印制插頭側面包鎳金加工工藝研究

2021-03-25
 摘要：隨著(zhù)通訊領(lǐng)域的發(fā)展，光模塊產(chǎn)品的使用環(huán)境越來(lái)越復雜，采用傳統閃金+印制插頭硬金加工的PCB，因為印制插頭側面為蝕刻后殘留的銅面，焊盤(pán)側壁位置不能通過(guò)客戶(hù)的較為嚴格的鹽霧測試要求，同時(shí)存在金面容易掉油墨問(wèn)題，因此客戶(hù)提出了印制插頭產(chǎn)品側面包裹鎳金（簡(jiǎn)稱(chēng)包金）的加工工藝需求。本文從工藝流程、性能方面對比評估，找出側面包金的印制插頭硬金+化學(xué)鎳金表面處理的加工工藝的解決方案。

關(guān)鍵詞：側面包金；印制插頭；化學(xué)鎳金

Abstract： With the development of communication, the working conditions of optical communication module has become increasingly complex, using the conventional flash gold and hard gold plating processing will fail to meet the customer' s harsh requirement of salt spray test, because the side face of printed-circuit connector will remain copper layer after etching process. Therefore, the customer requires the technology of printed-circuit connector covered with nickel and gold surface treatment. In this thesis, we will find out such a solution by analyzing the technological process and performance.

Keywords：Nickel /Gold Plating on Side Face；Printed-circuit Connector；Electroless Nickel Immersion Gold

1．前言

隨著(zhù)通訊領(lǐng)域的發(fā)展，光模塊產(chǎn)品的使用環(huán)境越來(lái)越復雜，采用傳統閃金+印制插頭硬金加工的PCB因為印制插頭與焊盤(pán)側面為蝕刻后殘留的銅面，不能通過(guò)客戶(hù)的較為嚴格的鹽霧測試，因此客戶(hù)提出了側面包裹鎳金（簡(jiǎn)稱(chēng)包金）的鍍硬金印制插頭+化學(xué)鎳金表面處理的加工工藝需求。

針對光電產(chǎn)品印制插頭側壁包金的要求，本文從工藝流程、性能方面對比評估，找出側面包金的鍍硬金印制插頭+化學(xué)鎳金表面處理的加工工藝的解決方案，實(shí)現了印制插頭與焊盤(pán)位置包金要求工藝產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。

2．傳統生產(chǎn)工藝制作帶印制插頭板的局限性：

以常見(jiàn)的閃金+印制插頭鍍硬金光模塊產(chǎn)品為例，探索和分析傳統印制插頭鍍硬金產(chǎn)品的局限性，傳統工藝主要流程如下圖1：


圖1 傳統工藝流程圖

2.1傳統加工工藝局限性：

傳統工藝采用無(wú)引線(xiàn)的加工工藝，主要有三方面缺點(diǎn)：

2.1.1 表面處理完成后進(jìn)行堿性蝕刻作業(yè)，蝕刻時(shí)依靠鎳金進(jìn)行保護，蝕刻后的印制插頭側壁與焊盤(pán)側壁均會(huì )有露銅現象，由于側蝕因素的存在同時(shí)產(chǎn)生鎳金凸沿金屬，印制插頭與焊盤(pán)側壁因為有銅露出不能通過(guò)客戶(hù)的鹽霧測試的要求，示意圖如下圖2，切片如圖3，客戶(hù)要求的產(chǎn)品狀態(tài)為印制插頭與焊盤(pán)側壁均為鎳金包裹，切片示意圖如下圖4。


2.1.2 表面處理加工完成后在完成的鎳金層上面制作阻焊，金面無(wú)法進(jìn)行粗化，阻焊直接與金面結合，結合力較差，表面處理在阻焊前，顯影后的銅面容易清潔度不夠會(huì )產(chǎn)生可焊性問(wèn)題；

2.1.3 閃金+印制插頭鍍硬金工藝加工的產(chǎn)品IPC接受側蝕形成的凸沿金屬，標準見(jiàn)下圖5，但在PCB加工過(guò)程中有鎳薄或側蝕量偏大時(shí)，金手指與卡槽位插拔接觸后有掉金絲導致短路的隱患。


3.新工藝加工方法

3.1 工藝流程設計需要解決的問(wèn)題：要實(shí)現印制插頭位置阻焊后暴露出的印制插頭與焊盤(pán)側面包金，焊盤(pán)位置采用側壁化學(xué)鎳金工藝，印制插頭位采用閃金+鍍硬金工藝，實(shí)施方法與評估結果如下：

（1）鍍金引線(xiàn)添加：印制插頭鍍硬金引線(xiàn)需要設計在印制插頭以外的區域，同時(shí)引線(xiàn)的添加不能夠影響到與印制插頭連接的阻抗線(xiàn)與其他區域的阻抗線(xiàn)路的精度要求，影響信號的傳輸，所以引線(xiàn)選擇添加在方形焊盤(pán)的角位、阻焊覆蓋過(guò)孔的焊環(huán)位，采用兩側引線(xiàn)的方式提高電鍍鎳金均勻性.


