Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2002 №7

Отслаивание при производстве печатных плат. Как с ним бороться?

Степанов Вадим


Думаю, многие изготовители печатных плат испытывали негативные ощущения от слова "отслаивание". Выходят заготовки с химического меднения - вроде все в порядке, однако, на какой-либо последующей операции или на контроле выявляется брак: идет отслаивание химически осажденной меди от фольги диэлектрика, или того хуже - отслаиваются проводники. Все производство останавливается, и начинается поиск причины брака.

Причина отслаивания ясна — плохая адгезия химически осажденной меди и фольги. А вот в результате чего не произошло качественное сцепление выяснить не так просто. В данной статье будут рассмотрены начальные операции изготовления двусторонних печатных плат по субтрактивной технологии, хотя сюда можно отнести и полуаддитивную технологию, если используется диэлектрик с тонкомерной фольгой.

Производство печатных плат есть дело очень сложное, трудоемкое и весьма ответственное — последнее хотелось бы подчеркнуть и поставить в конце этого слова пару восклицательных знаков. Зачастую из-за невнимательности и безответственности происходит увеличение процента брака. Конечно, можно все «валить» на износ оборудования. Согласен, на большинстве предприятий износ оборудования составляет до 80%, а морально оборудование устарело, как минимум, лет 5–10 назад. Однако, даже на изношенном оборудовании, при бережном к нему отношении и ответственном подходе к работе, можно добиться положительных результатов.

Вернемся к отслаиванию, какие же факторы влияют на отслаивание? Начнем со сверловки отверстий, подлежащих металлизации. При сверлении отверстий необходимо соблюдать некоторые параметры: учитывать диаметр отверстия, скорость вращения сверла, угол в плане, угол затыловки, остроту сверла и т. д. При некачественном сверлении на стенках отверстия и местах будущей контактной площадки образуется «налет» из эпоксидной смолы (см. рис.).

Налет, образованный при сверловке, удаляется при дальнейшей механической обработке поверхности. Однако при обработке налет можно удалить не полностью, причины рассмотрим позже. В итоге химическая медь осаждается не на фольгу, а на эпоксидную смолу, что приводит к дальнейшему отслаиванию контактных площадок. Чтобы избежать подобных нюансов, необходимо строго следить за режимами при сверловке. Таким образом, сверловка становится первой возможной причиной отслаивания.

Ко второй и третьей возможным причинам можно отнести упомянутую ранее подготовку поверхности перед химическим меднением. Если со сверловкой отверстий есть проблемы (в частности, остается много заусенцев или слишком неровные стенки отверстия — биение сверла), то перед операцией зачистки поверхности необходимо обрабатывать заготовки на гидроабразивной установке. При гидроабразивной обработке поверхности следует контролировать износ шлифпорошка: от его качества напрямую зависит, будут ли удалены все заусенцы или нет. Не удаленные заусенцы при следующей операции (зачистка поверхности) будут как бы впрессовываться в поверхность фольги, что является недопустимым.

Если же при сверлении отверстий не возникает никаких проблем, можно ограничиться одной зачисткой поверхности. Зачистка поверхности необходима для удаления значительных неровностей, царапин и заусенцев, остающихся после сверловки.

Для зачистки поверхности рекомендуется использовать валы, с нанесенным на них абразивным материалом, либо щеточные круги. При пропускании заготовок через установку зачистки поверхности задействована не вся поверхность зачистного вала, а только некоторая его часть. Со временем вал изнашивается, причем износ неравномерный, вследствие этого происходит недостаточная зачистка некоторой части заготовки, либо заполировка поверхности из-за отсутствия абразивного материала, нанесенного на ворсинки вала, что приводит к плохой адгезии фольги и химмеди.

Четвертой причиной может служить несвоевременный анализ и корректировка вспомогательных растворов. Необходимо следить за качеством обезжировки и за ванной микротравления. При накоплении меди в ванне микротравления происходит постепенное ухудшение качества подтравливания, т. е. окисные пленки удаляются не полностью, а это отрицательно сказывается на качестве раствора активатора.

Пятая причина — снижение каталитической активности раствора активатора. При длительной эксплуатации раствора происходит накопление в нем нежелательных примесей и, в первую очередь, меди — за счет растворения окислов с поверхности медной фольги соляной кислоты, содержащейся в растворе:

Примесь двухвалентной меди приводит также к окислению двухвалентного олова по реакции:

Раствор меняет цвет и практически теряет активирующее действие при концентрации меди 1,3–1,4 г/л, адсорбционная активность активатора уменьшается [1]. И конечно необходимо вести постоянный и строгий контроль за содержанием палладия в ванне активирования.

Промывочные операции после обработки заготовок в растворе ускорителя тоже имеют не маловажное значение. При недостаточной промывке не происходит гидролиза каталитического комплекса, при чрезмерной промывке происходит смыв реагирующих компонентов, и эффект активирования не будет достигнут. Другими словами, необходимо подобрать «золотую середину» в кратности обмена воды.

Может ли сама ванна химического меднения быть возможной причиной отслоения? Думаю, да. Итак, шестая причина — ванна химического меднения. Процесс химического меднения является довольно сложным и капризным процессом. Во время работы необходимо постоянно контролировать содержание формалина, гидроокиси натрия, сульфата меди, комплексообразователя, а также следить за уровнем рН. В химическом меднении адгезия слоя осажденной меди и фольги менее прочная, чем между гальванической медью и химически осажденной. Это объясняется следующим: ионы меди, получая электрон от формалина, находящегося в растворе, восстанавливаются на поверхности катализатора (палладий или медь), но прочного соединения с этой поверхностью не образуется [2], т. к. не образуется плотной кристаллической решетки.

На некоторых предприятиях в ванне химического меднения используется воздушное перемешивание. Для получения воздуха используют собственные компрессоры. Необходимо контролировать чистоту подаваемого воздуха от примесей масла. Либо использовать безмасляные компрессоры. В противном случае, воздух с частичками масла попадает в ванны промывки и в саму ванну химического меднения. В противном случае, воздух с частичками масла попадает в ванны промывки и в саму ванну химического меднения. Если для воздушного перемешивания используется воздух окружающей среды, то необходимо установить фильтры на систему воздуховода, т. к. вместе с воздухом в раствор могут попадать посторонние частицы химического и механического происхождения, которые, оседая на поверхности фольги или катализатора, ухудшают будущее соединение (сцепление) слоя химической меди и фольги.

Вот и еще одна возможная причина отслаивания — причина номер семь. Многие вспомогательные растворы готовятся на основе водопроводной воды. Необходимо контролировать качество данной воды. Лучшим решением этой проблемы будет, опять же, установка фильтров в систему водоподачи и периодическая проверка состояния данных фильтров — причина номер восемь.

Таким образом, мы насчитали, как минимум, семь возможных причин отслоения. При обнаружении данного брака причину его установить не очень просто. Технологи сразу начинают проверять качество всех растворов и работу оборудования, ремонтная служба проверяет техническое состояние оборудования, производство начинает выяснять, кто работал в данное время и так далее, и тому подобное. И что в результате? Допустим, нашли причину, но «угробили» много времени и загнали партию материала в брак. А могло быть все иначе, относись каждый к своему делу с ответственностью.

Литература

  1. Ильин В. А. Химические и электрохимические процессы в производстве печатных плат. Приложение к журналу «Гальванотехника и обработка поверхности». 1994. Выпуск 2.
  2. Федулова А. А., Котов Е. И., Явич Э. Р. Химические процессы в технологии изготовления печатных плат. М. Радио и связь. 1981.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке