电镀填盲孔取消闪镀直接填铜工艺研究

2014-01-13李志丹陈世金胡文广邓宏喜李云萍

印制电路信息 2014年12期

关键词：盲孔印制电路电镀

李志丹陈世金胡文广邓宏喜李云萍

（博敏电子股份有限公司，广东梅州 514768）

1 引言

在传统的印制电路板的生产中，在钻孔、化学沉铜后，往往采取闪镀后再进行电镀。而闪镀生产线与填孔电镀线往往不是同一条线，这样不仅增加了成本，浪费了时间，还使得生产流程变得繁琐，影响了生产效率。

通过试验探索了取消闪镀采取直接电镀的填孔方式，采用正交表L16(45)安排了不同介质厚度、浸酸时间和浸酸浓度三因素进行电镀试验，对电镀填孔率的分析以及产品的可靠性的测试得到了最优的填孔参数，以供业界同行进行参考和应用[1]-[4]。

2 实验部分

2.1 实验材料与仪器

试验材料：FR-4双面覆铜箔板（介质厚度为50 μm、60 μm、70 μm、80 μm），养板槽、浓流酸（AR）、某公司的沉铜药液、某公司填孔药水。

仪器与设备：CO2激光钻孔机、宇宙水平棕化线、垂直沉铜线、填铜线、切片研磨机、金相显微镜。

2.2 实验步骤

开料→烤板→减铜→棕化→CO2激光钻盲孔→高压清洗 →垂直沉铜→填孔电镀→金相切片。

2.3 电镀直接填铜试验

用正交表L16(45)安排正交试验，选取介质厚度、浸酸浓度、浸酸时间三个因素进行电镀试验。每个因素取四个水平[8]，如表1所示。正交试验安排如表2所示。

2.4 VCP线直接填铜

直接填铜制作前化验药水浓度为（CuSO4·5H2O 230 g/L、H2SO422 ml/L、Cl-50ppm、某公司添加剂A 18 ml/L，B 1.2 ml/L，C 15 ml/L，控制电流密度2.0 A/dm2，喷流循环250 mL/L、温度为22 ℃的条件下电镀60 min进行加工制作[5][6].

3 实验结果与分析

3.1 正交试验安排与结果

完成试验前期准备工作，安排三因素在同样的电镀参数和药液浓度的前提条件下进行电镀试验，选取电镀填孔率为实验指标进行考量得出分析结果[7]。并对结果进行可靠性验证。表3为实验结果分析。

表1 电镀试验因素—水平表

表2 直接电镀填铜正交实验安排表

3.2 正交实验小结

表3 直接填铜实验结果及极差分析

试验后对盲孔的填充率进行分析可以得知，对盲孔填充率影响最大的试验因素为浸酸时间，对盲孔填充率影响最小的实验因素为浸酸浓度。三因素对试验结果的影响大小顺序是：浸酸时间＞介质层厚度＞浸酸浓度。试验的指标-因素图如图1所示。由图中结果可知，取消闪镀直接填孔工艺中，最佳的浸泡参数为：A2B1C1，即介质层厚度为60 μm，浸酸浓度为1.0 ml/L，浸酸时间为4 h。对于最佳参数，上述实验中没有出现，于是对本试验做一次验证实验。结果发现，在最佳参数下，电镀填盲孔的填充率为2.6 μm这一结果比上述实验中的最佳值要好，说明本次试验得到的结果为取消闪镀直接填孔的最佳参数。最佳参数下盲孔填充的截面图如图2所示。

图1 三因素对试验结果的影响大小

表4 产品可靠性测试及结果

图2 最佳参数下盲孔填充截面图

浸泡液中尽管含有一定浓度的硫酸，但仍不可避免的会有氧气存在，PCB板在浸泡时铜表面可能会与氧气接触并发生反应，浸泡的时间越长，反应进行的程度越大，铜面被氧化的程度越严重；在硫酸存在时氧化铜会与硫酸发生反应生成硫酸铜并溶解在浸泡液中，并露出了新鲜的铜表面使得铜面氧化反应加剧，故浸泡液酸度越高，铜面氧化程度越严重。