長短印製插頭pcb利用印製插頭長度不同的設計，滿足印製插頭與座子插拔時先接地後接電保護的作用，利用這種延時防錯設計，預防器件無保護而產生燒毀問題，這種設計得到了廣泛應用，其中光模組產品此類設計應用較多，隨著5g通訊的商業應用，配套的5g光模組、資料中心產品將有巨大的市場潛力，行業高階高速光模組，一般需要滿足金絲鍵合工藝要求和印製插頭耐磨要求，表面處理趨於採用鎳鈀金（或沉厚金）+長短印製插頭鍍硬金工藝，這類產品pcb加工時為保證印製插頭電鍍硬金工藝，需要新增電鍍金輔助引線，電鍍金後需要將引線去除，常規工藝加工容易生產引線位置滲鍍、蝕刻引線後引線殘留等缺陷，本文以這類典型的長短印製插頭產品為例，對產品加工工藝進行研究改良。
相關表面處理加工說明
長短印製插頭pcb相關的表面處理，主要有電鍍閃金、電鍍硬金、鎳鈀金（或沉厚金）。
電鍍閃金又稱為電鍍鎳金，意思就是快速鍍金，在銅面上鍍鎳後，再在鎳層表面電鍍一層緻密較薄的鍍金層，電鍍上的金層為純金，質地較軟，也稱為軟金，可應用於直接焊接，也多用於電鍍硬金的預鍍金程式，作為電鍍硬金的基地，它提供了類似化鎳金的鎳層與薄金層，鎳層厚度一般控制在≥3μm，金層一般控制≥0.025μm；
電鍍硬金是金鈷合金，含鈷0.25%左右，硬度比較硬，一般厚度控制在0.25-1μm，適合用在受力摩擦的地方，如板與卡槽接觸的接觸點，或按壓測試點，俗稱「金手指」、或「印製插頭」。
化學鎳鈀金：利用還原與置換反應的化學鍍的方式，在銅面上生成平整的鎳層、鈀層、金層，厚度與電鍍鎳金接近，由於金層為純金，其同閃金一樣，也經常被稱為軟金，鈀厚度≥0.05μm，金厚度≥0.05μm，如果不沉鈀層，金層厚度達到0.1μm以上（沉厚金），可應用金絲鍵合工藝，並且能夠滿足良好的焊接效能。
在不考慮水洗的情況下，不同表面處理的主要流程如下：
電鍍閃金：除油→微蝕→酸洗→電鍍鎳→電鍍金（純金、軟金、薄金）
電鍍硬金：除油→酸洗→電鍍硬金（鈷金合金、硬金、厚金）
化學鎳鈀金：除油→微蝕→酸洗→活化→酸洗→化學沉鎳→化學鈀→化學沉金（純金、軟金、薄金）
長短印製插頭pcb工藝難點分析
長短印製插頭pcb工藝難點描述
印製插頭鍍硬金時需要保證印製插頭與板邊電鍍夾點位置連通導電，為便於工程資料處理和加工，採用在長短印製插頭前端新增的引線方式，新增的引線在電鍍硬金前需要進行保護，防止表面電鍍上硬金產生抗蝕層，電鍍硬金後需要採用蝕刻的方式去除新增的導電引線，以形成長度不一致的長短印製插頭，優化前的關鍵常規加工工藝流程如下所示：
優化前的工藝保護引線、印製插頭電鍍、阻焊是關鍵工序，處理方法不當容易產生可靠性問題：
✦ 引線保護工藝：蝕刻後線路較高，一般和基材間形成40μm左右高度差，乾膜厚度一般為38μm左右，貼膜過程中乾膜在高溫條件下熔融態，由於時間短，排氣困難，難以充分填充引線側面與基材底部結合的夾角位置，電鍍金過程中在裝置震動，藥水攻擊因素影響下，鎳金藥水滲入乾膜填充不良位置，造成引線側面電鍍上鎳金，由於鎳金層抗蝕導致引線殘留、印製插頭前端不平。
圖1印製插頭引線與基材底部夾角高度差示意圖
✦ 蝕刻引線加工工藝流程長，部分pcb工廠沒有電鍍閃金生產線，無法承接此類訂單。
圖2 印製插頭引線殘留
圖3 印製插頭引線殘留前端不平
✦ 阻焊前由於印製插頭位置已經鍍硬金，阻焊覆蓋的銅面容易產生氧化，阻焊前處理機械研磨處理容易損傷金面、化學處理方式會腐蝕鎳面，一般建議採用1000目尼龍針刷+噴砂方式處理。
工藝改善方案
