PCB生产过程中铜面氧化的现状与解决方法

一、前言

当前在双面与多层PCB 生产过程中沉铜、整板电镀后至图形转移的运转周期中，板面及孔内（由其小孔内）铜层的氧化问题严重影响着图形转移及图形电镀的生产品质；另内层板由于氧化造成的AOI 扫描假点增多，严重影响到AOI 的测试效率等；此类事件一直以来是业内比较头痛的事，现就此问题的解决及使用专业的铜面防氧化剂做一些探讨。

1、目前PCB 生产过程中铜面氧化的方法与现状

1.1 沉铜—整板电镀后的防氧化

一般沉铜、整板电镀后的板子大多会经过：（一）1-3%的稀硫酸处理；（二）75-85℃的高温烘干；（三）然后插架或叠板放置，等待贴干膜或印制湿膜做图形转移；（四）而在此过程中，板子少则需放置2-3 天，多则5-7 天；（五）此时的板面和孔内铜层早就氧化成“黑乎乎”的了（如下图1）。

图1 过酸洗后，放置24 小时

在图形转移的前处理，通常都会采用“3%的稀硫酸+磨刷”的形式对板面铜层进行处理。而孔内只有靠酸洗的处理效果了，且小孔在前面的烘干过程中是很难达到理想效果的；因此小孔内往往因干燥不彻底、藏有水份，其氧化程度也比板面严重的多，仅靠区区酸洗是无法清除其顽固的氧化层的。这就可能导致板子经图形电镀、蚀刻后造成因孔内无铜而报废。

1.2 多层板内层的防氧化

通常内层线路完成后，即经过显影、蚀刻、退膜及3%稀硫酸处理。然后通过隔胶片的方式存放与转运及等待AOI 扫描与测试；虽然在此过程中，操作、转运等都会特别小心与仔细，但板面还是难免有诸如手指印、污点、氧化点等之类的瑕疵；在AOI 扫描时会有大量的假点产生，而AOI 的测试是根据扫描的数据进行的，即所有的扫描点（包括假点）AOI 都要进行测试，这样就导致了AOI的测试效率非常低下。

2、引入铜面防氧化剂的一些探讨

目前多家PCB 药水供应商都有推出不同的铜面防氧化剂，以供生产之用；我司目前也有一种类似产品，该产品是不同于最终铜面防护（OSP）、适用于PCB 生产过程中的铜面防氧化药水；该药水的主要工作原理为：利用有机酸与铜原子形成共价键和配合键，相互多替成链状聚合物，在铜表面组成多层保护膜，使铜之表面不发生氧化还原反应，不发生氢气，从而起到防氧化的作用。根据我们在实际生产中的使用情况和了解，该铜面防氧化剂一般具有以下优点：

a、工艺简单、适用范围宽，易于操作与维护；

b、水溶性工艺、不含卤化物及铬酸盐，利于环境保护；

c、生成的防氧化保护膜的褪除简单，只需常规的“酸洗+磨刷”工艺；

d、生成的防氧化保护膜不影响铜层的焊接性能和几乎不改变接触电阻。

2.1 在沉铜—整板电镀后防氧化的应用

在沉铜—整板电镀后的处理过程中，将“稀硫酸”改成专业用“铜面防氧化剂”，其它如干燥及之后的插架或叠板等操作方式不变；在此处理过程中，板面与孔内铜层表面上会生成一层很薄且均匀的防氧化保护膜，能够将铜层表面与空气完全隔绝，防止空气中硫化物接触铜面，使铜层氧化和变黑；通常情况下，该防氧化保护膜的有效储置期可达6-8 天，完全可满足一般工厂的运转周期（如下图2）。

图2 过铜面防氧化后，放置120 小时

在图形转移的前处理，只需采用通常的“3%的稀硫酸+磨刷”的方式，即可将板面及孔内的防氧化保护膜快速、完全去除，对后续工序无任何影响（如下图3）

图3 过防氧化和酸洗后，放置24 小时

2.2 在多层板内层防氧化的应用

与常规处理的程序相同，只需将水平生产线中的“3%稀硫酸”改成专业用“铜面防氧化剂”即可。其它如干燥、存储、转运等操作不变；经此处理后，板面同样会生成一层很薄且均匀的防氧化保护膜，将铜层表面与空气完全隔绝，使板面不被氧化。同时也防止手指印、污点直接接触板面，减少AOI 扫描过程中的假点，从而提高AOI 的测试效率。

3、分别使用稀硫酸和铜面防氧化剂处理后的内层板AOI 扫描、测试的对比

以下为分别使用稀硫酸与铜面防氧化剂处理的同一型号、同一批号的内层板，各10PNLS 在AOI扫描与测试的结果对比。

注：由以上的测试数据可知：

a、使用铜面防氧化剂处理的内层板的AOI 扫描假点数是使用稀硫酸处理的内层板的AOI 扫描假点数的9%不到；

b、使用铜面防氧化剂处理的内层板的AOI 测试氧化点数为：0；而使用稀硫酸处理的内层板的AOI 测试氧化点数为：90。

4、总结

总之，随着电路板产业的发展，产品档次的提升；由于氧化造成的小孔无铜报废及内、外层AOI测试效率的低下，都是PCB 生产过程中需要大力解决的；而铜面防氧化剂的出现与应用，对诸如此类问题的解决提供了很好的帮助。相信，在今后的PCB 生产过程中，铜面防氧化剂的使用会越来越普及。