謝倫魁 張傳超 黃 俊 梁春生 劉藝文 曾金榜

（深圳市景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 518102）

（廣東省高可靠性汽車印制電路板工程技術(shù)研究中心，廣東 深圳 518102）

0 前言

防焊（阻焊層）是PCB制作過程中重要流程之一，它不僅有美化外觀的作用，還有維持板面良好的絕緣、防止化學(xué)品對線路的危害等作用。防焊結(jié)合力差會導(dǎo)致阻焊層與電路板脫離或阻焊層開裂，并最終導(dǎo)致銅電路腐蝕，造成嚴重的功能性問題。一些軍用電子，汽車電子對油墨的可靠性要求越來越高，測試項目有些高達幾十項。

接觸的表面積、接觸角和界面化學(xué)作用力等都是影響結(jié)合力的主要因素。為提高油墨結(jié)合力，一般防焊前處理使用超粗化，但來料電鍍密度大小，會影響銅面的致密程度，進而影響超粗化的咬蝕均勻性，同時超粗化的微蝕量控制也會直接影響接觸的表面積。故通過找到合適控制表面粗糙度的方法，保證油墨和銅面的結(jié)合力。

1 測量方法

1.1 粗糙度測量、銅面表面積增加百分比和SEM圖來表征銅面的粗糙情況

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度，本文用輪廓算術(shù)平均偏差Ra進行評定。輪廓算術(shù)平均偏差Ra：在取樣長度內(nèi)輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。

銅面面積有平面面積與立體面積的區(qū)分，本文表面積是指設(shè)備掃過所有凹凸不平的立體圖形面積之和。

1.2 正常完成阻焊流程后網(wǎng)絡(luò)切割試驗

涂料-涂層網(wǎng)格切割試驗：以網(wǎng)格圖形切割涂層穿透至底材時來評定涂層從底材上脫離的抗性的一種試驗方法。分為6個等級，分別是0～5級。我司控制在3級以內(nèi)，油墨使用H-91006 GHB。

等級區(qū)分：GT=0：切割邊緣完全平滑，網(wǎng)格方格無一脫落；GT=1：在網(wǎng)格線的交叉點上有稍許涂層裂片脫落，脫落的面積不大于網(wǎng)格切割面的5%；GT=2：沿切割邊緣和（或）在網(wǎng)格線的交叉點上有涂層脫落，脫落的面積大于網(wǎng)格切割面的5%，但不大于網(wǎng)格切割面的15%；GT=3：涂層沿切割邊緣部分或全部以大碎片脫落，并且（或者）一些方格部分或全部脫落；脫落的面積大于網(wǎng)格切割面的15%，但不大于網(wǎng)格切割面的 35% 。GT=4：涂層沿切割邊緣大碎片脫落，并且（或者）一些方格全部或部分脫落；脫落的面積大于網(wǎng)格切割面的35%；但不大于網(wǎng)格切割面的65%；GT=5：不再能夠劃分為網(wǎng)格切割特性值GT=4這個等級的任何脫落。

2 分析

2.1 電鍍的電流密度對結(jié)合力的影響

電鍍銅時，不同電流密度會有不同銅面晶格，特別在電鍍打保護電時，電流密度迅速下降到正常的10%，銅面致密，超粗化咬蝕不均勻，表面粗糙度不夠，導(dǎo)致掉油。不同電流密度（A＜B＜C）的板過超粗化后板面情況見圖1。

電流密度小時，銅面致密，超粗化咬蝕不動，電流密度稍大，銅面致密程度減小。表1、圖2和圖3為Ra值與表面積增加的變化情況。同時從SEM圖看出，電流密度較小時，銅未咬蝕（見表3）。同時使用白格刀測試時，電流密度為A時，白格刀測試等級為GT=4級，附著力差（見圖4）。

圖1 不同電流密度的板過超粗化后板面現(xiàn)象

表1 不同電流密度的板過超粗化前后的粗糙度情況

圖2 不同電流密度，超粗化前后的Ra值對比

圖3 不同電流密度，超粗化前后的表面積增加百分比

2.2 超粗化的微蝕量與銅面的表面粗糙度Ra及表面光滑程度的關(guān)系

超粗化微蝕量的控制也不是越大越好。微蝕量太大，一是損銅，造成浪費；二是超粗化缸銅離子不易控制，加大超粗化自動添加量，同樣造成浪費。微蝕量過低，表面粗糙度不夠，極易出現(xiàn)掉油。為此通過調(diào)節(jié)參數(shù)，對比不同微蝕量大小對應(yīng)表面粗糙度和SEM圖。

微蝕量在一定范圍內(nèi)，其表面粗糙度Ra值和超粗化前后表面積變化百分比隨微蝕量的增加而增大，當微蝕量達到一定程度時，表面粗糙度隨微蝕量的增加基本保持不變。微蝕量在1.0 μm～1.1 μm時，表面粗糙度Ra值發(fā)生突變；微蝕量在0.9 μm～1.0 μm時，超粗化前后表面積變化百分比發(fā)生突變（如表4、圖5和圖6）。

從SEM圖看，微蝕量低于1.0 μm時，銅面部分未微蝕開，且表面不均勻，外觀較為致密；微蝕量達到1.0 μm時，其表面銅已基本微蝕開，但不夠均勻；微蝕量達到1.1 μm時，銅已經(jīng)完全微蝕開，形成均勻的表面；微蝕量高于1.1 μm時，與微蝕量在1.1 μm時的銅面在SEM下觀察相差不大，形成均勻粗糙的銅面（見表5）。

隨著微蝕量的增加，銅面的表面積隨之增加，微蝕效果更佳。在微蝕量達到1.1 μm時，銅的表面積達到最大，微蝕效果趨于穩(wěn)定，此時微蝕量再增大，銅的表面粗糙度基本維持不變。

圖4 不同電流密度過超粗化后的SEM的對比圖

圖5 不同微蝕量的銅面的表面粗糙度及超粗化前后表面積變化百分比

圖6 表面粗糙度Ra值與微蝕量的關(guān)系, 表面積變化百分比

圖7 不同微蝕量的銅面SEM對比表

防焊超粗化的微蝕量控制在1.1 μm，可使Ra值及超粗化后表面積最優(yōu)化，同時白格刀等級達到GT=2，附著力良好。

3 總結(jié)

本文對PCB板在加工過程中對銅面表面粗超度的影響方面做了較深入地分析研究，通過對電鍍的電流密度，以及防焊超粗化微蝕量和表面粗糙度的控制，極大的提高防焊油墨與銅面的結(jié)合力，網(wǎng)格切割法測試等級可以達到GT=2以內(nèi)。