Paper code:A-030 黄玉文 江苏苏杭电子有限公司 电话：0512-57469103 传真：0512-57462705 E-mail:Z1300788@pubilcl.sz.js.cn |
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作者简介： 黄玉文，高级工程师，1964年毕业于厦门大学化学系，80年代从事PCB，一直主管孔化电镀工艺。原江南所高工，现在江苏苏杭电子有限公司，仍主管孔化电镀工艺。 Author graduated chemical from xiamen college in 1964.He have engaged in pcb and director and plating from 1980,senior engineer of JiangNan institute.Continue in charging PTH and planting in JiangSu electronicco.,ltd now. |
摘要：狗骨镀层与镀层分散性紧密联系，分散性越高，狗骨镀层发生机会就越少，反之，就越多。本文从电化学过程,从镀层厚度分布受一级和二级电流分布入手,探究影响分散性的各种因素,优化电镀工艺参数，从而教好克服狗骨镀层现象。
关键词：狗骨镀层、分散性
Abstract:Dog boning plating and throwing of metalization are tie up.If throwing of metalization is the better,Than dog boning plating coming to pass is the least or it is more,Letterpress will search diversified factor that willk work on throwing from plating metalization thickness that it is work onfirst-degree currents and second-degrren current sand electricity chemical.Than optimizing the arguments of plating.To fight down the dog boning plating.
Search of Dog Boning Plating Trouble in Bright Acid Copper
光亮镀铜狗骨镀层原因探讨
高分散光亮镀铜与普通镀铜差别在于改变酸性硫酸铜的配方，即由高铜低酸变为低铜高酸、添加了电镀添加剂、cl、采用磷铜作阳极，从而改进了镀液性能和镀层的在质量。对pcb电镀，人们总祈盼得到表面和孔内镀层厚度分布均匀和孔内与表面镀层厚度差别小的镀层，即要求镀液具有良好的镀层均匀性与分散性---分布力（ Throwing power）。但是，任何一种镀液和添加剂，对pcb电镀来说，要得到100%分散性几乎是不可能的。也就是说，由于槽液成分，如cu2+、H2SO4浓度及比例不一定最佳，阴极电流密度高、电接触不良或鼓气不合适；或由于设备结构及几何形状等原因，均有可能造成孔壁镀铜层厚度不均匀，高电流没密度地方镀的厚、低电流密度地方镀的薄，如孔口与孔壁中间是这种情况的话，就会产生狗骨镀层。
何谓狗骨现象？
狗骨镀层与分散性是有紧密联系的。分散性越高，狗骨镀层产生的机会就越少，反之就越多。
分散性（分布力）与镀层厚度均匀性是两个不同概念，镀层厚度均匀性是指镀层厚度分布情况，而分散性是指孔壁镀层平均厚度与两端板面镀层的平均厚度之比。如图①所示
分散性好，即Throwing power大，孔内镀铜厚度(A、B、C、 D、 E、 F ) 均匀且与板面（G、H、I、J）镀层厚度差别小：反之，不仅孔内各点镀铜厚度不均，孔中心与板面的镀铜厚度差别大，严重情况下就会狗骨现象。如图2所示，从图2 出，孔口拐弯处镀层厚，孔内镀层薄，越到孔中心镀层越薄，其镀层形状犹如狗骨，称狗骨现象。要克服狗骨现象，就要提高镀
| 液分散性。 众所周知，电镀是一个复杂的电化学过程，在阴极上，cu2+得到2个电子生成cu，其电镀过程所需的“能量”（电压）必须用来使阳极cu溶解为cu2+克服槽液电阻使阴极上cu2+还原成cu。根据法拉第电解定律，镀层厚度 |
 （图2） |
