一、前言:
以工艺部为主推广的FMEA仅仅是过程FMEA,它在推广过程中对潜在失效模式分析包括原因分析、现行控制、采取措施、结果评估等循环过程。
由于行业竞争激烈,印制板的制造商不断降低成本,提高产品质量,追求零缺陷,以质优价廉立于行业不败之地。而客户对印制板的要求也没有单纯停留在对产品性能的可靠性上,同时对产品外观也提出了更严格的要求。而图形电镀铜作为化学沉铜的加厚层或其他涂覆层的底层,其质量与成品板质量的关系可谓休戚相关。图形电镀铜上的任何缺陷如镀层粗糙、麻点针孔、水迹印、起砂等,都会影响成品的外观,透过涂覆其上的阻焊层或铅锡镀层或是镍金层,都能清楚地显露出来。
本文主要针对电镀起砂问题常常困扰着产品质量,运用FMEA手段先后多次组织电镀FMEA小组“讨论—评估—再讨论”的循环方式去予以分析和解决跟踪。
二、电镀起砂:它包括胶迹起砂和针孔起砂
三、导致后果:磨板增加返工工作量、湿膜下发黑、镀金层涂覆层起砂
四、原因分析及现行控制:
潜在原因①除油效果不良以及除油后水洗不干净;
现行控制:除油剂浓度控制在50ml/L,每周分析三次;处理时间4min;
潜在原因②镀液中【Cl-】含量偏低;
现行控制:殷田光剂和希普励光剂系列镀液中【Cl-】含量都控制范围在30-70PPM,且每周分析一次保证其参数的稳定性,继而帮助阳极正常溶解;
潜在原因③电镀上板时不洁手套拿板;
现行控制:文件中对员工的操作有严格要求:持板时必须戴洁净手套,且不能抓到图形内,上板前将手套反过来用手套光滑面持板
潜在原因④铜球清洗不净导致电镀铜不平整;
现行控制:铜球定期补加,且补加的铜球特殊溶液处理后方可加入阳极钛篮中,一则以免污染镀液,二则在阳极活化剂的作用下更好的形成阳极保护膜;
潜在原因⑤光剂(原材料)中有絮状物;
现行控制:在光剂补加过程中发现殷田光剂来料时有悬浮絮状物,来料前IPQA依B类材料检验,便于合格材料用于生产;
潜在原因⑥镀液循环过滤泵漏气导致气泡聚集线路边缘;
现行控制:三个月更换镀液过滤棉芯;
潜在原因⑦镀铜液被污染;
现行控制:镀液的保护:镀液碳处理三个月一次,且每周一次Hull Cell槽试验;
潜在原因⑧镀铜液中光剂含量高;
现行控制:镀铜液中殷田光剂含量控制6ml/L,过程自动补加100ml/1000A;希普励光剂A含量控制5ml /L,过程自动补加200ml/1000A、希普励光剂B含量控制10ml/L(手动补加),由于设备限制无法化验分析;
潜在原因⑨水压/水质方面的影响;
现行控制:定期监控水质的电导率,生产过程中水压要求20psi;
潜在原因⑩干膜显影后水洗不充分;
现行控制:在生产紧张时,0.8mm以下板干膜显影在显影线(A)显影,其他板在显影线(B)显影;
五、措施试验阶段:
镀铜工序
①碳处理维护更换光剂及外协分析:由于电镀线以前使用的殷田光剂,一则每三个月一次刚镀液碳处理后大面积胶迹起砂问题常常困饶着生产,二则考虑成本因素,故此期间光亮镀铜液光剂由以前的殷田光剂全部更换为希普励光剂更换过渡阶段。光剂在镀铜液中的主要作用为:镀层结合力、保证深镀能力的同时又能保证其表面的分散能力;在更换后,未对光剂成分以及镀液中另一辅助成分含量进行监控,导致光剂外协CVS分析仪分析后希普励光剂A组份含量远远不足工艺要求,从而使得电镀后板面粗糙而不光亮,故对其及时添加调整;而镀液中的【Cl-】含量采用化学比色法分析,其分析结果都在40-60PPM,能满足其功效范围。
②碳滤芯替代棉芯过滤镀铜液:镀液连续过滤作用是不断净化镀液杜绝毛刺出现。当生产过程中出现有严重起砂时,与制造部商量将过滤泵内棉芯更换成碳滤芯过滤镀液,但不能连续替代,以免光剂的消耗。
③电镀铜缸结构:
根据以上示意图,可知:当电镀时靠近挡板边的循环过滤泵带入的气泡受到挡板的阻力被停留,而中间三个过滤泵循环入口带入的气泡诚然就停留在印制板的线路边缘,导致电镀针孔,为消除问题的潜在原因,将旧电镀线的中间三个阀门长期处入关闭状态。
④升高温度提高镀液润湿性:温度对镀液性能影响很大,温度提高,电极反应速度加快,允许电流密度提高,镀层沉积速度加快。但太高,加速光剂的分解与消耗,使镀层粗糙,亮度降低。我们将电镀线槽镀液温度在原26℃的基础上提高至28℃,试板结果有33%的比例,故其方案不可取。
前工序的影响
①显影交叉试验:选择同一种型号、大铜面、以往电镀后易出现起砂的板显影分别在两条显影线显影后又分别在两条电镀线电镀。结果在一条显影线(A)显影的板电镀后仅有3%比例的针孔起砂,比其正常在另一条显影线(B)显影的板有明显改善。分析其他参数基本一致的条件下只可能是因显影线(A)后水洗段长的缘故了;紧接着我们又将显影线(B)显影后的同一款试验板40块过酸洗后再将其电镀,结果板面仅7.4%比例的轻微起砂。水压不稳定是客观因素,我们将显影线(B)后增加酸洗段并且增加显影后吸水海绵的维护,从而保证显影后的板面清洁。
②水洗压力稳定性鉴定:在年初,全市水压/水质的影响,严重阻碍生产。但我们在连续跟进一天中水压变化情况实验中得出:在夜间,因显影线(B)后水洗压力低导致板面清洗不净的情况下电镀后易出现起砂问题;同时跟进总结出当每四小时更换显影液前的时刻段也易出现起砂问题。由于湿法间用水量最大,毫无疑问镀线采用自来水用于生产。而电导率在1000us/cm-以上的水质明显影响着生产质量,在这方面我们也只能无可奈何,听之任之;
③溶膜量的测定:(溶膜量≤0. 25m2/mil·L)
测定方法分析结果(unit:m2/mil·L):
换缸后 换缸前1H 换缸前2H
1#显影槽 0.0468 0.2265 0.209
2#显影槽 0.0312 0.042 0.033
从上述结果在显影液每4小时更换一次的频率,溶膜量都达不到饱和状态,说明我们所定的更换频率恰当;
④核定干膜显影液自动补加:为保证板面显影充分,核定中发现干膜显影液自动补加量长期以单管补加,补加量为2L/min;要求增加双管补加将其补加量提升至3-3.5L/min。
六、总结:
电镀起砂问题在PFMEA的推动下得以控制。所以巧妙的运用FMEA能减少人力、物力等不必要的浪费。为使企业的长期发展,持续预防改进是必要条件。故公司始终要求所有部门在工作中首选PFMEA,寻找长期预防问题再出现的措施,将风险降为最低。不妨您可以借鉴。 |