摘 要：針對HDI板盲孔電鍍過程中出現“螃蟹腳”問題，通過試驗，找出了產生“螃蟹腳”問題的原因，從而采取有效措施，為改善盲孔鍍銅品質提供了方向和依據。
關鍵詞：HDI板 盲孔電鍍 螃蟹腳
一、背景
隨著電子產品的快速發展，其可靠度要求越來越高，為了使
盲孔鍍銅達到良好的耐熱性能及孔銅導通性，因此對盲孔鍍銅品質要求也非常嚴格。07 年一季度前A 公司
HDI板盲孔鍍銅一直存在盲孔螃蟹腳問題，不良率高達2.0%，此問題也曾一直困擾著PCB行業盲孔電鍍可靠性能,在電測很難被檢測出來，而往往在產品終端裝機后會出現信號中斷、突然死機等問題，導致客戶退貨、索賠巨款事故。給
PCB生產公司帶來了較大的經濟損失。為了改善此不良問題,提高盲孔電鍍可靠度，特對盲孔鍍銅異常問題進行系統的分析﹑跟進﹑改善異常問題，提高HDI 板的可靠性。
二、問題產生原因分析
不良切片歸類分析
經過對大量問題切片進行二次灌膠，精磨后將問題切片從表觀上分析，大概分成表中三類，針對此三種異常問題進行驗證試驗，達到找出問題正真原因，加以改善及預防。
三、設備改造及工藝優化
以下探討的改善方向主要是，針對普通垂直龍門吊鍍線及MCP 線產生的品質問題（不含水平電鍍線）；工藝方法是先采用整板電鍍，再走酸蝕流程，針對上述缺陷逐步展開排查
盲孔銅整體偏薄改善
對MCP 鍍線與普通垂直鍍龍門吊線生產的異常切片進行比較，發現MCP 鍍線并無類似上表中第一類現象切片，而普通垂直龍門吊鍍線較多，從而表明MCP 鍍線側噴形式能有效改善盲孔內藥水交換問題，那么要解決普通垂直龍門吊鍍線盲孔整體鍍銅薄的問題，首要任務是提高盲孔孔內藥水交換速度，繼而對設備導電性、振動、攪拌、藥水參數作了全面檢查，
⑴ 振動檢測（測四條飛巴）
振幅要求 振動幅度：≥20mm/s
飛巴上分布位置 左 中 右
實測值 11.9 7.7 13.2
14.2 8.3 13.5
10.3 8.6 11.7
13.4 7.2 14.3
平均振幅 振副平均為：11.19mm/s
傳遞到飛巴上的振力較小，平均振幅只有11.19mm/s ，而檢測振動器上幅均達到40 mm/s以上，搖擺架上振幅竟然也達到15-18mm/s，很顯然，振動器所產生的振力未能有效的傳遞到飛巴上，根據振動電機工作原理與特點:
振動電機是動力源與振動源結合為一體的激振源，振動電機是在轉子軸兩端各安裝一組可調偏心塊，利用軸及偏心塊高速旋轉產生的離心力得到激振力。其主要特點是：振動力大,機體重量輕,體積小,機械噪音低、受電源波動的影響非常小、可根據振動電機的安裝方式改變其振力的方向、只須調整偏心塊的夾角,就可調整其振力和振幅。
理清思路后，即刻對四組銅缸振動進行改裝，改裝后測量振幅數據如下：
振幅要求 振動幅度：≥20mm/s
飛巴上分布位置 左 中 右
實測值 35 27.5 36.1
37.3 27.6 37.3
47 28 39
41 28.4 39.2
平均振幅 振副平均為：35.28mm/s
小結：
經更換與氣動振動器相同功率的電動振動器，同時調整振動安裝方式后,振幅有較大提升，此試驗的成功為后續購買新的電鍍設備，對振動器振幅、頻率、振動器配件及安裝方式提供有力依據
⑵ 導電性檢測檢查銅缸整流器輸出電流，到達V 座兩端電流差異不大，均在±5%以內，但量測每支夾具， 電流總和，則與輸出電流有較大差異，相差30A 之多。經仔細檢查飛巴頭發現如下現象。
