图形电镀溶锡问题改善方法

王 佐　韩焱林　周海光（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）

图形电镀溶锡问题改善方法

王 佐韩焱林周海光
（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）

图形电镀又叫二次电镀，目的是为了为满足各线路额定的电流负载，各线路和孔铜铜厚需要达到一定的厚度。线路镀铜的目的是将孔铜和线路铜加厚到一定的厚度；而电镀锡的作用是为了保护线路蚀刻。当图形电镀锡不良时，电路板经蚀刻从而造成开路缺口等报废，为能更好的解决因溶锡问题造成的报废，现从多个角度分析影响溶锡的因素。

1　问题分析

PCB图形电镀流程是先沉铜，沉铜后板电闪镀6 μm ～ 10 μm，经外层图形将不需要的部分用干膜盖住，再经图形电镀，将所需图形电镀到客户所需铜厚，经电镀锡起到保护客户所需要的图形。

图形电镀工序出现批量外层开路缺口和蚀刻过度等问题，针对此类问题跟进处理，发现此类开路缺口造成原因为外层铜不抗蚀所致，经试验跟进，发现电镀锡不良。锡面未保护好铜面，蚀刻药水渗入咬蚀铜面，如图1所示。

图1　图形电镀镀锡不良问题

从图1可以看出：溶锡不良问题为镀锡层不抗蚀，不能满足保护铜面的要求，导致铜面在蚀刻作业过程中被咬蚀掉而产生不良。在独立的孔环上，独立的PAD上，独立的线条位都能看到发生的不良。

2　影响因素评估

2.1锡缸药水污染评估

跟据线路密集要求，图形电镀镀锡抗蚀要求控制在5 μm ～ 8 μm，为测试锡缸是否污染，将正常测试板控制要求镀锡，达到抗蚀，镀锡完成后的板子做SEM检查结晶状况，如图2。

从图2可以看出：结晶无缝隙，无空洞，保护存仍严密，说明镀液性能良好，锡缸药水无异常，从而排除为锡缸药水污染导致。

2.2褪膜药水对锡面攻击评估

褪膜的作用是除去铜表面的一层抗镀干膜，露出铜面以便蚀刻。线路板褪膜过程中，为验证褪膜液是否对锡面有攻击，将正常测试板控制要求镀锡、褪膜，完成后的板子做SEM检查结晶状况。过一次褪膜后，镀锡层结晶良好，无缝隙、无空洞。过两次褪膜后，部分位置出现细小空洞，说明褪膜液对锡面有一定的攻击作用。

图2　镀锡后做SEM镀锡层结晶良好

2.3镀锡参数评估

当前镀锡参数为1.2 A/dm2×8 min。为确认此参数是否满足图电锡抗蚀厚度要求（5 μm ～ 8 μm），用此条件做试板测量镀层厚度是否能达到抗蚀刻能力的要求，具体测试数据如表1所示。

表1　镀层厚度是否能达到抗蚀刻能力的要求测试结果表

从测试结果可以看出：1.2 A/dm2×8 min电镀条件下的镀锡厚度，达不到要求抗蚀刻能力的标准（标准5 μm ～8 μm），此条件下的平均镀锡厚度为4.87 μm，最小锡厚度仅3.6 μm，存在不抗蚀刻的隐患。

2.4镀锡后水洗pH测试

因镀锡溶液为硫酸和硫酸亚锡组成，镀锡后需经后处理水洗，水洗流量过小，水洗显酸性，对电镀锡面会产生攻击。不同水洗流量pH值测试如表2。

从测试结果可以看出：当水洗溢流量在5 L/min时，第一道水洗和第二道水洗测量都呈现强酸性，会清洗不净会导致溶锡。当水洗溢流量在8 L/min时，第一道水洗呈酸性，但第二道水洗pH值中性，对板面有良好清洗力。

3　DOE实验

（1）实验条件。

①分析电镀锡缸四价锡的含量。

根据行业锡缸管控标准Sn4+≤5 g/L，各条图电线的锡缸四价锡都在管控的范围内（分析值4.0 g/L ～ 4.5 g/L），说明锡缸未老化，所以不需做沉降及换缸处理。

②电镀锡药水参数（表3）。

表3　电镀锡缸各药水参数表

表4　水洗流量、电流参数及褪膜浓度参数表

（2）实验设计：根据以上实验条件，设计A镀锡后水洗流量二种、B镀锡参数二种、C退膜浓度二种，搭配为8个实验组（见表5）。

（3）实验流程：选板→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→数据统计→结果分析。

（4）实验结果：跟据以上实验设计组别，每组选取24PNL板，以同一图形进行图形电镀制作，测试结果如下表5所示。

（5）主效应图：根据DOE测试结果分析，如图3所示。

图3　主效应图

表5　DOE试验结果

由以上结果可知：改善溶锡结果最佳参数为第8组参数。

溶锡报废率偏高与镀锡参数、镀锡后水洗流量成正比，而褪膜液溶度影响相对比较小。

4　改善总结

4.1改善措施

根据测试结果，影响图形电镀溶锡的因素主要为镀锡参数、镀锡后水洗流量，而褪膜液溶度对锡面也会影响。为彻底改善图形电镀溶锡问题，做出如下调整：

（1）电镀镀锡参数由之前生产固定的1.2 A/dm2×8 min，调整为：①厚径比≤8，镀锡参数1.4 A/dm2×8 min；②厚径比＞8，镀锡参数1.2 A/dm2×15 min。

（2）镀锡后水洗流量从5 L/min调整为9 L/min，并要求化验室每3天测试一次水洗pH值，要求pH测试结果大于4.5。

4.2改善效果

不良率从改善前14.17%到改善后1.00%，效果显著（表6）。

表6　改善前及改善后效果对比

王佐，研发部研发工程师，主要负责背板和高层板及新产品技术开发工作。

Research for the improvement of dissolved tin problem in pattern plating

WANG Zuo HAN Yan-lin ZHOU Hai-guang