浅谈线路板图形电镀阻镀成因及解决之道

林伟东 吴荣萱

（深圳市正天伟科技有限公司，广东 深圳 518126）

1 前言

印制电路板主要趋势体现为轻、薄、短、小，其集成密度、层数不断增加，可靠性要求不断加严。特别是孔径的不断变小，孔径也由之前的0.40 mm变小至0.25 mm、0.20 mm，甚至更小。这直接导致在PCB每个制程的难加大很多，如PTH线沉铜效果不佳，电镀线灌孔性不行，显影线、水平线清洗及烘干效果不好等诸如此类的问题层出不穷。在此，引入电镀阻镀这个问题。阻镀，顾名思义就是阻碍板件铜面正常电镀，使铜厚不够或镀铜锡不良等。

2 电镀阻镀的类型

2.1 点状阻镀

图1为镀完二铜及锡的切片（右侧放大图），点状位基本无镀上二铜，只镀上了锡，所以定义为点状阻镀。

图1 点状阻镀

2.2 孔口处流胶阻镀

如图2孔破位置断口较整齐，内层铜箔回蚀现象较严重，孔破位置明显为二铜及锡皆未镀上，受蚀刻液攻击所至，两端均有孔破，此为孔口处流胶阻镀。

图2 孔口处流胶阻镀

2.3 二铜渐薄型阻镀

如图3孔内一次铜完整，但二次铜从孔口到孔中心从厚至薄，直至无二次铜的阻镀模式。

图3 二铜渐薄型阻镀

3 验证电镀阻镀的根因

按人机料法环因素分析，影响电镀阻镀的因素有许多，而最主要因素有D/F贴膜后至曝光停留时间长，D/F显影后至PPL电镀停留时间，D/F显影干膜残渣，干膜前处理条件，干膜翻洗不良等。现就这几个因素结合亲身经历的案例进行剖析。

3.1 停留时间的影响

针对板电后，贴干膜后及显影后不同段的停留时间，设计以下DOE试板验证（万孔板：56000孔/PNL，板厚2.4 mm，孔径0.30 mm，厚径比8：1），结果见表1。

表1 万孔板做DOE试板结果

由表可知，对于贴膜后停留时间过长，对电镀阻镀的贡献度最大，其次是曝光后及显影后停留时间过长，都会造成一定比例的电镀阻镀缺陷。原因就是电二铜前孔壁附有一层抗镀物质，只是抗镀物质厚度厚度不一，最终表现出来的孔破缺陷类型有所差异。

3.2 干膜前处理/显影线/翻洗板的不同条件影响

不同条件的试板，可知显影药水清洗不净，显影缸内胶渣，显影缸内黄油，干膜修补油，翻洗不良等造成的电镀阻镀问题，见表2。

3.3 PCB板设计上的影响（固定区域孔破问题）

在生产过常中曾出现上述类型2.2孔口处流胶阻镀而造成孔破，且一旦发生比例1.6%到3.0%。发生此类孔破板有两个共同点：一是板层数高(八层及以上)，二是相对较为固定单元区域。对此也曾查找了很多原因并与同行交流及查阅相关文献[1]，提到的原因是：贴膜前固定单元区域板面温度高，因生产板层数高，内层多张大铜面叠加，并且周围透气孔少热散热差； 还有贴膜后板没有冷却就叠在一起，存在干膜继续流胶入孔的可能性。

因为PCB板设计优化问题不见得全部能进行，但生产现场干膜贴膜前后的参数及方法控制，厂家却时很容易进行的。为此，通过调整干膜前处理参数进行优化, 及贴膜板插架放置2 H，以彻底消除此问题。改善后共生产514.63 m2，无干膜流胶型孔破,报废率0%，改善幅度为100%。

