Rikkihappokuparointi on erittäin tärkeä rooli PCB-elektropinnoituksessa. Happokuparoinnin laatu vaikuttaa suoraan PCB:n kuparikerroksen laatuun. Se vaikuttaa myös siihen liittyviin mekaanisiin ominaisuuksiin. Se voi vaikuttaa myöhempiin käsittelyvaiheisiin. Happokuparoinnin laadun valvonta on siis keskeinen vaihe piirilevyjen galvanoinnissa. Monien suurten tehtaiden on vaikea hallita tätä vaihetta hyvin. Perustuen monien vuosien työhön pinnoituksessa ja teknisessä palvelussa, annan alla lyhyen yhteenvedon. Toivon, että tämä auttaa piirilevyjen pinnoittajia.
Happokuparoinnissa yleisiä ongelmia ovat pääasiassa seuraavat:
- Karkea pinnoitus.
- Kuparikyhmyjä levyn pinnalla.
- Pinnoitekuopat.
- Levyn pinnan valkaisu tai epätasainen väri.
Seuraavassa esitän yhteenvedon ongelmista ja annan lyhyen analyysin, ratkaisuja ja ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä.
Karkea pinnoitus
Laudan kulmissa on usein karheaa pinnoitusta. Useimmiten tämä johtuu liian suuresta pinnoitusvirrasta. Voit alentaa virtaa. Tarkista puristimella, onko virtalukema epänormaali.
Jos koko lauta on karkea, näin tapahtuu harvoin. Näin kerran yhden tapauksen asiakkaalla. Myöhemmin selvisi, että sää oli kylmä talvella. Kirkastusaineen (kirkasteaineen) pitoisuus oli liian alhainen. Joskus myös uudelleenkäsiteltyjä levyjä, jotka ovat menettäneet resistikerroksensa, ei ole puhdistettu hyvin. Se voi aiheuttaa samanlaisen tilanteen.
Kuinka tarkistaa ja korjata:
- Laske virtaa ja tarkkaile tulosta.
- Tarkista kirkastimen pitoisuus.
- Varmista, että uudelleen työstetyt levyt puhdistetaan hyvin ennen pinnoitusta.
Kuparikyhmyjä levyn pinnalla
Monet tekijät voivat aiheuttaa kuparikyhmyjä. Ne voivat olla peräisin sähköttömästä kuparointivaiheesta, koko kuvionsiirtoprosessista tai itse kuparointivaiheesta.
Syyt sähkösinkopuhdistuskuparin käsittelyssä
Sähkösuojatun kupariprosessin aiheuttamat kuparikyhmyt voivat olla peräisin mistä tahansa prosessin vaiheesta.
- Emäksinen rasvanpoisto kovassa vedessä tai kun porauspölyä on paljon (erityisesti kaksipuolisilla levyillä, jotka eivät saa hartsia poistettua kunnolla) ja kun suodatus on huono. Tämä voi aiheuttaa levyn pinnan karheutta ja myös reikien sisäistä karheutta. Yleensä tämä aiheuttaa karheita reikiä. Kevyet laikkumaiset epäpuhtaudet levyn pinnalla voidaan poistaa mikroetsaamalla.
- Mikroetsausongelmat: mikroetsauksessa käytetty vetyperoksidi tai rikkihappo voi olla huonolaatuista. Tai ammoniumpersulfaatissa (tai natriumpersulfaatissa) voi olla liikaa epäpuhtauksia. Suosittelen käyttämään ainakin CP-luokan kemikaaleja. Teollisuusluokan kemikaalit aiheuttavat usein muita vikoja.
- Mikroetsauskylvyn korkea kuparipitoisuus tai alhainen ympäristön lämpötila voi saada kuparisulfaattikiteet muodostumaan hitaasti kylvyssä. Myös samea tai saastunut kylpyneste aiheuttaa ongelmia.
Aktivointiratkaisun ongelmat
Aktivointikylpyjen ongelmat johtuvat usein saastumisesta tai huonosta kunnossapidosta. Esimerkiksi suodatinpumppu imee ilmaa, kylvyn ominaispaino on alhainen tai kuparipitoisuus on korkea. Jos aktivointiallasta käytetään liian pitkään (esimerkiksi yli kolme vuotta), voi muodostua hiukkasia tai kolloideja. Nämä hiukkaset voivat tarttua levyn pintaan tai reikien seinämiin. Tämä näkyy usein karkeissa rei'issä.
Nauha- tai kiihdytyskylvyt
Jos kylpyä käytetään liian kauan ja se samentuu, se aiheuttaa ongelmia. Monissa nykyaikaisissa kuorinta-aineissa käytetään fluoroboorihappoa. Nämä voivat hyökätä lasikuidun kimppuun. FR-4. Tämä nostaa silikaatti- ja kalsiumpitoisuuksia kylvyssä. Kuparipitoisuuden ja liuenneen tinan nousu voi myös aiheuttaa laudan pinnan kuparikyhmyjä.
