铜离子高浓度状态下棕化不良的改善

何 亮 张良昌 谢旭文

（珠海杰赛科技有限公司，广东 珠海 519170）

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（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510310）

0 引言

在PCB工艺流程中，棕化的主要作用是粗化铜面，并在铜表面形成一层棕色的有机金属转化膜以增强多层板内层铜面与环氧树脂之间的结合力，因此棕化效果的保证是至关重要的。受板件结构及产量影响，当水平线经常处于停机状态时，铜离子在高浓度状态下易出现结晶，并附着于缸壁或缸底部；结晶在药水循环过程中不断被输送至缸体各个部位，进而加剧过滤系统的堵塞以及缸体脏污，从而不断降低药水交换速率及药水活性，进而产生棕化不良现象。本文基于棕化水平线经常处于停机或不连续做板状态下，对铜离子高浓度状态下棕化不良改善的阐述。

1 棕化过程及影响因素分析

1.1 棕化流程

酸洗→二级水洗→碱洗→三级水洗→预浸→棕化→三级DI水洗→烘干。

1.2 棕化过程及影响因素描述

PCB内层芯板在经过酸碱洗/预浸活化后进入棕化缸，棕化过程中铜面被咬蚀，产生的铜离子进入到药水中，药水有效成分降低，并且铜离子浓度不断上升。如过程无补加药水，则药水有效成分将很快被消耗，棕化效果无法持续保证，而铜离子的不断升高也会加剧逆向反应程度，抑制铜被咬蚀，从而影响铜面粗化效果。因此持续生产过程中，合理的自动添加比例及自动排药比例将有利于药水的不断更新，保持药水活性，缓解铜离子上升速率，抑制逆向反应程度，保证铜面粗化效果。

受板件结构及产量影响，棕化水平线可能会经常处于停机或不连续做板状态，停机过程中的铜离子在高浓度状态下易出现沉淀结晶；结晶对棕化缸体脏污及过滤器过滤棉芯的过滤效果具有明显的抑制作用，将直接影响到棕化药水交换的速率及药水活性；因此合理的倒缸频率及过滤棉芯更换/清洗频率将有助于药水活性及过滤效果的维持，以确保药水交换更新速率。

2 铜离子高浓度状态下出现棕化不良的时机分析及改善试验

2.1 分析方案

（1）每日跟进棕化缸药水分析结果，确认药水浓度是否合格，并及时调整自动添加药水比例及自动排药比例；

（2）观察每日铜离子浓度变化，预判棕化不良出现时机；

（3）在高铜离子浓度状态下（≥20 g/L），调整试验过滤棉芯的更换频率（表1所示），判断过滤效果对棕化效果的影响。

表1 过滤棉芯更换/清洗频率对比

3.2 分析数据统计及分析

分析数据统计及分析见表2、表3。

表2 1次/2天更换过滤棉芯的药水浓度统计

表3 1次/4天更换过滤棉芯的药水浓度统计

试验结论：

（1）由表2小结，按照1次/2天的频率更换过滤棉芯，1次/班的频率清洗过滤棉芯，生产过程正常，未见棕化不良现象；

（2）由表3小结，按照1次/4天的频率更换过滤棉芯，1次/班的频率清洗过滤棉芯，过滤棉芯堵塞严重，反应槽内液位高度不足，药水交换更新速率缓慢，药水交换效果差；铜离子也因此持续上升，超过25 g/L，逆向反应加剧，粗化铜面反应被抑制，生产过程中生产板逐渐可见明显的棕化色差、不上棕化及棕化滚轮印等棕化不良现象，剥离强度也被降低。

3 改善措施

（1）受板件结构及产量影响，在棕化水平线经常处于停机或不连续做板状态下，停机过程中的铜离子在高浓度状态下易出现沉淀结晶；结晶对棕化缸体脏污及过滤器过滤棉芯的过滤效果具有明显的抑制作用，将直接影响到棕化药水交换的速率及药水活性；因此合理的倒缸频率及过滤棉芯更换/清洗频率将有助于药水活性及过滤效果的维持，以确保药水交换更新速率；

（2）长期停机状态下，当铜离子处于高浓度状态下（≥20 g/L）时，应提高过滤棉芯的更换及清洗频率，本次试验结论为：按照1次/2天的频率更换过滤棉芯，1次/班的频率清洗过滤棉芯，过滤棉芯无堵塞现象，可确保药水交换更新速率，保证药水过滤效果及活性要求。