電鍍鎳金線路板省鎳金工藝方法詳細(xì)介紹

　　摘要｜本文旨在為業(yè)界介紹一種可節(jié)省鎳、金用量的電鎳、金線路板的制作方法，該方法包括在覆銅板上鉆孔、沉銅及鍍銅，利用該方法生產(chǎn)可減少鎳、金的受鍍面積達(dá)70~80%，因而可節(jié)約貴金屬鎳和金，并有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。該工藝方法生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)(廣州五所)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求，并于2009年9月通過(guò)了由深圳市科技局組織的權(quán)威專家組的科技成果鑒定，若全行業(yè)推行此工藝方法每年將產(chǎn)生綜合經(jīng)濟(jì)效益100億元。

　　一、前言

　　正如人們所知，印制線路板(PCB)幾乎應(yīng)用于我們所能見(jiàn)到的所有電子設(shè)備中，它是通過(guò)在絕緣基材上設(shè)置電子元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形而形成，其制造工藝較為復(fù)雜。在要求較高的印制線路板上都要在其導(dǎo)電圖形的銅箔表面鍍鎳和金，以防止銅的遷移和氧化，并提高導(dǎo)電和抗氧化性能。傳統(tǒng)印制線路板的電鎳、電金工藝中，其電鎳、電金的范圍包括全部導(dǎo)電圖形，而實(shí)際上，在印制線路板上的導(dǎo)電圖形的銅箔的易氧化部位并非所有圖形，而是主要在焊接及金屬孔部位，即通常所稱的焊盤(pán)部位。由于在傳統(tǒng)電鎳、電金工藝中，在所有導(dǎo)電圖形上均需鍍上鎳和金，因此需消耗大量的鎳和金，而鎳和金又為貴金屬，在不需要電鎳、電金的部位鍍鎳和金不僅反映了傳統(tǒng)工藝的重大缺陷，而且直接導(dǎo)致了貴金屬的浪費(fèi)，并大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

　　我司發(fā)明并獲得國(guó)家級(jí)專利的可節(jié)省鎳、金用量的電鎳、金線路板的制作方法，即旨在解決上述問(wèn)題，提供一種有選擇地電鎳、電金，以減少鎳、金的受鍍面積及鎳、金用量，因而可有效節(jié)約貴金屬，并減少企業(yè)生產(chǎn)成本。

　　二、電鍍鎳金線路板省鎳金工藝方法的實(shí)施步驟

　　該方法包括在覆銅板上鉆孔、沉銅及鍍銅，現(xiàn)以雙面板為例，對(duì)其實(shí)施步驟加以說(shuō)明：

　　首先在經(jīng)裁切及烤板的覆銅板上按客戶要求編制的程序鉆孔，然后對(duì)鉆孔進(jìn)行沉銅及鍍銅處理，以使覆銅板兩面的電路導(dǎo)通，上述步驟同常規(guī)工藝。而本工藝的要點(diǎn)在于，通過(guò)線路板上形成二次線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路圖形進(jìn)行有選擇地電鎳、電金。

　　A、在鍍銅后的線路板上貼一層干模，所述干膜為水溶性干膜，它是一種感旋光性聚合物，可商購(gòu)獲得。貼膜后將制作的正片貼到干膜上，該正片為僅有用戶要求的線路板圖形的所有需焊接部位及金屬孔的焊盤(pán)及金屬孔焊盤(pán)的感光正片。貼有正片的線路板經(jīng)曝光和顯影處理后形成一次線路，顯露出線路圖形的所有需焊接部位及金屬孔的銅面，該一次線路如圖1A、圖1B，其中，圖1A為頂層線路，圖1B為底層線路，由圖中可見(jiàn)，所有需焊接部位及金屬孔僅占整個(gè)線路圖形的20~40%左右。

　　B、對(duì)線路圖形進(jìn)行檢查后，在所有需焊接部位及金屬孔的銅面上電鍍鎳、金，其中，鍍鎳是作為金層與銅層之間的屏障，防止銅的遷移。鎳液則是鎳含量高而鍍層應(yīng)力極低的氨基磺酸鎳(Nickel Sulfamate Ni(NiH2SO3)2)。鍍金用的金為金鹽(Potassium Gold Cyanide金氰化鉀，簡(jiǎn)稱PGC)。電鍍鎳、金后用NaOH或KOH溶液退膜，將不需要焊接部位的覆蓋膜退除。由于電鍍鎳、金的受鍍面積減少了40~60%左右，因此大大減少了鎳和金的用量。

