| Discussion On Cause & Solution Of PTH Board Blising
/ E* ?+ F q8 c, V' X' Q& \摘要：本文介绍了对一例孔金属化板板面起泡现象产生原因的分析，并就分析提出各种解决方法。最终确定引起孔金属化板板面起泡的原因。
+ o8 Z+ k4 _' T3 @关键词：起泡、化学沉铜、全板电镀、活性、组份、自催化反应、歧化! @8 z' v2 d* @: Y# D" K
0、 现象
# O2 r0 {9 B, T t% Z# z0 f9 O一次， 更换沉铜槽槽液后，化学镀后的双面板经全板电镀厚铜后发现板面起泡，并伴有结瘤。起泡处形状不规则，目测其形状跟某种液体的自然流动而留下痕迹相似，并且每一处起泡都是以点开始的。
* e0 w& K/ \! ^' `9 _' g1.1一次分析( o0 _% N* E v- h
我们孔金属化板的典型工艺流程是：化学沉铜（去油——水洗——粗化——水洗——酸性预浸——活化——水洗——还原（1）——还原（2）——沉铜），全板电镀厚铜（水喷淋——酸预浸——全板电镀——水洗——钝化——水洗——风干）。& k* C9 K' s8 e- q+ I( T
根据工艺流程我们直接否定了故障产生于电镀工段，因为电镀流程简单，如果产生这一现象，那末唯一的工序就是全板电镀，即是说电镀槽引入有机杂质。但是，共用电镀槽的图形电镀铜却没任何问题，因而确定产生于化学沉铜工段。
/ v# ?# j. Y) S4 R4 z' s9 B在化学沉铜工段，我们将重点放在还原与沉铜工序。因为根据更换槽液前的处理效果，去油与活化都不错，粗化与此现象没太大关系，而且这几槽槽液都没有更换。
1 Y% |& \! ]8 c6 k1 U' J2 f6 Y0 o根据起泡形状分析认为：这是由还原液引起，因为沉铜液的配制严格按照供应商提供的参数执行，还原液也是刚刚配制的，还原剂中引入杂质可能导致这一现象。还原剂的成份不清楚，只知是浓缩液。还原之后没有水洗，直接进行化学沉铜，这使杂质带入沉铜槽成为可能。0 H8 h* g1 ^# @4 q1 b0 a
1.2解决方案
& Q$ v7 H1 k- \0 O: ?4 e经与供应商联系，供应商建议将还原（2）改为蒸馏水水洗。采用建议后，情况有所改观，但是没有达到生产所要求的稳定度。经过一周多的维护与调整，溶液达到稳定状态，经过化学沉积铜的板面色泽鲜艳，铜层致密，经全板电镀后也没有起泡产生。
7 C6 [) z3 h% ~: u1.3小结/ K5 z$ k" n+ S
从上面的情况我们反过来思考所作的分析，在这一周多的时间内仍按供应商的参数维护，仅仅隔两到三天更换一次还原（2）的蒸馏水水洗，以防止还原（2）因还原（1）的残留液的带入而使起浓度上升。从这一情况看我们认为还原引入杂质的分析有误。* ~. I! \/ N2 l) j7 L5 e# p8 H
2.1二次分析
. u! c, o' \. q$ k3 e8 d既然否定杂质的引入的可能，那么原因何在呢？在控制过程中发现新配溶液的反应很快，起泡是否与活性有关呢？这引起我们的关注，但因为溶液已达到稳定状态，故障无从找起，槽液的更换周期较长，对于起泡的跟踪观察就停止。
! j4 ~6 J% q; N h我们就活性的相关因素：Cu、NaOH、HCHO等组份的含量，工作温度，络合剂含量，稳定剂进行分析。' N9 F- h7 r2 \+ Y! @
我们从下列图中可知：
3 F/ y0 y8 D; A1 @8 t- `( |4 m1） 沉积速率随着Cu含量的升高而升高，在起始部分几乎呈正比关系。
, s! ^4 z0 E$ }: B/ p# o' x- ]2） 随着OH-、HCHO的浓度及温度的上升，沉积速率亦随之上升。可以从反应主式中得以证实：' `4 e9 t8 N% M% S
2HCHO+2Cu2++4OH-→Cu+2HCHOO-+2H2O+H2↑ (1)