（2）鍍金滲鍍預防：電鍍硬金對干膜攻擊強，需要解決線(xiàn)路上的干膜附著(zhù)力不良造成的滲鍍問(wèn)題，所以采用了濕膜打底+干膜后一次性曝光的工藝，如下圖7，利用濕膜的結合力好與干膜的良好封孔性能，同時(shí)曝光可預防對位不良導致的滲鍍問(wèn)題，未滲鍍的產(chǎn)品圖片

（3）蝕刻引線(xiàn)時(shí)保護工藝的選擇：為防止線(xiàn)路后蝕刻引線(xiàn)前貼膜不緊密，導致的金手指位置腐蝕，蝕刻引線(xiàn)時(shí)其他位置的保護選用2mil的厚干膜，圖形轉移后狀態(tài)見(jiàn)圖9；采用堿性蝕刻工藝，防止藥水對金面的攻擊導致的金面氧化，蝕刻后產(chǎn)品外觀(guān)符合要求，如圖10；方形焊盤(pán)、過(guò)孔焊環(huán)連接引線(xiàn)的位置引線(xiàn)殘留約3mil左右，不影響產(chǎn)品外觀(guān)及功能，



（4）成品印制插頭位置的頂底層各取了50個(gè)unit產(chǎn)品測量印制插頭位置的金厚，每面10個(gè)印制插頭，要求金厚≥15u”，實(shí)際產(chǎn)品平均金厚度數據分析表見(jiàn)表1，單位：um


（5）產(chǎn)品按板內拉鍍金引線(xiàn)，鍍金手指并蝕刻引線(xiàn)工藝后，成品功能與外觀(guān)符合客戶(hù)要求，見(jiàn)下圖13；可焊性測試后焊盤(pán)全部潤濕，無(wú)綠油變色、起泡、甩油等缺陷, 外觀(guān)如圖14所示；插頭位置金相切片觀(guān)察，產(chǎn)品實(shí)現了印制插頭位置的側面包金要求，見(jiàn)下圖15；同時(shí)產(chǎn)品可通過(guò)客戶(hù)的鹽霧測試要求，客戶(hù)耐腐蝕測試條件：50g/L NaCl溶液，測試溫度35℃，PH 6.5-7.2（25℃），樣品垂直方向角度15 o，鹽霧沉降率（1.0-2.0）m
3.3小結：

通過(guò)傳統工藝的分析找出其加工印制插頭板的生產(chǎn)局限性，經(jīng)驗證使用新工藝加工方法可以有效解決傳統工藝的加工局限性，新工藝流程如下圖17示： 

圖片12.png

 圖17 新工藝流程圖

通過(guò)工藝流程優(yōu)化，成功的實(shí)現了印制插頭側面包金板的加工制作，經(jīng)驗證，新工藝能保證產(chǎn)品靠性，實(shí)現了側面包金的印制插頭鍍硬金+化學(xué)鎳金表面處理工藝的批量加工，滿(mǎn)足客戶(hù)對光電產(chǎn)品的特殊要求。 

4 結論

本文提供了一種側面包金的印制插頭鍍硬金+化學(xué)鎳金表面處理的加工方法，通過(guò)工藝改進(jìn)，有效解決了滲金、引線(xiàn)殘留等技術(shù)難題。通過(guò)前期的試驗結果與批量測試，其品質(zhì)穩定，工藝優(yōu)化取得了良好效果，完全能滿(mǎn)足客戶(hù)的鹽霧測試要求。

5 結束語(yǔ)

隨著(zhù)產(chǎn)品應用領(lǐng)域的延伸，客戶(hù)對產(chǎn)品的品質(zhì)要求會(huì )越來(lái)越嚴，如何利用現有資源高效地改善品質(zhì)問(wèn)題，是業(yè)內每位技術(shù)人員所面臨的課題。本文闡述的側面包金的印制插頭鍍硬金+化學(xué)鎳金表面處理工藝，通過(guò)優(yōu)化流程設計與加工方法，滿(mǎn)足了客戶(hù)品質(zhì)需求，在此基礎上可以根據客戶(hù)需求搭配延伸開(kāi)發(fā)出更多的新工藝。本文僅供同行借鑒和參考，不足之處請大家指正。