今天，我給大家整理一篇關(guān)于中粗化微蝕藥水引起化學(xué)鍍鎳/金不良的探討，通過(guò)中粗化微蝕藥水與普通微蝕藥水信息對(duì)比、測(cè)試結(jié)果和討論等方面的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分享，我們不妨進(jìn)來(lái)看看正文吧！

正文：

中粗化微蝕藥水廣泛應(yīng)用于印制電路板(printedcircuitboard,PCB),包括撓性印制電路板(flexibleprintedcircuitboard,FPCB)的干膜、覆蓋膜和阻焊油墨等前制程的銅面處理，以及一些電鍍鎳/金、化學(xué)鍍鎳/金等的前處理中，能夠提高干膜、覆蓋膜和阻焊油墨等在銅面的附著力，還可以使電鍍層和化學(xué)鍍層結(jié)晶更細(xì)致，結(jié)合力更好。目前市場(chǎng)上中粗化微蝕藥水有有機(jī)酸體系和雙氧水硫酸體系2種。FPCB微蝕制程中多采用雙氧水硫酸或過(guò)硫酸鈉(sodiumpersulfate,SPS)體系，線體材料大多采用聚丙烯(polypropylene,PP)塑料和不銹鋼等材料;而有機(jī)酸體系中粗化藥水對(duì)不銹鋼有咬蝕作用，測(cè)試及應(yīng)用均需進(jìn)行線體改造或購(gòu)買(mǎi)新線體，因此雙氧水硫酸體系的中粗化微蝕藥水更受線路板企業(yè)的歡迎。雙氧水硫酸體系的中粗化微蝕藥水中的主要成分為雙氧水及硫酸，包含穩(wěn)定劑和粗化劑。中粗化微蝕藥水可增加銅面粗糙度，提高銅面與阻焊油墨的附著力。該司目前應(yīng)用于阻焊油墨前的是雙氧水硫酸體系的普通微蝕藥水A,經(jīng)過(guò)前期評(píng)估測(cè)試，決定引入某款雙氧水硫酸體系的中粗化微蝕藥水B取代普通微蝕藥水A。

中粗化微蝕藥水與普通微蝕藥水信息對(duì)比

為達(dá)到較高粗糙度的要求，中粗化微蝕藥水B的咬蝕量>0.5μm,明顯高于普通微蝕藥水A(咬蝕量<0.4μm),為此，中粗化微蝕藥水的雙氧水濃度高于普通微蝕藥水。中粗化微蝕藥水的補(bǔ)加方式與普通微蝕藥水的相同，都是按生產(chǎn)板子數(shù)量自動(dòng)補(bǔ)加和按照實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果手動(dòng)補(bǔ)加等2種補(bǔ)加方式聯(lián)動(dòng)。另外，與普通微蝕藥水A相同，中粗化微蝕藥水B廠商不推薦特殊的后處理方式。具體對(duì)比內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 藥水A和藥水B信息對(duì)比

測(cè)試結(jié)果和討論

2.1 咬蝕量和銅面粗糙度電解銅(ED銅)、延銅(HA銅)、鍍銅3種銅材分別經(jīng)過(guò)藥水A(咬蝕量0.27μm)和藥水B(咬蝕量0.66μm)處理后，其粗糙度(Sa)數(shù)據(jù)如圖1所示。3種銅材在藥水A處理后，Sa均值均低于0.20μm(該司內(nèi)部期望Sa>0.20μm);而在藥水B處理后，Sa均高于0.20μm,滿(mǎn)足要求。

圖1 藥水A與藥水B處理后3種銅材的粗糙度對(duì)比2.2 銅材的表面形貌ED銅、HA銅、鍍銅3種銅材分別經(jīng)過(guò)藥水A(咬蝕量0.27μm)和藥水B(咬蝕量0.66μm)處理后，其表面形貌見(jiàn)表2。

 

表5 藥水B不同后處理制程的化鎳金外觀

抗氧化后處理使AOC情況更加嚴(yán)重，這應(yīng)該與抗氧化藥水中也有含N元素的咪唑類(lèi)物質(zhì)有關(guān)，增加了銅面的N元素含量;稀硫酸后處理使AOC情況有輕微改善，應(yīng)該降低了銅面含N物質(zhì);稀鹽酸后處理與等離子體處理相似，可明顯改善AOC情況。不同后處理制程后銅表面N元素比重差異較大，見(jiàn)表6。XPS結(jié)果驗(yàn)證了上述不同后處理制程能否改善AOC的推測(cè)。

