[发明专利]一种印制电路镀金层孔隙率测定方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及印制电路板表面镀金层的检测，尤其适用于印制板导线及金手指镀金层的孔隙率检测。

背景技术

表面封装技术(SMT)的兴起，要求印制电路板焊盘表面金属镀层具有防氧化、高可焊性、高导电性和高散热性等特点。有机可焊性保护涂层(Organic Solderability Preservatives OSP)、化学沉镍金或电镀镍金表面处理均能很好的满足SMT焊接要求而在工业化生产中得到广泛的应用。

有机可焊性保护涂层(OSP)工艺的不足之处是所形成的保护膜极薄，易于划伤(或擦伤)，必须精心操作和运放。同时，经过多次高温焊接过程的OSP膜会发生变色或裂缝，影响可焊性和可靠性。透明OSP层厚度不容易测量，覆盖面程度也不容易看出，给上游采购商对这些方面的质量稳定性评估造成了不小难度。

化学镀镍金或电镀镍金表面处理能够使得印制电路板(PCB)焊盘表面非常平整，可焊性良好。其次由于金在常态环境中的化学惰性使其能在相当长的时期内保护PCB焊盘表面不会发生氧化、具有其它表面处理工艺所不具备的对环境侵蚀的抵抗能力及优良的电性能。同时提高了插拔时的耐磨性，降低接触电阻，提高了连接可靠性。

镍金(Ni/Au)表面镀层是在印制电路板上覆盖上阻焊膜之后通过电镀或化学镀镀上去的。镍(Ni)层的作用是作为阻挡层，阻止铜与金的相互扩散，提高电子互连的可靠性。金(Au)层的作用是提高耐磨性、降低接触电阻、防止铜/镍的氧化和提高连接可靠性。孔隙率就是一个重要的表征镍金(Ni/Au)表面镀层连续性的指标。

目前对金镀层表面孔隙率的检测方法主要分为三大类：①气体暴露法；②电解显像测试方法；③盐雾试验。在国家标准GB/T 17720-1999(金属覆盖层孔隙率试验评述)，GB/T4677-2002(印制板测试方法)，GB/T19351-2003(金属覆盖层金属基体上金属覆盖层孔隙率的测定硝酸蒸汽试验)中对铜基体上镍金镀层的孔隙率检验方法做了详细规定。

①气体暴露法

该方法中使用的气体主要有二氧化硫、硫化氢、氯气、硝酸蒸气等。对试验试剂、试验装置和试验环境有较高要求，并且耗时过长，且所用气体均具强烈的刺激性和毒性，对大气可造成严重污染，对试验操作者也存在安全隐患。检验结果是通过低倍光学显微镜观测锈斑个数和腐蚀程度来计算孔隙率，准确性受操作人员影响较大。此测试方法的可用性和测试结果的可靠度都不高。

②电解显像测试方法

该方法主要有丙烯酰胺电解试验、丁二酮肟纸电解现象试验、环己二酮二肟纸电解现象试验，这种方法操作简单，检验结果受操作人员影响较小。缺点是需要专门的仪器，其测试纸和显影剂需要特别制作，并且涉及到镍镀层上金、钯、铑等镀层的检测操作是有毒操作，因而只有少数印制板厂商在使用。

③盐雾试验

该方法主要使用氯化钠溶液在一定的温度下，长时间内持续喷雾。这种方法操作简单，缺点是需要专门的仪器，耗时太久，不易准确计算孔隙率。目前多数印制板厂商用该方法定性地评价镀层质量。

发明内容

本发明旨在提供一种快速、简便、准确、安全的印制板镀镍金层孔隙率的检验方法。反应原理是利用适当的试剂与覆盖层不连续处暴露的基体金属起作用形成可观察到的腐蚀产物。检验溶液组成为盐酸、氯化钠及渗透剂等。本方法在国内外尚未见相关资料报道。

本发明的技术方案为：

一种印制电路镀金层孔隙率测定方法，包括以下步骤：

步骤1.配制检验溶液

配制由HCl、NaCl、渗透剂混合而成的水溶液，各组分质量百分含量为：HCl：2％～2.7％，NaCl：0.5～2.0％，渗透剂：0.02％～0.2％，其余为H₂O。其中渗透剂是含有如下一种或一种以上表面活性剂的复配剂：脂肪醇聚氧乙烯(5～6)醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠和丁基萘磺酸钠。渗透剂的作用是增强溶液的渗透作用，提高检验溶液与镀层的接触程度。

步骤2.清洗待测样品表面可能存在的油污。待测样品需有裸露的镀层，如金手指、接地铜皮、焊盘等。具体清洗时可采用乙醇作为清洗剂。

步骤3.将经表面除油处理后的待测样品放入检测溶液中，控制溶液温度在21℃-24℃，静置5～8分钟后，取出待测样品并除去待测样品表面的水分。

步骤4.将待测样品放置于倾角tanα为0.15～0.25之间的斜面上(如图1所示)，采用低倍光学显微镜观测样品表面的孔隙。总观测区域不小于样品总镀层面积的50％。