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      PCB生產中銅面的防氧化

        當前在雙面與多層PCB生產過程中沉銅、整板電鍍后至圖形轉移的運轉周期中,板面及孔內(由其小孔內)銅層的氧化問題嚴重影響著圖形轉移及圖形電鍍的生產品質;另內層板由于氧化造成的AOI 掃描假點增多,嚴重影響到AOI 的測試效率等;此類事件一直以來是業內比較頭痛的事,現就此問題的解決及使用專業的銅面防氧化劑做一些探討。
        1.沉銅―整板電鍍后的防氧化
        一般沉銅、整板電鍍后的板子大多會經過:(一)1-3%的稀硫酸處理;(二)75-85℃的高溫烘干;(三)然后插架或疊板放置,等待貼干膜或印制濕膜做圖形轉移;(四)而在此過程中,板子少則需放置2-3 天,多則5-7 天;(五)此時的板面和孔內銅層早就氧化成“黑乎乎”的了。
        在圖形轉移的前處理,通常都會采用“3%的稀硫酸+磨刷”的形式對板面銅層進行處理。而孔內只有靠酸洗的處理效果了,且小孔在前面的烘干過程中是很難達到理想效果的;因此小孔內往往因干燥不徹底、藏有水份,其氧化程度也比板面嚴重的多,僅靠區區酸洗是無法清除其頑固的氧化層的。這就可能導致板子經圖形電鍍、蝕刻后造成因孔內無銅而報廢。
        多層板內層的防氧化
        通常內層線路完成后,即經過顯影、蝕刻、退膜及3%稀硫酸處理。然后通過隔膠片的方式存放與轉運及等待AOI 掃描與測試;雖然在此過程中,操作、轉運等都會特別小心與仔細,但板面還是難免有諸如手指印、污點、氧化點等之類的瑕疵;在AOI 掃描時會有大量的假點產生,而AOI 的測試是根據掃描的數據進行的,即所有的掃描點(包括假點)AOI 都要進行測試,這樣就導致了AOI的測試效率非常低下。
        2.引入銅面防氧化劑的一些探討
        目前多家PCB 藥水供應商都有推出不同的銅面防氧化劑,以供生產之用;我司目前也有一種類似產品,該產品是不同于最終銅面防護(OSP)、適用于PCB 生產過程中的銅面防氧化藥水;該藥水的主要工作原理為:利用有機酸與銅原子形成共價鍵和配合鍵,相互多替成鏈狀聚合物,在銅表面組成多層保護膜,使銅之表面不發生氧化還原反應,不發生氫氣,從而起到防氧化的作用。根據我們在實際生產中的使用情況和了解,該銅面防氧化劑一般具有以下優點:
        a、工藝簡單、適用范圍寬,易于操作與維護;
        b、水溶性工藝、不含鹵化物及鉻酸鹽,利于環境保護;
        c、生成的防氧化保護膜的褪除簡單,只需常規的“酸洗+磨刷”工藝;
        d、生成的防氧化保護膜不影響銅層的焊接性能和幾乎不改變接觸電阻。
        在沉銅―整板電鍍后防氧化的應用
        在沉銅―整板電鍍后的處理過程中,將“稀硫酸”改成專業用“銅面防氧化劑”,其它如干燥及之后的插架或疊板等操作方式不變;在此處理過程中,板面與孔內銅層表面上會生成一層很薄且均勻的防氧化保護膜,能夠將銅層表面與空氣完全隔絕,防止空氣中硫化物接觸銅面,使銅層氧化和變黑;通常情況下,該防氧化保護膜的有效儲置期可達6-8 天,完全可滿足一般工廠的運轉周期。
        在圖形轉移的前處理,只需采用通常的“3%的稀硫酸+磨刷”的方式,即可將板面及孔內的防氧化保護膜快速、完全去除,對后續工序無任何影響(如下圖3)
        在多層板內層防氧化的應用
        與常規處理的程序相同,只需將水平生產線中的“3%稀硫酸”改成專業用“銅面防氧化劑”即可。其它如干燥、存儲、轉運等操作不變;經此處理后,板面同樣會生成一層很薄且均勻的防氧化保護膜,將銅層表面與空氣完全隔絕,使板面不被氧化。同時也防止手指印、污點直接接觸板面,減少AOI 掃描過程中的假點,從而提高AOI 的測試效率。
        3、分別使用稀硫酸和銅面防氧化劑處理后的內層板AOI 掃描、測試的對比
        以下為分別使用稀硫酸與銅面防氧化劑處理的同一型號、同一批號的內層板,各10PNLS 在AOI掃描與測試的結果對比。

      稀硫酸處理銅面防氧化劑處理
      測試項目AOI 掃描假點AOI 測試氧化點測試項目AOI 掃描假點AOI 測試氧化點
      序號A 面B 面序號A 面B 面
      12434951016380
      22736197238170
      31234561233950
      47941214411160
      51244236529530
      61823557611120
      71615191076390
      81634141384430
      92956202918740
      1016639691066290
      合計651891合計5810
        注:由以上的測試數據可知:
        a、使用銅面防氧化劑處理的內層板的AOI 掃描假點數是使用稀硫酸處理的內層板的AOI 掃描假點數的9%不到;
        b、使用銅面防氧化劑處理的內層板的AOI 測試氧化點數為:0;而使用稀硫酸處理的內層板的AOI 測試氧化點數為:90。
        4、總結
        總之,隨著電路板產業的發展,產品檔次的提升;由于氧化造成的小孔無銅報廢及內、外層AOI測試效率的低下,都是PCB 生產過程中需要大力解決的;而銅面防氧化劑的出現與應用,對諸如此類問題的解決提供了很好的幫助。相信,在今后的PCB 生產過程中,銅面防氧化劑的使用會越來越普及。


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