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电路板厂:生产PCB过程中对铜面氧化的防范手段

栏目:线路板 发布时间:2021-09-16 点击数:171 来源:软硬结合线路板

  电路板厂:生产PCB过程中对铜面氧化的防范手段

  当前在双面电路板与多层PCB生产过程中沉铜、整板电镀后至图形转移的运转周期中,板面及孔内(由其小孔内)铜层的氧化问题严重影响着图形转移及图形电镀的生产品质;另内层板由于氧化造成的AOI扫描假点增多,严重影响到AOI的测试效率等;此类事件一直以来是业内比较头痛的事,现就此问题的解决及使用专业的铜面防氧化剂做一些探讨。

  1、目前PCB生产过程中铜面氧化的方法与现状

  ①电路板厂的沉铜—整板电镀后防氧化

  一般沉铜、整板电镀后的板子大多会经过:①1-3%的稀硫酸处理;②75-85℃的高温烘干;③然后插架或叠板放置,等待贴干膜或印制湿膜做图形转移;④而在此过程中,板子少则需放置2-3天,多则5-7天;⑤此时的PCB板面和孔内铜层早就氧化成“黑乎乎”的了(如下图1)。

  

电路板厂:生产PCB过程中对铜面氧化的防范手段(图1)

  图1 PCB板过酸洗后,放置24 小时

  在图形转移的前处理,通常都会采用“3%的稀硫酸+磨刷”的形式对板面铜层进行处理。而孔内只有靠酸洗的处理效果了,且小孔在前面的烘干过程中是很难达到理想效果的;因此小孔内往往因干燥不彻底、藏有水份,其氧化程度也比板面严重的多,仅靠区区酸洗是无法清除其顽固的氧化层的。这就可能导致PCB板子经图形电镀、蚀刻后造成因孔内无铜而报废。

  ②PCB多层板内层的防氧化

  通常内层线路完成后,即经过显影、蚀刻、退膜及3%稀硫酸处理。然后通过隔胶片的方式存放与转运及等待AOI扫描与测试;虽然在此过程中,操作、转运等都会特别小心与仔细,但板面还是难免有诸如手指印、污点、氧化点等之类的瑕疵;在AOI扫描时会有大量的假点产生,而AOI的测试是根据扫描的数据进行的,即所有的扫描点(包括假点)AOI都要进行测试,这样就导致了AOI的测试效率非常低下。

  2、引入铜面防氧化剂的一些探讨

  目前多家PCB多层线路板厂家的药水供应商都有推出不同的铜面防氧化剂,以供生产之用;我司目前也有一种类似产品,该产品是不同于最终铜面防护(OSP)、适用于PCB生产过程中的铜面防氧化药水;该药水的主要工作原理为:利用有机酸与铜原子形成共价键和配合键,相互多替成链状聚合物,在铜表面组成多层保护膜,使铜之表面不发生氧化还原反应,不发生氢气,从而起到防氧化的作用。根据我们在实际生产中的使用情况和了解,该铜面防氧化剂一般具有以下优点:

  a、工艺简单、适用范围宽,易于操作与维护;

  b、水溶性工艺、不含卤化物及铬酸盐,利于环境保护;

  c、生成的防氧化保护膜的褪除简单,只需常规的“酸洗+磨刷”工艺;

  d、生成的防氧化保护膜不影响铜层的焊接性能和几乎不改变接触电阻。

  ①电路板在沉铜—整板电镀后防氧化的应用

  在沉铜—整板电镀后的处理过程中,将“稀硫酸”改成专业用“铜面防氧化剂”,其它如干燥及之后的插架或叠板等操作方式不变;在此处理过程中,PCB板面与孔内铜层表面上会生成一层很薄且均匀的防氧化保护膜,能够将铜层表面与空气完全隔绝,防止空气中硫化物接触铜面,使铜层氧化和变黑;通常情况下,该防氧化保护膜的有效储置期可达6-8天,完全可满足一般工厂的运转周期(如下图2)。

  

电路板厂:生产PCB过程中对铜面氧化的防范手段(图2)

  图2 电路板过铜面防氧化后,放置120 小时

  在图形转移的前处理,只需采用通常的“3%的稀硫酸+磨刷”的方式,即可将板面及孔内的防氧化保护膜快速、完全去除,对后续工序无任何影响(如下图3)

  

电路板厂:生产PCB过程中对铜面氧化的防范手段(图3)

  图3 PCB多层板过防氧化和酸洗后,放置24 小时

  ②在PCB多层板内层防氧化的应用

  与常规处理的程序相同,只需将水平生产线中的“3%稀硫酸”改成专业用“铜面防氧化剂”即可。其它如干燥、存储、转运等操作不变;经此处理后,板面同样会生成一层很薄且均匀的防氧化保护膜,将铜层表面与空气完全隔绝,使板面不被氧化。同时也防止手指印、污点直接接触板面,减少AOI扫描过程中的假点,从而提高AOI的测试效率。

  3、分别使用稀硫酸和铜面防氧化剂处理后的内层板AOI扫描、测试的对比

  以下为分别使用稀硫酸与铜面防氧化剂处理的同一型号、同一批号的内层板,各10PNLS在AOI扫描与测试的结果对比。

  注:由以上的测试数据可知:

  a、使用铜面防氧化剂处理的内层板的AOI扫描假点数是使用稀硫酸处理的内层板的AOI扫描假点数的9%不到;

  b、使用铜面防氧化剂处理的内层板的AOI测试氧化点数为:0;而使用稀硫酸处理的内层板的AOI测试氧化点数为:90。

  4、总结

  总之,随着电路板产业的发展,产品档次的提升;由于氧化造成的小孔无铜报废及内、外层AOI测试效率的低下,都是PCB生产过程中需要大力解决的;而铜面防氧化剂的出现与应用,对诸如此类问题的解决提供了很好的帮助。相信,在今后的PCB生产过程中,铜面防氧化剂的使用会越来越普及。

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