与外加电流成正比，假设镀层密度为一定值，则镀层厚度分布即为阴极电流分布。镀层厚度分布和分散性主要受一级电流分布和二级电流分布所影响。一级电流分布主要依赖于槽结构、阴阳极形状和位置、机械搅拌等因素。由于电镀线引进后，其槽结构、阴阳极距离、机械搅拌形式也就固定下来。而二级电流分布由电化学过电压（Ic）引起，它与电荷传递是紧密相连的，Ic大，镀层分布均匀。Ic=KRT/FJ
公式中：K------溶液电导率，与溶液中cu2+ 、H2SO4浓度有关，低cu2+ 高H2SO4浓度，K增大；
R、F――――气体常数、法拉第常数；
T―――溶液绝对温度；
J―――――阴极电流密度。
从式中看出，K、T增加，J减小，Ic增大；镀层分布均匀。相反的，K、T减小，J增大，Ic 就减小，镀层分布均匀性变差。所以，要得到均匀及分散性好的镀层，必须采用低cu2+高H2SO4及小的阴极电流密度。阴极电流密度太高，将造成电流密度区如孔口拐角处铜沉积过快、镀层太后。所以，要选择好阴极电流密度。为提高镀层均匀性和分散性，阴极电流密度宜小。
底下一组数据说明cu2+、 H2SO4浓度及cu2+与H2SO4浓度比与镀液分散性关系：
| 项目 | S/H(板面与孔铜厚度比) | H/S(%)(孔内与板面铜厚度百分比) | |
| 1.板厚孔径比 | 4:1 | 1.6:1 | 63 |
| 6:1 | 2.0:1 | 50 | |
| 6.8:1 | 2.8:1 | 36 | |
| 2.2CU2+浓度 | 3.0盎司/加仑(22.47g/L) | 2.0:1 | 50 |
| 2.0盎司/加仑(15.13g/L) | 1.4:1 | 71 | |
| 1.5盎司/加仑(11.24g/L) | 1.2:1 | 83 | |
| 3.H2SO4浓度 | 8.0%(147.2g/L) | 2.2:1 | 45 |
| 12.0%(220.8g/L) | 1.9:1 | 53 | |
| 20.0%(368g/L) | 1.6:1 | 63 | |
| 4.[H2SO4][CU2+] | 10:1 | 2.4:1 | 42 |
| 15:1 | 1.4:1 | 71 | |
| 20:1 | 1.1:1 | 91 |
从上表可以看出，电镀铜溶液分散性随板厚孔径比增加而降低，随H2SO4浓度增加及cu2+浓度降低而增加，尤其是H2SO4与cu2+浓度比对分散性影响更大，它们的比值越大，板面铜厚度与孔内铜厚度差别越小。所以，要保证好的分散性，防止狗骨镀层发生或减轻狗骨镀层状况，首先要选择合适的cu2+、H2SO4浓度，即要低cu2+高酸，且（H2SO4）：（cu2+）必须≥10:1,甚至15：1、20：1。
电镀添加剂对镀层厚度分布及分散性也有影响，它们可以在特定的部位促进或抑制沉淀速率。一般电镀添加剂包含载运剂、光泽剂和整平剂，它们的作用是不同的。载运剂被吸附在镀物表面，阻碍高电流密度区的还原反映。光泽剂也被镀物吸附并取代部分或局部载运剂，可增加该局部地区沉积速率，而整平剂可被吸附并取代某些特定位置（通常是高电流区或高搅拌区）的光泽剂或载运剂，能降低沉积速率。这就是说，电镀添加剂对沉积速率是有影响的。若光泽剂、整平剂用量及比例得当，不仅能使镀层光亮，而且镀层分布均匀，反之，如果两者比例不当，可使高电流密度区沉积越慢、镀层相较越薄，这种情况发生在孔口拐角处及孔壁中心就容易产生狗骨镀层。
周期换向脉冲电镀是克服狗骨现象的一大工艺措施，正向时，印制板作为阴极沉上铜；反向时作为阳极，镀上的铜被溶解，且因反向电流比正向电流大的多，这就能提高镀层分布均匀性和分散性，克服镀层狗骨现象发生。
综上所述，我们可以得出这样的结论：狗骨镀层的发生与镀液分散性有关，而影响镀液分散性的主要因素是板厚孔径比、镀液中的cu2+、H2SO4浓度及cu2+与H2SO4浓度比、阴极电流密度、电镀添加剂用量及比例。此外，渡槽的几何形状、结构、阴极移动及空气搅拌、阴阳极形状及阴阳极间距离，这些因素与电镀液的质量传递及电荷传递有密切的关系。为防止狗骨镀层的发生，必须选用低cu2+、高H2SO4且cu2+与H2SO4浓度比大于10：1，甚至15：1、20：1；采用小的阴极电流密度，加上使用性能良好，用量及比例合适的电镀添加剂；往复距离比较大的阴极移动及适量的空气搅拌；采用电振、气振甚至Educator(射流)，以促进镀液在孔中的传递和交换，这势必提高镀液的分散性，防止和减少狗骨镀层的发生。此外，用CVS 分析电镀添加剂，可控制光泽剂、整平剂的含量及比例，也利于抑制高电流区镀层快速形成及促进低电流密度区镀层的形成，是镀层厚度均匀，提高镀液分散性，防止狗骨镀层的发生。
参考资料：
1、高厚径比多层板电镀PCFAB 1987年10月
2、深孔镀铜的困难与因应白蓉生
