关于多层印制板生产中的电镀锡保护技术

摘 要：对多层印制板生产中的电镀锡保护技术进行了详细阐述。对电镀纯锡的工艺过程、工序过程的质量控制、产品质量问题的产生原因及所采取的相应措施进行了简单介绍。
　　关键词：多层印制板；电镀；锡保护技术；过程质量控制
　　中图分类号：TQ153.1+3 文献标识码：A 文章编号：1001-3474(2001)04-0144-03
　　多层印制板制作过程，始终离不开对材料的保护技术。其中包括制作过程中的电镀保护技术、高分子合成材料保护技术和制作完成后产品的非金属材料保护技术。随着客户对多层印制板质量要求的不断提高，加上环境保护和经济效益等多方因素的考虑，促使多层印制板的生产技术不断创新和完善。在多层印制板制作中对图形电镀后的线路铜层进行电镀铅锡／纯锡的保护技术，就是其中一个例子。
　　本所以前采用的是非蛋白胨添加剂的酸性氟硼酸盐电镀铅锡合金技术，其缺点是采用氟硼酸亚锡、氟硼酸铅和氟硼酸等药品，造成去除镀层困难，此外对操作人员的健康和污水处理不利。目前采用的电镀纯锡技术，是顺应绿色时代需要(无氯、无溴、无铅)，既克服了上述缺点，对铜镀层又起到了很好的保护作用。本文在介绍该技术的基础上，对电镀纯锡过程的质量控制、产品质量问题的产生原因及所采取的相应措施进行了简单介绍。
项目 范围 最佳值
W(H2SO4)为98％ 30-70mL/L 50mL/L
酸锡添加剂 A(Solfotech Part A) 3-7mL/L 5mL/L
操作湿度 15-30°C
操作时间 1-2min
　　1、工艺流程
　　已制作好图形的印制板?上板→酸性去油→扫描水洗→二级逆流水洗→微蚀→扫描水洗→二级逆流水洗→镀铜预浸→镀铜→扫描水洗→镀锡预浸→镀锡→二级逆流水洗→下板
　　2、详细工艺过程
　　2.1镀锡预浸
　　2.1.1 镀锡预浸液的组成及操作条件
　　2.1.2 镀锡预浸槽的开缸方法
　　先加入半缸蒸馏水，再慢浸加入15L质量分数为98%的硫酸搅拌冷却后，加入1.5L Sulfotech Part A，搅拌均匀，加蒸馏水到300L搅拌均匀，即可使用。
　　2.1.3 镀锡预浸槽药液的维护与控制
　　每处理100m2板材需添加1L硫酸和100mL Sulfotech Part A。每当槽液处理1500m2的板子后，更换槽液。
　　2.2 镀锡
　　2.2.1 镀锡液的组成及操作条件
　　2.2.2镀锡槽的开缸方法
　　先加入半缸蒸馏水，再慢慢加入98L质量分数为98%的硫酸搅拌冷却后，加入40kg Tin Salt 235 冷却至25°C，加入76 L Sulfotech Part A、15.2 L Solfotech Part B、30.4 L STH Additive Sulfolyt ，加蒸馏水至液位，循环(以1.5A/dm2电解2 AH/L)。
　　2.2.3镀锡槽药液的维护与控制
　　工作前分析锡和硫酸。每处理100m2板材需添加11L硫酸、600 g Tin Salt 235、600 mLSulfotech Part A、800 mL Sulfotech Part B、750mL STH Additive Sulfolyt。自动添加系统按200AH添加56mL Sulfotech Part A。
　　溶液每周必须进行赫尔槽试验，观察调整Sulfotech Part A、Sulfotech Part B。
项目 范围 最佳值
Sn2+ 20-30 mL/L 24mL/L
W(H2SO4)为98% 160-185mL/L 175mL/L
酸锡添加剂 A（Sulfotech Part A) 30-60mL/L 40mL/L
酸锡添加剂 STH(STH Additive Sulfolyt) 30-80mL/L 40mL/L
酸锡添加剂 B（Sulfotech Part B) 15-25mL/L 20mL/L
操作温度 18-25°C 22°C
阴极电流密度 1.3-2.ASD 1.7ASD
　　3、工序过程的质量控制
　　除了对镀锡预浸槽和镀锡槽中主要药液的浓度进行控制监测外，还需对该工序完成后镀锡层的厚度进行定期或不定期测定。因为只有足够厚度的镀锡层，才能在随后进行的碱性蚀刻中，对铜镀层起到很好的保护作用，避免造成不必要的质量缺陷，提高经济效益。下面简单介绍两种通过对镀锡层厚度进行测定的质量保证技术。
　　3.1 金相切片法对镀锡层厚度的测定
