CN103429009A - 一种含金属铝层的印刷电路板制作方法 - Google Patents

一种含金属铝层的印刷电路板制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含金属铝层的印刷电路板的制作方法，其包括以下步骤：含铝层的多层印刷电路板钻孔后，经过酸的溶液，去掉铝层上因钻孔而产生的胶渣；以铝层作为阳极，碱性物质的水溶液作为电解液，使孔内的铝面在电压的作用下进行等离子微弧氧化反应，其表面生成耐强碱腐蚀的致密Al2O3陶瓷氧化膜层；经过除胶渣和整孔处理，干净的孔壁带正电荷；带有负电荷的石墨或碳黑吸附到孔壁，形成一导电层；采用酸性电镀铜，使孔壁形成一连续的铜层，完成导通孔的电镀。

Description

一种含金属铝层的印刷电路板制作方法
技术领域
 本发明涉及印刷电路板制作技术领域，特别涉及含金属铝层的印刷电路板的制作技术。
背景技术
由于具有节能及环保优势，发光二极管（LED）灯已经越来越多地在日常生活中得到了应用，人们对LED灯的亮度与寿命的要求也在增加，相应地，LED的功率也在不断地提高。而，LED灯本身的发热量亦随之提高，倘若无法迅速地将发热量排除掉，则会引发LED的亮度下降以及组件的加速劣化，因此LED的散热管理变得相当重要。提高LED散热的一个途径是将LED元件安装在采用含金属导热层的印刷电路板上，利用金属优良的散热性将LED产生的热量散出去。一般可使用的金属包括铜和铝，其中铝以低成本和良好散热性，已成为散热基板的主力军。
然而铝的存在，给含铝的印刷电路板制作存在诸多的问题，如在含有导通孔结构的多层印刷电路板生产过程中，电路板钻孔后需要进行电镀铜的操作。一般钻孔到电镀的生产流程如下：
    钻孔——除胶渣（NaOH）——活化——速化——化学沉铜（NaOH）——电镀（H2SO4）
从以上生产流程可以看出，必须经过酸性和碱性药水处理，铜层才可以沉积在孔壁上。而铝属于两性金属，可与酸反应也可以与碱发生反应，这样孔壁上的铝层会遭受碱和酸的攻击，一来使铝层孔径变大，二来铝反应的生产物会进入药水，对药水造成污染。
发明内容
因此，有必要提供一种含金属铝层的印刷电路板制作方法，该方法能够解决含金属铝层的印刷电路板在电镀过程中容易被酸和碱腐蚀的问题。
 
下面将以实施例说明一种含金属铝层的印刷电路板制作方法：
含铝层的多层印刷电路板钻孔后，经过酸溶液，盐酸与孔内暴露出的铝反应，去掉铝层上因钻孔而产生的胶渣；以铝层作为阳极，碱性物质的水溶液作为电解液，使孔内的铝面在电压的作用下进行等离子微弧氧化反应,其表面生成耐强碱腐蚀的致密Al2O3陶瓷氧化膜层；经过除胶渣和整孔处理，干净的孔壁带正电荷；带有负电荷的石墨或碳黑吸附到孔壁，形成一导电层；采用酸性电镀铜，使孔壁形成一连续的铜层，完成导通孔的电镀。
与现有技术相比，该方法采用等离子微弧氧化和直接电镀的方法，解决了含铝的多层印刷电路板导通孔镀铜的问题。
 
附图说明
图1是本技术方案实施例提供的基板的结构示意图。
图2是图1中基板钻孔后经过酸溶液的结构示意图。
图3是图2中基板经过等离子微弧氧化处理的结构示意图。
图4是图3中基板经过除胶渣及整孔后的结构示意图。
图5是图4中基板孔内形成电路层的结构示意图。
 
