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PCB盲孔电路板Blind Vias脱垫的真因与改善说明

时间:2024-01-26 人气:541

                                                                                                        PCB盲孔电路板Blind Vias脱垫的真因与改善说明

一、解说

镀铜或填铜盲孔电路板与其底铜垫的脱裂,当然不会发生在多次强热多次剧烈 Z 膨胀之前。一旦镀盲填盲前埋下了脱垫的恶因者,则必定在下游组装两三次回焊后出现脱垫的恶果。目前最高端的手机板竟然要热风回焊 CV Reflow 20 次,并经四端子电测后,其电阻值的增加不可超越 10% 才能出货!其规格之严早已让 JEDEC 对载板可靠度试验( 注意!并非常规出货的试验)  5 次回焊瞠乎其后!
多次高温强拉猛扯后盲孔脱垫的真因有三,即:①最常见的沙铜脱垫;②居次的化铜脱垫;③ 较少出现的重氧化脱垫。本文即以多张精彩好图加以佐证与深入说明, 为了读者更易看懂起见, 乃刻意在图中另加文字注解以助读者进入情况。
1.1 盲孔填铜强热后之脱垫
1.填铜盲孔PCB多次焊接后时常发生从底铜表面的脱垫失效,此种镀铜附着力不足的真因是:(1) 界面出现松散的沙铜约占 75%;(2) 面出现松散的化学铜约 20%;(3)介面出现重氧化皮膜约 5%。
2.松散的沙铜出自电镀铜前的浸酸 (5~10% H2SO4),各种电镀铜前的浸酸是为了去除待镀铜面上薄薄的氧化亚铜(Cu2O) 甚至氧化铜(CuO), 以加强后来电镀铜层的附着力。一旦铜前酸中溶铜过多呈现蓝色者, 则生产板在浸酸后直接进入电镀铜槽中通电时,则必然会先镀出浸酸中松散的沙铜 ( 注意:起步电流很大时沙铜较不明显 )。
3.PTH 化铜前的碱性钯一旦残留盲底时,则必然引来松散化学铜的沉积,此种存在于电镀填铜与底铜间的松散化铜,是造成盲铜脱垫的次要真因。尤以碱性钯与DMAB 还原处理后错误的纯水清洗不足,才是化铜脱垫的真正原因。“盲铜不脱垫”定义于载板是指 5次回焊,水果手机板是指 15 次回焊或 20 次热油电阻值 <10%。如图 1 所示。
  

 

图1.png

1.2

起步铜与不良沙铜两者完全不同
1.一般蓝色含铜溶液中的Cu++ 只会与水分子配位的水合物, 但电镀铜槽液的铜游子却另含 Cl-与光泽剂等组成较强的配位体。当生产板浸酸又进入铜槽通电时,则必先镀出先进盲孔的水合不良沙铜,然后才镀出扎实的电镀铜。如图 2 中上三图所示。

                                                                                       图2.png

2.目前生产板的盲孔PCB底铜曾经过 4~5 次不当的 SPS 微蚀,不但向下咬到 Demarcation 造成附着力不足的脱垫。而且众多盲孔所夹带微蚀蓝色残液来到镀铜前浸酸槽时, 则底铜垫面必然出现松散的不良沙铜,此即脱垫的第一主因。 如图 下两图所示。

                             图3.png

1.3电镀铜前各种底铜面不可过度微蚀
1.老一辈业界有一种错误的逻辑,认为待镀铜的底铜表面愈粗糙者, 其镀铜后的附着力愈好。这种一厢情愿的自以为是其实是大错特错。
2.通常一般盲底铜面,在镀铜前都遭到过度微蚀咬得很惨,一旦咬到 Demarcation 的起步铜时反而容易脱垫。上图 4 两图填铜盲孔的底铜全未微蚀,经多次摔落试验后板材铜线甚至填铜腰部都遭摔断, 而盲底的结合却仍安若泰山。
3.过度微蚀只会污染铜前酸, 对盲铜与底铜的附着力毫无益处。如图 3、图 4 所示。

                                                                                              图4.png

二、沙铜的脱垫

2.1电镀铜添加剂 光泽剂、载运剂、整平剂 的原理说明
光泽剂 ( 可降低极化电阻或超电压,并减少沉积反应之能障 )
镀铜槽液中加入双硫式小分子量的有机物,在氯离子协助下可与铜离子形成错离子 (Complex ion),进而有利于沉积故亦称为加速剂 (Accelerator);由于能使得铜层更为致密光亮,故又称为光泽剂(Brightener) 与细晶剂, 与其它类似名词等。

                                                                                              图5.png


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