图形电镀铜的常见缺陷及故障排除

……………………………………………………………一Ｍｅｔａｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ……………；　■　图形电镀铜的常见缺陷及故障排除　（中国电子科技集团第十五研究所印制板中心１　００　０８　３）　殷春喜　摘要　本丈主要阐述印制电路板生产中图形电镀铜常见缺陷及成因，查找影响其品质的因素和工序并结合相关生　产制定相应的预防措施，有效提高产品质量　关键词　图形电镀铜常见缺陷故障排除　

Ｃｏｍｍｏｎ　Ｄｅｆｅｃｔｓ　Ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｐｌａｔｉｎｇ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｙｉｎ　Ｃｈｕｎｘｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｐｌａｔｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＣＢ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ．Ｓｏ　ｗｅ　ｃａｎ　ｆｉｎｄ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｔｈａｔ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｓｏｍｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＰＣＢ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｐｌａｔｉｎｇ　ｃｏｍｍｏｎ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ　

１前言　由于行业竞争激烈，印制板　的制造商不断降低成本提高产品　质量，追求零缺陷，以质优价廉　取胜。而客户对印制板的要求也　没有单纯停留在对产品性能的可　靠性上，同时对产品外观也提出　了更严格的要求。而图形电镀铜　作为化学沉铜的加厚层或其它涂　覆层的底层，其质量与成品的关　系可谓休戚相关“一荣俱荣，一　损俱损”。图形电镀铜上的任何　缺陷如镀层粗糙、麻点针孔、凹　坑、手印等，都会严重影响成品　的外观，透过涂覆其上的阻焊层　或铅锡镀层或是镍金层，都能清　楚地显露出来。　本文主要叙述图形电镀铜常　见的系列故障及缺陷，并针对这　些缺陷进行跟踪调查、模拟实　验，找出产生缺陷的成因，制定　切实的纠正措施，保证生产的正　常进行。　２缺陷特点及其成因　２．１　镀层麻点　图形电镀铜上出现麻点，在　板中间较为突出，退完铅锡后铜　面不平整，外观欠佳。　刷板清洁处理后表面麻点仍　然存在，但已基本磨平不如退完　铅锡后明显　此现象出现后首先　想到电镀铜溶液问题，因为出现　故障的前一天（４月２日）刚对溶　液进行了活性炭处理，步骤如下：　（１）在搅拌条件下加入２升　Ｈ２Ｏ２；　（２）将溶液转至一个备用槽　中，加入４ｋｇ活性炭细粉，并通　入空气搅拌２小时，之后关闭搅　拌，让溶液沉降。　

调查中发现，生产线考虑到　次日有快板生产，当晚将溶液从　备用槽中转回工作槽，既未经充　分沉降也未经循环过滤泵，直接　从工作槽的输出管道返回（管道　粗，快）。因为溶液转回工作槽后　已过下班时间，电镀人员没有进　行小电流密度空镀处理。次日按　新开缸液补加光亮剂ＦＤＴ—ｌ后就　开始电镀。　问题已经清楚，电镀铜上有　麻点，来源于电镀溶液里的活性　炭颗粒或其它杂质。电镀人员未　按照工艺文件的程序进行操作，　溶液没有充分循环过滤，导致溶　液里的机械杂质影响镀层质量。　另一个因素是磷铜阳极清洗后，　未经过电解处理直接工作，没来　得及在阳极表面生成一层黑色均　匀的“磷膜”，导致Ｃｕ　大量积累，　

Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２００４　Ｎｏ．　…一　

孔化与电镀；；；；　；　；　

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｅｔａｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ………………………………………………………………　；　Ｃｕ　水解产生铜粉，　糙麻点。　致使镀层粗　２．２镀层发花　