具体实施方式
下面将结合实施例对本技术方案实施例提供的一种印刷电路板的保护技含金属铝层的印刷电路板制作方法术作进一步详细说明
请参阅图1至图5，本实施例提供的一种含金属铝层的印刷电路板制作方法：
第一步，提供一基板100
如图1所示，本实施例中，基板100为印刷电路板制作过程中需要进行钻孔制作的半成品，包括铜层110，绝缘层120以及铝层130。铜层110可以为电解铜或者压延铜，厚度可为5微米~210微米，绝缘层120可以为玻璃布增强的环氧树脂，聚苯醚，聚酰亚胺或者聚四氟乙烯等，厚度为5微米~500微米；铝层130可以为纯铝或铝镁合金等，厚度为0.5毫米~50毫米；根据所要制作的电路板的结构可以选择不同结构的基板100，可以为单面板，双面板或者多层板；铝层130可以在印刷电路板的外部，也可以被包裹在印刷电路板内部。本实施例中，基板100为双面板，铝层130包裹于绝缘层120之间。
第二步，基板钻孔后，经过稀盐酸溶液去除孔内铝层表面的胶渣
如图2所示，基板100钻孔后，成为基板200。基板100在钻孔时，绝缘层受到钻头高速的摩擦作用而被熔化，熔化后的物质粘附到孔内壁形成胶渣210。胶渣210的存在将导致孔内后续形成的铜层与孔壁之间的附着力变差，影响印刷电路板的信赖性，必须被清理干净。将基板200放入盐酸溶液中，由于铝层130与盐酸的反应，部分铝被腐蚀掉，铝表面的胶渣也因此而被清理干净。盐酸的浓度在质量分数5%~20%，反应时间1秒~60秒，铝层被反应掉的厚度为0.2微米~2微米。
第三步，以铝层作为阳极，碱性物质的水溶液作为电解液，使孔内的铝面在电压的作用下进行等离子微弧氧化反应,其表面生成耐强碱腐蚀的致密Al2O3陶瓷氧化膜层。
如图3所示，将基板200中的铝层130作为阳极，不锈钢片为阴极，碱性化合物的水溶液作为电解液，对孔内的铝层130进行等离子微弧氧化处理，得到基板300，孔内铝层表面覆盖有铝的氧化膜310。
对基板200进行等离子微弧氧化处理时，所用的电解液为硅酸钠，偏铝酸钠，磷酸钠或偏磷酸钠等一种化合物或者多种化合物的水溶液，其浓度为3克/升~20克/升，优选地，4克/升~10克/升，电解液中还可以加入NaOH或KOH，其浓度为3克/升~20克/升，优选地 ，4克/升~8克/升，或者可以加入硼酸，其浓度为5克/升~20克/升，优选地，10克/升~15克/升；电解液的温度控制在20oC~60oC，优选地，30oC~40oC；电流密度为0.05A/m2~0.8A/m2，优选地，0.3A/m2~0.78A/m2；氧化时间为60分钟~600分钟，优选地，90分钟~120分钟；氧化膜厚度为50微米~200微米，优选地，100微米~150微米。
第四步，经过除胶渣处理，使孔壁无胶渣残留；然后对孔壁进行整孔处理，使孔壁带正电荷。
将基板300经过除胶渣和整孔处理后，在孔内壁吸附一层带正电的聚合物410，得到基板400。
除胶渣可通过碱性的KMnO4溶液进行，KMnO4的浓度为30克/升~90克/升，优选地， 40克/升~80克/升；NaOH的浓度为20克/升~60克/升，优选地， 30克/升~50克/升；温度为60oC~95oC，优选地，75oC~85oC，除胶时间为40秒~120秒，优选地，50秒~70秒；整孔采用两性表面活性剂，如同时含有磺酸基和季铵盐的表面活性剂进行。
第五步，将带有负电荷的石墨或碳黑吸附到孔壁，形成一导电层；然后进行酸性电镀，在孔内得到一连续的铜层。
将基板400放到含有带负电荷的石墨或碳黑的悬浮液中，由于静电作用，石墨或碳黑被吸附到孔内壁，形成一导电层。工业界把这种形成导电层的方法称为‘黑孔’。黑孔液中除了含有石墨或碳黑外，还有表面活性剂，pH调节剂等。基板400在黑孔液中的浸泡时间为30秒~300秒，优选地，60秒~120秒，温度为10oC~50oC，优选地，20oC~30oC。
电镀采用酸性电镀，电镀液中含有硫酸铜，硫酸，以及光泽剂，整平剂等助剂。硫酸铜的浓度为40克/升~100克/升，优选地，50克/升~80克/升；硫酸的浓度为100克/升~300克/升，优选地，150克/升~250克/升；电镀的温度为15oC~35oC，优选地，22oC~26oC；电镀的电流密度和时间可以根据孔铜的厚度要求进行调整。这样，得到了镀有铜层510的基板500。
以后，基板500再经过外层、防焊等与普通印刷电路板相同的流程和工艺，就可以制作出含有铝层的印刷电路板成品。
以上，完成了含有铝层的印刷电路板的制作。本发明的方法采用等离子微弧氧化和直接电镀的方法相结合，解决了含铝的多层印刷电路板导通孔镀铜的问题，避免了铝在生产过程中被酸或碱腐蚀的问题。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (12)

