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多層印制線路板沉金工藝

文章出處: 人氣:107 發(fā)表時(shí)間:2023-05-18 08:36

一、 工藝簡介

沉金工藝之目的的是在印制線路表面上沉積顏色穩(wěn)定,光亮度好,鍍層平整,可焊性良好的鎳金鍍層?;究煞譃樗膫€(gè)階段:前處理(除油,微蝕,活化、后浸),沉鎳,沉金,后處理(廢金水洗,DI水洗,烘干)。

二、 前處理

沉金前處理一般有以下幾個(gè)步驟:除油(30%AD-482),微蝕(60g/InaPS,2%H2SO4),活化(10%Act-354-2),后浸(1%H2S04)。以除去銅面氧化物,并在銅面沉鈀,以作沉鎳活化中心。其中某個(gè)環(huán)節(jié)處理不好,將會影響隨后的沉鎳和沉金,并導(dǎo)致批量性的報(bào)廢。生產(chǎn)過程中,各種藥水必須定期分析和補(bǔ)加,控制在要求范圍內(nèi)。較重要的比如:微蝕速率應(yīng)控制在“25U—40U”,活化藥水銅含量大于800PPM時(shí)必須開新缸,藥水缸的清潔保養(yǎng)對聯(lián)PCB的品質(zhì)影響也較大,除油缸,微蝕缸,后浸缸應(yīng)每周換缸,各水洗缸也應(yīng)每周清洗。

三、 沉鎳

沉鎳藥水的主要成分為Ni2+(5.1-5.8g/1)和還原劑次磷酸鈉(25-30g/1)以及穩(wěn)定劑,由于化學(xué)鎳對藥水成分范圍要求比較嚴(yán)格,在生產(chǎn)過程中必須每班分析化驗(yàn)兩次,并依生產(chǎn)板的裸銅面積或經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)加Ni2還原劑,補(bǔ)加料時(shí),應(yīng)遵循少量,分散多次補(bǔ)料的原則,以防止局部鍍液反應(yīng)劇烈,導(dǎo)致鍍液加速老化,PH值,鍍液溫度對鎳厚影響比較大,鎳藥水溫度抄襲控制在85℃-90℃。PH在5.3-5.7,鎳缸 不生產(chǎn)時(shí),應(yīng)將鎳缸溫度降低至70℃左右,以減緩鍍液老化,化學(xué)鎳鍍液對雜質(zhì)比較敏感,很多化學(xué)成分對化學(xué)鎳有害,可分為以下幾類:抑制劑:包括Pb.Sn..Hg.Ti.Bi(低熔點(diǎn)的重金屬),有機(jī)雜質(zhì)包括S2,硝酸及陰離子潤濕劑。所有這些物質(zhì)都會降低活性,導(dǎo)致化學(xué)鍍速度降低并漏鍍,嚴(yán)懲時(shí),會導(dǎo)致化學(xué)鍍鎳工藝完全停止。

有機(jī)雜質(zhì):包括:除以上所提到的有機(jī)的穩(wěn)定劑以外,還有塑料劑以及來自于設(shè)備和焊錫的雜質(zhì)。盡管可通過連續(xù)鍍清除一部分雜質(zhì),但不能完全清除。

不穩(wěn)定劑:包括Pd和少量的銅,這兩種成分造在化學(xué)鎳不穩(wěn)定,使鍍層粗糙,而且過多地鍍在槽壁及加熱器上。固體雜質(zhì):包括硫酸鈣或磷酸鈣及其它不溶性物質(zhì)沉入或帶入溶液。過濾可清除固體顆粒。

總之:在生產(chǎn)過程中要采取有效措施減少此類雜質(zhì)混入鍍液。

四、沉金

沉金過程是一種浸金工藝,沉金缸的主要成分;Au(1.5-3.5g/l),結(jié)合劑為(Ec0.06-0.16mol/L),能在鎳磷合金層上置換出純金鍍怪,使得鍍層平滑,結(jié)晶細(xì)致,鍍液PH值一般在4-5之間,控制溫度為85℃-90℃。

