龙门电镀线多镀层原因探究与预防

2019-06-06许侄彪

印制电路信息 2019年5期

许侄彪

（汕头超声印制板公司，广东汕头 515041）

0 前言

随着板件结构越来越复杂，客户对金属化孔可靠性要求越来越高，通孔的镀层质量决定了PCB的可靠性。龙门电镀线在生产过程可能因出现设备异常，例如整流机故障或吊车故障等，在电镀过程中出现电流波动，导致产品出现多镀层的情况，而多镀层会导致PCB板件存在镀层剥离、结合力不足等性能品质隐患。

针对龙门电镀线可能出现多镀层情况的原因进行探究，通过一系列实验，模拟生产过程会多镀层的情况，进而预防出现多镀层问题，提高金属化孔可靠性。

1 多镀层原因分析

1.1 多镀层机理

多镀层与镀层断裂不同，镀层断裂主要受钻孔、板料、药水组分等因素影响，影响电流与信号传递。而导致出现多镀层的原因主要是电镀过程中出现的电流突然中断，结束一次电镀后恢复电流。若镀层间出现多个薄镀层（图1），通孔仍有导电性，通断过程难以发现，但该层结合力及抗热冲击能力偏差，装配使用后易出现镀层剥离。

1.2 多镀层原因分析

图1 多镀层现象

针对生产过程会导致电流中断的可能性进行鱼骨图分析（图2），包括设备稳定性、生产操作及飞巴夹具接触问题等影响点，需要从以上几个方面进行分析，以找出主要可疑点，模拟实验出现多镀层情况，最终确定隐患所在。

2 模拟试验

2.1 接触不良问题

龙门电镀线板件导电是通过整流机电流输出到V座，V座与飞巴三角头接触、飞巴与夹具接触、夹具与板件接触这几个连接，其中某个环节出现问题都会导致电流波动，影响板件质量。模拟各个环节因接触不良的问题导致中断电流，实验板件是否会出现多镀层的情况（如图3）。

模拟V座与飞巴接触不良。在V座内涂抹硫酸铜溶液，烘干后留下结晶，结晶会影响V座与飞巴的导电性。在V座与飞巴接触过程，因结晶的存在，电阻较大，V座与飞巴之间导电性较差，出现电流波动，导致出现薄镀层。

模拟夹具与飞巴接触不良。在飞巴与夹具接触面涂抹硫酸铜溶液，烘干后留下结晶，将夹具安装在该处，夹具电阻偏大，在该夹具生产板件，其镀层会偏薄甚至镀不上，该问题对铜厚影响较大，对多镀层影响不大（如图4）。

模拟夹具与板件接触不良。在生产过程中夹具会受到磨损，受损夹具夹点可能出现磨损或脱落，影响导电性。选取破损较严重的夹具进行生产模拟，在生产过程随着生产线摇摆、震荡、打气等影响，板件会断断续续镀上铜，也能出现多镀层的情况（如图5～图7）。

图2 多镀层鱼骨图分析

图3 电流接触不良环节

图4 电流接触不良模拟

图5 初期出现薄镀层

图6 镀层偏薄

图7 出现薄镀层

2.2 整流机稳定性问题

整流机输出稳定性对板件质量有十分重要的影响。整流机异常包括电压不稳定、中途断电、电流突增等情况。对整流机进行波动进行模拟，包括突然断电立即重启，断电停留一段时间重启及断电重启后调高电流模拟，从切片上看均出现多镀层的情况。整流机波动均会导致多镀层的情况（图8、图9）。

2.3 控制系统稳定性问题

龙门电镀线因其生产特点，板件通过飞巴垂直吊起进入镀缸，在实际生产过程中难以完全保证在电镀时间一到就将板件吊起，因此在控制系统中会增加保护电流机制，就是在完成电镀后，电流会自动降至原电流10%，避免板件在铜缸内出现融铜情况，过程中电流不会中断。

图8 模拟整流机不稳定的电流曲线

图9 出现多个镀层

在控制系统中存在单挂控制电镀时间和整体控制电镀时间的问题。程序为整体控制电镀时间，会存在整体的长短周期切换。在电镀过程中，若生产过程出现问题导致延误上下板，电镀时间延长，假设此时电镀缸内有短周期板件（如图10），最后一缸短周期板件未出镀铜缸，第一缸长周期板件会先跳为保护电流，待最后一缸短周期板件出镀铜缸后再修改电镀周期，第一缸长周期电流恢复，会出现先跳为保护电流再恢复的情况。单挂控制电镀时间则不会出现该情况。

在生产线上模拟，采用试验板，在板件电镀电流已到保护电流时，手动修改电镀周期，将电流回到正常电镀电流。电流曲线显示，过程中电流没有中断，有持续一段时间的低电流，再恢复到正常电流（图11）。切片显示该条件下板件仍然会出现多镀层的情况（图12）。理论上电流中断会出现多镀层，电流中途改变，即使没有出现中断电流，也会导致板件出现多镀层。