Nikolaus Schubkegel
前Umicore Galvanotechnik GmbH公司Taiyo产品技术服务工程师
电路板制程通常在阻焊工艺后涂布最终涂层。对于某些特殊应用，可以在阻焊工艺前涂布最终涂层。这种情况下，会在化学镍金（ENIG）或电镀镍金上有阻焊层。阻焊层下面也可能有锡或锡铅，但这种技术已经过时，不再采用。
对含铜的PCB进行表面处理的方法是众所周知的。所有这些化学或机械预处理方法均会增加表面粗糙度，确保良好的阻焊层附着力。很多技术论文都提供了有关该主题的详细信息。但几乎没有关于ENIG或电镀镍金表面制备的文献。
制备铜的主要标准是达到所需的表面粗糙度级别。但是金表面均匀、有光泽且非常薄，我不建议增加金的表面粗糙度，因为金表面本身会被破坏。因此，机械方法（例如刷洗、研磨、喷射擦洗）都不适用于金。
另外，不建议采用化学微蚀，例如酸与氧化剂的混合物。金表面通常能抵抗这些混合物，但是由于ENIG后金的厚度仅为0.03 µm至0.07 µm，金表面多孔。酸和氧化剂会侵蚀金下面的次贵金属，对可焊性和可靠性会产生影响。即使化学镀层较厚，表面仍是多孔的。此外走线的边缘通常未镀覆，也会受到氧化剂的侵蚀。
镍金表面（ENIG、ENIIPIG、ENIPIG、电镀镍金）
可以直接在有镍金涂层的PCB上涂布阻焊层。但是，镀镍金之后最好进行漂洗。漂洗水的电导率不应超过10 µS。化学沉金（ENIG）镀和阻焊油墨涂布之间的间隔必须小于1小时。
在这种情况下，不需要预处理。但是还是建议在涂布阻焊油墨之前进行预处理。将显影作为预处理是有益的工艺步骤。切记，在显影后需要彻底烘干电路板。
随着产量的不断提高，使用显影作为唯一的预处理工艺会干扰正常的阻焊工艺，显影机是阻焊工艺中的关键设备，可以用于显影或预处理，但不能同时用于两者。另外，必须以较低的传输速度进行预处理；否则，不能烘干PCB。
如果ENIG工艺交由外包工厂代工，则停留时间需要更长。有时在涂布阻焊油墨之前要进行光学检查，除此之外在涂布阻焊油墨之前要进行电气测试。所有这些情况下，金表面都可能被指印、灰尘、唾液或油脂污染，因此需要在涂布阻焊油墨之前进行清洗。图1显示了被污染的金表面（右）， 左边是清洗后的金表面。
图1 ：放大1000 倍后，清洗后的ENIG 表面（左）和有可见污染物的ENIG 表面（右）的SEM 照片
为了清洗金表面，建议采用碱性清洗工艺。与中性或酸性清洗剂相比，碱性清洗剂可达到最佳清洗效果。 然而，碱性清洁剂的缺点是往往会大量起泡。如果表面污染较少，则可以在中性或弱酸性介质中进行清洗。
尽管有可用的强酸清洗剂，但我不建议对镍金表面采用强酸清洗工艺。从微观层面来看，要接触多种金属（金、镍、铜）。在强酸介质中，尽管使用了缓蚀剂，对次贵金属的加速腐蚀会产生原电池。
碱性清洗剂有几种类型的碱性清洗剂已实现了商业化。这类清洗剂还能去除因不慎操作在面板上留下的指纹。随着浓度和工作温度的变化，必须强调按技术数据表进行调整。用碱清洗后，需要用软化水冲洗。
这些清洗剂也适用于在发货前清洗有金表面涂层的PCB。最后的清洁步骤将可减少离子污染，显著改善电路板的可焊性和可压焊性。
中性或弱酸性清洁剂也有一些弱酸性或中性的清洗剂，泡沫较少，同时可提供良好的清洗能力。采用这类清洗剂可以通过喷涂或浸涂的方式，但浓度和温度可能因供应商而异。
强酸清洁剂有些公司使用强酸清洁剂，清洁效果相当好，但我不建议在ENIG表面使用。
结论
采用新清洗产品前，必须完成兼容性和可行性测试。需要进行失效模式与影响分析（Failure method and effect analysis，简称 FMEA）。FMEA是一种系统的、主动的工艺评估方法，可识别可能在何处如何发生失效，评估不同失效的相对影响。其目的是确定工艺中最需要更改的部分。在引入新技术（例如新的清洗工艺）时，必须估算其对废水处理、阻焊层附着力、组装、可靠性等的影响；进行一些案例分析即可。此外，必须与供应商联系， 需要遵守化学品技术说明书（TDS）和化学品安全技术说明书（MSDS）的要求。
在环境方面，需要检查对废水处理的影响；一些清洗剂中可能含有络合剂，会对废物处理产生影响。此外，需要评估与PCB叠层或载板其他部分的相互作用。例如，强碱清洗剂适用于镍金表面，但不适用于锡铅、回流锡铅和铝载体上的PCB。最后，还需要检查新清洗剂对铜及浸银性能的影响。
更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》3月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