通過分析確認，確定長短印製插頭工藝難點改善及試驗方案：
✦ 引線工藝：按優化前方式採用從印製插頭前端拉引線的方式，降低資料處理難度、減少對阻抗的影響，評估印刷油墨保護引線工藝的可行性，利用油墨的印刷過程中產生的流動性充分填充線路側，解決引線側面保護困難問題。油墨需要選擇顯影型選化油墨，顯影型的目的是可以通過圖形轉移工藝，提高印製插頭的精度；專用選化油墨能夠耐化學沉金、鎳鈀金、電鍍金工藝，需要具備良好的耐化學藥水攻擊的效能，同時預防油墨內的成分析出，造成鎳缸藥水汙染導致的鎳腐蝕問題；油墨具有良好的流動性和填充能力，能夠增加線路側面底部位置填充效果，專用油墨需要具備容易去除的效能，退除引線保護油墨後不傷阻焊油墨。
✦ 印製插頭鍍金和蝕刻引線流程設計在阻焊後，阻焊前可進行常規化學處理和機械研磨處理，可解決阻焊下面銅面氧化問題。
✦ 加工工藝流程長：合併流程，印製插頭區域、焊接區域沉鎳鈀金工藝同時進行，加工後，採用乾膜保護焊接區域，露出印製插頭位置進行電鍍硬金。
試驗設計
蝕刻引線設計
為了得到寬度一致的印製插頭，引線新增可以參考以下設計：引線寬度可以與印製插頭一致，也可以以相同寬度外延0.1mm，再縮小引線寬度0.2mm，此方式可以降低引線殘留機率。
圖4 電鍍輔助引線新增
工藝流程設計
根據改善方案，將印製插頭鍍金與蝕刻引線流程由阻焊前製作改為阻焊後製作，引線保護採用的油墨需要選擇顯影型選化油墨。以下優化設計了兩種加工工藝，其中流程設計方法2流程相對簡單。
✦ 流程設計方法1：印製插頭鍍硬金前採用鍍閃金做為電鍍硬金的基地：
圖5 電鍍閃金+長短印製插頭鍍硬金工藝
✦ 流程設計方法2：印製插頭區表面處理由鎳鈀金代替鍍閃金工藝作為電鍍硬金的基地，與焊接區域表面處理同時進行，優化後工藝流程如下：
圖6 鎳鈀金（或沉厚金）+長短印製插頭鍍硬金工藝
試驗結果
✦ 引線保護採用顯影型選化油墨，表面處理後沒有油墨脫落和滲鍍問題。
圖7 顯影型選化油墨保護引線狀態
✦ 改良的兩種流程設計方法加工的產品，印製插頭鍍硬金後，常規退膜引數可去除保護引線的油墨，對阻焊油墨不會造成攻擊，蝕刻後印製插頭前端引線位置沒有引線殘留和平齊度良好。
圖8 流程設計方法1產品無引線殘留
圖9 流程設計方法2產品無引線殘留
可靠性評估
改良後2種工藝的產品各取10pnl產品進行外觀、結合力等可靠性檢測，各專案指標合格，說明產品可靠性符合要求。
表1 改良後工藝可靠性測試
分析與結論
鎳鈀金+長短印製插頭鍍硬金產品，通過顯影型選化油墨應用，解決了引線滲鍍問題，流程設計方法2採用鎳鈀金表面處理替代閃金作為電鍍硬金的基地，可同時節省了一道鍍閃金的關鍵工藝，流程更簡單，並且可靠性符合要求，工藝更優。
表2 長短印製插頭優化前後工藝對比
本文通過對鎳鈀金+長短印製插頭鍍硬金產品加工出現的主要技術難點研究，找出原因並對其進行流程優化試驗，結合試驗結果和生產驗證，有效改善了加工過程中蝕刻引線滲鍍導致印製插頭引線殘留問題，對流程進行重排，同時達到流程精簡的目的。
光模組長短印製插頭產品，代表了長短印製插頭產品當中較難的工藝，本文的製造工藝可以延伸到普通長短印製插頭的產品加工，也可以根據客戶要求和工程實際加工能力將流程重排，應用於加工印製插頭鍍硬金+其他表面處理的長短印製插頭產品。
參考文獻
[1] 唐殿軍.印製插頭與化學鎳金復合表面處理加工工藝研究[j]印製電路資訊2015
關於雲創硬見
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