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一种电镀厚金产品加工工艺研究

分类:
技术交流
作者:
唐殿军
2017/12/26 09:23

    1  前言

PCB表面处理工艺众多,客户会根据焊接强度、焊接次数、存放时间、使用环境、器件大小、焊接方式、装配方式、成本等综合考量选择相应的表面处理工艺,其中一种印制线路板,客户用于测试、或者作为程序写入等用途的载板,此种PCB要求表面处理具有足够的硬度,这类产品客户表面处理会选用电镀厚硬金工艺,电镀硬金产品因为金厚度较厚,加工方法多,外观严格,难度较高。

 

 2  工艺说明

客户一般要求为阻焊未覆盖的铜面上表面处理为Hard AuHard Gold或电镀硬金,并没有要求阻焊覆盖的位置采用铜面、铜面上覆盖薄金、或硬金等。

使用表面处理镀硬金的产品,硬金一般会用在接触摩擦焊盘上(因为硬金中含有0.25%左右的钴,因此硬度极高,硬度一般为170-200HV,因为金不纯,可焊性差,一般不会用于焊接),硬金表面处理对应客户的使用场景如频繁插拔的金手指插头、频繁接触的控制按键、芯片等测试载板、器件螺母安装接触点,部分相关产品图片如下:

1、用于频繁插拔的金手指插头:耐水平方向频繁摩擦

 

2、用于频繁接触的控制按键:耐垂直方向频繁摩擦

 

3、用于测试:耐垂直方向金属探针的频繁摩擦,或者用于器件螺母安装按压连接的接触点。

            

PCB板插座位置设计               插座样品            插座安装在PCB板上3D图

 

    3    产品加工工艺优化

       对于客户要求表面处理为电镀硬金的产品(即阻焊没有覆盖的位置为电镀硬金,一般并没有要求阻焊下是何种表面处理),因为电镀金过程需要金属形成导电通道才能达到电镀金的目的,如果阻焊下采用铜面,需要采用添加引线电镀金厚再蚀刻引线的工艺,工程较大,并且部分位置间距不够难以添加引线,常规工艺多采用整板电镀镍金的工艺,金作为表面抗蚀层,采用碱性蚀刻工艺制作出图形,常规加工工艺的优点为流程短,缺点是成本高,因为阻焊下面的铜面采用了电镀厚金的工艺,镀厚金在阻焊下面容易形成明显的色差造成阻焊发黑不良,容易造成批量性报废与客户投诉,客户阻焊下面覆盖的铜面积较大,造成了大量的金浪费。

常规的加工工艺部分关键流程

 

         常规工艺阻焊底部也为镀厚金产品,阻焊覆盖位置容易严重发黑

 

由于电镀厚金的作用是耐磨的作用,阻焊下电镀厚金与薄金并不会对可靠性产生任何影响,可以采用以下工艺进行优化,优化后的工艺特点增加了二次干膜工艺(二次干膜保护阻焊下的薄金部分,暴露出需要电镀厚金的位置),成品板阻焊覆盖的非关键位置采用了图电薄金工艺,暴露出来的关键位置采用了镀厚金工艺,可以解决阻焊下面的金面色差不良,有效减少了成本的浪费。

                              优化后的工艺部分关键流程

                         优化后的工艺阻焊底部无发黑不良

 

上述案例的产品1块板优化前的电镀厚金面积为0.1386平方米,优化后的1块板的电镀厚金面积为0.01062平方米,有效的用金量为7.66%,产品金厚30u”,每生产1平米减少消耗26g金盐。

 

      4   结论

       在充分了解客户产品使用用途与客户要求的前提下,对表面处理采用单一电镀硬金要求的产品进行工艺优化,采用二次干膜的图电金工艺加工工艺,可以预防厚金光泽度不均匀影响导致的油墨发黑不良,同时降低成本。

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