五、后處理

沉金后處理也是一個(gè)重要環(huán)節(jié),對印制線路板來說,一般包括:廢金水洗,DI水洗,烘干等步驟,有條件的話可以用水平洗板積對沉金板進(jìn)行進(jìn)一步洗板,烘干。水平面洗板機(jī)可按藥水洗(硫酸10%,雙氧水30g/L),高壓DI水洗(30~50PSI),DI水洗,吹干,烘干順序設(shè)置流程,以徹底除去印制線路板孔內(nèi)及表面藥水和水漬,而得到鍍層均勻,光亮度好的沉金板。

六、生產(chǎn)過程中的控制

在沉鎳金生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,常常是鍍液成分失衡,添加劑品質(zhì)欠佳及鍍液雜志含量超標(biāo),防止和改善此問題,對工藝控制起到很大的作用,現(xiàn)將生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的因素有以下幾種:

1) 、化學(xué)鎳金工藝流程中,因?yàn)橛行】?,每一步之間的水洗是必需的,應(yīng)特別注意。

2) 、微蝕劑與鈀活化劑之間微蝕以后,銅容易褪色,嚴(yán)重時(shí)使鈀鍍層不均勻,從而導(dǎo)致鎳層發(fā)生故障,如果線路板水洗不好,來自于微蝕的氧化劑會阻止鈀的沉積,結(jié)果影響沉金的效果,從而影響板的品質(zhì)。

3)、鈀活化劑與化學(xué)鎳之間

鈀在化學(xué)鎳工藝中是最危險(xiǎn)的雜質(zhì),極微量的鈀都會使槽液自然分解。盡鈀的濃度很低,但進(jìn)入化學(xué)鍍槽前也應(yīng)好好水洗,建議采用有空氣攪拌的兩道水洗。

4)、化學(xué)鎳與浸金之間

在這兩步之間,轉(zhuǎn)移時(shí)間則容易使鎳層鈍化,導(dǎo)致浸金不均勻及結(jié)合力差。這樣容易造成甩金現(xiàn)錫。

5)、浸金后

為保持可焊性及延展性,鍍金后充分水洗(最后一道水洗最好用蒸餾水),并完全干燥,特別是完全干燥孔內(nèi)。

6)、沉鎳缸PH,溫度

沉鎳缸要升高PH,用小于50%氨水調(diào)節(jié),降低PH,用10%V/V硫酸調(diào)節(jié)。所有添加都要慢慢注入,連續(xù)攪拌。PH值測量應(yīng)在充分?jǐn)嚢钑r(shí)進(jìn)行,以確保均衡的鍍液濃度。溫度越高,鍍速越快。當(dāng)鍍厚層時(shí),低溫用來減慢針出現(xiàn)。不操作時(shí),不要把溫度保持在操作溫度,這會導(dǎo)致還原劑和穩(wěn)定劑成分分解。

七、問題與改善

現(xiàn)將一些較典型沉金問題成因及解決方法列在下面,以供參考:

