解密阻焊油墨镍钯金后发黑问题与改善措施

　　在电子制造领域，印制电路板（PCB）的质量至关重要，而阻焊油墨作为 PCB 的关键组成部分，其性能和外观直接影响着产品的可靠性和表观质量。A 油墨是一款常见的二液型感光防焊油墨，以其优良的耐电镀金性及耐化金性，在 PCB 制造中得到广泛应用。然而，在化学镍钯金（ENEPIG）制程中，A 油墨却出现了令人困扰的发黑现象，这不仅严重影响了电子设备的可靠性，还在表观上留下瑕疵，给生产企业带来了巨大的挑战。
　　问题初是在沉镍钯金工序的 IPQC 抽检中被发现的，某型号 PCB 在沉镍钯金后出现绿油片状发黑问题，同时板面存在星点金粉，不良比例高达 72%。为了深入探究这一问题的根源，研究人员运用扫描电子显微镜（SEM）和能谱元素分析（EDS）对镍钯金后发黑的 A 油墨及正常油墨进行了细致分析，并对同批次发黑镍钯金板与不发黑镍钯金板进行退绿油处理，得出了一系列关键数据和结果。
　　研究结果显示，发黑问题板与正常板油墨厚度差异不大，但表观上发黑油墨表面存在较多空洞和凹陷，正常油墨空洞相对细小；发黑油墨元素分析显示表面存在金元素；而发黑油墨与正常油墨在退绿油后铜面差异不明显。进一步对镍钯金制程进行细分研究，发现进镍钯金线之前绿油表面无发黑，出镍钯金后则出现片状发黑，因此锁定阻焊来板或沉镍钯金线存在异常。
　　从生产过程来看，该问题可能有两个切入点：一是油墨本身存在异常，由于仅这一款型号的 PCB 存在发黑问题，其他型号镍钯金板无此现象，所以可能与油墨本身特性有关；二是镍钯金线存在异常，实际生产中，镍钯金后绿油正常的 A 油墨板是在更换镍缸及除油缸后生产的。研究人员从人、机、物、法、环这五个方面对产生该问题的原因进行分析，并列出鱼骨图，为后续的实验和研究提供了清晰的方向。
　　为了重现发黑问题，研究人员分别进行了来料设计实验和镍钯金线设计实验。来料设计实验中，使用问题工单中发黑的已沉镍钯金的板作为实验板，重新制作 A 绿油，阻焊曝光分别使用 ORC 曝光机与奥宝曝光机，同时做镍钯金处理。结果显示，重做绿油的测试板镍钯金后无发黑，但问题工单的板却发黑明显。镍钯金线设计实验中，使用问题工单中无发黑的已沉镍钯金的板作为实验板，针对镍钯金线药水缸进行产线各缸体模拟实验。实验发现，A 测试板经过镍缸之后已经出现了发黑现象，镍缸前测试板无发黑。
　　通过对镍钯金线各个药水缸的模拟实验，研究人员初步认为 A 油墨问题板是受镍缸药水攻击导致的绿油发黑问题，且问题板来料同样存在异常，该发黑现象是镍缸与来板异常共同作用的结果。
　　为了进一步确认影响 A 油墨镍钯金后发黑的主要因素，研究人员从镍缸 MTO、镍缸负载、镍缸各组分以及镍缸缸体本身等方面进行了深入研究。实验结果表明，镍缸 MTO 越大、镍缸负载越大、镍缸 pH 越高，测试板发黑面积越大，发黑程度与这些因素强相关；而绿油发黑与缸体本身无关。
　　从机理上来说，当油墨表面存在较多空洞或凹陷时，在活化缸中更容易吸附钯原子而不易被酸清洗干净。在镍钯金制程中，沉镍时间长，药水温度高，过程搭配震荡和气顶，镍缸药水有充足的时间反应，在某些物质的攻击下，油墨的化学结构发生变化，对可见光的吸收光谱改变，从而产生颜色变化。
　　针对镍缸前中后期状态差异的研究发现，随着镍缸 MTO 的升高，镍缸药水中的杂质如油墨溶出物、板材溶出物等相关有机成分的含量升高，使得镍缸波美度呈现升高趋势，而镍缸稳定剂含量对 A 油墨的发黑问题影响不显著。
　　为了改善 A 油墨在镍钯金后的绿油发黑问题，研究人员进行了 UV 固化实验。实验结果表明，通过在镍钯金前过 UV 固化可明显改善甚至杜绝 A 油墨在镍钯金后的绿油发黑问题。对 UV 固化前后的绿油状态进行扫描电子显微镜（SEM）分析，发现过 UV 固化后凹陷面积有变小趋势，微观结构越来越致密，油墨表面张力降低，改善了药水残留问题。
　　综上所述，A 油墨镍钯金后发黑的产生原因是镍钯金线镍缸（后期）药水与来板异常（空洞面积大）共同作用的结果。相同状态的 A 油墨，镍缸 MTO 越接近后期，发黑情况越严重，发黑程度与镍药水的杂质含量及攻击性有关。若要防止 A 油墨在镍钯金后出现发黑问题，可执行的措施包括但不限于减小油墨研磨粒径减少空洞、适当提高曝光能量、表面处理前增加 UV 固化等，还可采取在镍钯金线镍缸前期（MTO＜0.5）生产进行补救。