　　采用专用试板进行正常生产条件下的电镀锡操作。对于每个飞巴顶夹１０块板的试验，于电镀锡结束后，取1、5、10三块试板，每块板上取四角和中心共５个位。然后做金相切片，在金相切片专用显微镜下，进行镀锡层厚度的测量结果，见表1。
表1 镀锡层厚度测量及电镀锡穿孔电镀能力评价
板号 1＃ 2＃ 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 10#
孔壁平均锡镀层厚度d/μm 8.6 8.9 9.1 7.9 8.1 8.9
10.0 8.9 7.6
8.1 7.9 8.9 8.1 7.9 9.1
板面平均锡镀层厚度d/μm 8.1 9.4 9.4 8.1 8.4 8.9
10.0 8.9 7.6
8.6 8.1 8.9 8.6 8.1 9.4
电镀锡的穿孔电镀能力 24.6 24.1 24.6 24.6 24.6 25.4
25.4 25.4 25.4
14.6 24.6 25.4 23.9 24.6 24.6
　　3.2 X－射线测厚仪对镀锡层厚度的测定
　　采用专用试板进行正常生产条件下的电镀锡操作。对于每个飞巴顶夹１０块板的试验，于电镀锡结束后，对每块板的Ａ、Ｂ面用Ｘ－射线测厚仪进行测量，每块板上取上、中、下共９个位。测试结果见表２。
位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A 8.76 8.81 8.89 8.99 8.27 9.14 9.17 9.02 8.89 9.02
B 9.02 8.89 8.92 8.89 9.04 8.89 8.76 8.64 8.94 9.14
C 9.35 9.14 9.27 9.02 8.26 8.41 8.64 8.51 8.66 8.89
D 8.64 8.76 8.64 8.76 9.14 8.94 8.89 8.79 8.51 8.69
E 9.91 9.78 9.68 9353 8.89 9.02 8.66 8.51 8.38 8.89
F 8.89 8.92 8.76 8.64 8.51 8.38 8.43 8.38 8.38 8.59
G 8351 8.53 8.48 8.64 8.76 8364 8.51 8.38 8.38 8.59
H 8.64 8.56 8.38 8.51 8.64 8.76 8.69 8.53 8.64 8.76
I 8.76 8.41 8.51 8.66 8.76 8.84 8.76 8.89 8.09 9.27
　　同样，试板月面镀锡层厚度分布同法可通过Ｘ－射线测厚仪进行测量。
　　4 产品质量问题的产生原因及相应措施
　　4.1 高电位镀层呈黑色?没有清晰分界?
原因 措施
金属浓度低 提高金属浓度?１～３０ｇ／Ｌ
药液温度低 提高温度?２５°C±３°C
摇摆不足 增加摇摆至Ｏ．４～０．８ｍ／ｍｉｎ
电流密度过高 电流密度不高于２．０ ＡＳＤ
Part A浓度偏低 (<20mL/L) 提高Part A 浓度 (30-80L/L)
　　4.2 高、中电位层呈黑色及晶体粗糙?有清晰分界?
原因 措施
严重干膜污染 改用炭芯过滤，或炭处理6-10g/L炭粉，处理时间4-6h
　　4.3 低电位的覆盖能力差
原因 措施
氯离子浓度高 重新配制镀液
硝酸根浓度高 拖缸
ＳＴＨ低?特别在炭处理后 提高ＳＴＨ浓度至８０mL/L
金属浓度高 降低金属浓度?１５～３０ｇ/L
药液温度高 降低药液温度?２５°C±３°C
有机污染 炭处理
　　4.4 镀层分布能力差
原因 措施
金属浓度高 金属浓度范围?１５～３０ｇ/L
硫酸浓度低 硫酸浓度范围?１８０～２００g/L
Part A 浓度低 提高Part A浓度?３０～８０mL/L
阳极接触差 检查及改善接触效果
阴极接触差 检查及改善接触效果
　　4.5 阳极有气泡产生
原因 措施
阳极表面钝化（阳极电流密度过高) 计算阳极面积(<2.0ASD)
金属及硫酸浓度高 稀释镀液
阳极袋阻塞 检查、清洗或更新阳极袋
　　4.6 蚀板后孔角露铜
原因 措施
镀层晶体不良,主要是干膜污染造成 改用炭芯过滤或炭处理
　　4.7 干膜边的镀层偏薄或呈光亮
原因 措施
干膜在镀液内出现渗析现象 检查干膜流程，特别是曝光时间、显影及清洁流程
　　5 结 论
　　多层印制板的生产是生产流程长、工艺过程较复杂、质量影响因素多、控制较困难的一种制造业。通过上述介绍，多层印制板制作中所采用的，对图形电镀后的线路铜层进行电镀纯锡的保护技术，是切实有效的，只要保证该工序始终处于监控和正常工作状态，同时加强对镀锡层厚度的监测工作，就一定能保证产品的质量。