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局部镀金与选择性沉金工艺相结合,满足产品双向需求

放大字体  缩小字体发布日期:2019-12-24  作者:师博董浩彬曾志军  浏览次数:2204
核心提示:1前言沉金板与镀金板是现今线路板生产中常用的工艺。伴随着IC的集成度越来越高,IC脚也越多越密,对SMT贴装的要求也越来越高;而且

1前言

沉金板与镀金板是现今线路板生产中常用的工艺。伴随着IC的集成度越来越高,IC脚也越多越密,对SMT贴装的要求也越来越高;而且PCB产品的下游企业因为受元件采购等因素的影响,对PCB板的待用寿命要求较高,客户在面临产品的选择时,比较倾向于沉金与镀金的表面处理工艺。镀金:有软金及硬金(金的组分不同)之分。其原理是将镍和金(俗称金盐)溶于化学药水中,将线路板浸于电镀缸中并通上电流而在电路板的铜箔面上生成镍金镀层,电镍金因其镀层硬度高、耐磨损、不易氧化的特点在电子产品中得到广泛的应用。沉金:通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层,是化学镍金金层沉积方法的一种,可以达到较厚的金层;两种工艺各有优势参见表1。

随着电子产品日新月异的发展,结合沉金与镀金两种工艺的优势,越来越多的客户倾向于PCB产品采用局部镀硬金与选择性沉金的结合的工艺,即需满足元器件与板面更好的焊接性能,又能保证耐插拔需求。本文着重就此工艺阐述,为业内同仁提供参考。

2 行业内常规做法

针对局部镀金与选择性沉金的复合工艺,适用的主要产品类型有:分段金手指、局部镀金(厚金或厚软金)、无引线金手指、局部镀金加选择性沉金等表面处理的产品。行业内主要有以下方法:1手撕引线的方式设计流程:前工序→阻焊→阻焊检查→沉金→字符→镀金手指/镀硬金→手撕引线→下工序2二钻的方式(表2)


设计流程前工序→阻焊→阻焊检查→沉金→字符→镀金手指/镀硬金→二钻→下工序

3现有工艺的局限性

针对局部镀金产品,目前采用的两种工艺,都是工艺设计有引线的前提下,电镀金完成后采用机械方式(手撕或二钻方式)去除引线,由此导致的品质问题很难避免,且不能批量生产,效率较低。为此我们引入一种新的方法,针对客户需求的局部焊盘或手指间采用无引线设计:先局部电镀金,再采用选择性镀金的工艺来制作,满足客户需求,实现提升产品品质及批量化需求。此工艺前景比较广阔,下文着重就此工艺工程设计原理、生产过程控制及流程优化介绍。

4无引线镀金工艺

1设计原理

产品经过电镀铜之后,采用抗电镀干膜遮蔽非电镀金区域,通过二次干膜流程完成外层蚀刻外层线路的方法。如图1所示


 2适用范围分段金手指、局部镀金(硬金或厚软金)、局部镀金加其它表面处理的产品,特别适用于客户无引线设计且不能添加引线的产品3设计流程前工序→沉铜→负片电镀(一次性镀够铜)→外层前处理1→外层图形1(选择性干膜)→电镀铜镍金(水金+硬金)→褪膜→外层前处理2→外层图形2→外层蚀刻→阻焊→外层干膜3(选择性图形)→沉金(选择性沉金)→下工序4优势(1)流程短,关键工序产能高,且不会造成引线残留;(2)此种加工方法可加工出顶端平整,外观美观的金手指图形,且易于控制各项公差要求;(3)此工艺可制作产品种类多,特别适合于不能添加金手指引线的局部镀金产品,可以实现批量生产。备注:因为流程设计为局部镀金后再制作外层线路,镀金焊盘或金手指边缘会露铜。此项为缺陷,但对产品功能性无任何影响。

5无引线镀金工艺工程设计及流程注意事项要求

(1)如果局部镀金焊盘或金手指连有导线,其焊盘应向所连导线方向沿长0.0635mm(如图2),并确保延长后的金手指或焊盘根部有0.028mm~0.0356mm的阻焊覆盖(如图3),防止因丝印偏位而导致的手指或焊盘根部露铜。

 

(2)为了保证金手指或焊盘根部完全镀金,如图4局部镀金焊盘或手指的一角连有导线,需将此导线一起开窗镀金


(3)此项工艺因为是必须采用负片电镀(即电镀铜时直接加厚铜为完成铜厚),需满足负片工艺能力。无引线镀金工艺实施情况及品质改善(1)前期的生产状况前期生产,采用无引线镀金工艺,外层蚀刻线路开路、缺口等主要缺陷报废较多(图5)。


(2)从制作过程,针对缺陷展开分析①采用无引线镀金工艺,外层线路生产有局限性。外层前处理时作业方式有两种:一为酸洗+磨刷+喷砂方式来粗化铜面,增加干膜与板面的结合力;二为磨刷+超粗化方式来粗化铜面,其中第二种方式形成的粗化铜面更佳,干膜与板面的结合力更好。②但因为此类产品在做外层前处理时板面局部镀有硬金,考虑到磨刷对金面的影响,实际生产中采用普通水洗方式,直接贴膜。因为没有粗化铜面,容易造成干膜与板面结合力差。③为增加铜面与干膜的结合力,板面贴膜后采用手动空压的方式,来增加干膜与板面的结合力。

6总结

本文介绍的局部镀金与选择性沉金的几种工艺,为行业内所采用的普遍方法。每个工厂出于自身产品结构考虑,需权衡选择:(1)针对局部镀金工艺,采用手撕引线或二钻的方式,可以制作样品,但此两种工艺可能会造成引线残留或引线钻不穿风险;(2)批量板生产可考虑采用无引线镀金方式生产,此工艺可制作产品种类多,特别适合于客户无引线设计(局部镀金焊盘)或不能添加引线的产品;工厂需依据自身能力制定控制规范,且在过程中需不断优化,提升产品良率。

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