CN111458328B - 一种检测印制电路板残留铜层分布的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，属于化工技术领域。本发明的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，采用含有氯化亚锡的辅助液和含有氯化钯的检测液先后与蚀刻后的铜层、铜点或者铜种子起作用，从而形成可观察到的黑色产物，其中，辅助液的作用为二价锡离子渗透吸附于残留的铜层、铜点或者铜牙上面，检测液中的钯离子会被吸附在铜上的二价锡离子和铜还原为黑点钯金属，肉眼可明显观察，从而检测出残留铜的分布。本发明提供的检测方法简便、准确、安全，可满足印制电路板生产过程中的表面品质检测要求。

Description

一种检测印制电路板残留铜层分布的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种检测印制电路板残留铜层分布的方法。
背景技术
随着集成电路高集成化、高密度化以及数字信号传输高频化和高速化的发展，现PCB向着小型化、高密度化、高稳定化、集成化发展。故印制电路板表面线路设计的线宽、线距越来越小已经发展到微米级。在印制电路板的生产工艺流程中，DES工序中蚀刻制作精细线路是重要的环节之一，常采用酸性溶液腐蚀掉干膜保护的线路以外的铜层。在该工艺流程中，溶液浓度、温度、流速和腐蚀时间等因素直接影响制作的线路质量，如有控制不好将会产生诸如短路、开路、线宽缺损、残留铜等不良情况从而影响印制电路板信号的传输。故在生产过程中，如何提高中间过程产品品质，及时发现检测到这些不良情况，从而减少废品率，提高印制电路板质量是印制电路板行业一直不懈追求的目标。
目前对印制电路板蚀刻制作线路铜残留量的检测方法主要分为三大类：①人工目测②在线测试③AOI检测。①人工目测是最传统的检测方法，主要是根据人工视觉进行铜残留的检查以及进行标记和纠正。所采用的工具一般为放大镜或者显微镜。操作简便，成本低，但是微小的铜点残留以及越来越复杂的高密度和细间距的线路制作在检查时所引起的视觉疲劳会使得检测的质量和速度逐渐降低，不能满足生产需求。②在线测试包括针床式测试仪和飞针式测试仪等方法，测试时会依据PCB线路图来设计一副针床夹具和相应的网点测试程序，检查电性能从而判断线路连接情况，并且报告存在的短路和短路缺陷。其局限在于只能检测线路的短路和断路两种不良情况，如残留铜、针孔等是无法检测，并且针床夹具成本高，小批量生产不合适。传统的人工目检和在线检测因“接触受限”所致，已不能完全适应当今制造技术的进步。③AOI检测方法：利用光学通过光学镜片照射在待检板上，通过接收器接收反射(或激发)光信号，根据光信号强弱产生相应电信号从而使设备区分板面的状况，然后与AOI寄存信号比对查找线路存在的缺陷如短路。由于它编程和操作简单、缺陷覆盖率高、成本低，其系统设备在国外已成为利用图像处理技术的广泛工业应用。但是在检测中板厚的设置大小会影响焦距以及铜与基材间的临界点、临界值等都会影响检测的准确性。如临界值低会导致线宽变宽，临界值高会导致间距变宽，理想的临界值会使得图像更准确而且假缺点减少。此外，该方法要求缺陷大小必须大于图像单元，否则无法测定，故树脂表面未蚀刻干净的肉眼看不到的残留铜点无法被AOI检测到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题，提供一种检测印制电路板残留铜层分布的方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，包括以下步骤：
配置辅助溶液和检测溶液：混合盐酸、氯化亚锡和水，获得辅助溶液，其中盐酸的浓度为10～110ml/L，氯化亚锡的浓度为10～100g/L；混合盐酸、氯化钯和水，获得检测溶液，其中盐酸的浓度为10～50ml/L，氯化钯的浓度为0.1～1.0g/L；
将印制电路板置于所述辅助溶液中，静置2～10分钟，用去离子水清洗后，再置于所述检测溶液中，静置2～10分钟，而后取出印制电路板并进行清洗和干燥处理；
观察所述干燥处理后的印制电路板表面的黑点或黑块的分布，从而判断铜层经蚀刻后残留的铜块、铜点或者铜牙的分布。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，将印制电路板置于所述辅助溶液之前，还包括步骤：对基板进行DES工序形成印制电路板。
进一步的，所述DES工序包括：采用光致抗蚀剂负片干膜贴在所述基板上进行曝光处理，放置10分钟以上后，进行显影处理，使得未曝光的干膜从基板上消失，对干膜消失位置的基板进行蚀刻，而后去掉基板上的干膜并烘干。
进一步的，所述DES工序包括：采用光致抗蚀剂正片干膜贴在所述基板上进行曝光处理，放置10分钟以上后，进行显影处理，使得未曝光的干膜从基板上消失，干膜消失的位置露出铜层，在露出的铜层上进行化学镀锡工序，然后将基板表面的干膜去掉，并蚀刻未镀锡位置的铜层，而后进行去锡工序。
进一步的，所述曝光处理采用LDI曝光机曝光或菲林曝光。
进一步的，所述菲林曝光采用自动、半自动或手动曝光。
进一步的，所述基板为环氧树脂基板或者聚酰亚胺基板。
进一步的，所述基板的尺寸为620mmX540mm，或7cmX12cm。
