電鍍工藝是印制電路板（PCB）制程中關鍵的工藝流程。傳統的加工線體為龍門式設備，天車將飛巴上的板件按照一定程序運行和加工。由于龍門線在人力成本、現場環境以及加工性能方面都處于劣勢，將逐漸被垂直連續電鍍線（VCP，Vertical Continuous Electroplating Line）取代，從而實現全自動上下板以節約人力，封閉的構造也使得周邊的環境改善，其在鍍層均勻性、電鍍效率等方面比龍門線更具優勢。以往垂直連續電鍍線制造成本比較高，2010年前主要在歐美、臺資企業應用廣泛。隨著國內設備制造商的制造能力不斷升級，制造成本降低，國內的電路板廠都開始批量引入這種線體，廣泛應用于全板電鍍的加工。

  隨著技術層面的不斷升級，其鍍銅的均勻性提高而導致電鍍成本下降、品質提升，使VCP電鍍優勢突現，2015年起逐漸有PCB廠采用垂直連續電鍍線加工圖形電鍍工藝。相對于全板電鍍工藝，圖形電鍍工藝用于生產的實例不是很多。本文針對我司藥水在深圳某企業搭配垂直連續電鍍設備生產時發生的鍍層孔破現象進行分析驗證，得出了鍍層孔破發生的主要影響因素，并針對性地給出改善對策和建議。 

1 VCP圖形電鍍層孔破背景 

  H客戶的VCP線是一條全新的鋼帶式垂直連續電鍍線，在2017年12月投入使用。其工藝流程為：除油—二級水洗—微蝕—二級水洗—鍍銅預浸—鍍銅—二級水洗—鍍錫預浸—鍍錫—三級水洗—熱風吹干—收料。在開始量產圖電板件時，電測室陸續反饋孔徑≤0.35 mm的小孔板出現孔破異常，代表性異常切片（如圖1）。

  發生孔破的異常板件集中出現0.35 mm以下的小孔，其中0.25 mm孔徑出現比例最高，前期電測統計孔破不良數據（如表1）。

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 VCP圖形電鍍層孔破問題魚骨圖及切片分析 

  針對電鍍的孔破現象，我們可以借助魚骨圖來分析其發生的原因。將所有影響電鍍孔破的因子列出，并分為來料、設備、參數、操作和環境等五個方面來分析（見圖2）。

  客戶端的孔破切片中存在兩種不良現象：孔口區域孔破占到30%；孔內占到70%左右。結合現場的實際生產狀況、設備和環境，根據孔破的切片問題點，進行魚骨圖分析，主要異常可能在于設備、來料和參數三方面。一方面是板件本身存在干膜流膠入孔的現象，而VCP線由于除油槽采用噴淋、處理時間短，處理效果差，造成除油質量不佳，流膠未清洗干凈，從而電鍍時產生抗鍍，造成該區域在VCP圖形電鍍中未電鍍上銅和錫，蝕刻時造成孔破現象；另一面鍍錫槽的噴嘴流量過小，導致小孔內殘留的氣泡不能溢出，氣泡殘留在孔內，影響小孔中間鍍錫的質量，造成鍍錫層未能完全覆蓋小孔中間的銅層，蝕刻時沒有錫層保護而形成氣泡型孔破。

  對孔破的切片進行分析確認，在孔口的區域由于槽液交換性相對較好，所以不存在孔內氣泡的殘留。根據微蝕后的切片觀察到板電層/圖電層斷開整齊，靠近板面由于存在錫層保護未被咬蝕，而接近孔內的鍍層可能由于鍍錫不良或者由殘膠影響了鍍錫效果，從而造成鍍銅層被咬蝕；在孔內的區域，整體的孔破呈現弧形狀，板電層和圖電層的銅都被咬蝕，該區域屬于鍍錫交換性不夠或者鍍錫過程中氣泡殘留造成。

  結合客戶端板件的部分，相同板件在龍門線加工不會出現孔破的問題，說明該種孔破與沉銅、全板電鍍工藝無關。另外該設備的鍍銅段在生產全板電鍍板件時，孔內銅鍍層正常，說明鍍銅缸正常。所以主要從外層圖形工藝、電鍍前處理以及鍍錫槽進行方案設計與改善驗證，主要從以下三個方面進行排查和測試：

