震動對電鍍銅的影響

王 佐 王 敏 李清春 郭 宇 黃 慧

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

0 前言

對于高板厚孔徑比（高縱橫比）的印制電路板（PCB）在電鍍過程中，為保證電鍍效果，往往需要打氣加速藥水流動，從而提升藥水的貫穿性。電鍍過程中打氣形成微小氣泡進入孔內，不及時排除。殘留在孔內，藥水無法及時貫穿，造成電鍍不上銅或錫，蝕刻后形成孔無銅開路報廢。另外，電鍍缸內存在異物，電鍍過程中打氣加大藥水流動，從而將異物帶入孔內，造成藥水無法正常流動堵孔，電鍍完畢后蝕刻造成孔無銅。為改善此類品質往往需要在電鍍缸添加震動，其主要目的就是將微小氣泡能及時排出，同時震動過程中可以保證生產板在缸體隨時變動，及時將孔內雜物及時排出，從而改善生產品質。

1 震動對電鍍品質的影響

為保證電鍍生產品質，電鍍缸生產不僅僅考慮搖擺、打氣等因素的影響，震動對其影響因素尤為重要，常見的孔內無金屬化銅現象（如圖1～圖3）。

以上孔無銅特征都可歸結為氣泡引起。電鍍過程中雖然有搖擺等機械作用，但是氣泡一旦進孔，受表面張力的影響很難驅除，對于孔徑較小（≤0.2 mm）板件的加工，尤其是高縱橫比，是很大的隱患。為了改善這一現象，在電鍍線飛巴上安裝電震來驅趕氣泡。本文主要講述振幅對電鍍的影響，從震動頻率與孔徑大小之間的關系等因素來研究對孔無銅的影響因素。

圖1 孔中無銅

圖2 孔壁兩側呈對稱分布

圖3 孔口至中漸薄

2 震動對電鍍過程品質改善

2.1 震動振幅對板面氣泡的改善

電鍍過程中，藥水循環需要打氣等加快流動，在此過程中氣泡除了粘附在孔內造成孔中心無金屬外，也會有粘附在板面上造成板面凹坑的品質問題。圖形電鍍過程中，干膜與電鍍基材銅形成的界面高度差，槽液中鼓氣帶來的微小氣泡更能覆著在干膜邊緣，造成相應銅區鍍銅不上更能這種現象尤其明顯（如圖4）。

表面氣泡不能及時趕出，此位置線路導致藥水交換不暢，電鍍后從而形成凹坑，蝕刻后進入影響線寬線距或線路開路缺口。電鍍過程中添加震動，從而帶動板件震動，能及時趕走氣泡，避免此類問題影響生產品質。

圖4 圖形電鍍過程示意圖

2.2 震動對深鍍能力的改善

PCB制作中，電鍍的深鍍能力是一個很重要的技術指標。在同樣的電鍍條件下，PCB的縱橫比越大，溶液在孔內交換的難度也會加大，電鍍時深鍍能力隨之加大，電鍍過程中添加震動，進而加快藥水在孔內的交換，從而提升深鍍能力。對此安排如下實驗：

選取實驗板2 PNL，板厚為3.0 mm，孔徑設置為0.3 mm、0.35 mm、0.4 mm和0.45 mm四種孔徑，板件縱橫比為10～6.7之間，分別夾在同一槽的不同飛鈀上加工，一個飛鈀打開震動，另一個飛鈀不使用電震。電鍍完畢后取相同位置的排孔做切片進行觀察，得到的實驗結果如下：（震動方式：震10 s停10 s，震動頻率：25 Hz）（見表1）。

以上結果來看，同樣規格的PCB使用震動加工時深鍍能力有很明顯的提升，在相同縱橫比、相同電鍍參數等條件下，有震動相比無震動深鍍能力提升10%～12%之間。

2.3 震動對不同位置的對比

選取實驗板3 PNL，板厚為3.0 mm，孔徑設置為0.35 mm，板件縱橫比為8.5：1，夾在同一飛鈀左中右位置（如圖5）。

震動采用震10 s停10 s循環至電鍍結束，震動頻率：25 Hz，電鍍完畢后取板件下部同一水平方向的排孔，從離電震最近的位置每片板各取3個切片，對比不同位置處的深鍍能力，得到的實驗結果（見表2）。

從結果來看，中間位置深鍍能力比震動兩邊深鍍能力差4%～6%之間，說明越是靠近震動位置深鍍能力越好。

表1 開震動與不開震動對比結果

圖5 不同距離位置刮板方式

表2 不同距離間對比結果

2.4 不同震動設置對比

以上結果可知，左、中、右所感應的震動幅度不一樣，深鍍能力也會存在較大差異，按行業震動幅度標準40±20 mm/s，安排DOE實驗，測試不同震動程式和震動頻率下對深鍍能力的影響（見表3）。 取板厚3.0 mm 最小孔徑0.35 mm 和板厚4.0 mm 最小孔徑0.45 mm 兩種規格PCB安排兩次DOE實驗進行驗證，為保證其他因素的影響，實驗設計在同一個銅槽制作，電流參數等都保持一致，飛鈀掛板方式分為做左、中、右三塊，測試掛板方式（如圖5）。電鍍后切片結果見表4、表5所示 。

表3 DOE 設計條件

表4 板厚3.0 mm測試結果

表5 板厚4.0 mm測試結果

通過實驗結果分析可知：

（1）通過選取不同板厚跟進測試T/P值，靠近震動位置的深鍍能力要比中間位置提高3%～5%；

（2）由以上兩組測試數據可知，同一規格的板厚，電震頻率30 Hz深鍍能力比25 Hz T/P值好1%～2%；

（3）由以上兩組測試數據可知，同一規格的板厚，震動方式對深鍍能力影響無差異。

2.5 震動的維護與檢查

電鍍震動主要安裝在缸體的兩邊，為確保震動正常，要求生產每天巡線檢查電震的工作狀態。常規的檢查方式：手摸有震感，目視檢查V座上的螺絲是否松動；對于定量檢查，需使用便攜式的震動測試儀，測量其單位時間內的位移，以判定震動的強度是否滿足要求，有沒有發生變化。測量方法主要是測試飛鈀側面左中右三點，按行業驗收標準40±20 mm/s，超出則需更換。

3 總結

在PCB 電鍍過程中震動對孔內和板面的氣泡有很大的改善，通過實驗可知震動對深鍍能力影響較大，具體如下：

（1）震動對電鍍表面凹痕、堵孔及孔內氣泡等品質異常有改善，通過震動可以加大PCB在電鍍過程中的擺動，從而能夠及時將孔內氣泡、雜物等及時排出，改善生產品質。

（2）電鍍缸有震動的深鍍能力要好于無震動，有震動的T/P值比無震動的效果提高10%～12%；

（3）距離震動位置越近，深鍍能力效果越好，靠近震動的地方T/P值相對比較遠位置提高3%～5%；

（4）震動頻率對電鍍深鍍能力有影響，震動頻率越大，深鍍能力越好；

（5）震動幅度對電鍍深鍍能力影響不大，震動幅度不是影響深鍍能力的主要因素；

（6）震動設備會受環境、電流因素的影響，生產過程中要求每班檢測，保證震動正常工作，從而保證生產品質。