3、《印制电路技术》沈锡宽主编P197-198
关键词：铣边、CAM350 菜单
一、
前言
二、
程式制作流程
读资料→设零点→设层别属性→制作定位孔钻孔文件→画出铣边路径→改变补偿→导出铣床程式与定位钻孔程式
三、 流程解译
| 1、
读资料 打开CAM350 7.5版本，在FILE菜单下的IMPORT目录将所需制作铣床文件的外形GERBER FILE调入，通常此外形文件在工程资料处理中以保存为GERBER RS-274-X格式，固在调入时用AUTOIMPORT（自动导入）与GERBER DATA两种方式均可（如图1），无需考虑调入的APERTURES （光圈表）文件与格式是否正确。 |
（图1）→ |  |
| 2、 设置零点 为了方便在导出后的铣床程式能够好查看与分析错误，常规要将外形的左下角设为零点，零点的设定是 在EDIT菜单CHANGE----RIGIN----DATUM COORDINATE处，在左下角的连结点处单击鼠标左键既可（如图2）。 |
（图2）→ |  |
| 3、 设层属性 如将GERBER FILE 调入为第一层，现可将第二层设为NC PRIMARY属性，以为我们画铣边路径的层做准备。设层别属性只需按一下Y键，在第二层的TYPE下选择NC PRIMARY。（见图3） |
（图3）→ |  |
| 4、 制作定位孔文件 在GERBER FILE里选择合适的定位孔，COPY到新的一层（设为第三层），进入NC EDITOR状态（图4），将第三层的定位变为DRILL文件，在NC EDITOR状态下，UTILITIES菜单下，选择GERBER TO DRILL ，使其生成新的一层DRILL文件（见图4.1）。 |
（图4）→ |  |
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| （图4.1）→ |  |
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| 5、 画出铣边的路径 在NC EDITOR 状态下(图4)，ADD菜单执行MILL PATH并选择相应的刀具围绕所要铣的图形画线或弧（如图5）。 |
（图5）→ |  |
| 6、 改变补偿
在铣边路径时，画出来的路径都是没有补偿的，因此需根据画出来的方向作相应的补偿，在NC EDITOR 状态下(图4)，EDIT菜单CHANGE的子菜单执行PATH PROPERTIES（见图6），单击所画的路径，改变其补偿（6.1）。 在NC EDITOR 状态下(图4)，ADD菜单执行MILL PATH并选择相应的刀具围绕所要铣的图形画线或弧（如图5）。 |
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←（图6） |  |
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| （图6.1）→ | |||
7、 导出定位孔钻孔文件及铣床程式文件 |
（图7）→ |  |
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| ←(图7.1,导出铣床格式) | |||
| （图7.2,导出定位孔钻孔格式）→ | |||
8、
注意事项
A、
在画路径的过程中刀具的选择，特别遇到需要用两把刀具时。
B、
左右补偿的选择，要根据画线的方向作相应的选择。
C、
下刀点与收刀点的设定，通常两点不设在一起。
D、
导出时格式，要符合铣床的格式。
四、
总结
以上是对CAM350 7.5版本制作铣床程式进行了简述，在这个过程中经过的几个步骤(除在NC EDITOR状态下)其它可以在CAM350 7.5版本宏编程内进行快捷键设定,只需要设定几个键就可以快速准确的完成铣床文件的制作(如:导入文件可设定只要按一下F2就可以完成)。
关键词：盲孔、埋孔、机械钻孔
本文主要以机械钻孔（有一定的局限性）制作四层盲埋孔加以叙述：
一、名词解释
盲孔：连接外层线路与一个内层或多个内层的导通孔。
埋孔：两个以上内层连接的导通孔。
二、盲孔制作
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| （图1） |
A、1-2层、3-4层盲孔，1-4层通孔（如图1所示）
①：流程
开料→钻孔→PTH→一次铜→内层线路制作→蚀刻→黑化→层压→去黑化→钻孔→除胶→双面板制程
（如内层采用湿膜工艺，则需在内层线路制作后增加电镀锡铅工艺）
②：工艺控制要点
1.
