CN104320926A - 线路板的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种线路板的表面处理方法，包括如下步骤：将线路板置于棕化液中，以使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜；在线路板的铜箔上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，接着将线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟～45分钟；再在线路板上形成线路图案，接着将线路板于145℃～155℃中烘烤固化，其中，阻剂为环氧树脂油墨。上述线路板的表面处理方法能够有效地解决线路板出现的阻剂起泡和脱落问题。

Description

线路板的表面处理方法
技术领域
本发明属于线路板的制造领域，尤其涉及一种线路板的表面处理方法。
背景技术
目前的线路板在化学镀锡过程和后续贴件过程中，容易出现阻剂起泡和掉油问题，为了解决上述问题就需要增强铜箔与阻剂之间的结合力。传统的增强铜箔与阻剂之间的结合力的方法有两种，一种是增大铜箔表面的粗糙度，从而增加接触面积来提高铜箔与阻剂之间的机械连接力；另一种方法是在阻剂中添加增黏剂，从而提高阻剂与铜箔之间的氢键效应以增加两者之间的结合力。然而，这两种方法的铜箔和阻剂之间的结合力都属于次价力，结合力很小；且第二种方法阻剂由于增粘剂含量较高，在药水侵蚀、高温或高湿环境下，结合力容易遭受破坏，致使上述两种方法仍然会造成阻剂起泡，甚至是脱落的现象。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种能够有效地解决阻剂起泡和脱落问题的线路板的表面处理方法。
一种线路板的表面处理方法，包括如下步骤：
将所述线路板置于棕化液中，以使所述线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜；
在所述线路板的所述铜箔上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，接着将所述线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟～45分钟；及
在所述线路板上形成线路图案，接着将所述线路板于145℃～155℃中烘烤固化，其中，所述阻剂为环氧树脂油墨。
在其中一个实施例中，在将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述铜箔的表面进行活化处理的步骤：将所述线路板置于体积百分含量为45％～55％的磷酸基的水溶液中1分钟～2分钟。
在其中一个实施例中，对所述铜箔的表面进行活化处理的步骤中，处理温度为28℃～38℃。
在其中一个实施例中，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述线路板的清洗步骤：依次使用酸性溶液、水、碱性溶液以及水对所述线路板进行清洗。
在其中一个实施例中，过硫酸钠20～40克/升、硫酸10～40克/升、铜离子小于或等于15克/升及水。
在其中一个实施例中，所述碱性溶液包括如下组分：氢氧化钠10～20克/升、磷酸钠40～60克/升、碳酸钾40～60克/升及水。
在其中一个实施例中，使用所述碱性溶液对所述线路板进行清洗的步骤中，清洗温度为45℃～55℃。
在其中一个实施例中，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述线路板进行打磨处理的步骤。
在其中一个实施例中，所述棕化液包括如下组分：硫酸90～100克/升、双氧水15～20毫升/升、五水合硫酸铜0.14～0.16克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.2～3.8克/升、苯并三氮唑30～40毫升/升、氯离子0.02～0.03摩尔/升及水。
在其中一个实施例中，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤中，温度为36℃～40℃。
上述线路板的表面处理方法，通过将线路板于棕化液中蚀刻，使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜；在铜箔的表面上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，使阻剂进行光聚合交联反应，由于阻剂为环氧树脂油墨，也就是说阻剂是一个具有自由基的环氧树脂系统，通过紫外线照射，使阻剂自身发生光聚合交联反应，接着将所述线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟，再在线路板上形成线路图案，最后将线路板于145℃～155℃中烘烤固化，使有机铜转化膜与阻剂发生交联，即形成交联体，从而在铜箔和阻剂之间形成一个共价媒介，将铜箔和阻剂连接成一体，以此，有效地提供铜箔与阻剂之间的结合力，从而能够有效地解决线路板在化学镀锡等步骤和后续贴件过程中出现的阻剂起泡和脱落问题。
