原创 技术分享:化金板细密无色差生产研究

2019-1-22 09:21 635 2 2 分类: 通信 文集: 技术分享

前言

近年来,表面处理为化金的工艺流程因其良好的焊接性能和板面平整性使其在PCB表面处理中占据主导地位;另外,金面外观进一步收严,其一致性更能体现化金晶格的均匀,良好的镍层沉积则使更高可靠焊接性的产品出现。如下图:

图一

但如若没有良好的铜面处理作为支撑,即使化金本身过程控制再完美也很容易形成结晶不均匀的情况,外观表现为金面粗糙,金面色差而产生报废,如图二、图三:

图二

图三

那么如何让PCB生产板在化镍金前有一个良好的铜面结晶作为支撑,就显得尤为重要。

原因分析与工艺试验

  • 理论分析

从SEM化金晶格来看,化镍金后仍然有条状的颗粒结晶,因化镍金的厚度仅为2-5微米,在整个常规1OZ铜厚制程中厚度比例约10%,且从微切片来看镍层相对铜层的粗糙还有一定的填充作用,故化金板最终结晶的不均匀受铜面均匀性影响极大,需要进一步对化金前的铜面质量做优化。

  • 参照流程

传统PCB化金板外层流程:

钻孔+做电镀前使用240#针刷做去钻孔披锋+正常电镀+500#不织布磨板+线路+图电铜锡+碱性蚀刻+火山灰磨板做阻焊+化金

在传统外层PCB流程做到化金前,一般使用1000#针刷磨板后进行化镍金的生产制作。虽然化镍金已除油+微蚀作为前处理,但还是无法形成良好的铜面结构,板面的深度氧化及前工序的磨痕印还是无法很好的去除,如下图:

图四

  • 试验优化流程

结合传统流程出现的问题,我们尝试使用不同的前处理作为金板生产过程控制,由于电镀前的磨板必须依靠磨刷作为去除孔口披锋,故此点不做对比更改,试验设计如下表:

表一:试验方案

  • 试验数据及解决方法

干膜制程使用传统机械磨板与粗化药水做前处理进行对比如下:

图五:传统机械磨板后的效果图

图六:粗化药水后的效果图

阻焊制程使用传统火山灰磨板与粗化药水做前处理进行对比:

图七:传统机械磨板后的效果图

图八:粗化药水后的效果图

化金制程使用传统1000#磨板与磨板后增加320#喷砂前处理进行对比:

图九:传统机械磨板后的效果图

图十: 增加喷砂后的效果图

电镀后全部使用化学前处理:

图十一:化镍金后的金面效果图

图十二: 金面SEM图

结论

经过化学前处理后铜面的结晶基本能得到很好的均匀分布且未有明显划痕印,尤其是在电镀及全部使用化学前处理制作其他流程后,铜面及金面效果都能保持均匀性且无局部凸起现象,进而在化镍金后可形成均匀细密无色差的化镍金产品。

结束语

化金板在生产制作中难免会因为各种限制,无法形成良好的结晶层而产生可焊性不良,外观不良等问题。本文通过改良不同前处理进行对比分析,使得化金板生产后得到良好的均匀镀层结构,经批量生产是可以满足产品品质要求的。

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