& @8 b$ d% V( C X e K6 U当[HCHO]、[Cu2+]、[OH-]中的任意一项上升，平衡就左移，即反应速度加快。/ N& d. t# a0 f! W5 s0 T' {1 `
3） 浓度超过阀值，沉积速度增长缓慢，有资料表明此时副反应增强。其中几个副反应值得注意：
' z: S5 @2 {; P4 BCu2+→Cu+(2)
, Z9 e! E9 P& w z! C: U+ Z' h6 P/ dCu++Cu+ →Cu↓+Cu2+ (3)
: i$ }6 I1 u+ K7 g2 w（2）、（3）式说明了在强碱条件下，Cu2+可能被还原成Cu+，Cu+在强碱条件下易歧化形成细小的粒，不规则的分布于溶液中。
: D( j) n1 N2 _% \4） 反应（1）式中有H2产生。# e. A- @3 R v% V
因此从反应入手分析：新配制溶液的浓度我们一般取推荐的上限与下限值的中值，因此溶液的活性极强。假设经高浓度的还原（1）处理后，再经低浓度 还原（2）处理，板面部分残留液的浓度还没有完全降低，直接入化学沉铜槽，极强活性的镀液使Cu在板面迅速沉积，残留液浓度较高部分的催化性较强，其反应速度也较快，使Cu来不及均匀、致密的沉积并与基材铜箔牢固结合。反应产生的H2也来不及排出，就被沉积的铜包围形成气泡，从而使沉积的铜游离于基材铜箔产生起泡。瘤状物质则有可能是高速反应的副产物Cu颗粒附着于板面，我们知道Cu颗粒以球面与溶液接触，不似基材铜箔以部分面积接触。因此就反应面积而言，铜颗粒较大，其反应速度也快许多，使局部自催化反应的化学沉积越来越快。
, C4 \0 w3 r4 P基于上述的认识，我们知道活性过强（即反应过快）是起泡产生的根本原因。因而控制反应速度才能从根本上解决起泡的产生。* j- n3 s2 U% a, H
2.2解决方案
6 @, Q% d9 h4 W; _ B3 s" g有2.1的分析，在第二次更换槽液时，我们注意了组分的控制，并将供应商的参数作了更改，现表述如下：
' D- `5 B5 N! ^7 L( o% K' N经上述变更后，工作温度采用低温启动组份控制在较低的状态。更换槽液第一天沉积出的板子，色泽鲜艳、镀层致密，孔化质量好，起泡比例只有0.8%（按块数计）左右，即使存在这一现象的，起泡面积小、程度轻。相对前一次大批量、大面积、程度严重的情况而言，状况改观极大。经两到三天的正常维护，起泡现象完全消失，从而达到稳定生产。- N# H- o) I+ m) ~+ k7 i
2.3小结
& M3 n% z% H" V/ h8 G0 v# J经上述的调整，基本达到我们所期望的状态，但依然存在起泡现象。源于这次的调整是一次试验。各组份没有达到最佳的匹配状态。经过适当的调整是完全能达到最佳的。
! u% }7 S V/ M, A K3.几点建议7 w/ r& i! L3 t
1） 从综合因素考虑，减缓反应速度的措施可全面一些。在降低Cu、HCHO、NaOH组份浓度的同时，可增加络合剂、稳定剂的浓度，这样既可使组份保持相对较高的浓度，避免组份浓度过低造成黑孔及其它不良的孔化，又可以保持较为缓慢的反应速度。即是说采取单一的方式是不可取的，那样会导致溶液组份失去平衡。
x- Z! G# n6 Q5 P1 a. n7 O( ?2） 随时间的推移，组份浓度应随着升高。所以，在开始的几天，严密监控组份浓度极为重要，根据沉积质量适当调整组份浓度。当达到稳定状态时，应逐步恢复到供应商的参数值。8 ?6 s9 N8 }7 h3 A- i
3） 还原剂浓度适当低些。
]; u( }- L; k6 x1 C必须指出：本文只作定性的讨论，对于量的概念应根据实际情况予以不同的处理。所以在行文过程中体现出这一点。在操作过程中作好记录，找出一般性规律以便于规律性添加，因为有些组份的增长并非线性。/ l5 e0 s1 Q, _' @
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发表于 2008-5-8 21:04
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