附图说明
图1为一实施方式的线路板的表面处理方法的流程图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施方式对线路板的表面处理方法作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的线路板的表面处理方法，包括如下步骤：
步骤S110：将线路板置于棕化液中，以使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜。
其中，线路板包括有机基板及形成于有机基板上的铜箔。
进一步的，棕化液包括如下组分：硫酸90～100克/升、双氧水15～20毫升/升、五水合硫酸铜0.14～0.16克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.2～3.8克/升、苯并三氮唑30～40毫升/升、氯离子0.02～0.03摩尔/升及水。
其中，氯离子可以通过添加氯化钠、氯化钾等的方式加入。
其中，双氧水能够对铜箔的表面进行微蚀，并促使有机金属转化膜的生成，使其沉积在铜箔上。硫酸能够辅助双氧水微蚀铜箔，并促使水溶性甲氧基聚乙二醇水解，以增强水溶性甲氧基聚乙二醇脱氢后与铜的结合力。水溶性甲氧基聚乙二醇与相同分子之间反应的同时，与阻剂中的环氧树脂也能聚合，同时与苯并三氮唑、铜(含OH)形成化学键。苯并三氮唑能够与铜结合，通过水溶性甲氧基聚乙二醇的桥键与环氧树脂结合，且苯并三氮唑通过铜离子以配位键的形式连接起来，以增加沉淀在铜箔上的机金属转化膜的厚度及平整度。氯化钠中的氯离子对微蚀厚度和抗剥离强度有很大影响，其浓度范围十分重要。
通过使用上述棕化液进行处理，在铜箔表面形成一层有机金属转化膜。棕化过程具体原理为：线路板上的铜箔被氧化成为Cu2O，形成的氧化亚铜膜层具有致密、完整、均匀、粗糙度一致等特点，氧化亚铜与含N、S、O的杂环有机化合物生成有机金属转化膜(Organo-matallic Conversion Coating)，沉积在Cu2O上面。棕化过程的化学反应表达如下：
Cu+[O]→Cu2O；
其中，R为含N、S、O的杂环的有机基团。
进一步的，将线路板置于棕化液中的步骤中，采用淹浸线路板的方式。
进一步的，将线路板置于棕化液中的步骤中，温度为36℃～40℃。
进一步的，将线路板置于棕化液中的步骤之前，还包括对线路板的铜箔进行活化处理的步骤：将线路板置于体积百分含量为45％～55％的磷酸基的水溶液中1分钟～2分钟。通过在蚀刻之前，将线路板置于体积百分含量为45％～55％的磷酸基的水溶液中以使铜箔活化，不仅有利于铜箔与棕化液的组分形成有机铜转化膜，还可以去除线路板上的污染物，从而避免线路板上的污染物带到棕化液中，污染棕化液。
其中，磷酸基的水溶液中磷酸基是一种含磷的有机高分子基团，该基团显电中性，例如，C25H52NO4P(磷酸烷基酯)。
进一步的，对铜箔进行活化处理的步骤中，处理温度为28℃～38℃。
进一步的，对铜箔进行活化处理的步骤中，采用淹浸线路板的方式。
进一步的，将线路板置于棕化液中的步骤之前，还包括对线路板的清洗步骤：依次使用酸性溶液、水、碱性溶液以及水对线路板进行清洗。
通过使用酸性溶液清洗线路板以去除线路板上的氧化物及异物；在酸性溶液清洗线路板之后采用水洗，以去除粘附在线路板的表面上的酸性溶液；通过使用碱性溶液清洗线路板用于去除线路板的铜铜箔上的油脂、指纹以及一些其它的有机物；在碱性溶液清洗线路板之后采用水洗，以去除粘附在线路板的表面上的碱性溶液。
进一步的，酸性溶液包括如下组分：过硫酸钠20～40克/升、硫酸10～40克/升、铜离子小于或等于15克/升及水。微蚀过程是一个正态分布的曲线过程，铜离子达到15克/升后，微蚀速率处于最佳值。该酸性溶液为微蚀药水体系，其中的硫酸和过硫酸根在一起具备强氧化性，可以咬蚀铜面，使其变粗糙，增加后续压合的结合力。
其中，使用酸性溶液清洗线路板的温度为室温。
其中，使用酸性溶液清洗线路板之后的水洗步骤为：在室温下，采用喷淋的方式对酸性溶液清洗后的线路板进行水洗。
其中，喷淋的方式为：水从线路板的一端喷向线路板另一端。
其中，使用酸性溶液清洗线路板之后的水洗步骤中，水可以为自来水。
进一步的，碱性溶液包括如下组分：氢氧化钠10～20克/升、磷酸钠40～60克/升、碳酸钾40～60克/升及水。该配方的碱性溶液是一种表现活性剂药水，能够去除线路板表面的油脂类的物质。
进一步的，使用碱性溶液清洗线路板的步骤中，清洗温度为45℃～55℃。
