长短板边插头渗金改善方法研究

李 丰 刘克敢

（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）

1 前言

目前生产长短板边插头方法主要有两种，一是用阻焊油墨覆盖印制插头引线，此工艺流程长成本高，且容易导致退洗困难，所表现的问题为退洗不净（基材油墨残留）、退细过度（基材发黑）等问题，无法满足客户需求；二是用干膜或者抗电金油墨盖金手指引线，但工艺容易出现电金渗镀的问题。为了解决电金渗镀问题，本文通过采用DOE（正交试验设计）试验优化设计，找出最优参数组合。

2 电镀渗镍金原理

由于在电镀镍金过程中均会发生析氢反应，气体的释放会攻击抗蚀材料的under-cut位置，导致抗蚀层侧蚀位疏松，容易出现渗镀问题，理论上析氢量越大越容易出现渗镀问题。

（1）电镍过程析氢反应发生在阴极上，镀液中的镍离子获得电子沉积出镍原子，同时板有少量的氢气析出：

（2）电金过程析氢反应发生在阴极，在微氰镀液中，Au以Au(CN)2-的形式存在，在电场的作用下，金氰络离子在放电：

通过电镍金工作原理及析氢过程中不难看出，电镀时间越长，析氢量越多；电压越高，析氢量越多。同时在生产过程中析氢是不可避免的，因此要改善渗镀问题需要从以下几个方面着手：

（1）金手指引线抗镀材料选择：通常为干膜、抗电镀油墨以及阻焊油墨（阻焊由于褪洗困难不建议使用）；

（2）抗镀材料侧蚀：影响抗镀油墨侧蚀主要有曝光能量、显影速度等；

（3）抗镀油墨的抗镀性能：主要受油墨厚度、后固化方式所影响；

（4）电金密度（电压）：通常采用恒压的方式自动调节电流；

（5）受镀面积：面积越大，电金效率越低，需要电金的时间越长，析氢量越大；

（6）电金线速度：速度越慢，电镍金时间越长，析氢量越大；

（7）干膜附着力：主要受贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度所影响。

3 实验设计

根据以上渗镀原理，分别以干膜和抗电镀油墨为抗镀材料，设计2组DOE实验，以选取最优抗镀材料及流程。

3.1 用干膜盖金手指引线实验设计

3.1.1 实验方案

（1）实验目的：验证干膜、电金各参数对金手指品质的影响；

（2）生产流程：前工序→外层AOI→丝印阻焊→丝印字符→外层图形1（干膜盖金手指引线）→电金手指→退膜→外层图形2→蚀刻金手指引线；

（3）实验参数：借助正交实验原理设计，将渗金作为评估目标，将影响渗金的干膜厚度、贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度、是否返压、电金线速、受镀面积作为因子，选择7因子2水平安排正交实验，以确定最佳实验参数（表1）；

（4）考核指标：无渗金等品质缺陷率。

3.1.2 实验结果

统计每组实验渗金结果数据，排出因子测主次顺序，并得到最佳实验组合。

图1 干膜渗金因子主次图

表1 干膜正交实验因子与水平表

表2 干膜正交实验结果

由以上数据可以看出，因子主次顺序为A＞G＞C＞F＞B＞E＞D，影响渗镀的主要因素是干膜厚度和电镀面积，从结果来看，实验5渗金比例最小，但从主次因子图看最优组合为A2G2C2F2B1E1D2，此实验在27组实验中未出现过，需对此组实验做验证实验。

3.1.3 验证实验

按A2G2C2F2B1E1D2组合参数生产6PNL（合计2520PCS），经过全检，渗金比例10.2%。

实验结果显示，干膜盖金手指引线无法解决渗镀问题。主要是因印制插头处铜面和基材存在高低落差，干膜的填充能力差，与基材的结合力差，加上析氢反应对干膜的攻击，最终导致渗金。

3.2 用抗电金油墨盖金手指引线

3.2.1 实验方案

（1）实验目的：验证抗电金油墨、电金各参数对金手指品质的影响；

（2）生产流程：前工序→外层AOI→丝印阻焊→丝印字符→丝印抗电金油墨（油墨盖印制插头引线）→电金手指→退膜→外层图形2→蚀刻印制插头引线；

（3）实验参数：借助正交实验原理设计，将渗金作为评估目标，将影响渗金的丝印网版、曝光能量、显影速度、固化方式、电金线速、受镀面积作为因子，选择6因子3水平安排正交实验，以确定最佳实验参数（表4）；

（4）考核指标：无渗金等品质缺陷率。

3.2.2 实验结果

统计每组实验渗金结果数据，排出因子测主次顺序，并得到最佳实验组合。

图2 渗金因子主次图

表3 干膜验证实验参数

表4 抗电金油墨正交实验因子与水平表

表5 抗电金油墨正交实验结果

续表5

由以上数据可以看出，因子主次顺序为D＞B＞E＞F＞C＞A，影响渗镀的主要因素是抗电金油墨固化方式和曝光能量，从结果来看，实验9渗金比例最小，但从主次因子图看最优组合为D3B3E3F3C1A1，此实验在27组实验中未出现过，需对此组实验做验证实验。

3.2.3 验证实验

按D3B3E3 A1C1F1组合参数生产6PNL（合计2520PCS），经过全检，无渗金。

4 结论

（1）因金手指处铜面和基材存在高低落差，干膜的填充能力差，与基材的结合力差，加上析氢反应对干膜的攻击，最终导致渗金，干膜盖金手指引线无法解决渗镀问题；

表6 抗电金油墨验证实验参数

（2）抗电金油墨是液态，能很好的填充金手指处铜面和基材的高低落差，并通过调整各生产参数，可以很好地改善渗金问题；

（3）使用抗电金油墨盖金手指引线，影响渗镀的主要因素是抗电金油墨固化方式和曝光能量。

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