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化鎳浸金的鍍層表面三大質(zhì)量問題
化鎳浸金的鍍層表面三大質(zhì)量問題

蝕刻不良──ENIG長胖

上游成線蝕刻進(jìn)行時(shí),若銅箔棱線踏入板面樹脂太深者,蝕刻后密集焊墊邊緣根部附近的板材中,可能還留有殘銅碎瘤。一直要到ENIG后才可能發(fā)現(xiàn)墊邊長胖或局部突出等惡性擴(kuò)張,此時(shí)不但要追究蝕刻制程,甚至還要遠(yuǎn)溯到壓合與銅箔去。另外要注意的是,蝕刻后線邊墊邊之上緣,是否出現(xiàn)不良的“懸邊”(Overhang),這種隨時(shí)會斷的東西經(jīng)常會帶來麻煩。

 

錫不良──ENIG露銅

蝕刻成線后的剝錫鉛(或剝純錫)也要小心,須注意其電鍍銅表面,是否尚留有剝除未盡的淺灰色I(xiàn)MC存在。果真如此,則各種刷磨與酸咬都奈何不了他,最后恐將難逃露銅的宿命。因銅面上一旦有Sn、Pb 、 Zn、Cd、Sb、Bi、S、Cr等“毒藥”之殘跡時(shí),都將強(qiáng)力抑制化鎳皮膜的生長,其中尤以錫(Sn)、鉛(Pb)、與硫(S)等經(jīng)常會出現(xiàn)在板面的銅墊上,去除未盡時(shí)即有可能露銅,而鉻(Cr)甚至只要2-3ppm,化鎳皮膜的生長就會打烊。(Cu/Sn IMC或殘錫若僥幸鍍上化鎳后, 也會peeling).

 

NPTH孔壁鈀層鈍化之硫醇?xì)堐E─ENIG露銅

現(xiàn)行的NPTH做法,已經(jīng)不再逐一塞入小辣椒以節(jié)人力。代而起之的是在一次全面鍍銅后貼干膜時(shí),順便將NPTH也都一并蒙上,?是二銅錫鉛與蝕刻后,雖然各NPTH的孔內(nèi)已被咬得全無銅壁,但化銅前陰魂不散的鈀層,卻絲毫無損不動如山。這種板子一旦進(jìn)入ENIG之中,其不該上鎳上金的非通孔,對于ENIG的接納卻絲毫不遜正常焊墊甚至過之,不免令人為之氣結(jié)。

 

于是剝錫鉛之前只好先將板子浸泡一種硫醇槽液,以鈍化掉NPTH孔內(nèi)的鈀層,而于后來ENIG之際不再作怪。不幸的是硫醇處理后沖洗不潔時(shí),難免就會帶硫進(jìn)入剝錫鉛槽,使得剝后的銅墊或側(cè)緣也多少沾上了硫。銅面的硫是化鎳反應(yīng)的死對頭之一,因而想要徹底防止露銅就難上加難了。

 

綠漆品質(zhì)不良──ENIG露銅

綠漆本身的耐化性(Chemical Resistance)要夠好,才能耐得住ENIG高溫長時(shí)間的化學(xué)攻擊(平均80-86℃,兩槽共約20-40分鐘)。大凡此項(xiàng)本領(lǐng)不佳者,ENIG之后的綠漆色澤將會被漂洗而變淺。也就是說綠漆配方中的若干有機(jī)物已溶入化鎳浸金槽液中,久之勢必帶來為害不輕的污染。通常銅面的綠漆厚度不宜低于0.2mil,否則ENIG之后常會出現(xiàn)發(fā)白的現(xiàn)象,也是被退的缺點(diǎn)之一。

 

綠漆顯像不良──ENIG露銅

綠漆顯像不足常使銅墊上留有未能盡除的透明殘膜(Scum),此殘膜中不但含有Na2CO3與消泡劑,并另有已溶入的綠漆成份,一旦附著銅面而又遭后續(xù)之高溫烘烤,就會將與銅面勾搭成為難以去除的“錯化物”(Complexing Compound),而不僅只是稀松平常的氧化物(Oxides)而已。

 

顯像后水洗不良,或吸水滾輪的再污染 ──ENIG露銅

此處水洗的對象是大量濕滑的堿性物質(zhì),必須要用充足的自來水沖洗才完全清除。純水僅具沖淡作用根本洗不掉堿性化學(xué)品,一律用純水清洗,是有錢而無知的蠻干法。正確操典是在快速烘干之前才過門純水,以避免不良水痕的附著。

 

有時(shí)候顯像與水洗都還不錯,但熱風(fēng)吹干前的陳年吸水滾輪,卻是出奇的骯臟,反而把洗凈的板子又給滾涂成了殘膜的附著,成事不足敗事有余。只要用手去摸摸吸水輪面有無滑滑膩膩,就知道是否該洗該換了。任何看不見的Scum只要烘烤老化變質(zhì)(與銅金屬發(fā)生錯化反應(yīng))后,想要在正常流程中去徹底清除,堪稱機(jī)會不大。不過一般在噴錫板操作時(shí),這種惱人的殘膜反而是芝麻小事一椿,高溫強(qiáng)風(fēng)與助焊劑的連手,甚至一次不夠再加一碼下,早已灰飛煙滅無影無蹤了。

