圖形電鍍?nèi)苠a問(wèn)題改善方法

王 佐　韓焱林　周海光（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

圖形電鍍?nèi)苠a問(wèn)題改善方法

王 佐韓焱林周海光
（深圳崇達(dá)多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

圖形電鍍又叫二次電鍍，目的是為了為滿足各線路額定的電流負(fù)載，各線路和孔銅銅厚需要達(dá)到一定的厚度。線路鍍銅的目的是將孔銅和線路銅加厚到一定的厚度；而電鍍錫的作用是為了保護(hù)線路蝕刻。當(dāng)圖形電鍍錫不良時(shí)，電路板經(jīng)蝕刻從而造成開(kāi)路缺口等報(bào)廢，為能更好的解決因溶錫問(wèn)題造成的報(bào)廢，現(xiàn)從多個(gè)角度分析影響溶錫的因素。

1　問(wèn)題分析

PCB圖形電鍍流程是先沉銅，沉銅后板電閃鍍6 μm ～ 10 μm，經(jīng)外層圖形將不需要的部分用干膜蓋住，再經(jīng)圖形電鍍，將所需圖形電鍍到客戶所需銅厚，經(jīng)電鍍錫起到保護(hù)客戶所需要的圖形。

圖形電鍍工序出現(xiàn)批量外層開(kāi)路缺口和蝕刻過(guò)度等問(wèn)題，針對(duì)此類問(wèn)題跟進(jìn)處理，發(fā)現(xiàn)此類開(kāi)路缺口造成原因?yàn)橥鈱鱼~不抗蝕所致，經(jīng)試驗(yàn)跟進(jìn)，發(fā)現(xiàn)電鍍錫不良。錫面未保護(hù)好銅面，蝕刻藥水滲入咬蝕銅面，如圖1所示。

圖1　圖形電鍍鍍錫不良問(wèn)題

從圖1可以看出：溶錫不良問(wèn)題為鍍錫層不抗蝕，不能滿足保護(hù)銅面的要求，導(dǎo)致銅面在蝕刻作業(yè)過(guò)程中被咬蝕掉而產(chǎn)生不良。在獨(dú)立的孔環(huán)上，獨(dú)立的PAD上，獨(dú)立的線條位都能看到發(fā)生的不良。

2　影響因素評(píng)估

2.1錫缸藥水污染評(píng)估

跟據(jù)線路密集要求，圖形電鍍鍍錫抗蝕要求控制在5 μm ～ 8 μm，為測(cè)試錫缸是否污染，將正常測(cè)試板控制要求鍍錫，達(dá)到抗蝕，鍍錫完成后的板子做SEM檢查結(jié)晶狀況，如圖2。

從圖2可以看出：結(jié)晶無(wú)縫隙，無(wú)空洞，保護(hù)存仍嚴(yán)密，說(shuō)明鍍液性能良好，錫缸藥水無(wú)異常，從而排除為錫缸藥水污染導(dǎo)致。

2.2褪膜藥水對(duì)錫面攻擊評(píng)估

褪膜的作用是除去銅表面的一層抗鍍干膜，露出銅面以便蝕刻。線路板褪膜過(guò)程中，為驗(yàn)證褪膜液是否對(duì)錫面有攻擊，將正常測(cè)試板控制要求鍍錫、褪膜，完成后的板子做SEM檢查結(jié)晶狀況。過(guò)一次褪膜后，鍍錫層結(jié)晶良好，無(wú)縫隙、無(wú)空洞。過(guò)兩次褪膜后，部分位置出現(xiàn)細(xì)小空洞，說(shuō)明褪膜液對(duì)錫面有一定的攻擊作用。

圖2　鍍錫后做SEM鍍錫層結(jié)晶良好

2.3鍍錫參數(shù)評(píng)估

當(dāng)前鍍錫參數(shù)為1.2 A/dm2×8 min。為確認(rèn)此參數(shù)是否滿足圖電錫抗蝕厚度要求（5 μm ～ 8 μm），用此條件做試板測(cè)量鍍層厚度是否能達(dá)到抗蝕刻能力的要求，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　鍍層厚度是否能達(dá)到抗蝕刻能力的要求測(cè)試結(jié)果表