其中，使用碱性溶液清洗线路板之后的水洗步骤为：在室温下，采用喷淋的方式对碱性溶液清洗后的线路板进行水洗。
其中，喷淋的方式为：水从线路板的一端喷向线路板另一端。
其中，使用碱性溶液清洗线路板之后的水洗步骤中，水可以为自来水。
进一步的，将线路板置于棕化液中的步骤之前，还包括对线路板进行打磨处理的步骤。
其中，打磨处理的步骤具体为：使用尼龙针刷对线路板进行打磨。通过磨板处理，对线路板的表面进行清洁和初步粗化，以利于后续处理。
具体在本实施例中，对线路板进行打磨处理的步骤在对线路板的清洗步骤之前；对线路板的铜箔进行活化处理的步骤在对线路板的清洗步骤之后。
步骤S110之后，还包括将线路板依次进行再次水洗和干燥的步骤。其中，水洗的方式为水平喷淋水洗；干燥温度在80℃～95℃。
步骤S120：在线路板的铜箔上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，接着将线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟～45分钟。
其中，阻剂为环氧树脂油墨。环氧树脂油墨为一个具有自由机的环氧树脂系统。例如，阻剂可以为深圳容大感光科技股份有限公司的G-900型号的环氧树脂油墨。
通过在将印刷阻剂的线路板于曝光条件下，进行紫外照射，能够使具有自由基的环氧树脂油墨发生光聚合反应。
于70℃～80℃中烘烤40分钟，进行初步烘烤，使阻剂初步硬化，用于线路图案的制作。
步骤S130：在线路板上形成线路图案，接着将线路板于145℃～155℃中烘烤固化。
通过于145℃～155℃中烘烤，使阻剂完全固化，并同时使有机铜转化膜与阻剂发生交联，从而形成交联体，使得铜箔和阻剂连接成一体。
具体的，在线路板上形成线路图案的方法为：使用照相底片制作线路图案，然后转移至线路板上，在线路板上形成线路图案。
其中，印刷阻剂的方法为丝网印刷。具体的，采用丝网印刷机在印刷线路板上的铜箔上印刷阻剂。
在步骤S130之后，还包括线路板的成型步骤和沉积金属层的步骤。在本实施例中，沉积的金属层为锡。可以理解，沉积的金属层可以为金、铝等金属。
其中，沉积金属层的步骤也可以替换为制备抗氧化层的步骤。
上述线路板的表面处理方法，通过将线路板于棕化液中蚀刻，使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜；在铜箔的表面上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，使阻剂进行光聚合交联反应，由于阻剂为环氧树脂油墨，也就是说阻剂是一个具有自由基的环氧树脂系统，通过紫外线照射，使阻剂自身发生光聚合交联反应，接着将所述线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟，再在线路板上形成线路图案，最后将线路板于145℃～155℃中烘烤固化，使有机铜转化膜与阻剂发生交联，即形成交联体，从而在铜箔和阻剂之间形成一个共价媒介，将铜箔和阻剂连接成一体，从而有效地提供铜箔与阻剂之间的结合力，能够避免在化学镀锡等步骤及后续的贴件过程中出现的阻剂起泡和掉油问题。
且该制备方法能够形成设备连线生产，操作简单，速度快，且成本低，便于各种类型的线路板气液规模化生产。
以下为具体实施例部分：
实施例1
本实施例的线路板的表面处理步骤如下：
(1)使用尼龙针刷对线路板进行打磨，对线路板的表面进行清洁和初步粗化。
(2)在室温下，使用酸性溶液水平喷淋线路板，其中，酸性溶液为：过硫酸钠20克/升、硫酸40克/升、铜离子15克/升及水；然后在室温下，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的酸性溶液；再在45℃下，使用碱性溶液水平喷淋线路板，去除铜箔上的油脂、指纹和有机物，其中，碱性溶液为：氢氧化钠10克/升、磷酸钠60克/升、碳酸钾40克/升及水；最后，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的碱性溶液。
(3)在28℃下，将清洗后的线路板淹浸于体积百分含量为45％的磷酸基的水溶液中1分钟，对铜箔的表面进行活化处理。
(4)将活化后的线路板淹浸在棕化液中蚀刻，以使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜，其中，棕化液包括如下组分：硫酸100克/升、双氧水15毫升/升、五水合硫酸铜0.16克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.2克/升、苯并三氮唑40毫升/升、氯离子0.03摩尔/升及水。