开基板料要开双倍的料，并注意经纬向。开PP料只开一张料，经纬向要与基板一致。不需要开铜箔（基板长纬短经，PP是长经短纬）。
2.
因此类形的板钻孔文件有两个盲孔文件，一个外层文件，所以要明确钻孔文件的命名，
3.
盲孔的孔铜厚度
4. 内层曝光时，外层铜箔面用黑纸叠起，以保证盲孔内油墨入孔能够彻底显净。
5. 内层电镀锡铅时，注意两边的电镀面积差异，主要防止内层线路有烧焦的现象。
6.PP的选择，确保PP的树脂量能够将盲孔全部填满。
7.铜箔的选择，制作内层的过程中会增加外层铜箔的厚度。
8.层压叠板时两个内层方向的一致性。
9.去黑化时，掌握好去黑化的时间，保证在外层铜箔表面没有黑化膜，尽量能使盲孔内的黑化膜能够保留在孔内。
10.盲孔制作的过程中，可能会造成外层两面铜箔厚度不一致，这样会增加蚀刻的难度，固因在外层线路上作相应的补偿。
B、1-2层、1-3层盲孔或2-4层、3-4层，1-4层通孔（如图2所示）
（图2）↑
①：流程
开料→
钻1-2层盲孔→
PTH→
一次铜→
2层线路制作→
电镀锡
铅→蚀刻→
黑化→
层压（加单层铜箔）→
去黑化→
钻1-3层盲孔→
PTH→
一次铜→
3层线路制作→
电镀锡铅→
蚀刻→
黑化→
层压（加单层铜箔）→
去黑化→
钻1-4层通孔→
除胶→
双面板制程(用干膜掩孔，可省掉电镀锡铅工艺)
②：工艺控制要点
1、开基板料要开一张料，并注意经纬向。开PP料只开二张料，经纬向要与基板一致。开两张铜箔（基板长纬短经，PP是长经短纬）。
2、因此类形的板钻孔文件有两个盲孔文件，一个外层文件，所以要明确钻孔文件的命名，以免用错钻孔文件，
3、盲孔的孔铜厚度
4、内层曝光时，外层铜箔面用黑纸叠起，以保证盲孔内油墨入孔能够彻底显净。
5、内层电镀锡铅时，注意两边的电镀面积差异，主要防止内层线路有烧焦的现象
6、PP的选择，确保PP的树脂量能够将盲孔全部填满。
7、此种内形的板需要经过两次层压并过两次的一次铜，制作内层的过程中会增加外层铜泊的厚度，所以在选择基板的时候要选择合适的铜箔。
8、层压叠板时两个内层方向的一致性，层别一定要分清。
9、去黑化时，掌握好去黑化的时间，保证在外层铜箔表面没有黑化膜，尽量能使盲孔内的黑化膜能够保留在孔内。
10、盲孔制作的过程中，可能会造成外层两面铜箔厚度不一致，这样会增加蚀刻的难度，固因在外层线路上作相应的补偿。
三、
埋孔的制作（2-3埋孔，1-4通孔，见图三）
①：流程
开料→钻埋孔→PTH→一次铜→内层线路制作→电镀锡铅→蚀刻→黑化→接常规的四层板制程
(图3)
②：工艺控制要点
1.埋孔的孔铜厚度。
四、
盲埋孔的制作（1-3盲孔、2-3埋孔，1-4通孔，见图4）
（图4）
①：流程
开料→钻2-3层埋孔→PTH→一次铜→2-3层线路制作→电镀锡铅→蚀刻→黑化→层压（加单层铜箔）→去黑化→钻1-3层盲孔→PTH→一次铜→黑化→层压（加单层铜箔）→去黑化→钻1-4层通孔→除胶→双面板制程
②：工艺控制要点
1.开基板料要开一张料，并注意经纬向。开PP料只开二张料，经纬向要与基板一致。开两张铜箔（基板长纬短经，PP是长经短纬）。
2.其它控制要点与以上盲埋孔一致。
五、小结
近几年，电子信息技术发展突飞猛进，作为线路板行业只有与其同步发展，才能满足客户的需求。随着电路板设备不断的更新（如：激光钻孔机，脉冲电镀、AOI、PE冲孔机等），怎样用现有的设备生产出一些符合客户需求的盲埋孔板成为很多中小型企业讨论的话题，以上是本人对机械钻孔生产盲埋孔的一点见解，愿能与大家一起探讨，以求得到进步。