消除PCB沉银层的技术和方法

文章摘要：腐蚀可以通过提高镀层密度,降低孔隙度来减小。使用无硫材料包装,同时以密封来隔绝板与空气的接触,也防止了空气中夹带的硫接触银表面。最好将包装好的板存放在温度30℃、相对湿度40%的环境中。虽然沉银板的保存期很长,但是存储时仍要遵循先进先出原则。露铜可以通过优化沉银的前工序来降低或消除。为了达到这个目的,可在微蚀后通过“破水”实验或“亮点”实验来检查铜表面,清洁的铜表面可以保持水膜至少40秒。定期维护保养设备以确保溶液循环均匀稳定,通过DOE优化时间、温度、搅拌来获得最佳的沉银操作参数,进而确保得到理想的厚度和高品质的银层。根据需要使用超声波或喷射器来提高沉银液对微通孔、高纵横比孔及厚板的润湿能力

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　　腐蚀可以通过提高镀层密度,降低孔隙度来减小。使用无硫材料包装,同时以密封来隔绝板与空气的接触,也防止了空气中夹带的硫接触银表面。最好将包装好的板存放在温度30℃、相对湿度40%的环境中。虽然沉银板的保存期很长,但是存储时仍要遵循先进先出原则。

　　露铜可以通过优化沉银的前工序来降低或消除。为了达到这个目的,可在微蚀后通过“破水”实验或“亮点”实验来检查铜表面,清洁的铜表面可以保持水膜至少40秒。定期维护保养设备以确保溶液循环均匀稳定,通过DOE优化时间、温度、搅拌来获得最佳的沉银操作参数,进而确保得到理想的厚度和高品质的银层。根据需要使用超声波或喷射器来提高沉银液对微通孔、高纵横比孔及厚板的润湿能力,同时也为生产HDI板提供可行的解决方案,这些辅助的机械方法可被应用在前处理和沉银液中来确保孔壁完全被润湿。

　　离子污染可通过降低沉银溶液的离子浓度来降低。基于这个原因,在不影响溶液性能的条件下,沉银液的离子含量应尽可能保持在较低水平。通常最后的清洗段要用去离子水清洗至少1分钟,同时还必须定期检测离子含量(阴离子和阳离子)是否符合工业标准。区别主要污染的来源,这些测试的结果必须记录并保留。

　　微空洞是最难预防的一种缺陷,因为它产生的真正原因尚未明确。诚如前面所述,我们已经知道有些因素似乎会引发微空洞或伴随微空洞而出现,可以通过消除或尽量减少这些因素来达到控制出现微空洞问题。其中沉银厚度是引发微空洞的最显著因素,所以控制沉银层厚度是首要步骤。其次还应该调整微蚀速度和沉银速度以获得光滑均匀的表面结构。还要通过测试槽液在使用周期内不同时间点的沉银层的纯度,来监控沉银层中的有机物含量,合理的银含量应控制在90% (原子比) 以上。

　　四、理想工艺- AlphaSTAR

　　一个“理想工艺”除了是性能优异之外,还必须满足2006年7月1日公布的电子工业对于安全、环保以及可靠性的要求。虽然早在1994年乐思化学就拥有AlphaLEVEL产品系列的专利权,但是乐思化学依旧持续不断的进行着工艺的改善和研发,现已成功研发出应用于印制线路板的第三代沉银技术—AlphaSTAR。AlphaSTAR工艺特别为满足当今日益严格的最终表面处理的要求而设计,它解决了以上探讨的几个导致线路板报废、成本增加、环保和安全等问题，并且符合现在和未来可能影响印制线路板工业的相关法规。本工艺共有7个步骤(其中三个为水洗步骤),其性能及优点如下所述:

　　前处理 分为以下四个步骤:除油、水洗、微蚀及水洗。除油溶液的表面张力非常低，能够润湿所有的铜表面，这样既消除了露铜问题，又促进了银层在高纵横比孔和微通孔内的沉积。独特的微蚀配方可产生微粗化，半光亮的表面结构，这样的表面结构有利于形成具有精细而且致密的晶体结构的银层,因此即使在银层厚度很低时也可获得高密度、低孔隙的沉银层。这就大大提高了银层的抗蚀性能。

　　沉银分为以下三个步骤:预浸、沉银和最后的去离子水洗。设立预浸的目的有三个，一是用作牺牲溶液,防止从微蚀槽带进铜和其他物质污染沉银液，二是为沉银置换反应提供清洁的铜面,使铜面获得与沉银液中相同的化学环境和pH值。由于预浸的成分和沉银液一样(除了金属银外)，此工序的第三个功能就是对沉银槽的自动补充。在沉银反应中唯一消耗的是金属银,沉银液中有机组分含量的变化仅仅是由槽液带出所造成的损失，而预浸和沉银溶液有同样的成分,预浸带进的量等于沉银带出的量,因此沉银液不会积聚不必要的有机物。沉银反应是通过铜和银离子之间的置换反应进行的。经过AlphaSTAR 微蚀溶液微粗化处理的铜表面，可以确保在受控的沉银速度下能够缓慢生成均匀一致的沉银层。慢的沉银速度有利于沉积出致密的晶体结构，避免了由于沉淀和结块而产生的微粒增长,形成高密度的银层。这种结构紧密，厚度适中(6 - 12u”)的银层不仅具有高的抗蚀性能,同时也具有非常良好的导电性能。沉银液非常稳定，有很长的使用周期,对光和微量卤化物不敏感。AlphaSTAR的其他优点如:大大缩短了停工期，低离子污染以及设备成本低。

　　五、结论

　　AlphaSTAR工艺集中了几种最终表面处理的最佳性能，它满足并超越了全球印制电路板工业对可焊性，可靠性，安全性以及符合法规的要求。AlphaSTAR工艺有宽阔的操作窗口;易于操作、控制及维护，可进行返工操作,在同类最终表面处理中生产成本最低。AlphaSTAR 工艺针对以上探讨的六个与沉银工艺相关的问题，消除或减少了这些问题对高品质产品的直接影响。另外此工艺符合RoHS 和WEEE 的规定，沉银层完全无铅。

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