(5)在蚀刻后的线路板的铜箔的表面上丝网印刷机印刷环氧树脂油墨；然后于曝光条件下，使用紫外线照射，使环氧树脂油墨进行光聚合交联反应；接着将线路板置于立式烤箱中于70℃初步烘烤40分钟，使环氧树脂油墨初步硬化；再使用照相底片将线路板上的焊盘制作出来，在线路板上形成线路图案；最后将线路板于145℃中烘烤60分钟，同时使有机铜转化膜与阻剂发生交联。
接着将线路板成型，最后在线路板上化学镀锡，得到本实施例的化学镀锡线路板。
通过将本实施例的化学镀锡线路板在无水乙醇中浸泡210秒后取出，用干净的白布用力擦阻剂表面，来检测阻剂是否变色(阻剂的变色反应了阻剂有被破坏的可能，从而判断阻剂是否起泡，若变色，则可能会发生起泡的现象)和是否脱落，本实施例的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后的检测结果见表1。
根据IPC-Ⅱ-4101的测试方法，将本实施例的化学镀锡线路板于在高低温、湿热环境中循环测试，测试的具体方法为：将化学镀锡线路板于-35℃中冷冻45分钟；然后于20℃、相对湿度为90％的条件下，放置15min；再于100℃的温度中放置30分钟；最后于20℃、相对湿度为95％的条件下，放置15分钟。通过在高低温、湿热环境中循环5次，检测阻剂是否变色；再用3M胶带粘附阻剂，检测阻剂是否脱落，本实施例的化学镀锡线路板在高低温、湿热环境中循环5次的检测结果见表1。
实施例2
本实施例的线路板的表面处理步骤如下：
(1)使用尼龙针刷对线路板进行打磨，对线路板的表面进行清洁和初步粗化。
(2)在室温下，使用酸性溶液水平喷淋线路板，其中，酸性溶液为：过硫酸钠20克/升、硫酸40克/升、铜离子0.1克/升及水；然后在室温下，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的酸性溶液；再在55℃下，使用碱性溶液水平喷淋线路板，去除铜箔上的油脂、指纹和有机物，其中，碱性溶液为：氢氧化钠20克/升、磷酸钠40克/升、碳酸钾60克/升及水；最后，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的碱性溶液。
(3)在38℃下，将清洗后的线路板淹浸于体积百分含量为55％的磷酸基的水溶液中2分钟，对铜箔的表面进行活化处理。
(4)将活化后的线路板淹浸在棕化液中蚀刻，以使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜，其中，棕化液包括如下组分：硫酸90克/升、双氧水20毫升/升、五水合硫酸铜0.14毫克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.8毫克/升、苯并三氮唑30毫升/升、氯离子0.02摩尔/升及水。
(5)在蚀刻后的线路板的铜箔的表面上丝网印刷机印刷环氧树脂油墨；然后于曝光条件下，使用紫外线照射，使环氧树脂油墨进行光聚合交联反应；接着将线路板置于立式烤箱中于80℃初步烘烤45分钟，使环氧树脂油墨初步硬化；再使用照相底片将线路板上的焊盘制作出来，在线路板上形成线路图案；最后将线路板于155℃中烘烤60分钟，同时使有机铜转化膜与阻剂发生交联。
接着将线路板成型，最后在线路板上化学镀锡，得到本实施例的化学镀锡线路板。
本实施例的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后的检测结果见表1。
本实施例的化学镀锡线路板在高低温、湿热环境中循环5次的检测结果见表1。
实施例3
本实施例的线路板的表面处理步骤如下：
(1)使用尼龙针刷对线路板进行打磨，对线路板的表面进行清洁和初步粗化。
(2)在室温下，使用酸性溶液水平喷淋线路板，其中，酸性溶液为：过硫酸钠30克/升、硫酸25克/升、铜离子8克/升及水；然后在室温下，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的酸性溶液；再在50℃下，使用碱性溶液水平喷淋线路板，去除铜箔上的油脂、指纹和有机物，其中，碱性溶液为：氢氧化钠15克/升、磷酸钠50克/升、碳酸钾50克/升及水；最后，使用自来水水平喷淋冲洗线路板，去除线路板上粘附的碱性溶液。
(3)在33℃下，将清洗后的线路板淹浸于体积百分含量为50％的磷酸基的水溶液中1分钟，对铜箔的表面进行活化处理。
(4)将活化后的线路板淹浸在棕化液中蚀刻，以使线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜，其中，棕化液包括如下组分：硫酸95克/升、双氧水16毫升/升、五水合硫酸铜0.15克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.5克/升、苯并三氮唑35毫升/升、氯离子0.025摩尔/升及水。
