如何改善PCB電路板電鍍表面凹坑

受到中美貿易協(xié)議不明、中國經濟降溫、英法政治紛擾等大環(huán)境影響，以及手機等終端產品市場成長趨緩等因素影響，***電路板協(xié)會(TPCA)預估，2019年臺商兩岸PCB產值將較去年成長1.5%左右，產值預估達新臺幣6611億元。

隨著PCB電路板線路制作精細化程度的提高，線路制作中的開短路問題成為影響產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，在圖形區(qū)域的凹坑很大程度上會導致線路的開缺口，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。該現象現在越來越引起各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注點，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，進一步分析認為當前引起板面抗鍍的最可能因素是電鍍前板面的有機物質污染，包括外界引入的油脂（比如手指印引入的）、礦物油脂（比如導電油），還包含前道工藝引入的吸附在板面的有機物質，并且這些有機物質對線路的缺口斷線貢獻可能更隱蔽、更大一些。最可能來源是PTH工序的化學品夾雜在化學銅之間難以去除。

PTH化銅槽藥水中包含絡合劑（EDTA）、穩(wěn)定劑（吡啶）等物質。這些物質都與銅離子有比較強的作用力，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電路板板面有機物質的產生，那么我們就需要在后工序處理上來降低有機物質的含量。也由此有了在電鍍前引進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化學品殘留和在線路板搬用過程中沾污的油污去除能力更強，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化學沉銅腐蝕更好的保證化學沉銅的完整，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試驗流程設計

…→上板→脫氣→堿性除油（酸性除油）→DI水洗→酸洗→預鍍→DI水洗→微蝕→DI水洗→…

2.2試驗結果

采用兩批測試板，Panel1和Panel2各分別用酸堿除油方式進行前處理后檢查其線路制作的良率，得到圖表2中的結果。

Panel1和Panel2的線路難度不同，因此兩者的缺陷數量有明顯差別。

從圖表2所示的數據上看，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)現除油液濃度高對缺陷的減少有改善。

3．生產應用

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，將堿性除油劑應用并推廣至所有垂直連續(xù)電鍍線前處理上。

4.結論

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物質，而這些有機雜質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物質。

實驗證明，相比酸性除油，采用堿性除油劑能夠將線路缺陷率下降70%以上，將該前處理方法推廣到生產線后，通過SPC監(jiān)控，發(fā)現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的PCB電路板產品合格率的一條捷徑。