1. 一种含铝层的多层印刷电路板的制作技术，其包括以下步骤：
含铝层的多层印刷电路板钻孔后，经过酸的溶液，去掉铝层上因钻孔而产生的胶渣；以铝层作为阳极，碱性物质的水溶液作为电解液，使孔内的铝面在电压的作用下进行等离子微弧氧化反应，其表面生成耐强碱腐蚀的致密Al2O3陶瓷氧化膜层；经过除胶渣和整孔处理，干净的孔壁带正电荷；带有负电荷的石墨或碳黑吸附到孔壁，形成一导电层；采用酸性电镀铜，使孔壁形成一连续的铜层，完成导通孔的电镀。
2. 如权利要求1所述的含铝层的印刷电路板制作技术，其特征在于采用酸溶液来去除铝层上的胶渣。
3. 根据权利要求2所述的去除铝层胶渣技术，其特征在于采用质量百分比5%~20%的盐酸进行。
4. 如权利要求1所述的含铝层的印刷电路板制作技术，其特征在于采用等离子微弧氧化的方法，使铝层形成致密Al2O3陶瓷氧化膜。
5. 根据权利要求4所述的等离子微弧氧化技术，其特征在于使用硅酸钠，偏铝酸钠，磷酸钠或偏磷酸钠等一种化合物或者多种化合物的水溶液为电解液。
6. 根据权利要求4所述的等离子微弧氧化技术，其特征在于硅酸钠，偏铝酸钠，磷酸钠或偏磷酸钠等的浓度为3克/升~20克/升。
7. 根据权利要求4所述的等离子微弧氧化技术，其特征在于硅酸钠，偏铝酸钠，磷酸钠或偏磷酸钠等的优选浓度为4克/升~10克/升。
8. 根据权利要求4所述的等离子微弧氧化技术，其特征在于电解液的温度控制在20oC~60oC；电流密度为0.05A/m2~0.8A/m2；氧化时间为60分钟~600分钟；氧化膜厚度为50微米~200微米。
9. 根据权利要求4所述的等离子微弧氧化技术，其特征在于电解液的温度控制在地，30oC~40oC；电流密度为0.3A/m2~0.78A/m2；氧化时间为90分钟~120分钟；氧化膜厚度为100微米~150微米。
10. 如权利要求1所述的含铝层的印刷电路板制作技术，其特征在于采用整孔的方法使孔壁带正电荷。
11. 如权利要求1所述的含铝层的印刷电路板制作技术，其特征在于通过带有负电荷的石墨或碳黑吸附，在孔壁形成一导电层。
12. 如权利要求1所述的含铝层的印刷电路板制作技术，其特征在于通过酸性电镀，使孔壁形成连续的镀层。
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