 

烘干未冷透即迭板,造成銅面異常氧化──ENIG長胖或S/M破邊顯像及聯(lián)機(jī)水洗烘干冷卻后,進(jìn)入下一站熱烤硬化前常需暫存或搬運(yùn),以配合生產(chǎn)計(jì)劃或不同場地,倘未干透冷透而徑行迭板者,中央部份銅面的異常氧化就會上演,又經(jīng)S/M長時(shí)間烘烤后,斑點(diǎn)或駁面都將一一亮相。此異常氧化一旦出現(xiàn)在“綠漆設(shè)限”(Solder Mask Defined)的邊緣,當(dāng)其進(jìn)入前制程與ENIG本線的微蝕槽時(shí),藥水對該種厚氧化銅的松軟區(qū),將會集中力量大肆攻擊,造成S/M正下方被側(cè)攻侵入,以致綠漆失根掏空。加以ENIG更會在毛細(xì)作用的幫忙下趁虛而入,形成另一種臺面下的“長胖”。

 

有時(shí)S/M中并未異常氧化,但若前后聯(lián)機(jī)的兩道微蝕過度發(fā)威時(shí),也會在綠漆著落與銅面交界處,發(fā)生這種挖墻腳的情形。而且這種粗心大意的“熱迭板”(即使有隔紙之下),也常在其它水洗烘干聯(lián)機(jī)中不斷發(fā)生。

 

 

綠漆烘烤硬化后銅面異常氧化 ──ENIG露銅

正??酒岷笃涓蓛翥~應(yīng)呈現(xiàn)暗紫紅色,凡經(jīng)前處理的刷磨與ENIG本線的微蝕,即可得到純潔的銅面。但原本污染不潔的銅面,烤綠漆后極可能會呈現(xiàn)殘膜的頑固附著,ENIG后露銅的機(jī)會也將大增。且綠漆也不宜過度烘烤,以防變質(zhì)脆化以致附著力變差,而增加在ENIG之后的局部破碎脫落。鎳槽與金槽的溫度過高時(shí),也都將會傷及S/M 。

 

化鎳浸金前之聯(lián)機(jī)預(yù)刷清洗水壓太小或無水沖洗──ENIG墊邊長胖或嵌入綠漆

烘烤S/M后暗紫色的銅面氧化物,須經(jīng)金鋼刷(指有機(jī)纖維的刷毛中混有金剛砂者)搭配強(qiáng)力沖水下進(jìn)行刷磨。正常之刷幅應(yīng)在0.7-1.0cm之間,壓力太大可能造成綠漆的霧化。一旦無水或水壓不足時(shí),則在缺乏滑潤與沖走下,會造成在墊邊聚集或綠漆嵌入之銅粉,此時(shí)的綠漆外觀會呈現(xiàn)局部黑斑。進(jìn)入ENIG的本線時(shí)就會在鈀槽中接受活化的款待,后站中就會冒出不該有的鎳金。此等敗績不但形成局部墊邊長胖,且綠漆表面的鎳金還很不容易摳掉呢。

 

維修刷毛減少露銅

常用之刷毛以刷出#1000的粗度為宜。由于水平輸送具有左中右三條跑道,以中央路線的機(jī)會最為頻繁。久而久之造成刷毛長短不均影響刷銅效果,常會造成板中央各墊面的露銅。此時(shí)應(yīng)采不銹鋼板上貼有粗砂紙的“整刷板”,去對刷毛修整維護(hù),以保持均勻刷磨。

不過目前手機(jī)板流行選擇性ENIG與OSP,兩種皮膜共存的場面,則在做化鎳浸金的前流程時(shí),須用干膜覆蓋后續(xù)OSP管區(qū)的銅面。如此一來當(dāng)然就不能再照章刷磨,以保護(hù)干膜的安全。所剩節(jié)目也只能靠微蝕的單獨(dú)表演了。

 

小型焊墊處理困難──強(qiáng)度不足

即使全面能刷的手機(jī)板,其基頻區(qū)中三、四顆CSP的超小焊墊,也很難得到良好的磨刷成果。此等躲藏在組件肚子底下的微小焊墊,一向是焊性不良焊點(diǎn)不強(qiáng)的隱憂。國立中央大學(xué)化工材料研究所,高振宏教授所指導(dǎo)的一篇論文中,曾說明焊點(diǎn)愈小者,其含金比例就相對會增加,一旦超過 0.1 % 時(shí),將可能引發(fā)脆性。自從Motorola將之改成OSP處理后,已有許多業(yè)者先后步其后塵,以加強(qiáng)焊點(diǎn)免于黑墊之后患。Nokia所采取非常手段的摔落試驗(yàn)(Drop Test),也正是針對此種潛在危機(jī)而做。

 

干燥不全而迭板之過度氧化──ENIG后某些QFP墊面露銅

板子銅面經(jīng)聯(lián)機(jī)刷磨及微蝕后,還要再過水洗與熱風(fēng)吹干,之后迭板的暫存或運(yùn)輸也要等冷卻之后才能出馬。否則多余的熱量及水氣,又會造成板中央小孔邊緣銅面的再次氧化。有時(shí)整批放置太久也會過度氧化,每每使得QFP長墊的整片露銅。

 

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