PTH 孔內無銅的預防

點

1 前言

隨著集成電路集成度的提高，PCB鑽孔孔徑越來越小，同時 PCB生產流程比較長，其對造成孔內無銅的影響因素很多，對此將很大程度上加大孔金屬化的加工難度；本文是通過觀察PTH 的不同類型孔內無銅現象，針對PTH 的流程的特性，制定相應的預防措施，以求最大限度的減少孔內無銅發生。

2 PTH （孔金屬化）的反應機理

（1）反應原理

利用氧化還原反應，在環氧樹脂的表面上沉積一層化學銅，使PCB 起到層與層之間的連接導通作用，具體的反應方程式如下所示：

（2）反應必須具備條件

化學鍍銅反應必須個備以下基本條件：

①化學鍍銅液為強鹼性，甲醛的還原能力取決於溶液中的鹼性強弱程度，即溶液的pH 值；

②在強鹼條件下，要保證 C u2 +離子不形成，Cu（OH）2 沉澱，必須加入足夠的Cu2+離子結合劑；

③從反應可以看出，每沉積1mol的銅要消耗2mol甲醛，4mol氫氧化鈉。要保持化學鍍銅速率恆定，和化學鍍銅層的質量，必須及時補加相應的消耗部分。

④只有在催化劑（Pd 或Cu）存在的條件下才能沉積出金屬銅，新沉積出的銅本身就是一種催化劑，所以在活化處理過的表面，一旦發生化學鍍銅反應，此反應可以繼續在新生的銅面上繼續進行。利用這一特性可以沉積出任意厚度的銅。

（3）存在的問題

目前大多數化學沉銅藥水在增加設備的振蕩系統後，其普遍沉銅能力都能達到 AR 比為12∶1 以上，但在實際的生產過程中，對於微小孔的PCB仍然比較容易出現孔內無銅，傳統的做法對孔內無銅的分析比較局限於在本工序中查找原因，忽略了沉銅工序前後的影響，沒有做到「觀前顧後」，使問題難以從根本

上進行解決和控制。

3 造成孔內無銅的主要流程

隨著鑽孔孔徑的不斷縮小，制約孔金屬化的因素也越來越多。除了沉銅工序的藥水需縮小控制偏差之外，PCB加工流程特點對其影響也成為重要的因素之一，如切板後毛邊的管控、鑽孔鑽屑的清除、去毛刺的力度、各水洗缸的雜物清理、外層圖形轉移的磨板、火山灰的顆粒大小、干膜碎屑的管理等。現通過

對各種孔內無銅切片的分析及「觀前顧後」，其主要影響孔內無銅的 PCB 加工流程如下：

切板--刨邊--鑽孔--去毛刺--沉銅--板電--外層圖形--圖形電鍍

4 PTH 孔內無銅的類型

對於 PTH 孔內無銅，其主要的類型為：

（1）孔中異物（沉銅前）；

（2）孔內異物（沉銅後）

（3）銅皮塞孔；

（4）孔內氣泡殘留（沉銅時）；

（5）沉銅線活性不足；

（6）干膜碎塞孔；

（7）孔中氣體殘留（鍍錫時）。

具體孔內無銅的類型見圖 1 所示。

5 PTH 孔內無銅的預防措施：

對於如何預防 PTH 孔內無銅，主要是針對PCB的小孔徑化及典型的孔內無銅類型，從造成孔內無銅的主要流程及因素進行分析，從以下工序及因素進行規範、控制：

（1）切板/刨邊工序

採用刨邊方式，去除切板後板邊殘留的毛邊，同時減少細紗手套因接觸到板邊而有掉毛的現象，對此若有可能的話，盡量採用專門的刨邊機。

（2）鑽孔工序

①隨著板件厚度的增加及小鑽孔孔徑，為了確保良好的排屑功能，最好翻磨次數較少;

②鑽機需採用獨立吸塵器，以確保鑽孔過程中所排出的鑽屑及時得到清理；

③減少鑽孔過程中疊板的數量。

（3）去毛刺段

①確認去毛刺機狀態、壓力、磨刷長度；

②及時清理、更換出毛刺水洗段的循環水，減少銅粉塞孔的現象。

（4）沉銅

①定期清理各水缸的水藻、雜物；

②保養後需採用拖缸板進行拖缸，提高藥水的活性；

③使用符合要求的拖缸板，特別注意不能使用裸露纖維絲的拖缸板；

④防止因溶液中存在著很多的銅顆粒，從而導致整個化學鍍銅溶液會產生沸騰式的化學鍍銅反應，導致溶液迅速分解；

⑤確保做到周期性的倒缸；

⑥確保調整缸的藥水濃度及更換頻次，提高孔壁的濕潤性；

⑦控制吊籃上板件數量；

⑧確保適當的搖擺幅度；

⑨活化缸清潔度的控制，過濾棉芯需根據所做板件的量而定期更換；

⑩控制活化缸及調整缸的銅離子含量。

（5）整板電鍍

①整板電鍍鍍液的循環、過濾控制；

②採用磨砂後的夾具同時控制夾具的剝鍍方式，減少夾具上掉銅皮的現象。

（6）外層圖形轉移

①對於小孔徑的PCB，需採用適合大小顆粒的火山灰進行磨板，防止出現火山灰塞孔的現象；

②控制外層圖形轉移後板件的返洗質量，減少干膜碎屑塞孔的現象；

③及時清理、更換外層圖形轉移顯影后水洗段的循環水。

（7）圖形電鍍

①在鍍錫提高小孔的濕潤能力；

②定期清潔陽極袋，防止陽極袋堵塞，確保離子交換；

③適當的提高鍍錫的電流密度；

④確保適當的搖擺幅度；

⑤注意藥水的添加方式，以確保錫離子濃度的穩定性。

（8）振蕩器的控制

①振蕩器的安裝位置（偏心輪）需確保上下、前後都有振蕩；

②各葯缸的振蕩器需確保入缸即振，具體振蕩時間要看不同缸的體積而設定。

4 結論

孔金屬化是PCB 加工流程中最重要的工藝流程，而隨著PCB 技術的發展，其鑽孔孔徑也越來越小，而造成PTH 孔內無銅的影響因素將越來越多，除了傳統的控制藥水的濃度在控制範圍內外，微觀方面的管理工作程度將決定小孔金屬化質量穩定性。

來源：印製電路信息

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