小結：
飛巴頭銅塊間嚴重氧化，主要是V 座冷卻方式不合理，當采用冰水冷卻方式，（冷卻水溫度約在8-12℃）夏天室溫高于冷卻水溫，V 座及飛巴上則有水珠凝聚，電導通性較好，飛巴頭間也不易被氧化，但冬天當室溫低于冷卻水是，V 座上將不再有水珠產生，飛巴頭與V座間導通不良且產生高溫，當飛巴頭長期處在高溫發熱狀態下，飛巴頭銅塊間會鈍化，生成厚厚一層不易導電之氧化層，目前唯一做法就是定期拆開飛巴頭用砂紙打磨，保證良好的導電性能。最好的做法就是改用水浸泡式V 座，或者用注水式V 座，這一點將對電鍍設備制造商設計是有積極的借鑒指導作用。
⑶ 陽極面積及電鍍參數調整優化
在檢查銅球時發現1#、2#、3#、4#銅缸銅球陽極膜生成相對較好,5#、6#、7#、8#銅缸銅球陽極膜生成較差.根據公式：лdlf/2 計算:1# 、2# 、3# 、4#銅每條陽極桿鈦籃數為36 個,其陰陽極面積比為: 1:1.8; 5#、6#、7#、8#銅每條陽極桿鈦籃數為28 個,其陰陽極面積比為: 1:4 。
從磷膜生長情況比較,陽極面積大的的要比陽極面小的要好; 另5#、6#、7#、8#銅缸于4月17 號每根陽極桿鈦籃個數增加到36 只,陰陽極比已調到1.8:1,磷膜生長較好,根據電鍍反應原理：
硫酸銅的主要作用就是為陰極提供足夠的銅離子及提高導電能力，為了有足夠的銅離子提供給陰極，同時提高垂直龍門吊鍍線與MCP 鍍線硫酸銅含量，從75g/L 提升到100g/L，嚴格控制光劑添加比例，同時調整鹽酸添加方式及分析頻率，即由以前的12 小時分析一次，采用人工手動補加，調整為現在的8 小時分析一次，采用自動添加.使之添加更加穩定，從而使各藥水參數達到最佳狀態，生產一周后整體盲孔，孔內銅薄問題有較大改善。
小結：
自4 上旬改善振動飛巴頭導電效果、增加陽極面積及提升硫酸銅含量，同時做到在生產中及時補加銅球,(3 天補加一次,并電解4-6 小時)以盡量保證最佳陽極面積，連續生產7天，無一單盲孔鍍銅整體偏薄問題,提高了鍍銅效率。但在此期間MCP 鍍線與垂直龍門吊鍍線“螃蟹腳”問題，仍時有發生，說明以上動作對改善盲孔整體銅薄問題有一定效果，而對改善“螃蟹腳”問題似乎不夠明顯。故此我們將重點放到鐳射、沉銅、電鍍前處理改善工作上來。
盲孔“螃蟹腳”改善
在眾多問題切片中，有明顯的一種規律，凡盲孔孔型錐度較差的或玻纖突出的“螃蟹腳” 問題顯得尤為突出，電鍍后取切片就已經斷裂（此類缺陷約占總不良的1.5%左右）而整體錐度較好孔型，孔內鍍銅效果較好，但有一定比例盲孔孔角仍可看到清晰的微蝕線呈八字形向兩旁延伸，經熱沖擊后斷裂（此類缺陷約占總不良的0.6 %左右）。
基于孔內玻璃纖維突出及盲孔整體孔型較差類別比例高，首要問題則是改善激光成孔效果，根據切片分析，當激光能量參數設定不合適，無法做到有效切削玻纖及好的孔型錐度，那么就將阻礙藥水在孔內交換，導致局部鍍銅異常。
⑴ 激光工藝及參數優化設置兩種不同工藝及激光參數進行試驗比較，以選出最佳工藝與激光成孔參數。
試驗證明，激光采用開大打小，即Largewindow 做法，能有效提高藥水在孔內交換效果，且盲電孔電鍍銅效果理想。
⑵ 沉銅設備及參數優化