　　C、在退膜后的線路板上全覆蓋濕膜，該濕膜為液態(tài)感光油墨。然后將制作的負(fù)片貼到濕膜上，該負(fù)片為含有所有用戶線路圖形的感光負(fù)片。貼有負(fù)片的線路板經(jīng)曝光和顯影后形成形成二次線路，顯露出所有非線路圖形部分的銅面，該二次線路如圖2A、圖2B所示，其中圖2A為頂層線路，圖2B為底層線路。

　　D、對(duì)線路圖形進(jìn)行檢查后用常規(guī)時(shí)刻方法蝕刻，把將非線路部分即非導(dǎo)體部分的銅溶蝕掉，而保留線路部分，然后進(jìn)行退膜和蝕檢；

　　E、未來(lái)消除銅面氧化，并對(duì)線路進(jìn)行微蝕，以有效保證阻焊油墨與板面及金屬面的結(jié)合，本方法設(shè)置了去氧化步驟，即對(duì)蝕檢后的線路板在制作阻焊前進(jìn)行去氧化處理，以去除銅面的氧化物，具體地說(shuō)，去氧化處理是用雙氧水、冰醋酸與清水的混合液進(jìn)行處理?；旌弦褐校p氧水的體積百分比含量為0.1~0.3%，冰醋酸的體積百分比含量為4~5%，余量為清水。處理時(shí)，將線路板浸入雙氧水與清水的混合液中，線路板不能露出液面，浸泡約10~30秒鐘后取出。

　　F、去氧化處理后，經(jīng)常規(guī)的阻焊、曝光、顯影、印制元件符號(hào)及形狀加工等步驟后制成僅在需焊接部位及金屬孔部位電鎳、金的線路板。

　　需說(shuō)明的是，步驟A中所述正片是僅含有所有需焊接部位及金屬孔的焊盤(pán)及金屬孔焊盤(pán)的感光正片；步驟C中所述負(fù)片是含有所有用戶線路板圖形的感光負(fù)片；步驟E中，所述去氧化處理是線路板浸入含體積百分比0.1~0.3%的雙氧水，4~5%的冰醋酸與清水的混合液中，浸泡約10~30秒鐘。

　　三、電鍍鎳金線路板省鎳金工藝的經(jīng)濟(jì)效益分析

　?。?）、本工藝自我公司研發(fā)成功以來(lái)，已在我公司穩(wěn)定推行一年多，期間產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，由于本工藝核心創(chuàng)新點(diǎn)是利用有選擇性的電鍍鎳金，極大的縮小了電鍍鎳金的面積，從而達(dá)到節(jié)約成本的目的，提高了我公司產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具體效益分析如下：

　　傳統(tǒng)電鎳金工藝，生產(chǎn)物耗成本如下：(受電面積比率為CS：70%、SS：70%，電鎳15分鐘、電流密度18-20ASF、電金25秒。單價(jià)為市場(chǎng)參考價(jià))。

　　由上述數(shù)據(jù)可得出：每千尺成本為11848.3元，折合每平方米成本為127.5元，同時(shí)按理論上電鍍面積比例單面每減少10%成本將會(huì)減少大約：9.10元/㎡。

　　1、我司部分產(chǎn)品省鎳金工藝與傳統(tǒng)工藝電鍍面積及減少電鍍成本比較如下：

　　由上表中可看出兩種工藝相比較，省鎳金工藝中的電鍍面積僅占傳統(tǒng)電鍍鎳金的20%-35%，減少的面積占原面積比例高達(dá)：65%-80%，電鍍鎳金節(jié)約的成本在70-98元/㎡。

　　2、當(dāng)然由于兩種工藝在具體工藝流程上的差異，有些工序比傳統(tǒng)工藝多了一些，額外增加了一些成本：

　　A：工藝比較：

　　a、省鎳金工藝：銅板→絲印制作一次線路→線路檢查→電鍍鎳金→一次退膜→絲印制作二次線路→二次線路檢查→蝕刻→二次退膜→蝕檢

　　b、傳統(tǒng)工藝：銅板→絲印制作線路→線路檢查→電鍍鎳金→退膜→蝕刻→蝕檢

　　由此可看出，省鎳金工藝比傳統(tǒng)工藝相比增加了：二次線路制作及檢查、二次退膜、因此而增加了成本如下

　　B、線路制作物料消耗及人力成本：（單價(jià)為市場(chǎng)參考價(jià)）

　　C、退膜物料消耗（單價(jià)為市場(chǎng)參考價(jià)）

　　由上可計(jì)算出增加的成本為每千尺1342.5元，折合為14.4元/㎡。

　　3、電鍍鎳金節(jié)約的成本在70~98元/㎡、扣除增加的成本為14.4元/㎡，省鎳金工藝在生產(chǎn)成本上最終可節(jié)約的總制作成本在每平方米55~85元之間，卻當(dāng)減少的面積占原面積比例越大效果越明顯，如下表所示：