进一步的，所述干燥处理采用吹风机吹干、自然晾干或烘干的方式。
进一步的，所述印制电路板置于辅助溶液或检测溶液时的温度为室温。
进一步的，所述DES工序中的曝光处理还可以采用湿膜。
进一步的，所述湿膜为负片湿膜或正片湿膜。
本发明的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法的检测原理如下：
将印制电路板浸入到辅助液中，二价锡离子吸附在印制电路板经蚀刻后的残留铜上，用去离子水冲洗，然后将其置于检测液中，印制电路板表面残留的铜与吸附于铜上的二价锡离子分别与检测液中的钯离子反应生成钯金属，故黄色的铜表面形成黑色的钯金属。反应方程式分别见(1)和(2)。辅助液中的二价锡离子吸附能力和渗透能力强，能够吸附于残留的铜点或者铜牙上，从而使残留的铜点或铜牙能够在检测液中更好的反应，从而被检测。
Cu+Pd2+＝Cu2++Pd； (1)
Sn2++Pd2+＝Pd+Sn4+ (2)
本发明的有益效果：本发明的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，采用含有氯化亚锡的辅助液和含有氯化钯的检测液先后与蚀刻后的铜层、铜点或者铜种子起作用，从而形成可观察到的黑色产物，其中，辅助液的作用为二价锡离子渗透吸附于残留的铜层、铜点或者铜牙上面，检测液中的钯离子会被吸附在铜上的二价锡离子和铜还原为黑点钯金属，肉眼可明显观察，从而检测出残留铜的分布。本发明提供的检测方法简便、准确、安全，可满足印制电路板生产过程中的表面品质检测要求。
附图说明
图1(a)为本发明实施例1检测前的印制电路板的光学显微成像结果；
图1(b)为经过本发明实施例1检测后的印制电路板的光学显微成像结果。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
(1)配制辅助溶液和检测溶液
辅助液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取20ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取5g的氯化亚锡，少量多次加入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线；
检测液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取5ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取0.125g的氯化钯，加去离子水入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线。
(2)制作印制电路板
将基板经过前处理线进入曝光工序，采用型号DG-38光致抗蚀剂干膜贴在基板上，上传线路资料并且设定LDI曝光机的曝光能量为16KJ，进行曝光。曝光时,光引发单体发生光反应，在光致抗蚀剂干膜上形成所需要的图形。曝光完成后放置10分钟，而后将干膜的保护膜撕掉，再将基板放到显影工序上，设置显影参数6m/min，显影时Na2CO3将没有发生光反应的干膜显影掉，然后根据线宽60μm以及铜厚20μm将蚀刻工序参数设置为5m/min,在上述蚀刻工序参数下，对基板显影掉干膜的位置进行蚀刻，最后退掉基板上的干膜并烘干。
(3)检测残留铜层分布
采用金相显微镜观察制作好的印制电路板的表面，观察到明亮的铜点如图1(a)所示，将制作好的印制电路板放于上述辅助液中，温度25℃，时间10分。然后用去离子水进行冲洗，冲洗后将其置于检测液中，温度25℃，时间5分。然后用去离子水冲洗，用吹风机吹干。观察印制电路板表面存在的黑点从而判断残留的铜层、铜点或者铜种子。采用金相显微镜观察检测后的印制电路板，观察到表面存在黑点或者黑块如1(b)所示。
上述实施例中，基板的大小可以根据实际需要选取，例如为620mmX540mm的基板，或为7X12cm的实验板，装载辅助液和检测液的槽可根据基板大小选取。
实施例2
(1)配制辅助溶液和检测溶液
辅助液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取5ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取20g的氯化亚锡，少量多次加入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线；
检测液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取5ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取0.25g的氯化钯，加去离子水入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线。
(2)制作印制电路板线路
