自來水管道內(nèi)的鐵銹屑粒。在PCB生產(chǎn)工藝中，顆粒會使鍍層產(chǎn)生針孔或結(jié)瘤；顆粒又使貼膜造成缺陷，產(chǎn)生針孔，使干膜粘附不實、以致顯影或腐蝕后的修復(fù)率增加，嚴重的會使線路斷路或短路。因此在PCB生產(chǎn)用水中，一定要把固體顆粒除掉。根據(jù)PCB工業(yè)的用水經(jīng)驗，一般要求固體顆粒的直徑小至最小圖形尺寸的0.2~0.1.

目前PCB的導(dǎo)線圖形，最小線寬已小至0.05 mm.因此，PCB生產(chǎn)用水不允許有大于10 μm濾徑的固體顆粒存在。所以在制備PCB生產(chǎn)用水時，一定要有小于10 μm的過濾器，以截留掉大于10 μm的固體顆粒。

2.1.3 pH值

PCB生產(chǎn)用水的pH值，對PCB生產(chǎn)質(zhì)量有一定的影響，如把偏酸性（混床水）水用作全板鍍銅或顯影的沖洗水時，板面會發(fā)生氧化，影響貼膜質(zhì)量，使檢驗和修板的難度加大。有時偏酸性水，在配制溶液時，也會產(chǎn)生混濁，影響溶液的質(zhì)量的。

所以PCB生產(chǎn)用水的pH值應(yīng)控制在6~8之間。PCB生產(chǎn)用水的水質(zhì)要求是：電阻率≥0.02 MΩ？cm.

2.1.4 細菌和藻類

藻類問題一般很少發(fā)生，粘泥形成的細菌（黏菌）卻是很常見的，在槽體的黑暗環(huán)境下及存在有機物時，黏菌能迅速的繁殖、生長。有一些處理細菌的方式在一定程度上與特別的制程加工方式相一致，包括在外殺菌、過濾、加熱處理和堿性處理。細菌類物質(zhì)增多會嚴重影響PCB的品質(zhì)，尤其是某些對水質(zhì)要求很嚴的槽體。制作精細線路的PCB制程必須對水質(zhì)進行控制，否則無法保證溶液的穩(wěn)定，必將影響PCB的產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 滅菌原理

滅菌的方法有許多，如加熱法、冷凍法、放射法、過濾法和化學(xué)法等。而用于PCB制造用水的滅菌需要考慮很多問題，如滅菌效果穩(wěn)定性、持效性、次生產(chǎn)物對產(chǎn)品的影響、安全性和可操作性等。一般還要要求滅菌劑不受pH值的影響（或較?。o毒無害、操作自動化程度高和對環(huán)境無危害等。

新型的環(huán)保高效型行滅菌劑，是專門為PCB行業(yè)開發(fā)的專用藥水，其通過斷開細菌、霉菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而發(fā)揮殺滅作用，與微生物接觸后，能迅速抑制其生長，并截斷細胞生長代謝的進行，從而達到防止生理粘泥的生成，并能夠穿透生物膜直達核心殺死微生物，并且適用的pH 范圍較寬。其無藥耐性，對產(chǎn)品質(zhì)量無影響，對環(huán)境環(huán)保，可自行降解為無毒小分子，不會造成二次污染。

3 實驗部分

3.1 實驗?zāi)康?/p>

（1）跟進D型號滅菌劑是否能改善生產(chǎn)線水質(zhì)和節(jié)省用水量；

（2）跟進因水質(zhì)問題而導(dǎo)致的板面銅渣、銅絲 不良問題是否能得到改善；

（3）使用效果及成本分析。

3.2 實驗測試項目

（1）使用D型號滅菌劑后中檢測試良率；

（2）使用D型號滅菌劑可改善的方面；

（3）成本控制。

3.3 實驗材料及流程

本實驗的材料有：某D型號滅菌劑、生產(chǎn)線自來水（一、二銅電鍍線總水管）。其實驗流程為：滅菌劑（自動添加桶）→生產(chǎn)線總進水管過濾機→生產(chǎn)線水洗→實驗、檢測。

3.4 測試過程及數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.4.1 D型抗菌劑性質(zhì)

（1）外觀：淺綠或黃綠色透明液體

（2）溶解性：與水完全相溶

（3）密度：（20 ℃）≥1.02 g/cm3

（4）pH:3.0~5.0

（5）有效抗菌濃度：（100~300）×10-6

（6）閃點：不可燃

3.4.2 使用D型滅菌劑前狀況

使用滅菌劑前二銅線因菌類而造成的銅（絲）渣、銅（絲）渣與板上銅面結(jié)合而不易修理，嚴重影響良率，甚至達成報廢（圖1）。

同時，在去鉆污+PTH連線上也會出現(xiàn)因菌類造成的銅渣，經(jīng)過活化和化學(xué)銅處理后，銅渣與板子銅面本身的結(jié)合力較強，很難修理、極易報廢。且易出現(xiàn)銅面粗糙等外觀不良問題，對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大（圖2）。

為改善此問題，生產(chǎn)線需要每周更換水洗、每月用酸堿泡洗槽體，不但浪費成本、還會影響生產(chǎn)產(chǎn)能，并且改善效果不是十分明顯。受地域和氣候影響，每年的5月~10月是水質(zhì)較差、細菌大量滋生的時期，缸壁容易產(chǎn)生粘稠菌類物質(zhì)，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量、導(dǎo)致良率下降，還會增加許多人力、物力成本去進行相關(guān)維護。

3.4.3 使用D型滅菌劑后情況

（1）D型滅菌劑添加量情況（表1）

（2）滅菌效果（表2）

（3）跟進詳情（表3）

（4）節(jié)約成本（表4）

3.5 小結(jié)

該D型滅菌劑不對現(xiàn)有電鍍制程產(chǎn)生品質(zhì)影響，對現(xiàn)用水質(zhì)有明顯的改善效果，能提高我公司生產(chǎn)品質(zhì)，減少電鍍銅絲、銅渣引起的品質(zhì)問題，且能節(jié)約我公司的生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

使用PCB制造業(yè)專用的滅菌劑有利于生產(chǎn)線水質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量的改善，對降低生產(chǎn)成本和環(huán)境保護等方面也有著積極的推動意義。在今后的工作中，我們將繼續(xù)致力于滅菌劑在PCB制造中的應(yīng)用和研究，不斷將應(yīng)用范圍擴大，為公司實施“節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)”戰(zhàn)略做出更大的努力。