(5)在蚀刻后的线路板的铜箔的表面上丝网印刷机印刷环氧树脂油墨阻剂；然后于曝光条件下，使用紫外线照射，使环氧树脂油墨进行光聚合交联反应；接着将线路板置于立式烤箱中于75℃初步烘烤40分钟，使环氧树脂油墨初步硬化；再使用照相底片将线路板上的焊盘制作出来，在线路板上形成线路图案；最后将线路板于150℃中烘烤60分钟，同时使有机铜转化膜与阻剂发生交联。
接着将线路板成型，最后在线路板上化学镀锡，得到本实施例的化学镀锡线路板。
本实施例的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后的检测结果见表1。
本实施例的化学镀锡线路板在高低温、湿热环境中循环5次的检测结果见表1。
对比例1
对比例1的线路板的表面处理步骤为：
将线路板首先在室温下酸洗，然后使用尼龙针刷对线路板的表面进行打磨处理，再使用水清洗线路板，最后烘干，接着将线路板成型及化学镀锡，得到对比例1的化学镀锡线路板。
对比例1的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后的检测结果见表1。
对比例1的化学镀锡线路板在高低温、湿热环境中循环5次的检测结果见表1。
表1表示的是实施例1～3和对比例1的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后的检测结果和在高低温及湿热环境中循环5次的检测结果。
表1
从表1中可以看出，实施例1～实施例3的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后和在高低温及湿热环境中循环5次后，均没有发生阻剂变色和脱落的现象，而对比例1的化学镀锡线路板在乙醇中浸泡后和在高低温及湿热环境中循环5次后，阻剂发生了变色，且有脱落现象。显然采用实施例1～实施例3的方法得到的化学镀锡线路板能够有效地防止阻剂起泡和脱落的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种线路板的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述线路板置于棕化液中，以使所述线路板的铜箔的表面形成有机铜转化膜；
在所述铜箔上印刷阻剂，然后于曝光条件下，使用紫外线照射，接着将所述线路板于70℃～80℃中烘烤40分钟～45分钟；及
在所述线路板上形成线路图案，接着将所述线路板于145℃～155℃中烘烤固化，其中，所述阻剂为环氧树脂油墨。
2.根据权利要求1所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，在将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述铜箔的表面进行活化处理的步骤：将所述线路板置于体积百分含量为45％～55％的磷酸基的水溶液中1分钟～2分钟。
3.根据权利要求2所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，对所述铜箔的表面进行活化处理的步骤中，处理温度为28℃～38℃。
4.根据权利要求1所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述线路板的清洗步骤：依次使用酸性溶液、水、碱性溶液以及水对所述线路板进行清洗。
5.根据权利要求4所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，所述酸性溶液包括如下组分：过硫酸钠20～40克/升、硫酸10～40克/升、铜离子小于或等于15克/升及水。
6.根据权利要求4所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，所述碱性溶液包括如下组分：氢氧化钠10～20克/升、磷酸钠40～60克/升、碳酸钾40～60克/升及水。
7.根据权利要求6所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，使用所述碱性溶液对所述线路板进行清洗的步骤中，清洗温度为45℃～55℃。
8.根据权利要求1所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤之前，还包括对所述线路板进行打磨处理的步骤。
9.根据权利要求1所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，所述棕化液包括如下组分：硫酸90～100克/升、双氧水15～20毫升/升、五水合硫酸铜0.14～0.16克/升、水溶性甲氧基聚乙二醇3.2～3.8克/升、苯并三氮唑30～40毫升/升、氯离子0.02～0.03摩尔/升及水。
10.根据权利要求9所述的线路板的表面处理方法，其特征在于，将所述线路板置于所述棕化液中的步骤中，温度为36℃～40℃。
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