電鍍結(jié)節(jié)—它們來自哪里?
電鍍結(jié)節(jié)有時會變得十分難看。有人可能認(rèn)為這些結(jié)節(jié)問題很容易解決。但更多時候,解決這類問題需要對工藝有更深入的研究。本專欄文章中將通過研究實例對其原則進行闡釋。在這個現(xiàn)實的故障排除操作例子中,在兩個不同的電鍍槽中電鍍的PWB上檢測到電鍍異常。這一研究表明,這些缺陷的根源有兩個不同的原因。一個是跟添加劑的控制相關(guān),另一個與溶液的過濾和陽極的維護相關(guān)。這一研究探究電鍍粗糙現(xiàn)象,造成這一現(xiàn)象的多種原因以及糾正措施。
嚴(yán)重電鍍粗糙/結(jié)節(jié)
在以往的專欄中,作者已經(jīng)就銅電鍍結(jié)節(jié)問題提出了很多可能性。然而,對于這一家PWB制造商來說,發(fā)生的情況就比較極端了。
同一制造商的電路上出現(xiàn)了類型多少有點不同的結(jié)節(jié)。這種缺陷只發(fā)生在在不同電鍍槽進行電鍍的電路板上。基本上就是同一制造商上有兩種不同類型的結(jié)節(jié)和粗糙。圖1所示的結(jié)節(jié)清楚地顯示了“正常”銅晶粒結(jié)構(gòu)(等軸細(xì)晶)。但圖2中,晶粒很大。此外,圖1中顯示的結(jié)節(jié)和粗糙可以看出,一些類似碎片的東西已經(jīng)在電鍍周圍產(chǎn)生。那么如何進行故障排除呢?
很明顯有兩種不同的問題,并且都與結(jié)節(jié)/粗糙相關(guān)。但是,粗糙/結(jié)節(jié)的來源似乎不同。因此,故障排除需要從更廣闊的視角進行考慮。需要立刻進行幾步操作。首先,對整條生產(chǎn)線的化學(xué)工藝進行分析。檢查電鍍液的質(zhì)量。巡視整條生產(chǎn)線!
其中最后一步提供了一些必須重視的額外信息。在首次對電鍍槽進行檢查時,發(fā)現(xiàn)這一電鍍槽的電鍍支架在接觸支架上未正確放置,可以看到接觸區(qū)域的間隔。這當(dāng)然不是實現(xiàn)從電鍍槽和電鍍架通往電路板最佳導(dǎo)電方式。電鍍槽的電阻越大,通往電路板的電流越小。從這一點可以推測鍍層的厚度和分布情況不會理想。電鍍槽內(nèi)較差的電接觸會造成較大電阻,因此影響電鍍質(zhì)量。這些癥狀之一如圖2所示的“燒毀”或電鍍粗糙。
同樣需要謹(jǐn)慎檢查它們從整流器通往電鍍槽的各自連接的電線。這些電線的型號是否合適,能否傳輸必要的電流達到最佳的電鍍分布?或是電線是否質(zhì)量不佳,在將電流傳輸?shù)诫娐钒逯熬鸵呀?jīng)損失了一部分?檢查不明顯的部分!你可以避免你之后的頭痛和心痛情況。
第二,電鍍液分析發(fā)現(xiàn)了另一個需要解決的問題。這一部分的問題與酸性銅電鍍槽的電鍍添加劑的控制相關(guān)。在出現(xiàn)較大銅晶粒的電鍍槽內(nèi),故障排除中發(fā)現(xiàn),為確保酸性鍍銅過程正常進行的兩種必要的關(guān)鍵添加劑(有機添加劑和氯根離子)含量極低。分析確實顯示出這兩種添加劑的含量低于最佳電鍍質(zhì)量要求的最低含量。
市場上可以買到各種添加劑。這些添加劑能提供一個機制,確保銅沉積物能在一個符合標(biāo)準(zhǔn)的易延展的環(huán)境下進行電鍍。典型的添加劑包括晶粒細(xì)化劑、流平劑和抑制劑。在本文的環(huán)境中,晶粒細(xì)化劑可以跟“光亮劑”互換。氯離子和有機添加劑一起起到提亮和調(diào)平的作用,而且提升陽極腐蝕的平整性。(在之后的專欄中,作者將提供更多有關(guān)電鍍添加劑的信息。)目前,需要關(guān)注眼前的問題。
分析后,有問題的電鍍槽應(yīng)該手動加入添加劑。但是,由于操作員認(rèn)為板看起來沒有問題,已經(jīng)36個小時沒有對添加劑進行分析了。有機添加劑和氯離子這類的其他化學(xué)添加劑對電鍍質(zhì)量有重大影響。使用CVS(循環(huán)電壓提溶分析)和傳統(tǒng)Hull池進行分析時,明顯發(fā)現(xiàn)電鍍液中的添加劑嚴(yán)重不足。當(dāng)修正了有機添加劑濃度低,氯根離子不足的環(huán)境后,圖2中的電鍍情況徹底好轉(zhuǎn)。為進行更好的測量,調(diào)整了電鍍架以便增 加電鍍支架和電鍍槽之間的接觸面。
現(xiàn)在,2號室電鍍板的環(huán)境缺陷與電鍍添加劑相關(guān),而1號室(圖1)的缺陷有不同的來源。很明顯,圖1的缺陷可以追溯為電鍍液或印刷電路板中的微粒物質(zhì)或不可溶性物質(zhì)。同樣,電鍍槽的檢查表明的確存在微粒物質(zhì)未從電鍍槽中過濾掉。雖然知道了這一點,但微粒物質(zhì)的來源還尚不明確。已知的是,陽極沉淀物(電鍍過程中在銅陽極形成)能夠進入電鍍液,造成粗糙現(xiàn)象。問題是如何進入的?應(yīng)該對陽極袋本身(陽極袋罩住陽極,設(shè)計用來防止物質(zhì)進入溶液中)進行檢查。發(fā)現(xiàn)有些陽極袋已經(jīng)嚴(yán)重磨損,已經(jīng)撕裂。作為糾正措施,我們使用了新的陽極袋對其進行替換。此外,對電鍍過濾進行了改進。在這種情況下,使用5微米的過濾器代替25微米的過濾器。溶液過濾率穩(wěn)定,每小時進行三次溶液周轉(zhuǎn)。結(jié)果是對1號電鍍槽內(nèi)的電鍍質(zhì)量有顯著改進。
總結(jié)
實際案例研究再次指出,解決印刷電路板的缺陷十分復(fù)雜。在這個案例中,這些缺陷都是外部的,能夠在酸性銅電鍍后明顯看出來。但是,根本原因分析指出,這些缺陷有兩個不同的來源。故障排除操作能夠分別恰當(dāng)?shù)亟鉀Q。