表2 不同条件对电镀阻镀的影响结果

4 电镀阻镀解决之道

4.1 干膜、电镀制程的改善

笔者曾在2006年在M公司遇到过上述有点状阻镀及二铜渐薄型阻镀，2013年在S公司遇到固定单元区域孔口流胶阻镀，当时通过相关制程的改善及工艺优化，也已解决上述问题，下面就电镀阻镀问题提出一些改善措施及解决之道。

4.1.1 干膜制程

（1）针对8层及以上PCB板，干膜前处理要相应降低风干温度控制在80±2 ℃，并在前处理后冷却、静置2 h后做再做压膜，以保证高层局部区域不会过热；

（2）针对8层及以上PCB板贴膜后停放2 h再曝光，以防贴膜后散热不良，造成孔口处出现流胶问题；

（3）贴膜后24 h内完成显影；

（4）显影后与喷淋水洗之间增加水刀洗板（水洗压力1 kg/cm2），以便有效保证小孔的清洗效果；

（5）保证显影缸清洁度，每周需用专用清槽剂保养显影缸，确保缸内无菲林渣及黄油残留；

（6）定期测量显影后烘干温度，不能大于60 ℃，原则上是孔内及表面无水珠即可，以防孔内流入抗镀物质；

（7）控制好贴膜后到曝光（12 h），显影后到电镀的停留时间（24 h）。

（8）对于干膜翻洗板，及时安排退洗，同时要到前工序磨披锋线用细刷磨板并过高压及超声流水洗，检查无干膜堵孔后才可进行正常的干膜制程操作。

4.1.2 电镀制程

（1）提高除油缸及微蚀缸浓度及温度至中上限，加强前处理效果；

（2）每6 h检查前处理缸，铜缸震动器震幅务必大于0.30 mm；

（3）在镀铜前酸洗添加0.5 ml/l ～ 1.0 ml/l光剂，增加孔内润湿性；

（4）镀铜前处理缸及水洗缸，每周保养洗缸必须做好，每1～3个月用氢氧化钠及硫酸炸缸一次。

上述两个制程，改善电镀阻镀的作用主要是干膜制程，电镀制程只是辅助。还有些厂家把二铜渐薄型阻镀定性为铜缸深镀能力不够，这就算深镀能力再差，也有65%吧，那孔壁中间二铜铜厚最薄位也应有12 μm以上，而不像二铜渐薄型阻镀型只有1 μm ～ 3 μm，也就是说二铜渐薄型阻镀与深镀能力没关系的。

4.2 电镀阻镀监控方法

为了验证改善措施是否有效，同时考虑到二铜渐薄型在E/T测试的不可探测性，有必要对干贴及电镀工序每月（或者定期）安排一次测试板监控，以保证工序处于受控状态。

设计：板厚2.4 mm，孔径0.30 mm，万孔板厚径比： 8：1孔数 56 000孔/块，

板尺寸：18''×24'' 6块/次。

监控流程：钻孔 - 沉铜/板电/5 μm ～ 7 μm - 干膜制程 - 图形电镀10 μm ～ 20 μm - 碱性蚀刻制程。

通过万孔板测试（Daisy chain test），做切片分析，可以全面掌握干膜、电镀生产线整体是否受控，可以及时进行调整。

5 结论

由于电镀阻镀问题造成的孔破（特别是二铜渐薄型）具有一定的高风险性，有很大机会逃逸E/T的检测而漏失至客户端，所以PCB厂家不得不认真对待。

电镀阻镀的三种类型：点状阻镀、孔口处流胶阻镀、二铜渐薄型阻镀。虽然在表现模式上有差异，但不同电镀阻镀缺陷究其根因都是同样的因素造成。提出了确切可行的干膜制程八点及电镀制程四点改善方法，基本上可以清除电镀阻镀问题。

以上为笔者的过往的经验汇总及心得，仅供业界同行参考。

[1]林秀鑫,薛敏芬. 定位孔缘破孔的研究, 2012秋季国际PCB技术/信息论坛.

[2]刘元华. 一种渐薄型孔内无铜原因分析,印制电路资讯, 2014,1.