龍門電鍍線多鍍層原因探究與預(yù)防

許侄彪

（汕頭超聲印制板公司， 廣東 汕頭 515041）

0 前言

隨著板件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，客戶對(duì)金屬化孔可靠性要求越來越高，通孔的鍍層質(zhì)量決定了PCB的可靠性。龍門電鍍線在生產(chǎn)過程可能因出現(xiàn)設(shè)備異常，例如整流機(jī)故障或吊車故障等，在電鍍過程中出現(xiàn)電流波動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)多鍍層的情況，而多鍍層會(huì)導(dǎo)致PCB板件存在鍍層剝離、結(jié)合力不足等性能品質(zhì)隱患。

針對(duì)龍門電鍍線可能出現(xiàn)多鍍層情況的原因進(jìn)行探究，通過一系列實(shí)驗(yàn)，模擬生產(chǎn)過程會(huì)多鍍層的情況，進(jìn)而預(yù)防出現(xiàn)多鍍層問題，提高金屬化孔可靠性。

1 多鍍層原因分析

1.1 多鍍層機(jī)理

多鍍層與鍍層斷裂不同，鍍層斷裂主要受鉆孔、板料、藥水組分等因素影響，影響電流與信號(hào)傳遞。而導(dǎo)致出現(xiàn)多鍍層的原因主要是電鍍過程中出現(xiàn)的電流突然中斷，結(jié)束一次電鍍后恢復(fù)電流。若鍍層間出現(xiàn)多個(gè)薄鍍層（圖1），通孔仍有導(dǎo)電性，通斷過程難以發(fā)現(xiàn)，但該層結(jié)合力及抗熱沖擊能力偏差，裝配使用后易出現(xiàn)鍍層剝離。

1.2 多鍍層原因分析

圖1 多鍍層現(xiàn)象

針對(duì)生產(chǎn)過程會(huì)導(dǎo)致電流中斷的可能性進(jìn)行魚骨圖分析（圖2），包括設(shè)備穩(wěn)定性、生產(chǎn)操作及飛巴夾具接觸問題等影響點(diǎn)，需要從以上幾個(gè)方面進(jìn)行分析，以找出主要可疑點(diǎn)，模擬實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)多鍍層情況，最終確定隱患所在。

2 模擬試驗(yàn)

2.1 接觸不良問題

龍門電鍍線板件導(dǎo)電是通過整流機(jī)電流輸出到V座，V座與飛巴三角頭接觸、飛巴與夾具接觸、夾具與板件接觸這幾個(gè)連接，其中某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致電流波動(dòng)，影響板件質(zhì)量。模擬各個(gè)環(huán)節(jié)因接觸不良的問題導(dǎo)致中斷電流，實(shí)驗(yàn)板件是否會(huì)出現(xiàn)多鍍層的情況（如圖3）。

模擬V座與飛巴接觸不良。在V座內(nèi)涂抹硫酸銅溶液，烘干后留下結(jié)晶，結(jié)晶會(huì)影響V座與飛巴的導(dǎo)電性。在V座與飛巴接觸過程，因結(jié)晶的存在，電阻較大，V座與飛巴之間導(dǎo)電性較差，出現(xiàn)電流波動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)薄鍍層。

模擬夾具與飛巴接觸不良。在飛巴與夾具接觸面涂抹硫酸銅溶液，烘干后留下結(jié)晶，將夾具安裝在該處，夾具電阻偏大，在該夾具生產(chǎn)板件，其鍍層會(huì)偏薄甚至鍍不上，該問題對(duì)銅厚影響較大，對(duì)多鍍層影響不大（如圖4）。

模擬夾具與板件接觸不良。在生產(chǎn)過程中夾具會(huì)受到磨損，受損夾具夾點(diǎn)可能出現(xiàn)磨損或脫落，影響導(dǎo)電性。選取破損較嚴(yán)重的夾具進(jìn)行生產(chǎn)模擬，在生產(chǎn)過程隨著生產(chǎn)線搖擺、震蕩、打氣等影響，板件會(huì)斷斷續(xù)續(xù)鍍上銅，也能出現(xiàn)多鍍層的情況（如圖5～圖7）。

圖2 多鍍層魚骨圖分析

圖3 電流接觸不良環(huán)節(jié)

