PCB多层板制作中“粉红圈”（Pink-ring）的产生与解决方法

发布时间：[2013-11-19]     浏览次数：6079

PCB多层板制作中“粉红圈”（Pink-ring）的产生与解决方法

在多层板（MLB）的生产加工过程中，内层板的表面处理是非常重要的工序，直接影响到多层板的品质，对组装后板件的功能寿命可靠性方面有着重要的影响。粉红圈的产生，虽无明显证据证明这种多层板次表面的缺陷会对多层板的品质产生异常影响，但是也会造成客户对生产加工商生产工艺流程稳定性的质疑，因此也成为客户评价生产加工商的潜在性标准和非报废性退货的重要理由。如何减少多层板加工过程中此类问题的产生，也成为多层板制作过程中的一件重要控制内容，现就笔者多年在多层板实际生产加工过程中的一些些末经验，不吝与各位行业同仁一同分享，但期与君有所裨益！

    首先要了解，多层板内层制作中发生粉红圈的根本性原因是内层氧化铜遇酸后溶解露出底部粉红色铜面或被还原单质铜，故得此雅名。多层板内层黑化（黑氧化Black-oxide）主要是为了因为两点：

（一），光滑内层铜面在多层板内层压板后结合力不足，因此在生产加工后容易产生爆板，分层等缺陷；因此在加工过程中要进行表面的微粗化（微蚀MICRO-ETCH）以增强内层铜箔表面积，提高结合力：

（二）、铜面不经氧化处理在高温高压状态下内层铜面会与半固化片（粘结片）固化过程中的的有机物（在高温高压下多官能团有机物均具有很强的氧化效果）和挥发性气体（水和其他小分子物质）发生反应，造成内层铜面的颜色不均，明显的色差和次表面缺陷，采用黑氧化处理即可有效防止该类缺陷的发生，而且黑色具有很强的掩盖性（可以有效的将内层表面处理的一些次变面轻微缺陷掩盖），因此黑化工艺在业界得以广泛推广。

预防粉红圈笔者建议从以下几个方面:一、采用红棕化，金属有机膜，化学锡等新型工艺或后加后浸的改进的黑氧化工艺在客户可以接受和生产设备资金允许的情况下，建议采用红棕化，金属有机膜和化学锡等新型工艺，目前在市场上有多家成熟产品在推广使用，近几年客户使用效果市场反映效果比较好。另外也可在生产工艺流程中增加后浸工艺。后处理是将多余氧化膜针状结构还原处理掉，但会增加生产成本，不及新型工艺具有成本竞争力；

二、依然采用旧的生产加工工艺，如何控制检查预防此类问题的发生哪？笔者经过多年实际生产加工经验，建议从以下诸方面予以控制：
1、多层板内层黑氧化时，注意控制黑化工艺如下几个参数(黑化液DY-401A DY-401B,还原液DY-402)：
a、微蚀的厚度，一般在1。5-2。5um范围内，可通过槽液析度的不同会影响黑化膜生成的致密性和颜色均匀性，而槽液处理时间的长短和槽液老化状况会影响黑化膜结晶的长度和结晶层的物理性能。内层处理后，黑化层是一层针状结晶层，黑化处理时间太短，结晶过短，与树脂间的结合力不足；黑化时间过长，针状结构过长且脆性大，树脂渗入较难，影响结合力；槽液老化后，黑化层针状结晶会变得更长，脆性加大，严重时会成粉末状表面，压合后会影响结合力，有时也会造成部分板面压合后露出铜色，主要时该处黑化层在高压下与底铜之间断裂随流胶和挥发性气体小分子一同溢出散失；以上黑化过程中的情况都会对内层黑化铜面与板固化片在压合后的结合力产生极大影响，造成内层黑化层和半固化树脂绝缘层之间结合力的降低，继而会影响机械钻孔时抗冲击能力，在内层铜箔和半固化片之间容易产生撕裂，些微分层，造成后制程特别是湿流程药水（尤以酸性药水为甚）的渗入，最终造成粉红圈的产生；

2、层压时注意控制工艺参数的控制，保证流胶充分，同时避免流胶过度，缺胶的产生，充分保证树脂和黑化层之间充分的互相渗透，产生良好的结合力；可以通过金相切片观察层板层压后状况，有无较严重玻璃纤维直接接触内层铜面状况，以此来判断有无流胶过度或不充分现象；

3、 钻孔，注意进刀速度和退刀速度不宜过快，同注意钻头及时的翻磨，清洗，取拿，保证钻刃良好的切削效果，减少钻头因老化和钝化对孔壁的撕裂拉扯等不良机械效果，减少多层板分层撕裂的产生，也是避免粉红圈产生的一个有效措施！

4、多层板在除胶渣（Desmear）过程中，要注意加强对除胶工艺条件的控制，尽量减少除胶过度，因为药水对内层黑化层与半固化绝缘层之间的部分攻击性较强，使槽液在该处极易渗入，容易使孔铜在该处产生断裂或镀层褶皱，造成粉红圈；同时也会造成玻璃纤维束处渗铜（wicking）造成可能的药水渗入和层间绝缘性能可靠性的降低；

5、化学铜
工艺流程中处有尽量采用碱性除油，盐基胶体钯或离子钯，避免酸基胶体钯，同时注意预浸和活化液中盐酸的含量不宜过高，因为预浸和活化液中盐酸对氧化铜具有很强的攻击性和腐蚀能力；化学沉铜中碱含量不宜太高，沉铜时间不宜太长，因为试验研究证明：沉铜液对黑化铜层的攻击性在所有湿流程工艺中是最强的，虽然碱性条件下，氧化铜的稳定性很好，但是在较强的还原剂甲醛和新生成活性化学铜存在下特别是沉铜反应时副产物还原剂强活性氢或氢气的产生和存在条件下，它们可以强烈攻击氧化铜层，还原氧化铜层，造成粉红圈；

6、在电镀过程中电镀工艺特别是硫酸铜电镀工艺中，硫酸含量不宜太高，一般不超过230克/升，同时对于小孔深孔电镀，现在一般采用低电流，长时间电镀，板件带电下槽后应保持3-5分钟的正常电流电镀以确保疏松的化学铜表面可以及时覆盖上一层致密的电镀铜层，减少镀液硫酸的渗入，也是多层板生产加工过程中应该注意的内容；

7、对于已经在发生粉红圈的多层板在制品可以在钻孔后进行烘烤处理，150度左右，烘烤4小时，即可有效减少后续粉红圈的产生