在常温酸性条件下：　ｃＵ２＋／　Ｃｕ＝Ｏ．３４２Ｖ，　Ｃｕ　／Ｃｕ＝Ｏ．５２Ｖ，　Ｃｕ　／Ｃｕ　：０．１５３Ｖ　在Ｈ　ＳＯ　溶液中Ｃｕ阳极溶解　如下：　Ｃｕ—ｅ＿Ｃｕ　快　Ｃｕ　一ｅ—Ｃｕ“慢（控制步骤）　金属铜的溶解受控制步骤制　约，Ｃｕ　不能迅速氧化成Ｃｕ“。而　阳极膜未形成，Ｃｕ—ｅ—Ｃｕ　的反　应不断以快的方式进行，造成　Ｃｕ　的积累；而Ｃｕ　具有不稳定性，　通过如下歧化反应：　２Ｃｕ　—｝Ｃｕ　＋Ｃｕ　所生成的ｃ　Ｕ小颗粒会在电　镀过程中以电泳的方式沉积于镀　层，影响镀层的质量。阳极经过　小电流电解处理后生成的阳极膜　能有效控制Ｃｕ的溶解速度，使阳　极电流效率接近阴极电流效率，　镀液中的铜离子保持平衡，阻止　Ｃｕ　的产生，保持镀液正常工作。　这次电镀铜的缺陷也暴露出　些问题：操作人员有时因为赶　时间、工时、生产量而忽略生产　程序，影响产品质量。所以生产　操作要严格按照工艺文件执行，　不能因为生产任务紧而违规操　作。否则会由于质量问题而返工　或者造成报废，影响产品合格　率，进而影响生产周期，降低信　誉度。　故障排除：在找出原因后，更　换图形电镀铜溶液的滤芯，加强　过滤；另外准备了实验板５００ｍｍ　Ｘ　５００ｍｍ分别对６个电镀槽位的　阳极进行电解处理。这样除了该　生产的快板有镀层麻点的缺陷　外，后来生产的印制板已经完全　正常　图形电镀铜的表面发花，特　别是大面积镀层上尤为明显，似　树枝状，有长有短。而电镀面积　小，待镀面积为焊盘或细线条的　板子在同一天电镀后几乎为零缺　陷，所以刚开始出现镀层发花的　现象时没有引起足够的重视，判　断为偶然因素：板子的基材问题，　或是孔金属化后图形转移前浮石　粉刷板机的刷痕。后来随着生产　量的增加，板面发花的数量愈来　愈多，特别是图号为ＭＯＮ一１的印　制板，尺寸为２６５ｍｍ　Ｘ　２９０ｒａｍ，电　镀面积Ａ面面积为２．３５ｄｉｎ　，Ｂ面　面积为４．４８ｄｉｎ　，整个板面几乎有　半的面积需要图形镀铜，因此　图形电镀发花的现象一览无余，　严重影响印制板外观。大量缺陷　的板子出现，分析特点找出原因　并彻底排除故障刻不容缓。为此，　我中心为了达到客户满意度，质　量部门将这批镀层有缺陷的板子　全部截留：不论是大面积镀层发　花，还是线条上的细丝状痕迹。　我们技术部针对镀层发花进　行探究：　（１）首先根据以往经验，判　断为图形电镀前处理的弱腐蚀和　预浸液里有大量的有机物。因为　去油后喷淋水洗可能不充分，将　去油液里的有机物带入后面的工　作槽造成二次污染，而有机物吸　附在板面待镀图形上就会影响　ｃＵ　在阴极上的吸附，从而影响　镀层外观。据此将弱腐蚀和预浸　液重新开缸，之后生产的印制板　缺陷有所减少，但是板面发花的　现象并未完全消失。看来，以往　的经验在这次的故障排除中并没　有完全生效，继而把重点转移：　莫非去油液有问题？去油液老　；……．．Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２００４　Ｎｏ．２　化、去油不净造成？检查其温　度、成分均属正常范围。为了尽　快弄清楚产生缺陷的根源，通过　霍尔槽试验：用一块小铜片，经　过木炭机械刷洗后冲净作为阴极　电镀，结果发现样片高区上有枝　状镀层，平整性差。因为样片未　经去油液，而是通过机械去油，　仍然有枝状花纹，可见去油液也　不是这次故障的真正原因所在。　（２）但是霍尔槽试验的结果　为解决问题找到了突破口，重心　重新转移到图形电镀铜溶液上来。　分析人员立即取样分析其成分：　Ｃｕ　２１．２９　ｇ／Ｌ　Ｈ２ＳＯ４　１９８．９２　ｇ／Ｌ　Ｃｒ　２３　ｍｇ／Ｌ　从分析结果来看，ｃｒ偏低。　但是最近一段时间ｃｒ持续偏低，　因为我中心实验室采用比浊法分　析ｃｌ一误差大，而在短期内未找到　更理想的分析方法时，采用配制　１０　ｍｇ／Ｌ、２０　ｍｇ／Ｌ、３０　ｍｇ／Ｌ、４０　ｍｇ／Ｌ、５０ｍ＃Ｌ、、６０ｍｇ／Ｌ、７０ｍｇ／　Ｌ、８０　ｍ２／Ｌ、９０　ｍ２／Ｌ、１００　ｍｇ／Ｌ　的氯离子标样浓度，用于对比得　出工作液的浓度。但是采用这种　方法后，生产线ｃｌ一的含量仍然维　持在３０—４Ｏ　ｍｇ／Ｌ的水平。为了防　止ｃｌ一添加过量，生产线采用间隔　次补加一次的方式进行。难道是　ｃ　ｌ一偏低造成的镀层枝状不平整？　进一步做霍尔槽试验：逐渐补加　ｃｌ一，随着ｃｒ浓度的增加，枝状镀　层的范围逐渐缩小，由原来的３／５　降为１／５，当Ｃ１一补加１５ｍｇ后只有　高区略有条状不平。接着再添加　ｃｒ含量到２５ｍｇ，霍尔槽的电流　密度突然从１Ａ降到０．５Ａ，取出阳　极后，发现磷铜阳极片上布满一　层白色钝化膜，可见ｃｒ含量已经　严重超标造成阳极钝化；而阴极　