圖4 電流接觸不良模擬

圖5 初期出現(xiàn)薄鍍層

圖6 鍍層偏薄

圖7 出現(xiàn)薄鍍層

2.2 整流機(jī)穩(wěn)定性問題

整流機(jī)輸出穩(wěn)定性對(duì)板件質(zhì)量有十分重要的影響。整流機(jī)異常包括電壓不穩(wěn)定、中途斷電、電流突增等情況。對(duì)整流機(jī)進(jìn)行波動(dòng)進(jìn)行模擬，包括突然斷電立即重啟，斷電停留一段時(shí)間重啟及斷電重啟后調(diào)高電流模擬，從切片上看均出現(xiàn)多鍍層的情況。整流機(jī)波動(dòng)均會(huì)導(dǎo)致多鍍層的情況（圖8、圖9）。

2.3 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性問題

龍門電鍍線因其生產(chǎn)特點(diǎn)，板件通過飛巴垂直吊起進(jìn)入鍍缸，在實(shí)際生產(chǎn)過程中難以完全保證在電鍍時(shí)間一到就將板件吊起，因此在控制系統(tǒng)中會(huì)增加保護(hù)電流機(jī)制，就是在完成電鍍后，電流會(huì)自動(dòng)降至原電流10%，避免板件在銅缸內(nèi)出現(xiàn)融銅情況，過程中電流不會(huì)中斷。

圖8 模擬整流機(jī)不穩(wěn)定的電流曲線

圖9 出現(xiàn)多個(gè)鍍層

在控制系統(tǒng)中存在單掛控制電鍍時(shí)間和整體控制電鍍時(shí)間的問題。程序?yàn)檎w控制電鍍時(shí)間，會(huì)存在整體的長(zhǎng)短周期切換。在電鍍過程中，若生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題導(dǎo)致延誤上下板，電鍍時(shí)間延長(zhǎng)，假設(shè)此時(shí)電鍍缸內(nèi)有短周期板件（如圖10），最后一缸短周期板件未出鍍銅缸，第一缸長(zhǎng)周期板件會(huì)先跳為保護(hù)電流，待最后一缸短周期板件出鍍銅缸后再修改電鍍周期，第一缸長(zhǎng)周期電流恢復(fù)，會(huì)出現(xiàn)先跳為保護(hù)電流再恢復(fù)的情況。單掛控制電鍍時(shí)間則不會(huì)出現(xiàn)該情況。

在生產(chǎn)線上模擬，采用試驗(yàn)板，在板件電鍍電流已到保護(hù)電流時(shí)，手動(dòng)修改電鍍周期，將電流回到正常電鍍電流。電流曲線顯示，過程中電流沒有中斷，有持續(xù)一段時(shí)間的低電流，再恢復(fù)到正常電流（圖11）。切片顯示該條件下板件仍然會(huì)出現(xiàn)多鍍層的情況（圖12）。理論上電流中斷會(huì)出現(xiàn)多鍍層，電流中途改變，即使沒有出現(xiàn)中斷電流，也會(huì)導(dǎo)致板件出現(xiàn)多鍍層。

3 預(yù)防措施

針對(duì)試驗(yàn)所模擬出對(duì)多鍍層影響的因素，在生產(chǎn)線需做好相應(yīng)的預(yù)防措施，避免出現(xiàn)隱患：

（1）電鍍線增加V座水槽，提高飛巴與V座的導(dǎo)電性，日常保養(yǎng)過程需對(duì)V座及飛巴三角頭各個(gè)接觸部位進(jìn)行清潔，降低結(jié)晶殘留的可能；

（2）電鍍線采用高位水洗，及時(shí)清洗掉飛巴上的結(jié)晶；

圖10 長(zhǎng)短周期切換示例

圖11 模擬電流跳保護(hù)電流后恢復(fù)到正常電流

圖12 各條件均出現(xiàn)多鍍層

（3）日常需對(duì)電鍍線夾具進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常需及時(shí)處理，生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)夾具破損需及時(shí)更換；

（4）定時(shí)對(duì)整流機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)，保證其穩(wěn)定性；

（5）優(yōu)化控制程序，針對(duì)電鍍線上仍存在通過整體控制切換長(zhǎng)短周期的生產(chǎn)線，修改讀取數(shù)據(jù)的方式為單掛控制，避免因程序識(shí)別周期問題導(dǎo)致電流波動(dòng)。