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。