PCB镀层缺陷成因分析及其对策.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：PCB鍍層缺陷成因分析及其對策[摘要]分析了金属化孔镀层的主要缺陷及产生原因从各主要工序出发提出了如何优化工艺参数进行严格的工艺及生产管理以保证孔化质量的方法。[关键词]多层印制板金属化孔镀层缺陷1前言金属化孔质量与多层板质量及可靠性息息相关。金属化孔起着多层印制线路电气互连的作用。孔壁镀铜层质量是印制板质量的核心不仅要求镀层有合适的厚度、均匀性和延展性而且要求镀层在288℃热冲击10秒不能产生断裂。因为孔壁镀铜层热冲击断裂是一种致命的缺陷它将造成内层线路间和内层与外层线路之间断路；轻者影响线路断续导电重者引起多层板报废。目前印制板生产中经常出现的金属化孔镀层缺陷主要有：金属化孔内镀铜层空洞、瘤状物、孔内镀层薄、粉红圈以及多层板孔壁与内层铜环连接不良等。这些缺陷的绝大多数将导致产品报废造成严重的经济损失影响交货期。2金属化孔镀层主要缺陷的产生原因及相应对策我们首先简单回顾一下多层印制板的制造工艺过程。下料→制板→蚀刻→黑化→层压→钻孔→去沾污及凹蚀处理→孔金属化→全板电镀→制板→图形电镀→脱膜→蚀刻→丝印阻焊→热风整平→丝印字符本文将从钻孔工序、孔壁去树脂沾污及凹蚀处理工序、电镀及多层板层压工序等几个方面分析金属化孔镀层的主要缺陷及产生原因阐述如何优化工艺参数进行严格的工艺及生产管理以保证孔化质量。2．1钻孔工序大多数镀层空洞部位都伴随出现钻孔质量差引起的孔壁缺陷如孔口毛刺、孔壁粗糙、基材凹坑及环氧树脂腻污等。由此造成孔壁镀铜层空洞孔壁基材与镀层分离或镀层不平整。下面将对孔壁缺陷的成因及所采取的措施进行阐述：2．1．1孔口毛刺的产生及去除无论是采用手工钻还是数控钻也无论是采用何种钻头和钻孔工艺参数覆铜箔板在其钻孔过程中产生毛刺总是不可避免的。孔口毛刺对于金属化孔质量的影响历来不被人们所重视但对于高可靠性印制板的金属化孔质量来讲它却是一个不可忽视的因素。首先孔口毛刺会改变孔径尺寸导致孔径入口处尺寸变小影响元器件的插入。其次凸起或凹陷进入孔内的铜箔毛刺将影响孔金属化过程中电镀时的电力线分布导致孔口镀层厚度偏薄和应力集中从而使成品印制板的孔口镀铜层在受到热冲击时极易因基板热膨胀所引起的轴向拉伸应力造成断裂现象。传统的去毛刺方法是用200～400号水砂纸仔细的打磨。后来发展到用碳化硅磨料的尼龙刷机械抛刷。但随着印制板技术的不断发展9～18微米超薄型铜箔的推广应用使印制板加工过程中的去毛刺技术也发生了很大变化。据报道国外己开始采用液体喷砂研磨法来去除孔口毛刺。一般来说对于去铜箔厚度在18微米以上的覆铜箔层压板孔口毛刺采用机械抛刷法是十分有效的只是操作时必须严格控制好刷辘中碳化硅磨料的粒度和刷板压力以免压力过大和磨料太粗使孔口显露基材。用于去毛刺的尼龙刷辘中碳化硅磨料的粒度一般为320～380#。现代的双面去毛刺机共有四个刷辘上下各半能一次性将覆铜箔板两面的孔口毛刺同时去除干净。在去除同样一面的孔口毛刺时两个刷辘的转动方向是相反的。一个沿顺时针方向转动一个沿反时针方向转动加上每个刷辘的轴向摆动使孔口毛刺受到沿板面各个方向上刷板力的均匀作用从而被彻底地除去。去毛刺机必须配备高压喷射式水冲洗段。液体喷砂研磨法是利用一台专用设备将碳化硅磨料借助于水的喷射力喷射在板面上从而达到去毛刺的目的。2．1．2孔壁粗糙、基材凹坑对镀层质量的影响在化学镀铜体系良好的状态下钻孔质量差的孔壁容易产生镀铜层空洞。因为在孔壁光滑的表面上容易获得连续的化学镀铜层而在粗糙的钻孔孔壁上由于化学镀铜的连续性较差容易产生针孔；尤其是当孔壁有钻孔产生的凹坑时即使化学镀层很完整但是在随后的电镀铜时因为有电镀层折叠现象电镀铜层也不易均匀一致在钻孔凹坑处容易存在镀层薄甚至镀不上铜而产生镀层空洞。2．1．3环氧树脂腻污的成因我们知道印制板钻孔是一个很复杂的加工过程基板在钻头切削刃机械力包括剪切、挤压、扯裂、摩擦力的作用下产生弹性变形、塑性变形与基材断裂、分离形成孔。其中很大部分机械能转化为热能。特别是在高速切削的情况下产生大量热能温度陡然升高。钻孔时钻头温度在200℃以上。印制板基材中所含树脂的玻璃化温度与之相比要低得多。软化了的树脂被钻头牵动腻在被切削孔壁的铜箔断面上形成腻污。清除腻污较困难而且一旦在铜箔断面上有一定量的腻污会降低甚至破坏多层板的互连性。2．1．4避免钻孔缺陷产生提高钻孔质量的途径孔口毛刺、孔壁粗糙、基材凹坑及环