呂小偉

（上海美維電子有限公司，上海 201600）

0 前言

隨著電子產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，薄而小的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)前消費(fèi)類電子產(chǎn)品發(fā)展的標(biāo)桿方向，目前公司的核心客戶Hxx的產(chǎn)品已經(jīng)95%以上設(shè)計(jì)為選擇性鎳金產(chǎn)品，此類產(chǎn)品的ENIG（化學(xué)鎳金）和OSP（有機(jī)保焊膜）間距已經(jīng)從原先的0.30 mm～0.35 mm降低到現(xiàn)在的0.20 mm～0.25 mm，這樣的設(shè)計(jì)直接導(dǎo)致此前批量應(yīng)用的選擇性濕膜工藝無法使用。因?yàn)榭蛻魟倶?biāo)中有著明確的上金要求（見圖1所示），所以需要導(dǎo)入二次干膜選化工藝，然而在導(dǎo)入二次干膜的階段，出現(xiàn)了嚴(yán)重的金面表觀缺陷，其中尤其以“金面孔口發(fā)白”和“非金位上金”兩大缺陷居首（見圖2所示），嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)出貨及公司品質(zhì)報(bào)廢，亟須立即系統(tǒng)性改善優(yōu)化并達(dá)到量產(chǎn)可行性的目的。

圖1 客戶剛標(biāo)的升級要求

圖2 二次干膜法后的金面表觀缺陷

1 根源分析

1.1 二次干膜選化工藝現(xiàn)有流程

針對二次干膜板阻焊至ENIG后的工藝流程說明如圖3所示。

圖3 二次干膜選化工藝流程

1.2 二次干膜板ENIG后金面發(fā)白因果對照分析

針對此類二次干膜工藝板ENIG后金面、孔口發(fā)白，小組內(nèi)成員進(jìn)行了各因子貢獻(xiàn)度評分及柏拉圖分析，結(jié)果如圖4。

圖4 金面發(fā)白柏拉圖

通過評分柏拉圖顯示權(quán)重80%因子在“金缸循環(huán)量過大”至“UV與ENIG藥水不匹配”之間，但從“金缸循環(huán)量過大”至“金缸pH過低”之間因子均為產(chǎn)線檢查或缺陷板看板可以直接確認(rèn)，因此僅需對柏拉圖前三大因子安排簡單實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，排查匯總?cè)绫?所示。ENIG板在UV后易形成金面發(fā)白的原理是UV過程中油墨中的S元素釋放出來會(huì)導(dǎo)致鎳沉積異常。

表1 金面發(fā)白原因排查匯總表

通過了以上一系列原因分析排查，已經(jīng)初步確認(rèn)到二次干膜板ENIG后的金面發(fā)白原因，以下將會(huì)安排系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化改善確認(rèn)。

2 改善實(shí)驗(yàn)及批量驗(yàn)證

2.1 ENIG主線藥水調(diào)整測試

從表2測試結(jié)果看藥水調(diào)整無法杜絕，故判定藥水方面無可行的改善方案，需要繼續(xù)尋找其他改善方案。

表2 ENIG主線藥水調(diào)整測試結(jié)果

2.2 ENIG前工藝原理分析

鑒于目前的藥水體系無法變更并對發(fā)白無法杜絕，同時(shí)增加UV后對非金位上金有明顯的改善，通過圖5分析計(jì)劃通過提高烘板溫度替代UV，同時(shí)確認(rèn)ENIG后發(fā)白、非金位上金兩大缺陷。

圖5 UV固化原理分析

鑒于遇上的分析可提高烘板溫度來替代UV，同時(shí)確認(rèn)ENIG后發(fā)白、非金位上金兩大缺陷，以下的改善實(shí)驗(yàn)將會(huì)安排取消UV并采用高溫烘烤替代。

2.3 ENIG前工藝改善實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

2.3.1 改善前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

從圖6統(tǒng)計(jì)的改善前后數(shù)據(jù)來看，使用140 ℃、15 min替代原先的中低溫烘烤+UV后缺陷率有了明顯的下降，后續(xù)將會(huì)安排批量驗(yàn)證。

圖6 UV 與熱烘烤的實(shí)驗(yàn)板金面表觀缺陷比例

2.3.2 改善前后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)

（1）“提高烘板溫度”對比“UV”金面發(fā)白的改善效果確認(rèn)，如圖7所示。

圖7 金面發(fā)白的改善效果

結(jié)論：檢驗(yàn)確認(rèn)需要樣本量3 set（min），實(shí)際收集了9906 set，樣本量足夠，檢驗(yàn)確認(rèn)P value=0<0.05，拒絕原假設(shè)，接受備用假設(shè)，即提高烘板溫度后金面發(fā)白較先前UV流程要降低 。

（2）“提高烘板溫度” 對比“UV”非金位上金的改善效果確認(rèn)，如圖8所示。

圖8 非金位上金的改善效果

結(jié)論：檢驗(yàn)確認(rèn)需要樣本量2478 set（min），實(shí)際收集了9906 set，樣本量足夠，檢驗(yàn)確認(rèn)P value=0<0.05，拒絕原假設(shè)，接受備用假設(shè)，即提高烘板溫度后非金位上金較先前UV流程要降低且有效。

2.4 批量測試和效果驗(yàn)證

從以上實(shí)驗(yàn)確認(rèn)提高烘板溫度對比UV的有效性檢驗(yàn)結(jié)果來看，使用高溫烘烤替代UV固化不但解決了ENIG后金面發(fā)白問題，而且非金位上金也有明顯的改善，內(nèi)部安排批量推廣驗(yàn)證有效性，原始數(shù)據(jù)及具體假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 UV vs 熱烘烤的批量板金面表觀缺陷比例

從以上批量測試統(tǒng)計(jì)的改善數(shù)據(jù)來看，使用140 ℃、15 min替代原先的中低溫烘烤+UV后金面表觀缺陷率有了明顯的下降，可以有效地改善降低金面表觀缺陷。

3 經(jīng)濟(jì)效益評估

3.1 直接經(jīng)濟(jì)效益評估

改善后的直接經(jīng)濟(jì)效益評估數(shù)據(jù)見圖10所示。

圖10 改善后的直接經(jīng)濟(jì)效益評估

3.2 間接經(jīng)濟(jì)效益評估

（1）簡化了二次干膜UV固化流程，縮短了干膜后ENIG前的熱烘烤固化時(shí)間，總體提高了生產(chǎn)效率，使二次干膜選化工藝產(chǎn)品的生產(chǎn)周期加快；

（2）改善降低了二次干膜選化工藝產(chǎn)品的金面發(fā)白和非金位上金的缺陷率，從而降低了FQC的檢查和維修成本；

（3）提高了準(zhǔn)時(shí)交貨率，間接為公司贏得了客戶端的信譽(yù)度；

（4）改善后未收到過此類客戶的類似金面表觀缺陷投訴。

4 結(jié)論

經(jīng)過上述研究與改善，最終結(jié)論如下。

（1）二次干膜選化工藝產(chǎn)品采用中低溫?zé)岷婵?UV可以降低非金位上金的金面表觀缺陷；

（2）二次干膜熱固化溫度提升到140 ℃不但可以讓二次干膜有效固化來避免ENIG的攻擊，同時(shí)可以取消UV固化流程，從而避免UV后的有機(jī)副產(chǎn)物，批量應(yīng)用驗(yàn)證可行；

（3）中磷ENIG藥水無法避免UV后的副產(chǎn)物導(dǎo)致發(fā)白問題，后續(xù)研究高磷ENIG藥水的匹配性。