尋瑞平 戴 勇 陳勇武 李顯流 劉紅剛

（江門崇達(dá)電路技術(shù)有限公司，廣東 江門 529000）

0 前言

在PCB行業(yè)中，為了保證下游裝配的可靠性和可操作性，通常需要對(duì)PCB進(jìn)行最終表面處理。目前，常用的表面處理方式有化學(xué)鎳金（ENIG）、電鍍鎳金、熱風(fēng)整平（HASL）、抗氧化（OSP）、化學(xué)鍍銀、化學(xué)鍍錫等[1]。化學(xué)鎳金具有突出的接觸導(dǎo)通性、可焊性以及良好的平整度，同時(shí)還可以同其它表面處理工藝配合使用，是一種非常重要、應(yīng)用十分廣泛的表面處理工藝[2]。電鍍鎳金常用于印制插頭，是指在PCB的印制插頭的銅面上先鍍上一層鎳，再鍍上一定厚度的金的表面處理方法，其目的是提高耐磨性（插拔時(shí)），減低接觸電阻，防止插頭表面氧化和提高連接可靠性[3]。印制插頭PCB根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般可以通過電鍍印制插頭、“化學(xué)鎳金+電厚金”或者“電鎳金（薄金）+電厚金”來制作[4]。

“印制插頭+化學(xué)鎳金”PCB此類復(fù)合表面處理電路板常用于內(nèi)存、硬盤、各種板卡等電路板產(chǎn)品的制作中，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，需求量大。由于“印制插頭+化學(xué)鎳金”集合了兩種表面處理方式，工藝流程復(fù)雜，且受設(shè)備、環(huán)境以及人員等因素的影響，此類PCB產(chǎn)品極易出現(xiàn)一些不良品質(zhì)問題，如常見的金剝離（甩金）[5]。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，通過設(shè)計(jì)系列實(shí)驗(yàn)，對(duì)造成此PCB產(chǎn)品甩金問題的原因進(jìn)行了探討，希望能給業(yè)界同行在處理類似工藝問題時(shí)提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 問題描述

近期接客戶多次投訴，我司生產(chǎn)的“印制插頭+化學(xué)鎳金”板在使用過程中出現(xiàn)甩金掉件不良問題，并多次拒收我司此類生產(chǎn)板，嚴(yán)重影響公司聲譽(yù)，同時(shí)造成人力、生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi)，現(xiàn)特對(duì)此次“印制插頭+化學(xué)鎳金”板甩金問題進(jìn)行專項(xiàng)研究跟進(jìn)。

取典型問題板對(duì)化學(xué)鎳金面以及印制插頭面（化學(xué)鎳金+電鍍厚金）進(jìn)行SEM（掃描式電子顯微鏡）分析?？梢钥吹交瘜W(xué)鎳金位置鎳面有細(xì)麻點(diǎn)腐蝕，印制插頭位置鎳面有線型腐蝕，說明不良板有受到鎳腐蝕而導(dǎo)致的問題。

圖1 問題板鎳面SEM分析

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

為找到導(dǎo)致我公司“印制插頭+化學(xué)鎳金”板此次出現(xiàn)鎳腐蝕以致甩金問題，并預(yù)防此問題再次發(fā)生，依據(jù)生產(chǎn)情況，制定如下跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)：

（1）化學(xué)鎳金后處理線影響排查測(cè)試對(duì)比；

（2）電鍍印制插頭線影響排查測(cè)試對(duì)比；

（3）成型后清洗線影響排查測(cè)試對(duì)比；

（4）“化學(xué)鎳金后處理+成型后清洗線”綜合影響排查測(cè)試對(duì)比。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)鎳金后處理線影響排查測(cè)試對(duì)比

取測(cè)試板按不同金厚進(jìn)行正?；瘜W(xué)鎳金，正常速度過化學(xué)鎳金后處理線進(jìn)行清洗，草酸濃度按控制范圍最大值7%測(cè)試，再進(jìn)行鎳面SEM分析對(duì)比。實(shí)驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果（見表1）。

以草酸控制范圍最大值7%測(cè)試，正常速度過沉金后處理清洗后，對(duì)金厚0.025 μm～0.05 μm不同金厚的測(cè)試板鎳面分別進(jìn)行SEM分析，均未發(fā)現(xiàn)腐蝕問題，說明在現(xiàn)要求的草酸控制范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生鎳腐蝕問題（見表1）。

