關于PCB 生產過程中銅面防氧化的一些探討

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一般沉銅、整板電鍍后的板子大多會經過：（一）1-3%的稀硫酸處理；（二）75-85℃的高溫烘干；（三）然后插架或疊板放置，等待貼干膜或印制濕膜做圖形轉移；（四）而在此過程中，板子少則需放置2-3 天，多則5-7 天；（五）此時的板面和孔內銅層早就氧化成“黑乎乎”的了（如下圖1）。

　　圖1 過酸洗后，放置24 小時

　　在圖形轉移的前處理，通常都會采用“3%的稀硫酸+磨刷”的形式對板面銅層進行處理。而孔內只有靠酸洗的處理效果了，且小孔在前面的烘干過程中是很難達到理想效果的；因此小孔內往往因干燥不徹底、藏有水份，其氧化程度也比板面嚴重的多，僅靠區區酸洗是無法清除其頑固的氧化層的。這就可能導致板子經圖形電鍍、蝕刻后造成因孔內無銅而報廢。

　　1.2 多層板內層的防氧化

　　通常內層線路完成后，即經過顯影、蝕刻、退膜及3%稀硫酸處理。然后通過隔膠片的方式存放與轉運及等待AOI 掃描與測試；雖然在此過程中，操作、轉運等都會特別小心與仔細，但板面還是難免有諸如手指印、污點、氧化點等之類的瑕疵；在AOI 掃描時會有大量的假點產生，而AOI 的測試是根據掃描的數據進行的，即所有的掃描點（包括假點）AOI 都要進行測試，這樣就導致了AOI的測試效率非常低下。

　　2、引入銅面防氧化劑的一些探討

　　目前多家PCB 藥水供應商都有推出不同的銅面防氧化劑，以供生產之用；我司目前也有一種類似產品，該產品是不同于最終銅面防護（OSP）、適用于PCB 生產過程中的銅面防氧化藥水；該藥水的主要工作原理為：利用有機酸與銅原子形成共價鍵和配合鍵，相互多替成鏈狀聚合物，在銅表面組成多層保護膜，使銅之表面不發生氧化還原反應，不發生氫氣，從而起到防氧化的作用。根據我們在實際生產中的使用情況和了解，該銅面防氧化劑一般具有以下優點：

　　a、工藝簡單、適用范圍寬，易于操作與維護；

　　b、水溶性工藝、不含鹵化物及鉻酸鹽，利于環境保護；

　　c、生成的防氧化保護膜的褪除簡單，只需常規的“酸洗+磨刷”工藝；

　　d、生成的防氧化保護膜不影響銅層的焊接性能和幾乎不改變接觸電阻。

　　2.1 在沉銅—整板電鍍后防氧化的應用

　　在沉銅—整板電鍍后的處理過程中，將“稀硫酸”改成專業用“銅面防氧化劑”，其它如干燥及之后的插架或疊板等操作方式不變；在此處理過程中，板面與孔內銅層表面上會生成一層很薄且均勻的防氧化保護膜，能夠將銅層表面與空氣完全隔絕，防止空氣中硫化物接觸銅面，使銅層氧化和變黑；通常情況下，該防氧化保護膜的有效儲置期可達6-8 天，完全可滿足一般工廠的運轉周期（如下圖2）。

　　圖2 過銅面防氧化后，放置120 小時

　　在圖形轉移的前處理，只需采用通常的“3%的稀硫酸+磨刷”的方式，即可將板面及孔內的防氧化保護膜快速、完全去除，對后續工序無任何影響（如下圖3）

　　圖3 過防氧化和酸洗后，放置24 小時

　　2.2 在多層板內層防氧化的應用

　　與常規處理的程序相同，只需將水平生產線中的“3%稀硫酸”改成專業用“銅面防氧化劑”即可。其它如干燥、存儲、轉運等操作不變；經此處理后，板面同樣會生成一層很薄且均勻的防氧化保護膜，將銅層表面與空氣完全隔絕，使板面不被氧化。同時也防止手指印、污點直接接觸板面，減少AOI 掃描過程中的假點，從而提高AOI 的測試效率。

　　3、分別使用稀硫酸和銅面防氧化劑處理后的內層板AOI 掃描、測試的對比

　　以下為分別使用稀硫酸與銅面防氧化劑處理的同一型號、同一批號的內層板，各10PNLS 在AOI掃描與測試的結果對比。

　　注：由以上的測試數據可知：

　　a、使用銅面防氧化劑處理的內層板的AOI 掃描假點數是使用稀硫酸處理的內層板的AOI 掃描假點數的9%不到；

　　b、使用銅面防氧化劑處理的內層板的AOI 測試氧化點數為：0；而使用稀硫酸處理的內層板的AOI 測試氧化點數為：90。

　　4、總結

　　總之，隨著電路板產業的發展，產品檔次的提升；由于氧化造成的小孔無銅報廢及內、外層AOI測試效率的低下，都是PCB 生產過程中需要大力解決的；而銅面防氧化劑的出現與應用，對諸如此類問題的解決提供了很好的幫助。相信，在今后的PCB 生產過程中，銅面防氧化劑的使用會越來越普及。