從測(cè)試結(jié)果可以看出：1.2 A/dm2×8 min電鍍條件下的鍍錫厚度，達(dá)不到要求抗蝕刻能力的標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)5 μm ～8 μm），此條件下的平均鍍錫厚度為4.87 μm，最小錫厚度僅3.6 μm，存在不抗蝕刻的隱患。

2.4鍍錫后水洗pH測(cè)試

因鍍錫溶液為硫酸和硫酸亞錫組成，鍍錫后需經(jīng)后處理水洗，水洗流量過(guò)小，水洗顯酸性，對(duì)電鍍錫面會(huì)產(chǎn)生攻擊。不同水洗流量pH值測(cè)試如表2。

從測(cè)試結(jié)果可以看出：當(dāng)水洗溢流量在5 L/min時(shí)，第一道水洗和第二道水洗測(cè)量都呈現(xiàn)強(qiáng)酸性，會(huì)清洗不凈會(huì)導(dǎo)致溶錫。當(dāng)水洗溢流量在8 L/min時(shí)，第一道水洗呈酸性，但第二道水洗pH值中性，對(duì)板面有良好清洗力。

3　DOE實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)條件。

①分析電鍍錫缸四價(jià)錫的含量。

根據(jù)行業(yè)錫缸管控標(biāo)準(zhǔn)Sn4+≤5 g/L，各條圖電線的錫缸四價(jià)錫都在管控的范圍內(nèi)（分析值4.0 g/L ～ 4.5 g/L），說(shuō)明錫缸未老化，所以不需做沉降及換缸處理。

②電鍍錫藥水參數(shù)（表3）。

表3　電鍍錫缸各藥水參數(shù)表

表4　水洗流量、電流參數(shù)及褪膜濃度參數(shù)表

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)A鍍錫后水洗流量二種、B鍍錫參數(shù)二種、C退膜濃度二種，搭配為8個(gè)實(shí)驗(yàn)組（見(jiàn)表5）。

（3）實(shí)驗(yàn)流程：選板→圖形電鍍→外層堿性蝕刻→外層AOI→數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)→結(jié)果分析。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：跟據(jù)以上實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)組別，每組選取24PNL板，以同一圖形進(jìn)行圖形電鍍制作，測(cè)試結(jié)果如下表5所示。

（5）主效應(yīng)圖：根據(jù)DOE測(cè)試結(jié)果分析，如圖3所示。

圖3　主效應(yīng)圖

表5　DOE試驗(yàn)結(jié)果

由以上結(jié)果可知：改善溶錫結(jié)果最佳參數(shù)為第8組參數(shù)。

溶錫報(bào)廢率偏高與鍍錫參數(shù)、鍍錫后水洗流量成正比，而褪膜液溶度影響相對(duì)比較小。

4　改善總結(jié)

4.1改善措施

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，影響圖形電鍍?nèi)苠a的因素主要為鍍錫參數(shù)、鍍錫后水洗流量，而褪膜液溶度對(duì)錫面也會(huì)影響。為徹底改善圖形電鍍?nèi)苠a問(wèn)題，做出如下調(diào)整：

（1）電鍍鍍錫參數(shù)由之前生產(chǎn)固定的1.2 A/dm2×8 min，調(diào)整為：①厚徑比≤8，鍍錫參數(shù)1.4 A/dm2×8 min；②厚徑比＞8，鍍錫參數(shù)1.2 A/dm2×15 min。

（2）鍍錫后水洗流量從5 L/min調(diào)整為9 L/min，并要求化驗(yàn)室每3天測(cè)試一次水洗pH值，要求pH測(cè)試結(jié)果大于4.5。

4.2改善效果

不良率從改善前14.17%到改善后1.00%，效果顯著（表6）。

表6　改善前及改善后效果對(duì)比

王佐，研發(fā)部研發(fā)工程師，主要負(fù)責(zé)背板和高層板及新產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。

Research for the improvement of dissolved tin problem in pattern plating

WANG Zuo HAN Yan-lin ZHOU Hai-guang