将基板经过前处理线进入曝光工序，采用型号DG-38光致抗蚀剂干膜贴在基板上，上传线路资料并且设定LDI曝光机的曝光能量为16KJ，进行曝光。曝光时，光引发单体发生光反应，在光致抗蚀剂干膜上形成所需要的图形。曝光完成后放置10分钟，而后将干膜的保护膜撕掉，再将基板放到显影工序上，设置显影参数6m/min，显影时Na2CO3将没有发生光反应的干膜显影掉，然后根据线宽60μm以及铜厚20μm将蚀刻工序参数设置为5m/min，在上述蚀刻工序参数下，对基板显影掉干膜的位置进行蚀刻，最后退掉基板上的干膜并烘干。
(3)检测残留铜层分布
将制作好的印制电路板放于上述辅助液中，温度25℃，时间4分。然后用去离子水进行冲洗，冲洗后将其置于检测液中，温度25℃，时间3分。然后用去离子水冲洗，用吹风机吹干。观察印制电路板表面存在的黑点从而判断残留的铜层、铜点或者铜种子。
实施例3
(1)配制辅助溶液和检测溶液
辅助液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取55ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取50g的氯化亚锡，少量多次加入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线；
检测液配制：在500mL烧杯中加入200ml的去离子水，移取5ml的浓盐酸于烧杯，且搅拌。称取0.1g的氯化钯，加去离子水入烧杯中，且搅拌。最后加去离子水到500mL刻度线。
(2)制作印制电路板线路
将基板经过前处理线进入曝光工序，采用型号日立1333光致抗蚀剂干膜贴在基板上，上传线路资料并且设定LDI曝光机的曝光能量为13KJ，进行曝光。曝光时，光引发单体发生光反应，在光致抗蚀剂干膜上形成所需要的图形。曝光完成后放置10分钟，而后将干膜的保护膜撕掉，再将基板放到显影工序上，设置显影参数2.5m/min，显影时Na2CO3将没有发生光反应的干膜显影掉，然后根据线宽70μm以及铜厚15μm将蚀刻工序参数设置为4m/min，在上述蚀刻工序参数下，对基板显影掉干膜的位置进行蚀刻，最后退掉基板上的干膜并烘干。
(3)检测残留铜层分布
将制作好的印制电路板放于上述辅助液中，温度25℃，时间10分。然后用去离子水进行冲洗，冲洗后将其置于检测液中，温度25℃，时间5分。然后用去离子水冲洗，用吹风机吹干。观察印制电路板表面存在的黑点从而判断残留的铜层、铜点或者铜种子。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置辅助溶液和检测溶液：混合盐酸、氯化亚锡和水，获得辅助溶液，其中盐酸的浓度为10～110ml/L，氯化亚锡的浓度为10～100g/L；混合盐酸、氯化钯和水，获得检测溶液，其中盐酸的浓度为10～50ml/L，氯化钯的浓度为0.1～1.0g/L；
将印制电路板置于所述辅助溶液中，静置2～10分钟，用去离子水清洗后，再置于所述检测溶液中，静置2～10分钟，而后取出印制电路板并进行清洗和干燥处理；
观察所述干燥处理后的印制电路板表面的黑点或黑块的分布，从而判断铜层经蚀刻后残留的铜块、铜点或者铜牙的分布。
2.根据权利要求1所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，将印制电路板置于所述辅助溶液之前，还包括步骤：对基板进行DES工序形成印制电路板。
3.根据权利要求2所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述DES工序包括：采用光致抗蚀剂负片干膜贴在所述基板上进行曝光处理，放置10分钟以上后，进行显影处理，使得未曝光的干膜从基板上消失，对干膜消失位置的基板进行蚀刻，而后去掉基板上的干膜并烘干。
4.根据权利要求2所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述DES工序包括：采用光致抗蚀剂正片干膜贴在所述基板上进行曝光处理，放置10分钟以上后，进行显影处理，使得未曝光的干膜从基板上消失，干膜消失的位置露出铜层，在露出的铜层上进行化学镀锡工序，然后将基板表面的干膜去掉，并蚀刻未镀锡位置的铜层，而后进行去锡工序。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述曝光处理采用LDI曝光机曝光或菲林曝光。
6.根据权利要求5所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述菲林曝光采用自动、半自动或手动曝光。
7.根据权利要求2-4任一项所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述基板为环氧树脂基板或者聚酰亚胺基板。
8.根据权利要求1所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述干燥处理采用吹风机吹干、自然晾干或烘干的方式。
9.根据权利要求2所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述DES工序中的曝光处理采用湿膜。
10.根据权利要求9所述的一种检测印制电路板残留铜层分布的方法，其特征在于，所述湿膜为负片湿膜或正片湿膜。
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