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              PCB盲孔電路板Blind Vias脫墊的真因與改善說明

              時間:2024-01-26 人氣:146

                                                                                                                      PCB盲孔電路板Blind Vias脫墊的真因與改善說明

              一、解說

              鍍銅或填銅盲孔電路板與其底銅墊的脫裂,當然不會發生在多次強熱多次劇烈 Z 膨脹之前。一旦鍍盲填盲前埋下了脫墊的惡因者,則必定在下游組裝兩三次回焊后出現脫墊的惡果。目前最高端的手機板竟然要熱風回焊 CV Reflow 20 次,并經四端子電測后,其電阻值的增加不可超越 10% 才能出貨!其規格之嚴早已讓 JEDEC 對載板可靠度試驗( 注意!并非常規出貨的試驗)  5 次回焊瞠乎其后!
              多次高溫強拉猛扯后盲孔脫墊的真因有三,即:①最常見的沙銅脫墊;②居次的化銅脫墊;③ 較少出現的重氧化脫墊。本文即以多張精彩好圖加以佐證與深入說明, 為了讀者更易看懂起見, 乃刻意在圖中另加文字注解以助讀者進入情況。
              1.1 盲孔填銅強熱后之脫墊
              1.填銅盲孔PCB多次焊接后時常發生從底銅表面的脫墊失效,此種鍍銅附著力不足的真因是:(1) 界面出現松散的沙銅約占 75%;(2) 面出現松散的化學銅約 20%;(3)介面出現重氧化皮膜約 5%。
              2.松散的沙銅出自電鍍銅前的浸酸 (5~10% H2SO4),各種電鍍銅前的浸酸是為了去除待鍍銅面上薄薄的氧化亞銅(Cu2O) 甚至氧化銅(CuO), 以加強后來電鍍銅層的附著力。一旦銅前酸中溶銅過多呈現藍色者, 則生產板在浸酸后直接進入電鍍銅槽中通電時,則必然會先鍍出浸酸中松散的沙銅 ( 注意:起步電流很大時沙銅較不明顯 )。
              3.PTH 化銅前的堿性鈀一旦殘留盲底時,則必然引來松散化學銅的沉積,此種存在于電鍍填銅與底銅間的松散化銅,是造成盲銅脫墊的次要真因。尤以堿性鈀與DMAB 還原處理后錯誤的純水清洗不足,才是化銅脫墊的真正原因。“盲銅不脫墊”定義于載板是指 5次回焊,水果手機板是指 15 次回焊或 20 次熱油電阻值 <10%。如圖 1 所示。
                

               

              圖1.png

              1.2

              起步銅與不良沙銅兩者完全不同
              1.一般藍色含銅溶液中的Cu++ 只會與水分子配位的水合物, 但電鍍銅槽液的銅游子卻另含 Cl-與光澤劑等組成較強的配位體。當生產板浸酸又進入銅槽通電時,則必先鍍出先進盲孔的水合不良沙銅,然后才鍍出扎實的電鍍銅。如圖 2 中上三圖所示。

                                                                                                     圖2.png

              2.目前生產板的盲孔PCB底銅曾經過 4~5 次不當的 SPS 微蝕,不但向下咬到 Demarcation 造成附著力不足的脫墊。而且眾多盲孔所夾帶微蝕藍色殘液來到鍍銅前浸酸槽時, 則底銅墊面必然出現松散的不良沙銅,此即脫墊的第一主因。 如圖 下兩圖所示。

                                           圖3.png

              1.3電鍍銅前各種底銅面不可過度微蝕
              1.老一輩業界有一種錯誤的邏輯,認為待鍍銅的底銅表面愈粗糙者, 其鍍銅后的附著力愈好。這種一廂情愿的自以為是其實是大錯特錯。
              2.通常一般盲底銅面,在鍍銅前都遭到過度微蝕咬得很慘,一旦咬到 Demarcation 的起步銅時反而容易脫墊。上圖 4 兩圖填銅盲孔的底銅全未微蝕,經多次摔落試驗后板材銅線甚至填銅腰部都遭摔斷, 而盲底的結合卻仍安若泰山。
              3.過度微蝕只會污染銅前酸, 對盲銅與底銅的附著力毫無益處。如圖 3、圖 4 所示。

                                                                                                            圖4.png

              二、沙銅的脫墊

              2.1電鍍銅添加劑 光澤劑、載運劑、整平劑 的原理說明
              光澤劑 ( 可降低極化電阻或超電壓,并減少沉積反應之能障 )
              鍍銅槽液中加入雙硫式小分子量的有機物,在氯離子協助下可與銅離子形成錯離子 (Complex ion),進而有利于沉積故亦稱為加速劑 (Accelerator);由于能使得銅層更為致密光亮,故又稱為光澤劑(Brightener) 與細晶劑, 與其它類似名詞等。

                                                                                                            圖5.png


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