 

表6 藥水B不同后處理的銅表面XPS元素成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為進(jìn)一步了解稀鹽酸可以去除中粗化處理后銅面含N物質(zhì)的機(jī)理，將中粗化微蝕藥水B處理后的2個(gè)樣品分別使用及不使用稀鹽酸后處理，在銅表面進(jìn)行銅的不同價(jià)態(tài)分析。該分析方法為XPS元素價(jià)態(tài)分析，其結(jié)果顯示：藥水B處理后銅表面的銅價(jià)態(tài)有1價(jià)銅和2價(jià)銅，而稀鹽酸后處理銅表面的銅價(jià)態(tài)為單質(zhì)銅和2價(jià)銅，見(jiàn)表7。

 

表7 藥水B與稀鹽酸后處理前后的銅表面XPS銅價(jià)態(tài)分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))中粗化微蝕藥水B產(chǎn)生的AOC不良問(wèn)題機(jī)理推測(cè)是由于中粗化微蝕制程中，雙氧水將銅氧化成2價(jià)銅，從而達(dá)到微蝕的目的;2價(jià)銅具有氧化性，可以將銅面上的單質(zhì)銅部分氧化為1價(jià)銅;而1價(jià)銅具有不溶性，其與中粗化微蝕藥水B中的含N物質(zhì)一起附著在銅表面上，使得中粗化處理后銅面呈現(xiàn)1價(jià)銅的紅棕色。銅表面含N物質(zhì)在經(jīng)過(guò)阻焊油墨印刷后與阻焊油墨某些成分反應(yīng)或者黏連、絡(luò)合在一起，產(chǎn)生某種不能被顯影液去除的物質(zhì)附著于銅面上，引起化鎳金沉積不良，從而導(dǎo)致AOC不良問(wèn)題的發(fā)生。推測(cè)機(jī)理如圖3所示。羅茂章在研究測(cè)定水中銅濃度方法時(shí)發(fā)現(xiàn)，在硫酸溶液中酸堿度(pH值)需在4.6~7.0才可以實(shí)現(xiàn)1價(jià)銅離子與絡(luò)合物的絡(luò)合，pH值太低則不能實(shí)現(xiàn)。而中粗化微蝕后處理制程中，因稀硫酸pH值只有0.62,1價(jià)銅不能被絡(luò)合去除，但可以去除外圍與銅面附著力不強(qiáng)的含N物質(zhì)，降低了銅面N物質(zhì)的含量，因此輕微改善了AOC不良。稀鹽酸中的氫離子和氯離子可以與1價(jià)銅絡(luò)合生成HCuCl?水溶性絡(luò)合物，而含氮物質(zhì)因1價(jià)銅被絡(luò)合也一起去除，從而改善AOC不良問(wèn)題。等離子體可以去除有機(jī)污染物，因此也可以去除顯影不凈的有機(jī)物質(zhì)，改善AOC不良問(wèn)題。

結(jié) 語(yǔ) 

中粗化微蝕藥水B相比普通微蝕藥水A,咬蝕量較大，含有粗化劑成分，可以增加銅表面粗糙度，銅面的表面形貌相對(duì)普通微蝕更加粗糙。經(jīng)耐助焊劑測(cè)試和助焊劑清洗藥水測(cè)試發(fā)現(xiàn)，中粗化微蝕藥水B處理的銅面上阻焊油墨的附著力更好。但需要注意，應(yīng)用中粗化微蝕藥水B需使用稀鹽酸做后處理，或者在油墨固化后即化鎳金制程前用等離子體進(jìn)行清潔，以避免出現(xiàn)中粗化微蝕藥水B導(dǎo)致的化鎳金AOC不良問(wèn)題。中粗化微蝕藥水B引起化鎳金AOC不良問(wèn)題的機(jī)理，推測(cè)是中粗化微蝕制程中2價(jià)銅的氧化性將銅面的單質(zhì)銅氧化為1價(jià)銅，含N物質(zhì)與1價(jià)銅一起附著在銅表面，在印刷阻焊油墨后，與油墨中某些成分反應(yīng)或者黏連、絡(luò)合在一起，產(chǎn)生某種阻焊油墨顯影不凈的物質(zhì)附著于銅面上，引起化鎳金沉積不良，從而導(dǎo)致AOC不良問(wèn)題的發(fā)生。

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