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        研究分析:如何提高印制板鍍金厚度?

        放大字體  縮小字體發布日期:2020-01-07  作者:陶善謀齊振佳等  瀏覽次數:1931
        核心提示:01引言金是一種黃色的貴金屬,有極好的延展性及可塑性,易拋光。金的化學性質穩定,不溶于一般的酸堿等。以金作為鍍層,不僅耐腐

        01引言

        金是一種黃色的貴金屬,有極好的延展性及可塑性,易拋光。金的化學性質穩定,不溶于一般的酸堿等。以金作為鍍層,不僅耐腐蝕性好、而且導電性強、耐高溫和易焊接,其抗變色性能也很優異。一般的鍍厚金工藝存在諸多問題,如干膜滲鍍,鍍層線條粗糙,以及厚度不均勻等現象,其金厚不足以滿足航天軍工印制板的某些特殊需要,航天軍工某些印制板的金厚很多要求達到超厚金范疇。因此,研究開發鍍超厚金工藝,提高鍍金厚度勢在必行。

        02問題分析

        鍍金厚度無法提高,其中鍍金滲鍍是一個主要問題。為解決該問題,當前采取的措施為貼膜前增加黑化處理,黑化膜為一層絕緣的絨毛狀物質,可以增加表面積,提高干膜與基材銅面結合力。其主要工藝流程為:板材下料→鉆孔→孔化→黑化→作圖→圖形電鍍→全板鍍金→堿性蝕刻。在鍍金加工過程中,酸性溶液會對黑化膜產生破壞,使鍍金溶液滲入到干膜下面發生滲鍍,增加黑化處理使正向鍍金厚度加工能力增強,但是金厚時依然很容易發生滲鍍,超厚金無法加工。經分析認為,在電鍍金過程中會發生析氫反應,氣體的釋放會攻擊干膜,導致干膜側蝕位疏松,出現滲鍍問題,當前干膜抗滲鍍能力不強,為此,我們經過仔細調研,挑選出三種干膜FX(A), GPM(B),H-N(C)并對這三種干膜的抗滲鍍性能及鍍厚金能力進行了實驗對比。

        03方案設計

        (1)板材選擇:微波板材F4B-2。(2)導電圖形選擇:某客戶板作為實驗圖形(圖1),線條層最小線寬0.1 mm,地電面全圖形覆蓋,兩面鍍金面積為(0.23/0. 4) dm2, 是目前難于加工的產品。


        (3)實驗方案實驗流程:鉆孔 →孔化→次鍍→黑化→作圖→鍍金→堿性蝕刻。重點關注部位為作圖和鍍金。鍍金方案:塊實驗板,各2塊貼鍍金干膜GPM(B)、精細線路干膜FX(A)、鍍金干膜H-N(C),在相同的鍍金電流密度0. A/dm2下,對比3種干膜的抗鍍能力差異。(4)實驗數據采集:鍍金后金厚,每塊板取個測量點,計算平均值;鍍金后觀察板面有無滲鍍現象;蝕刻后觀察板面圖形邊緣有無多余鍍層,并用3M 00#膠 帶測試鍍層附著力。

        04實驗結果

        實驗結果見表1。


        (1)鍍金干膜GPM(B)實驗結果顯示,在電流密度0. A/dm2下,電鍍時間超過min后, 使用鍍金干膜GPM(B)的鍍金板出現輕微滲鍍。此時達到的可控鍍金厚度為0.23 μm。鍍層附著力測試皆合格。.(2) 精細線路干膜FX (A)實驗結果表明,在電流密度0. A/dm2下,電鍍時間超過4 min后,使用精細線路干膜FX(A)的鍍金板出現滲鍍。此時達到的可控鍍金厚度為0.4μm。鍍層附著力測試皆合格。(3)鍍金干膜H-N(C)實驗結果可見,H-N(C)鍍金干膜在未黑化處理銅面的情況下,可以有效改善電鍍金的滲鍍現象,在2 min時 仍然未發生滲鍍,此時金厚均值為2.013μm,且金鍍層附著力測試合格。通過以上實驗表明,采用H-N(C)鍍金干膜可以有效的解決滲鍍問題,使鍍金厚度加工能力提升至2.0 μm。

        05工藝流程優化及驗證

        由于當前鍍金板容易發生滲鍍,為此在貼干膜前增加表面黑化處理。而H-N(C)抗滲鍍能力強,為了優化工藝流程,考慮去掉此工序。并對新的流程進行了工藝驗證。1工藝流程去掉黑化工序后的工藝流程:下料→作圖→鍍金→堿性蝕刻2實驗設計選定圖形(某客戶板),在2塊實驗板. 上貼鍍金專用干膜H-N (C),貼膜及曝光參數見表2。


         

        另:貼膜前烘板10 min,貼膜后放置1 min進行曝光,曝光后放置2 min顯影。 電鍍金前12℃烘板10min。在相同的鍍金參數條件下(電流密度0. A/dm2) ,電鍍時間分別為20 min和30 min,觀察干膜的抗滲鍍能力差異。實驗數據采集:鍍金后測金厚,每塊板取個測量點,計算平均值,鍍金后觀察板面有無滲鍍現象,蝕刻后觀察板面圖形邊緣有無多余鍍層,并用3M 00#膠 帶測試鍍層附著力。

        3實驗結果①實驗樣片(圖2)


        (1)鍍金20 min褪膜前板面無滲鍍,蝕刻后線條邊緣整齊(2)鍍金30 min褪膜前發生輕微滲鍍,蝕刻后邊緣有少量多余鍍層,可手工修復。

        ②新工藝流程鍍厚金厚度及附著力測試(表3)


        可見,H-N(C)鍍金干膜在未黑化處理銅面的情況下,依舊可以有效改善電鍍金的滲鍍現象,金厚的可控制范圍為2.0 μm,金鍍層附著力測試合格,表明去掉黑化過程的工藝是合理可行的。

        06結果與結論

        通過原因分析,提出方案并且驗證,確認提高鍍金厚度的關鍵是解決滲鍍問題,而鍍金干膜H-N(C)可以有效改善滲鍍。采用該干膜后,可將鍍金厚度提高到2.0 μm,并且減少黑化處理工序,優化了工藝流程,加快了生產進度,提升產品加工能力。根據近一年來的數據統計顯示,采用該技術流程制造的鍍超厚金印制板,均能滿足航天軍工的質量要求。

        最新電鍍工藝2020年01月07日更新

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