Itse sähkötön kuparisäiliö
Säiliössä voi olla liian voimakasta toimintaa. Ilman sekoittaminen voi tuoda pölyä. Kylvyssä voi olla paljon suspendoituneita kiinteitä hiukkasia. Voit säätää prosessiparametreja, lisätä tai vaihtaa ilmansuodatinpatruunoita tai suodattaa koko säiliön ongelman ratkaisemiseksi.
Älä säilytä levyjä liian kauan laimeassa happokylvyssä, kun kupari on poistettu sähköttömästi. Pidä säiliö puhtaana. Jos kylpyamme on samea, vaihda se ajoissa. Jos jätät sähkötöntä kuparia sisältävän levyn liian pitkäksi aikaa, se hapettuu. Jopa happoliuoksessa se voi hapettua. Oksidikerrosta on vaikea poistaa, ja se voi johtaa pinnan kuparikyhmyihin.
Pintahapettumista lukuun ottamatta sähköttömästä kuparista peräisin olevat kuparikappaleet jakautuvat usein tasaisesti levylle. Kuvio on säännöllinen. Niitä aiheuttava likaantuminen, olipa se johtavaa tai ei, voi aiheuttaa kuparikyhmyjä lopulliseen pinnoitettuun levyyn. Käytä vianetsinnässä pieniä testilevyjä ja käsittele niitä vaiheittain syyn löytämiseksi. Tuotantoalustalla, jossa on tämä vika, voit kokeilla kevyttä harjausta pehmeällä harjalla kyhmyjen poistamiseksi.
Kuvion siirtovaihe
Myös kuvionsiirto-ongelmat voivat aiheuttaa kyhmyjä. Jos kehitystyön jälkeen on jäänyt vastusta (hyvin ohut vastuskalvo voidaan vielä pinnoittaa ja peittää) tai jos puhdistus kehitystyön jälkeen on huono tai jos levyt ovat liian kauan kuvionsiirron jälkeen, levyn pinta voi hapettua eriasteisesti. Tämä on pahempaa, jos siirtämisen jälkeinen puhdistus on huono tai jos varastointialueella on runsaasti ilmansaasteita. Ratkaisu on parantaa vesihuuhtelua, järjestää tuotantoaikataulu siten, että levyt eivät odota liian kauan, ja tehostaa hapolla tapahtuvaa rasvanpoistoa.
Happo kuparikylpy itse ja syyt kyhmyihin
Tavallisesti happokuparisäiliön esikäsittely ei aiheuta kyhmyjä, koska ei-johtavat hiukkaset aiheuttavat useimmiten pinnoitusvirheitä tai kuoppia. Kuparisäiliön ongelmat, jotka aiheuttavat kyhmyjä, jakautuvat kuitenkin useisiin luokkiin: kylpyparametrien ylläpito, tuotantotoiminta, materiaalit ja huolto.
- Kylpyammeen parametrien ylläpito: rikkihappopitoisuus liian korkea, kuparipitoisuus liian alhainen, kylpylämpötila liian alhainen tai liian korkea. Erityisesti tehtaissa, joissa ei ole asianmukaista lämpötilan säätöä ja jäähdytystä, virran tiheysalue voi laskea. Normaalikäytössä tämä voi aiheuttaa kuparijauheen muodostumisen kylpyyn.
- Tuotantotoiminta: Liian suuri virta, huonot jigit tai kiinnittimet, avoimet kiinnityspisteet, säiliöön putoavat levyt, jotka koskettavat anodeja ja liukenevat, voivat kaikki aiheuttaa paikallisen suuren virran. Tämä saa kuparijauheen muodostumaan ja putoamaan kylpyyn ja luomaan kyhmyjä.
- Materiaalit: fosforikuparianodien ongelmat ja fosforin epätasainen jakautuminen voivat aiheuttaa ongelmia.
- Prosessin ylläpito: kun käsitellään suuria huoltotöitä, säiliöön voi pudota kuparilastuja tai roskia. Monet tehtaat eivät puhdista anodeja ja anodipusseja hyvin. Tämä aiheuttaa piileviä riskejä. Suuria käsittelyjä varten puhdista anodin pinta hyvin ja mikroskooppaa vetyperoksidilla, jotta näkyviin tulee tuoretta kuparia. Liota anodipussit ensin rikkihapossa + vetyperoksidissa, sitten emäksisessä liuoksessa ja pese hyvin. Käytä PP-suodatinpusseja, joissa on 5-10 mikronin välit.
Plating Pits (pistemäiset pinnoitusvirheet)
Monet vaiheet voivat aiheuttaa kuoppia. Näihin vaiheisiin kuuluvat mm. sähkötön kuparointi, kuvionsiirto, esipinnoituskäsittely, kuparointi ja tinapinnoitus.
- Sähkösuojattu kupari aiheuttaa: jos sähköttömiä kuparikoreja tai telineitä ei puhdisteta hyvin pitkään aikaan, palladiumilla tai kuparilla saastuneita mikroetsauskylpyjä voi tippua koreista levyn pinnalle. Näin syntyy kontaminaatiopisteitä. Kuparipinnoituksen jälkeen näistä kohdista tulee paikallisia pinnoitusvirheitä tai kuoppia.