經上述試驗證明，當激光采用開大打小，（1-5 槍）能量促步遞減之做法孔型較好；反之采用開小打大，（1-5 搶）每槍能量一致，孔型則易出現倒錐型或玻纖突出，當孔型異常時錳酸鹽易殘留于孔死角，當中和與錳酸鹽反應不充分，則在孔死角處錳酸鹽必定破壞除油劑中的表面活性劑，造成孔角部位無法吸附鈀離子，從而產生孔破缺陷。要使中和反應充分，必須提高藥水灌孔清洗效果， 唯一的方法就是在中和缸與中和后水洗缸增加振動及超聲波裝置，方向確定后即著手對中和缸與后水洗缸進行改造動作。
1、垂直沉銅線，中和缸、后水洗缸各增加一組超聲波及振動，安裝要求如下：
振動：振幅≥20mm/s 振頻：振8S 停8S 超聲波：超音波功率按8-10W/L 配置
2、水平沉銅線，中和缸、后水洗缸各增加一組超聲波安裝要求如下：
超聲波：超音波功率按8-10W/L 配置
改造后盲孔板背光狀況：
自4 月12 號改造完成后，一直未出現背光不良現象達到預期的清洗效果,背光值穩定均達到9 級以上（5 月5 號垂直沉銅線出現一單背光不良問題，后查明，除油缸，藥水到期未及時更換）。同時考慮到盲孔沉銅出來，為防止孔內被氧化，故在電鍍前用0.2-0.6%的稀硫酸浸泡。
四、優化效果確認
通過對激光的優化、沉銅線中和清洗效果的提升、電鍍振幅的提升、導電部件清潔保養、電鍍參數的優化盲孔電鍍“螃蟹腳”問題得到了有效控制，自07 年4 月份開始“螃蟹腳”問題持續下降，從異常走勢圖上可看出盲孔問題整體呈明顯下降趨勢。
五、制程控制重點及問題預防建議
對改善盲孔螃蟹腳問題，首要任務就是保證鐳射盲孔孔型，其次便是保證沉銅，使孔內有良好的導電性，再次是加強電鍍的灌孔能力。換句話說，有較好的孔型錐度及提升沉銅工藝能力是治根，而提升電鍍能力則是治標，要使產品有較高的可靠性能，過程控制中必須做到標本兼顧，A 公司自對上述設備及工藝進行全面調整，自07 年6 月份后無一單盲孔電鍍品質問題，確保了HDI 板的可靠性能，從而多次受到了客戶的好評。
激光
激光需做好二個方面：
1、采用開大打小，銅窗口≧8mil ，鐳射孔5mil，保證孔錐度，錐度≧60%
2、避免倒梯形孔與腰鼓孔型
沉銅
中和缸、中和后水洗缸，增加振動與超聲波配制，確保清洗達到最佳效果，振幅≥20mm/s，超音波功率按8-10W/L 標準要求配置
電鍍
1、提高振動幅度并確保振動傳輸有效性，飛巴上每一個點，振動幅度必須≧20mm/S
2、增加陽極面積，即：陰陽極比≧1.8：1 以上（而業內目前大多數鍍線陰陽極比為1.4：1左右，主要是設備商計算方法不對，對做高端板影響較大）
3、提高硫酸銅含量，盲孔鍍銅，硫酸銅含量最好是98-110g/L 范圍
4、做好清潔保養工作，確保導電良好。
本文所提到的相關改善參數，只適合該公司特定工藝流程及設備，需根據各公司使用板材、設備、管控方法及工藝要求的不同而需做相應調整，在此跟大家一起分享的更多是改善問題的思路。
六、結束語
經2個月來,通過大量的實驗求證及對設備整改、藥水參數的調整優化與及工藝方法的改良,不但使盲孔鍍銅異常問題得到了有效改善,提高了品質良率﹑可靠度﹑提高了客戶信譽度,還給我們后續改善問題指明了方向.隨著電子產品的快速發展，PCB行業的激烈競爭，作為PCB廠家應該不斷地提升自己的制作能力，才能更好地滿足客戶的需求。
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