故障1:漏鍍:在線路板邊緣化學(xué)鎳薄或沒有鍍上化學(xué)鎳

原因:1.1重金屬的污染.1.2穩(wěn)定劑過量1.3攪拌太激烈1.4銅活化不恰當(dāng) 改善方法:1.1減少雜質(zhì)來源1.2檢查維護(hù)方法,必要時(shí)進(jìn)行改善1.3均勻攪拌,檢查泵的出口1.4檢查活化工藝 故障2:搭橋:在線之間也鍍上化學(xué)鎳 原因:2.1用鈀活化劑活化時(shí)間太長2.2活化劑里鈀濃度太高.2.3活化劑里鹽酸濃度太低2.4化學(xué)鎳太活潑2.5銅與線之間沒有完全被微蝕2.6水洗不充分 改善方法:2.1縮短活化時(shí)間2.2稀釋活化劑,調(diào)節(jié)鹽酸濃度2.3調(diào)節(jié)鹽酸濃度2.4調(diào)節(jié)操作條件.2.5改善微蝕,微蝕時(shí)間稍長會更有利 故障3:3、金太薄 原因:3.1浸金的溫度太低.3.2浸金的時(shí)間太短.3.3金的PH值超過范圍 改善方法:3.1檢查后加以改善3.2延長浸金時(shí)間3.3檢查后加以改善 故障4:4、線路板變形 原因:4.1化學(xué)鎳或浸金的溫度太高. 改善方法:4.1降低溫度. 故障5:5、可焊性差 原因:5.1金的厚度不正確5.2化學(xué)鎳或浸金工藝帶來的雜質(zhì)5.3工藝本身沒有錯誤5.4線路板存放不恰當(dāng)5.5最后一道水洗的效果不好. 改善方法:5.1金的最佳厚度是:0.05~0.1UM5.2參看1.15.3來自于設(shè)備和操作者的原因5.4線路板應(yīng)存放在干燥涼爽的地方,最好放于密閉的塑料袋里5.5更換水,增加水流速度 故障6:6、金層不均 原因:6.1轉(zhuǎn)移時(shí)間太長.6.2鍍液老化或受污染.6.3金濃度太低.6.4浸金工藝中,來自于設(shè)備的有機(jī)雜質(zhì) 改善方法:6.1優(yōu)化水洗并縮短轉(zhuǎn)移時(shí)間.6.2化學(xué)鎳重新開始6.3檢查后加以改善,檢查槽及過濾器,原材料是否合適,并應(yīng)在使用前濾洗,簡單碳處理恢復(fù)浸金工藝,首先進(jìn)行試驗(yàn) 故障7:7、銅上面鎳的結(jié)合力差 原因:7.1微蝕不充分7.2活化時(shí)間太長.7.3活化時(shí)間太高.7.4水洗不充分 改善方法:7.1延長微蝕時(shí)間或提高溫度.7.2減少活化時(shí)間.7.3降低溫度7.4優(yōu)化水洗條件 故障8:8、金層外觀灰暗 原因:8.1鎳層灰暗8.2金太厚 改善方法:8.1 縮短微蝕時(shí)間性或降低溫度8.2降低浸金溫度縮短浸金時(shí)間 故障9:9、鍍層粗糙 原因:9.1化學(xué)鎳溶液不穩(wěn)定9.2化學(xué)鎳溶液中有固體顆粒 改善方法:9.1調(diào)節(jié)溫度9.2減少雜質(zhì)來源,改善過濾 故障10:10、微蝕不均勻 原因:10.1清洗不充分10.2清洗劑老化或含有雜質(zhì)10.3微蝕液老化(大于30G/L)10.4過腐蝕

改善方法:10.1增加在清洗劑里的時(shí)間或添加清洗劑.10.2更換清洗劑.10.3更換,微蝕10.4縮短腐蝕時(shí)間

八、注意事項(xiàng):

在沉金的過程中,員工操作時(shí)應(yīng)注意安全,穿戴好防護(hù)服,防護(hù)鏡,而且必須采用通風(fēng)設(shè)備,于泄露液,應(yīng)用抹布,毛巾或其它吸水性材料吸收泄露液,置于襯塑料的容器中,以回收金,將溶液存放于襯塑料的桶中以回收金。

印制線路板沉金品質(zhì)問題,應(yīng)考慮整個(gè)沉金工藝的控制,包括沉前表面處理,沉鎳,沉金,及沉金后處理。在沉金工序中,應(yīng)討論沉金量,沉金液,添加劑配方,成分之素質(zhì)等等,對生產(chǎn)工藝的要求越來越高,一些傳統(tǒng)的工藝控制方法已不能滿足品質(zhì)的要求,線路板公司應(yīng)不斷探索先進(jìn)工藝,嚴(yán)格控制所有參數(shù),加強(qiáng)管理才能不斷改善產(chǎn)品品質(zhì)。

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