印制電路板金面平整度的控制方法研究

曾金榜 肖 凱 謝倫魁 王 波 肖志勇

（深圳市景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 518102）

0 前言

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對應(yīng)用于滑行接觸系統(tǒng)的PCB要求越來越高，如汽車行使過程中左右轉(zhuǎn)向開關(guān)、雨刷開關(guān)、車窗開關(guān)，由于需多次接觸磨擦，客戶要求此類PCB表面粗糙度小，金面平整，產(chǎn)品耐磨性能好，以減少表面的磨擦阻力。

1 金面平整度影響因素分析

金面平整度影響因子進行魚骨圖分析，其中主要影響因子有表面銅粒、表面磨痕、表面粗糙度以及沉鎳金鍍層等（見圖1）。

2 試驗流程及方案

2.1 試驗流程

（1）正片流程：開料→鉆孔→化學(xué)鍍銅/板電銅→外層線路→圖形電鍍→外層蝕刻→防焊→化學(xué)鍍金

（2）負片流程：開料→鉆孔→化學(xué)鍍銅/板電加厚→外層線路→外層蝕刻→防焊→化學(xué)鍍金

2.2 試驗設(shè)備

（1）粗糙度測量設(shè)備：激光共聚焦顯微鏡VKX100

圖1 金面平整度影響因子魚骨圖分析

（2）檢測方法： 測量金面的Rpk（Reduced peak height）值

（3）其它按照生產(chǎn)常規(guī)設(shè)備即可。

2.3 試驗方案

選取可能影響金面平整度的相關(guān)參數(shù)，如工藝流程、前處理方式、沉鎳金層鎳后等，采用正交試驗法，確定影響金面平整度相關(guān)因子及水平如表1。采用正交實驗法，共6個因子、2個水平，正交后共8組實驗，見表2。

2.4 判斷標準

板面選取10個測試點，顯微鏡倍數(shù)：1000×，掃描范圍：（272.946×204.643）μm；Rpk（峰值高度）要求≤0.15 μm。

3 試驗結(jié)果

測量儀器：激光共聚焦顯微鏡VK-X100，Rpk測量結(jié)果見表3。

在激光共聚焦顯微鏡VK-X100下，測量結(jié)果合格的金面平整度如圖2所示。

從激光共聚焦顯微鏡VK-X100測量結(jié)果圖片看出，Rpk≤0.15 μm合格的金表面光滑無明顯凸點、凹坑；不合格的金表面有明顯的凸點、凹坑。對以上數(shù)據(jù)，使用軟件計算主效應(yīng)如圖3。

表1 試驗因子及水平

表2 正交實驗配對

表3 金面測量Rpk的結(jié)果（單位：μm）

圖2 試驗6 RPK測量合格示例

圖3 金面平整度Rpk主效應(yīng)圖

小結(jié)：從主效應(yīng)圖可以看出，采用負片流程，同時防焊采用超粗化前處理能得到最優(yōu)的表面平整度，負片流程相比正片流程銅粒較少，同時需在防焊時避免采用火山灰前處理造成板面磨痕印。

5 重復(fù)性驗證

為確保測試結(jié)果的準確性，按照試驗結(jié)果，選取最佳的因子及水平進行重復(fù)性驗證，具體參數(shù)如表4所示。最終測試結(jié)果見表5所示。以上重復(fù)性驗證結(jié)果顯示，在選取最優(yōu)的組合后，符合Rpk≤0.15 μm的平整度要求（見表4）。

6 總結(jié)

通過以上DOE試驗結(jié)果可以看出，通過幾種影響因子的正交試驗，在選取最優(yōu)組合測試后，金面的Rpk值可控制在≤0.15 μm以內(nèi)，需要控制的重點為設(shè)計時采用負片流程減少銅粒的產(chǎn)生，同時在防焊時盡量避免采用磨板的方式進行前處理。通過本次試驗結(jié)果，期望對行業(yè)內(nèi)其他有表面平整度、粗糙度要求的PCB板制作能有一定的參考意義。

表4 選取最佳的因子及水平進行重復(fù)性驗證

表5 重復(fù)性驗證結(jié)果（單位：μm）

圖4 重復(fù)性驗證Rpk測量示例