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      印制電路板鍍銅凹坑缺陷產生原因及改善措施

      發表時間:2018-11-06     責任編輯:恒天偉業科技

        印制電路板鍍銅質量與印制電路板應用可靠性息息相關。隨著印制板向高密度、高精度發展,對鍍銅層的要求也越來越高。不僅要求鍍層均勻細致,而且要求其不存在麻點、針孔、凹坑、鍍銅層不全等缺陷。鍍銅凹坑缺陷曾是影響我研究所鍍銅表面質量的主要問題。本文從圖形轉移、圖形電鍍兩個生產過程出發,闡述如何優化工藝參數,進行嚴格的生產管控,以減少鍍銅凹坑產生的幾率,保證鍍銅層質量。

        1、凹坑缺陷的形狀

        鍍銅凹坑是指圖形電鍍銅后在大銅面、線路、焊盤上出現的點狀凹陷,一般主要存在線路或焊盤邊緣(如圖1)。

        

      圖1 鍍銅凹坑

        對凹坑處進行金相剖切,如圖2所示,可看出凹坑處二銅電鍍不全,有的甚至未鍍上二銅。

        圖2 鍍銅凹坑

        2、原因分析及控制措施

        鍍銅凹坑產生原因故障樹(圖3)

        圖3 鍍銅凹坑故障樹

        2.1 圖形轉移工序

        圖形轉移是指照相底版上的電路圖像轉移到覆銅箔層壓板上,形成一種抗蝕刻或抗電鍍的掩膜圖像。操作流程為:刷板→貼膜→曝光→顯影。

        2.1.1 刷板效果對鍍銅凹坑的影響

        圖形轉移刷板的目的是去除印制板板面氧化及臟污。若刷板機對板面清潔不凈,板面上的多余物會抑制二銅的電鍍,形成鍍銅凹坑。我研究所一段時期鍍銅凹坑缺陷頻繁發生,對凹坑處進行金相剖切,微蝕后可看出二銅上明顯有異物阻礙了其繼續電鍍(如圖4)。分析原因為使用的磨料刷輥式刷板機目數不合適,刷板效果差,且刷輥應用老化導致(刷板機一段目數為320目,二段為500目)。將刷板機一段更換為500目、二段更換為800目后,鍍銅凹坑缺陷消失。

        圖4 鍍銅凹坑

        2.1.2 圖形轉移曝光過程板面粘附干膜殘渣

        圖形轉移對位、曝光過程,對位臺及曝光機內存在干膜殘渣,若不及時清理,粘附板面后會造成鍍銅凹坑,嚴重可致斷線(如圖5)。要解決此問題,需對曝光機進行定時清理,工作前需使用靜電除塵輥粘附對位臺及曝光機、曝光夾上多余雜物,使用擦拭紙蘸無水乙醇清潔對位臺及曝光夾??筛鶕嶋H情況,要求定時清潔曝光玻璃、麥拉膜上下面、對位臺面及使用底片等,一般建議最少每曝光5次,進行一次清潔。

        圖5 曝光機內垃圾導致的線條斷線

        2.1.3 圖形轉移顯影效果的影響

        水溶性干膜的顯影液為1%~2%的無水碳酸鈉水溶液。顯影機理為感光膜中未曝光部分的羧基活性基團與稀堿溶液反應,形成一種膠狀的聚合羧酸鹽而被溶解。顯影機臟、顯影參數不合適可造成顯影后板面存在余膠,余膠處電鍍不上或電鍍銅厚度不夠等,形成鍍銅凹坑。由于1 L顯影液可溶解0.25 m2干膜,即0.3 m2印制板,因此顯影加工產品的面積對顯影效果有重要影響。本研究所印制電路板生產線最初根據產品加工周期對顯影液進行更換,后來驗證了顯影液加工產品面積對鍍銅凹坑產生幾率的影響(如表1)。

        表1 顯影液加工面積對鍍銅凹坑的影響

        圖6 加工面積與鍍銅凹坑百分率趨勢圖

        由圖6可看出隨加工面積的增多,鍍銅凹坑產生的幾率變大,加工面積大于150 m2時鍍銅凹坑百分率急劇上升。因此我們改變了顯影液更槽方式,規定每加工150 m2產品對顯影液進行更槽。在進行顯影槽的保養時,一般的堿洗、酸洗不能徹底清洗掉管道內部的臟污,應每月使用專用清槽劑進行清洗。

        2.2 顯影后至電鍍前放置時間

        顯影后至電鍍前放置的時間段很重要。由于印制板面的銅長時間暴露在空氣中,會與空氣中的O2、CO2、水等發生反應,造成銅面深度氧化,圖形電鍍前處理難以去除,電鍍時造成鍍銅凹坑。圖形轉移后沒有及時轉到電鍍,停留時間過長(達4天之久),造成板面氧化難以去除,形成鍍銅凹坑(如圖7)。放置時間過長也會導致干膜翹起,發生滲鍍等問題。一般建議顯影后至電鍍前放置時間不超過48 h。

        圖7 鍍銅凹坑

        3 改善效果跟蹤

        經過對圖形轉移及圖形電鍍工序進行工藝參數的優化及生產過程嚴格管控后,統計現階段鍍銅凹坑報廢率情況(見表4),其中雙面板的報廢率由之前的1.88%降至0.42%,多層板的報廢率由2.11%降至0.85%。鍍銅凹坑的報廢數量減少3倍以上.

        4 總結

        本文從圖形轉移、圖形電鍍過程分析了鍍銅凹坑產生的機理及原因,并提出了改善措施,較大幅度降低了鍍銅凹坑的報廢率,通過此次分析可看出做好溶液的維護保養、各槽體定期清洗和各細節嚴格管控,對于鍍銅質量有較好的改善。


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