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研究分析:如何提高印制板镀金厚度?

放大字体  缩小字体发布日期:2020-01-07  作者:陶善谋齐振佳等  浏览次数:342
核心提示:01引言金是一种黄色的贵金属,有极好的延展性及可塑性,易抛光。金的化学性质稳定,不溶于一般的酸碱等。以金作为镀层,不仅耐腐

01引言

金是一种黄色的贵金属,有极好的延展性及可塑性,易抛光。金的化学性质稳定,不溶于一般的酸碱等。以金作为镀层,不仅耐腐蚀性好、而且导电性强、耐高温和易焊接,其抗变色性能也很优异。一般的镀厚金工艺存在诸多问题,如干膜渗镀,镀层线条粗糙,以及厚度不均匀等现象,其金厚不足以满足航天军工印制板的某些特殊需要,航天军工某些印制板的金厚很多要求达到超厚金范畴。因此,研究开发镀超厚金工艺,提高镀金厚度势在必行。

02问题分析

镀金厚度无法提高,其中镀金渗镀是一个主要问题。为解决该问题,当前采取的措施为贴膜前增加黑化处理,黑化膜为一层绝缘的绒毛状物质,可以增加表面积,提高干膜与基材铜面结合力。其主要工艺流程为:板材下料→钻孔→孔化→黑化→作图→图形电镀→全板镀金→碱性蚀刻。在镀金加工过程中,酸性溶液会对黑化膜产生破坏,使镀金溶液渗入到干膜下面发生渗镀,增加黑化处理使正向镀金厚度加工能力增强,但是金厚时依然很容易发生渗镀,超厚金无法加工。经分析认为,在电镀金过程中会发生析氢反应,气体的释放会攻击干膜,导致干膜侧蚀位疏松,出现渗镀问题,当前干膜抗渗镀能力不强,为此,我们经过仔细调研,挑选出三种干膜FX(A), GPM(B),H-N(C)并对这三种干膜的抗渗镀性能及镀厚金能力进行了实验对比。

03方案设计

(1)板材选择:微波板材F4B-2。(2)导电图形选择:某客户板作为实验图形(图1),线条层最小线宽0.1 mm,地电面全图形覆盖,两面镀金面积为(0.23/0. 4) dm2, 是目前难于加工的产品。


(3)实验方案实验流程:钻孔 →孔化→次镀→黑化→作图→镀金→碱性蚀刻。重点关注部位为作图和镀金。镀金方案:块实验板,各2块贴镀金干膜GPM(B)、精细线路干膜FX(A)、镀金干膜H-N(C),在相同的镀金电流密度0. A/dm2下,对比3种干膜的抗镀能力差异。(4)实验数据采集:镀金后金厚,每块板取个测量点,计算平均值;镀金后观察板面有无渗镀现象;蚀刻后观察板面图形边缘有无多余镀层,并用3M 00#胶 带测试镀层附着力。

04实验结果

实验结果见表1。


(1)镀金干膜GPM(B)实验结果显示,在电流密度0。 A/dm2下,电镀时间超过min后, 使用镀金干膜GPM(B)的镀金板出现轻微渗镀。此时达到的可控镀金厚度为0。23 μm。镀层附着力测试皆合格。。(2) 精细线路干膜FX (A)实验结果表明,在电流密度0。 A/dm2下,电镀时间超过4 min后,使用精细线路干膜FX(A)的镀金板出现渗镀。此时达到的可控镀金厚度为0。4μm。镀层附着力测试皆合格。(3)镀金干膜H-N(C)实验结果可见,H-N(C)镀金干膜在未黑化处理铜面的情况下,可以有效改善电镀金的渗镀现象,在2 min时 仍然未发生渗镀,此时金厚均值为2。013μm,且金镀层附着力测试合格。通过以上实验表明,采用H-N(C)镀金干膜可以有效的解决渗镀问题,使镀金厚度加工能力提升至2。0 μm。

05工艺流程优化及验证

由于当前镀金板容易发生渗镀,为此在贴干膜前增加表面黑化处理。而H-N(C)抗渗镀能力强,为了优化工艺流程,考虑去掉此工序。并对新的流程进行了工艺验证。1工艺流程去掉黑化工序后的工艺流程:下料→作图→镀金→碱性蚀刻2实验设计选定图形(某客户板),在2块实验板. 上贴镀金专用干膜H-N (C),贴膜及曝光参数见表2。


 

另:贴膜前烘板10 min,贴膜后放置1 min进行曝光,曝光后放置2 min显影。 电镀金前12℃烘板10min。在相同的镀金参数条件下(电流密度0. A/dm2) ,电镀时间分别为20 min和30 min,观察干膜的抗渗镀能力差异。实验数据采集:镀金后测金厚,每块板取个测量点,计算平均值,镀金后观察板面有无渗镀现象,蚀刻后观察板面图形边缘有无多余镀层,并用3M 00#胶 带测试镀层附着力。

3实验结果①实验样片(图2)


(1)镀金20 min褪膜前板面无渗镀,蚀刻后线条边缘整齐(2)镀金30 min褪膜前发生轻微渗镀,蚀刻后边缘有少量多余镀层,可手工修复。

②新工艺流程镀厚金厚度及附着力测试(表3)


可见,H-N(C)镀金干膜在未黑化处理铜面的情况下,依旧可以有效改善电镀金的渗镀现象,金厚的可控制范围为2。0 μm,金镀层附着力测试合格,表明去掉黑化过程的工艺是合理可行的。

06结果与结论

通过原因分析,提出方案并且验证,确认提高镀金厚度的关键是解决渗镀问题,而镀金干膜H-N(C)可以有效改善渗镀。采用该干膜后,可将镀金厚度提高到2。0 μm,并且减少黑化处理工序,优化了工艺流程,加快了生产进度,提升产品加工能力。根据近一年来的数据统计显示,采用该技术流程制造的镀超厚金印制板,均能满足航天军工的质量要求。

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