- Kuvionsiirron syyt: monet kone- ja puhdistusongelmat voivat aiheuttaa kuoppia. Esimerkkejä ovat: harjakoneen telat tai vedenpoimintatangot, jotka ovat hartsin saastuttamia, kuivaimet tai ilmaveitset, joiden sisällä on öljyä tai pölyä, huono pölynpoisto ennen laminointia tai ennen silkkipainoa, huono kehitys kehittäjässä, huono vesipesu kehittelyn jälkeen, silikonia sisältävä vaahdonpoistoaine, joka saastuttaa kartongin.
- Esiplatinointikäsittely: olipa kyseessä sitten hapon rasvanpoisto, mikrosyövytys tai esisukellus, pääaineena on rikkihappo. Jos veden kovuus on suuri, kylpy muuttuu sameaksi ja voi saastuttaa levyn pinnan. Myös telineen eristyksen huono pinnoite voi liueta ja levitä säiliöön ja saastuttaa kylpyammeen. Levyn pintaan tarttuvat johtamattomat mikrohiukkaset aiheuttavat eriasteisia pinnoitusvirheitä.
- Hapan kuparisäiliö aiheuttaa: ilmasäiliöt pois paikaltaan aiheuttavat epätasaista ilman sekoittumista. Suodatinpumput voivat vuotaa tai tulo voi olla lähellä spargereita, jolloin sisään tulee pieniä ilmakuplia. Nämä kuplat voivat tarttua levyn pintaan tai linjan reunoihin, erityisesti sivureunoihin tai linjan kulmiin. Huonolaatuisten puuvillakankaiden tai huonosti käsiteltyjen sydänten käyttö voi saastuttaa kylvyn. Valmistuksen aikana puuvillasydämille tehdään joskus antistaattisia käsittelyjä, jotka saastuttavat kylvyn. Näiden ongelmien varalta ilmastusta on lisättävä ja pintavaahto on poistettava ajoissa. Liota puuvillasydämiä happo- ja emäskylvyssä niiden puhdistamiseksi ennen käyttöä.
Levyn valkaisu tai epätasainen väri
Levyn valkaisu tai epätasainen väri voi johtua ongelmista kuparikylvyn kirkasteainetasapainossa, voimakkaasta orgaanisesta saastumisesta tai liian korkeasta kylvölämpötilasta. Hapan rasvanpoisto ei yleensä aiheuta pesuongelmia. Mutta jos veden pH on hapan ja orgaaninen kuormitus on suuri, varsinkin jos käytetään kierrätettyä pesuvettä, pesu voi olla huono. Tämä johtaa epätasaiseen mikroetsaukseen.
Mikroetsauksen pitoisuus voi olla alhainen, kylvyn kuparipitoisuus voi olla korkea ja kylvyn lämpötila voi olla alhainen. Nämä kaikki aiheuttavat epätasaista mikroetsausta. Huono huuhteluveden laatu, pitkät huuhteluajat tai upotusta edeltävän hapon saastuminen voivat aiheuttaa pientä hapettumista levyn pinnalla. Koska kuparisäiliö on hapan ja levyt ovat jännitteisiä säiliöön tullessaan, oksidia on vaikea poistaa. Tämä aiheuttaa levyn epätasaisen värin. Jos levy koskettaa anodipussia, epätasainen anodin johtavuus tai anodin passivointi aiheuttavat myös tällaisia vikoja.
Lyhyet käytännön toimenpiteet ja tarkistuslista
- Pidä pinnoitusvirta oikealla alueella. Tarkista mittareilla.
- Pidä kirkasteiden ja lisäaineiden pitoisuudet spesifikaatioiden rajoissa.
- Pidä kylvyn lämpötila vakaana. Käytä tarvittaessa lämpötilan säätöä.
- Säädä veden laatua ja huuhteluaikaa. Huuhtele kokonaan jokaisen vaiheen jälkeen.
- Huolehdi suodatuksesta ja ilmansuodattimista. Vaihda suodatinpatruunat tarvittaessa.
- Puhdista anodit ja anodipussit säännöllisesti. Käytä asianmukaisia pesu- ja liotusvaiheita.
- Käytä asianmukaisia kemiallisia laatuja (mieluiten CP-luokkaa). Vältä heikkolaatuisia teollisuuskemikaaleja, kun puhtaudella on merkitystä.
- Vältä levyjen pitkiä säilytysaikoja sähköttömän kuparoinnin jälkeen. Pidä säiliöt puhtaina ja vaihda sameat kylvyt.
- Pidä jigit ja telineet hyvässä kunnossa. Vältä löysiä kiinnittimiä ja avoimia kosketuspisteitä.
- Estää pölyn ja öljyn pääsyn kylpyyn. Puhdista koneet ja ilmaveitset.
- Käytä testitauluja ja vaiheittaisia tarkastuksia vikojen lähteen paikantamiseksi.
- Kun vika ilmenee, tee ensin paikallisia testejä, kuten pehmeä harjaus, ja säädä sitten prosessia ja huoltoa.
