pcb金属孔镀层缺陷

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1、字号:大中小PCB金属化孔镀层缺陷成因分析及对策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

2、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

3、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

4、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(

5、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

6、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

7、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、基材凹坑及环氧树脂腻污等缺陷,可通过加强以下几方面的工艺、质量控制,得以去除或削弱,从而达到提高钻孔质量的目的。  2.1.4.1钻头的质量控制  钻头本身的质量,对钻孔的质量起着极为关键的作用,要求碳化钨合金材料的粒度必须非常细微,应达到亚微级。碳化钨合金无疏孔能耐磨,钻柄与切

8、削刃部分的直径公差,均在

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