2.2 電鍍印制插頭線影響排查測(cè)試對(duì)比

取測(cè)試板分兩種不同金厚進(jìn)行正?；瘜W(xué)鎳金（鎳厚4 μm、最小金厚0.025 μm和常規(guī)0.05 μm），貼藍(lán)膠開窗作業(yè)后，分別關(guān)閉和開啟微蝕噴淋，然后走電印制插頭線鍍金（印制插頭部位通過電鍍印制插頭線，只鍍金不鍍鎳，增加鍍金厚度），進(jìn)行鎳面SEM分析對(duì)比。實(shí)驗(yàn)參數(shù)（見表2）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，關(guān)閉微蝕噴淋走電鍍印制插頭線，最小金厚0.025 μm及常規(guī)金厚0.05 μm板鎳面SEM均未出現(xiàn)鎳腐蝕現(xiàn)象（如圖2）。而開啟微蝕噴淋流程，最小金厚0.025 μm板鎳面SEM有嚴(yán)重線型腐蝕，常規(guī)金厚0.05 μm板鎳面SEM有輕微線型腐蝕（如圖3）。

表1 化學(xué)鎳金后處理線影響測(cè)試

表2 電鍍印制插頭線影響測(cè)試參數(shù)

圖2 金厚0.025 μm樣品與SEM（關(guān)閉微蝕噴淋）

圖3 金厚0.025 μm(左)與0.050 μm（右）SEM（開啟微蝕噴淋）

2.3 成品清洗線影響排查測(cè)試對(duì)比

取測(cè)試板分兩種不同金厚進(jìn)行正?；瘜W(xué)鎳金（鎳厚4 μm、最小金厚0.025 μm和常規(guī)0.05 μm），采用不同硫酸濃度進(jìn)行模擬成品清洗測(cè)試，然后進(jìn)行鎳面SEM分析對(duì)比。實(shí)驗(yàn)參數(shù)與SEM分析結(jié)果（見表6）。結(jié)果顯示，金厚0.025 μm及常規(guī)金厚0.05 μm板在硫酸濃度2%、4%鎳面正常，在硫酸濃度8%清洗后鎳面SEM有腐蝕（如圖4）。

圖4 金厚0.025 μm樣品與SEM（成型清洗線8%硫酸）

從試驗(yàn)結(jié)果分析，為保證最小金厚0.025 μm板不被腐蝕，成品清洗硫酸濃度需控制在4%以下，并需進(jìn)一步測(cè)試驗(yàn)證（見表3）。

為進(jìn)一步驗(yàn)證4%硫酸濃度不會(huì)腐蝕鎳面，取測(cè)試板控制不同金厚進(jìn)行正常化學(xué)鎳金（鎳厚4 μm，金厚0.030 μm、0.035 μm、0.040 μm、0.045 μm），在化驗(yàn)室配槽采用4%硫酸濃度進(jìn)行模擬成品清洗測(cè)試，然后進(jìn)行鎳面SEM分析對(duì)比。實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，成品清洗線硫酸濃度4%對(duì)0.025～0.05 μm金厚無腐蝕作用（如圖5）。

2.4 “化學(xué)鎳金后處理+成品清洗線”綜合影響排查測(cè)試對(duì)比

取測(cè)試板按不同金厚進(jìn)行正常化學(xué)鎳金，后處理采用不同草酸濃度、成品清洗線采用不同硫酸濃度在化驗(yàn)室配槽進(jìn)行模擬綜合測(cè)試，然后進(jìn)行鎳面SEM分析對(duì)比。實(shí)驗(yàn)參數(shù)與SEM分析結(jié)果見表5。

表3 成品清洗線不同硫酸濃度測(cè)試

表4 成品清洗線硫酸濃度4%控制不同金厚測(cè)試

圖5 硫酸濃度4%浸泡處理的金厚0.030 μm測(cè)試板與SEM

表5 “化學(xué)鎳金后處理+成品清洗線”綜合影響排查實(shí)驗(yàn)

結(jié)果顯示，通過SEM測(cè)試分析，過化學(xué)鎳金后處理草酸濃度7%+成品清洗硫酸濃度4%的清洗后，金厚0.025 μm、0.03 μm有輕微點(diǎn)狀腐蝕，其它都鎳面無腐蝕作用。

3 結(jié)論

（1）從問題板的SEM分析可知，化學(xué)鎳金位置鎳面SEM有細(xì)麻點(diǎn)腐蝕，印制插頭面（化學(xué)鎳金+電厚金）位置鎳面SEM有線型腐蝕，說明不良板有受到鎳腐蝕而導(dǎo)致的問題；

（2）基于跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為預(yù)防出現(xiàn)甩金（金剝離）現(xiàn)象，對(duì)于“化學(xué)鎳金+電鍍厚金”印制插頭板，化學(xué)鎳金金厚建議控制在0.05 μm以上；嚴(yán)格控制電鍍印制插頭線制程作業(yè)，必須關(guān)閉微蝕段，并參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)把微蝕槽拉出生產(chǎn)；化學(xué)鎳金后處理草酸洗濃度以及成品清洗線硫酸濃度控制在2%～4%。