孔化与电镀　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｅｔａｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ……………：　样片的中低区正常，高区的电镀　质量欠佳。在此基础上（补加　１５ｍｇＣｌ一后）又分别加入１　ｍＬ、２　ｍＬ　光亮剂ＦＤＴ—ｌ，电镀１５分钟后取　出样片，发现加入２ｍＬ光亮剂　ＦＤＴ一１的霍尔槽样片电镀层光亮　平整。　（３）在小实验排除故障后，按　照比例加入ｃｒ和光亮剂ＦＤＴ一１到　工作槽，充分的空气搅拌和循环　过滤后，将两块３５（）ｍｍ　Ｘ　３５０ｍｍ　尺寸裸铜板擦完板后经“去油一　水洗一弱腐蚀一水洗一浸酸一图　形电镀铜”，正常工序出来后图　形电镀无任何缺陷。于是生产线　继续电镀，随后的一天电镀出来　的印制板已完全正常。　可见，造成镀层发花的原因　很多：去油液、弱腐蚀液、预浸　液、图形电镀铜溶液中的氯离子　浓度以及光亮剂ＦＤＴ一１都影响着　镀层的质量。氯离子浓度分析的　不准确性直接影响溶液的调整；　而光亮剂ＦＤＴ一１的添加标准“电　流积分测量镀槽的导电量”已不　能使用，日常光亮剂ＦＤＴ—ｌ的添　加主要结合霍尔槽试验和当日工　作量来调整。在氯离子和添加剂　的协同作用下才能得到理想的镀　层，因此严格控制工艺参数是生　产出合格品的关键，否则任何一　项参数失控就会导致镀层的缺陷。　２．３镀层上的水圈痕迹　尺寸较大的印制板图形电镀　铜上有大量水圈，特别在孔的周　围水圈更为突出。　（１）这一现象首先把我们的　思路引向水喷淋。因为图形电镀　线的喷淋水路和孔金属化线公用　套水路系统，个别喷淋管的电　磁阀失效，只能持续喷水，这样两　条线同时工作而且需要同时喷淋　时，水的压力就会不足，这直接影　响喷淋效果　为此，试验两极杠印　制板，按照正常程序生产，只是在　喷淋时外接一根水管加强水洗，　图形电镀铜后水圈仍然存在。从　缺陷特点分析，电镀铜面上的缺　陷和水滴的痕迹一致．应该是水　洗的问题．可是，与图形电镀线的　水洗没有关系，难道是图形转移　后显影冲洗不净造成的？　（２）追根溯源，查找图形转　移的水路。原来是我中心新购进　的一台志胜曝光机采用的水循环　制冷方式，其水路和显影机的冲　洗段共用一条水路。曝光机和显　影机同时工作时，显影机的冲洗　段喷淋压力小；而且板面尺寸　大，特别是上喷淋的水喷到板面　上后容易淤积，不利于溶液的循　环更新。这样作为光致抗蚀剂的　干膜或湿膜显完影的残流液没有　充分冲洗，经过干燥段后，其黏　膜水印在随后的修板工作中不易　发现（不像残胶有明显蓝膜）；图　形电镀前处理不易清除，经过一　小时的电镀铜，其水印的痕迹清　楚可辨，且：肓一定的深度，不容　易打磨掉，影响板面外观。　为了证实这一结论，将１０块　４６０　ｍｍ　ｘ　４２０　ｍｍ的印制板图形　转移后显影，５块风干后直接送　图形电镀线，另５块显影后未经　干燥段而送清洗机清洗后送交图　形电镀线。　经同样的前处理和电镀铜后　比较：经过充分水洗的５块印制　板上未发现水圈，而显影后直接　送图形电镀线的５块印制板町明　显地看见水圈。　（３）故障排除：改造曝光机　的水路，使其与显影机的水分　开；另外在显影机的水洗段后增　加了上下各３排喷淋管。而且，将　图形电镀线上失去作用的喷淋管　更换。在改造完成之后，图形电　镀铜质量良好。　２．４镀层粗糙