（1）對比外層圖形工藝的影響，分別在龍門線和圖電線測試；

（2）改善前處理槽的工藝參數，測試前處理槽的改善效果；

（3）錫缸的測試，采用不同的噴流強度來進行加工，測試鍍錫槽的影響。

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孔破分析改善 

  按照以上魚骨圖和切片原因分析的結果，制定了表2中的行動方案進行測試。

  按照表2中的行動項目，首先對第一項和第二項進行了測試，排除了外層圖形干膜的影響和鍍銅槽的影響，基本上將原因定位于鍍錫段。通過第三項改善除油的效果，將除油更換為龍門線的除油劑進行除油，板件還是存在孔破的現象，最終將這次孔破的問題定位于鍍錫段。測試結果表明：本次的孔破主要是鍍錫槽引起的，與外層圖形工藝和電鍍前處理的關系不大。

  對于錫槽改善，第一步測試了在鍍錫前預浸槽中補加相應鍍錫添加劑的效果。通過補加添加劑增加板件內小孔的潤濕性，電測顯示還存在孔破的問題，說明通過加強潤濕效果改善不大，同時在錫槽內將鍍錫添加劑的濃度進行提升，但是做板過程中還是存在較高比例的孔破，說明提高鍍錫添加劑對孔破無顯著改善效果。

  第二步，對錫槽的循環過濾泵噴流強度進行提高，改善噴流對孔內的藥水交換大小和排氣沖擊力。對比前后三次料號K056板件加工條件以及結果，在錫槽頻率40Hz提高到50Hz有明顯改善，噴流泵受到最大功率的影響，不能繼續提升噴流量。

  第三步，對鍍錫槽中噴嘴流量的大小進行測試。從前面的行動可以看出增加噴流量對改善孔破有一定的效果。因為我司鍍錫光劑在其他客戶都有與VCP設備有過實際的生產線，在其余客戶端都未出現孔破的現象，這條VCP線是一條新設備，問題點可能在設備的構造上。對錫槽設備以及周邊設備的點檢中發現，銅缸噴嘴的直徑為2.0 mm，而錫缸噴嘴的直徑為3.0 mm。客戶有大量的0.2~0.25 mm孔徑的板件出現孔破，懷疑是由于噴嘴開口偏大，造成噴流的流速偏低，鍍錫液在小孔內的交換性不足，造成小孔內有氣泡殘留，故將鍍錫段的噴管全部更換成噴嘴直徑為2.0 mm的噴管。由于減小了噴嘴的直徑，相對于增加了噴流流速的大小，對孔內鍍錫的交換性大幅度的提升。通過相關的測試，現場未出現有鍍層空洞的不良現象。

  在龍門線加工工藝中，由于存在搖擺和震動，小孔的加工性能良好。而VCP設備中沒有搖擺和機械振動，只有噴流，對于小孔的加工，當噴流的流量太小或者流速太低時，造成鍍錫液在小孔內的交換性差，孔內存在氣泡，鍍錫層不能有效覆蓋小孔的孔壁，蝕刻后出現孔破現象。

  本次客戶通過減小噴嘴的直徑，提高錫槽的噴流流速，改善鍍錫槽溶液在小孔內的交換性，從而改善鍍錫質量。更改后客戶端持續了半年左右的生產，生產過程中再未出現孔破現象，至此客戶端因鍍錫不良造成的小孔孔破問題徹底解決。

4 結論 

  在圖形電鍍制程中，對于外層干膜流膠型的孔破問題，一般通過改善除油的效果和干膜板件的放置環境來進行改善；對于氣泡型的孔破，VCP線只能采用加強循環過濾的流速方式進行改善。

  通過針對客戶端時的孔破原因進行全面分析，并逐一排查層別，得出孔破的主要原因是由于鍍錫槽噴嘴直徑偏大、噴流流速小而導致的鍍錫不良。垂直連續電鍍設備由于槽液的交換方式和傳統的龍門線不一樣，不含有震動和機械搖擺，對于小孔（0.25 mm以下）或者高厚徑比(6:1以上)的加工，槽液的貫穿性差。在過濾循環設備噴流流量一定的環境下，將鍍錫槽的噴嘴開口控制在適當的范圍，提高噴液的流速大小，增加藥水到板面的壓力，使鍍錫液能夠貫穿板件，起到良好的排氣效果和交換作用，從而改善因鍍錫不良而造成孔破問題。