　?。?）、傳統(tǒng)化鎳金工藝的板采用本工藝方法生產(chǎn)也可完全滿足客戶的品質(zhì)要求，同時(shí)也可極大的節(jié)約成本，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，提高公司產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具體效益分析如下：

　　1、工藝比較：

　　a、省鎳金工藝：銅板→絲印制作一次線路→線路檢查→電鍍銅鎳金→一次退膜→絲印制作二次線路→二次線路檢查→蝕刻→二次退膜→蝕檢→防焊→印字符→后工序

　　b、傳統(tǒng)化鎳金工藝：銅板→絲印制作線路→線路檢查→電鍍銅錫→退膜→蝕刻→退錫→蝕檢→防焊→印字符→化鎳金→后工序

　　由此可看出，傳統(tǒng)化鎳金工藝比省鎳金工藝相比增加了：電銅錫、退錫、化鎳金, 增加了:二次線路制作及檢查、二次退墨。

　　2、傳統(tǒng)化鎳金工藝中的電銅錫及退錫中生產(chǎn)物耗成本如下：〈受電面積比率為CS：50%、SS：50%電銅45分鐘、電流密度18-20ASF,電錫10分鐘、電流密度12-14ASF。單價(jià)為市場(chǎng)參考價(jià)〉

由上述數(shù)據(jù)可得出：每千尺成本為4464.05元，折合每平方米成本為48元。

　?。?）、省鎳金工藝比傳統(tǒng)化鎳金工藝多:二次線路制作及檢查、二次退墨,額外增加的成本如下：

　　線路制作、退墨物料消耗及人力成本：（單價(jià)為市場(chǎng)參考價(jià)）

　　增加的成本為每千尺1342.5元，折合為10.6元/㎡。

　?。?）、省鎳金工藝中的電銅鎳金與傳統(tǒng)化鎳金工藝中的化鎳金對(duì)比電銅鎳與化鎳所用的成本相當(dāng),但由于化學(xué)金與電鍍金在物理特性上的差別(化學(xué)金金層柔軟而硬度及覆蓋性差,電鍍金硬度及覆蓋性強(qiáng))使的化金的厚度常規(guī)要求在1-2微英寸才可滿足客戶生產(chǎn)要求,但電鍍金的厚度常規(guī)要求在0.3-0.8微英寸就可滿足客戶生產(chǎn)要求 ,所以電鍍金在成本上要節(jié)約僅占化學(xué)金的40%以下(化學(xué)金所用金的成本為50-65元/㎡)既30元/㎡以上.新工藝總成本節(jié)約(48.0+30-10.6)既67.4元/㎡ 　　

　　 四、總結(jié)

　　電鍍鎳金線路板因其優(yōu)良的焊接及電氣性能和特有的耐磨特性被廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)，現(xiàn)代電子行業(yè)的更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，因而大量的貴重金屬鎳和金被消耗和浪費(fèi)。同時(shí)電鍍鎳金線路板制造中貴重金屬的節(jié)約控制問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)都是印制線路板行業(yè)同仁努力去解決的問(wèn)題，但效果卻都不明顯。一方面，生產(chǎn)需要大量的貴重金屬鎳和金，另一方面，貴重金屬又極其稀有并具有高昂的市場(chǎng)價(jià)格，這就迫切需要一種能明顯節(jié)約貴重金屬同時(shí)又能不影響鎳金線路板品質(zhì)的新工藝?；谝陨峡紤]，我司開(kāi)展研發(fā)并發(fā)明了此工藝。

　　此工藝填補(bǔ)了行業(yè)空白，它的問(wèn)世是一次突破，采用此工藝無(wú)需對(duì)原有機(jī)器設(shè)備及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行任何改變也無(wú)需增加其他原材料，既能達(dá)到大量節(jié)約貴重金屬鎳、金的效果，同時(shí)，還可達(dá)到降低環(huán)境污染促進(jìn)清潔生產(chǎn)的目的，體現(xiàn)線路板企業(yè)的社會(huì)責(zé)任，為企業(yè)樹(shù)立良好的社會(huì)形象做出貢獻(xiàn)，特在此作簡(jiǎn)要介紹，希望于同行有所幫助。

　　文章摘自《印制電路資訊》09年11月第6期