圖形電鍍工藝中夾膜問題改善

李 成 王一雄

（深圳市迅捷興科技股份有限公司，廣東 深圳 518100）

1 圖形電鍍銅夾膜問題

隨著電子產品的多功能化、小型化、輕量化的發(fā)展，精細線路的設計成為PCB生產的必然趨勢。圖形電鍍是PCB制造加厚銅的主要方式，夾膜是此工藝流程的頑疾之一。

如圖1所示，PCB加工在圖形電鍍過程中，金屬層的厚度平齊干膜后擺脫了干膜的束縛，向上生長的同時也向側面生長而“夾”住干膜。表層圖鍍錫厚一般為4 μm～6 μm，表層圖鍍銅厚一般為20 μm～30 μm，銅的影響度要高于錫的影響度。

圖1 夾膜縱向觀察示意圖

產生圖形電鍍夾膜的原因大同小異，公司深圳工廠以樣板為主，板子復雜多樣且量小，收集兩年來夾膜案例，以龍門線鍍銅/錫均勻性差、板子圖形難度大、操作失誤占比最大。

2 改善對策

2.1 龍門線鍍銅/錫均勻性差

小尺寸板夾膜報廢是多數(shù)樣板廠的特色，主要是龍門線制作入槽尺寸≤457.2 mm（18 in）時，浮架區(qū)域鍍銅嚴重偏厚，調整設備設施適應各種尺寸板制作即可改善。調整電鍍銅錫的均勻性有助于改善電鍍夾膜，此點本篇不多描述。

2.2 板子圖形難度大

夾膜板的圖形間距一般小于0.075 mm，線與線、孔環(huán)與線、pad與pad等都會發(fā)生夾膜，圖形難度越大，夾膜幾率越高，難度圖形有以下三類。

2.2.1 圖形分布不均勻

圖形主要分為大銅皮、密集線、密集孔及孔環(huán)、孤立線、孤立孔及孔環(huán)、孤立盤（pad）。以圖2為例，相同面積內圖形有效鍍銅面積的差異越大則圖形難度越大；鍍銅面積差異相同時，對比的面積越大，圖形難度越大，孤立區(qū)鍍銅越厚，大銅皮區(qū)鍍銅越薄，通俗來講圖形越孤立鍍銅越厚。

解決此類問題多數(shù)情況下都是工程先卡關，將難度大的板更改為負片流程、在全板電鍍以后增加鍍孔流程適當減少圖形電鍍的銅厚或在孤立區(qū)域添加分流圖形進行分電流。若部分板未識別下到產線，操作人員需要辨識出來進行長時間低電流作業(yè)或返回前工序用鍍孔流程制作，暫時沒有更好的解決辦法。

圖2 圖形分布不均時電流分布示意圖

2.2.2 圖形殘銅率低

工程提供的受鍍面積包含板內有效圖形面積、引線面積、板邊面積和阻流pad面積，后兩者屬于額外面積，一般情況下板邊和阻流pad殘銅率50%～100%。當有效圖形面積殘銅率很低時，正常制作時會出現(xiàn)鍍銅偏厚的問題。類似板的有效圖形殘銅率低，可以視作圖形分布均勻，降低圖形電鍍參數(shù)同步降低銅厚和錫厚即可解決，為方便管制，將單面殘銅率低于30%時將額外面積單獨列出來，ERP系統(tǒng)顯示有額外面積的需減20%～50%額外面積，有效圖形殘銅率越低，額外面積減的比率越大。殘銅率30%以上的板，會綜合殘銅率、孔銅要求和圖形分布來設置電流密度。

2.2.3 圖形的正反兩面殘銅率差異大。

待圖鍍的板兩面導通，雖然電鍍時兩面分別有對應的整流機輸入電流，但電鍍過程中仍會有電流通過板側邊或則板內孔透到另一面，當正反兩面殘銅率差異很大時，殘銅率低的一面鍍銅會偏厚。用均勻分布的直線與直角折線繪出電流分布狀態(tài)可做參考（見圖3）。

圖3 正反兩面殘銅率差異大時電流分布示意圖

類似板正反兩面的電流出現(xiàn)分流不均，所以當正反面的受鍍面積比值≥2∶1時（用較大值除以較小值），面積小的一面減去25%～100%的受鍍面積，面積大的一面加上減去的面積，懸殊越大增減的越多，比值≥5∶1時面積小的一面不輸入面積，面積大的一面面積為兩面之和。

2.3 操作失誤

操作失誤并非單純的輸錯電流參數(shù)，更多的是未辨別圖形、減錯面積和配板不當。深圳廠主打樣板，70%的板夾不滿一條飛靶，配板準則和電鍍參數(shù)選用由工藝人員編入標準作業(yè)指導書，生產一線員工根據(jù)文件要求選擇參數(shù)。能參照規(guī)范執(zhí)行的確可以減少配板的夾膜報廢，但實際執(zhí)行起來較難，樣板廠的“快”和實際生產的“找”、“配”、“算”相互矛盾，所以需要用“信息化”來解決此問題。

圖4所示為圖鍍工序開發(fā)的圖鍍智能配卡軟件，大致描述如下：在思方平臺建立新程序，在后臺編輯并輸入規(guī)則（如何減面積、如何用參數(shù)等），LOT卡上設計條形碼，掃碼后顯示數(shù)據(jù)并將信息傳遞并生成圖形電鍍的生產資料，殘銅率相近可以配的板集中顯示減少員工找板耗時，電流密度直接顯示需員工參考文件內容做選擇。電鍍面積直接增減并運算成實際需要的面積不需員工運算。

圖4 圖鍍智能配卡軟件示意圖

2.4 優(yōu)化項

（1）夾膜報廢需要兩個過程，一是金屬層“夾”住干膜，二是干膜沒有被褪掉。從“滲透、膨漲、裂解、破碎”的褪膜機理及褪完膜后的膜碎狀態(tài)來看，傳統(tǒng)的氫氧化鈉褪膜效果遜于水溶性有機去膜液，導入去膜液提升褪膜能力理論上會減少夾膜發(fā)生率。

（2）鍍錫參數(shù)優(yōu)化。氫氧化鈉褪膜會溶錫，去膜液對錫的攻擊小，經過實驗測試導入去膜液，將平均鍍錫參數(shù)從1.1 A/dm2×700 s調整為0.9 A/dm2×600 s，平均錫厚減薄約2 μm。物料成本可以節(jié)約，理論上會減少夾膜發(fā)生率。

（3）鍍銅參數(shù)優(yōu)化。圖形電鍍以滿足孔銅為主，深鍍能力直接影響表層圖鍍銅厚度，而電鍍銅光劑對深鍍能力起決定性的作用。經過一系列實驗，用陶氏101系列光劑明顯優(yōu)于125T系列光劑，將平均鍍銅參數(shù)1.3 A/dm2×80 min調整為1.2 A/dm2×80 min，平均銅厚減薄約2 μm，理論上也會減少夾膜發(fā)生率。

3 總結

針對圖形電鍍產生夾膜的因素，如以上列舉的電鍍均勻性、圖形難度、配板、電鍍參數(shù)、褪膜效果等進行改善，取得了將夾膜報廢率從0.23%降至0.08%的效果。