CN104519676B - 一种提高pcb板沉铜及镀铜品质的方法 - Google Patents

一种提高pcb板沉铜及镀铜品质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，包括在使用至少一次的PCB板承载件装载待沉铜PCB板之前，将沉积在所述承载件上的酥松铜层清除的步骤，使用清洗液将所述酥松铜层腐蚀除去。本发明的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，通过将导致PCB板的沉铜产生品质问题的上述铜粒或铜屑的主要来源消除掉，保持沉铜药水缸内沉铜药水的洁净，在进行沉铜工序时，不会再发生因铜粒或铜屑附着在通孔内壁上，影响药水的正常流动交换而造成通孔内沉铜过少或者直接无铜的情况，并且，也不会使得铜粒落入PCB板的通孔内，避免了镀铜过多导致堵塞通孔情况的发生，提升了产品的品质。

Description

一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法
技术领域
本发明涉及一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，属于PCB板沉铜工艺领域。
背景技术
沉铜，是化学镀铜的俗称。沉铜的目的是利用化学反应原理，在PCB板通孔的内壁上沉积一层均匀的导电层，使原本绝缘的孔壁具有导电性，便于后续板面电镀的顺利进行，从而实现PCB板层间的导通。
沉铜工艺的过程为：先将多块PCB板置于作为PCB板承载体的沉铜挂篮内，再将沉铜挂篮放入装有沉铜溶液的缸体中，通过震荡沉铜挂篮，使沉铜溶液充分贯穿沉铜挂篮内PCB板上的通孔，待通孔的孔壁上沉上一层薄铜后，再将沉铜挂篮从缸体内取出，并将PCB板从沉铜挂篮上取出。实际生产中，PCB板经上述沉铜工艺之后，一些通孔内有时会出现沉铜过少或者无铜的现象；将上述通孔内沉铜过少或者无铜的PCB板排除后，进一步进行电镀程序，电镀后还有一些PCB板的通孔被过量镀铜以致通孔的孔径明显变小甚至被堵塞，这些孔径明显变小或通孔被堵塞的PCB板，无法正常使用，需要将其整个报废。上述两种不良情况的出现，影响了产品的生产效率，给工厂带来了经济损失。对于第一种情况，技术人员曾怀疑是因为通孔内残留有空气，导致通孔内无法被沉上足够量的铜，采用消除残留空气的措施后，情况并没有得到好转，后来经实际检测发现，通孔内并不存在残留的空气，因此消除空气的技术措施对于解决通孔内沉铜过少的问题没有起到任何作用；对于第二种情况，技术人员一度怀疑是镀铜程序出了问题，认为镀铜不均是造成上述通孔被过量镀铜以致通孔的孔径明显变小甚至堵塞的原因，采取相应的使镀铜更加均匀的技术措施后，这一情况仍旧没有得到改善。
申请人经过仔细研究发现，上述两种不良情况在沉铜溶液使用了较长一段时间之后非常容易出现，当问题变的十分严重时，将药水更换掉就可以解决问题，但由于药水价格较高，所以更换药水肯定不是一个好的解决办法；而且申请人对这些镀铜过多的通孔研究后发现，这些通孔绝大部分都是因为其内壁附着了一些细微的铜粒或铜屑，这些铜粒或铜屑的外围在镀铜过程中都被镀上了较厚的铜层，导致通孔内镀铜过多，甚至发展到堵塞通孔的程度，可是通孔内为什么会出现这些铜粒或者铜屑让人费解。申请人在无意中触摸沉铜挂篮时发现，挂篮上积有一层凹凸不平的酥松铜层，酥松铜层的厚度很薄，不足1微米，挂篮多次使用后酥松铜层会变的越来越厚，也更容易掉落。这些铜粒与申请人在上述镀铜过多的通孔内发现的铜粒十分相像，于是申请人怀疑是这些沉积在沉铜挂篮上的酥松铜层，在对PCB板沉铜时掉落进入沉铜液，并进一步进入到PCB板的通孔内壁上，造成了上述PCB板通孔内镀铜过多的问题。
申请人分析，在现有的使用沉铜挂篮的工艺流程中，如图1所示，承载PCB板的沉铜挂篮经过沉铜过程后，会沉积上一层薄薄的酥松铜层，这些酥松铜层与沉铜挂篮的结合并不紧密，下板后(指将沉铜完成的PCB板从沉铜挂篮上卸下来)的沉铜挂篮不经任何清洁处理直接上板(指将待沉铜的PCB板固定在挂篮上)，进入沉铜药水后，沉铜挂篮在超声波和气顶震动，摇摆的生产条件下，附着在其上的酥松铜层会掉入沉铜药水内成为铜粒或铜屑，混有这些铜粒的药水进入PCB板的通孔后，有一部分的铜粒或铜屑会附着在通孔的内壁上，进入镀铜程序后，这些铜粒或铜屑的外围也被镀上了铜，导致镀铜过多，甚至堵塞通孔。而之前通孔内沉铜过少主要是因为这些通孔内附着了上述的铜粒或铜屑，这些铜粒或铜屑阻碍了通孔内药水的正常流动交换，进而造成了通孔内沉铜过少的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中在对PCB板进行沉铜处理后PCB板通孔内沉铜过少或无铜、电镀处理后PCB板通孔内镀铜过多甚至堵塞通孔的技术问题，从而提供一种提高PCB板沉铜和镀铜品质的方法。
为此，本发明提供如下技术方案：一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，包括在使用至少一次的PCB板承载件装载待沉铜PCB板之前，将沉积在所述承载件上的酥松铜层清除的步骤。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，使用清洗液将所述酥松铜层腐蚀除去。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，所述清洗液由强氧化剂和强酸配制而成。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，所述强氧化剂为过硫酸钠、双氧水中的一种。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，所述强酸为硫酸、盐酸中的一种或两种的混合物。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，在采用所述清洗液清洗所述承载件时，保持所述清洗液的温度在25～45℃之间。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，保持所述清洗液的温度在27～33℃之间。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，还包括将清除完酥松铜层的所述承载件用水冲洗的步骤。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，用流量为5～20lpm的水将所述清除完酥松铜层的所述承载件冲洗1～3分钟。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，所述水为自来水、去离子水或蒸馏水中的一种或几种的混合物。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，使用用于清洗待沉铜PCB板的微蚀液替代所述清洗液，清洁所述承载件。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，所述微蚀液由过硫酸钠和硫酸按比例1.5-3：1配制而成，其中所述过硫酸钠的浓度为50-90g/L，所述硫酸的浓度为18g/L-54g/L。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，使用控制所述待沉铜PCB板在所述微蚀液中清洁的程序控制所述承载件到所述微蚀液中清洁掉所述酥松铜层。
本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法具有以下优点：
1.本发明提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，打破传统上一直以来通过消除残留空气和改善镀铜均匀性等手段来解决过少沉铜以及过渡镀铜的思维模式，通过申请人的分析研究确定，沉铜时沉积在承载件(例如沉铜挂篮)上的铜粒掉落到沉铜缸中并进入PCB板的通孔才是导致沉铜过少以及镀铜过大的真正原因，通过将导致PCB板的沉铜产生品质问题的上述铜粒或铜屑的主要来源消除掉，保持沉铜药水缸内沉铜药水的洁净，在进行沉铜工序时，不会再发生因铜粒或铜屑附着在通孔内壁上，影响药水的正常流动交换而造成通孔内沉铜过少或者直接无铜的情况，并且，也不会使得铜粒落入PCB板的通孔内，避免了镀铜过多导致堵塞通孔情况的发生，提升了产品的品质。
2.本发明提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，将承载件经过清洁程序清洁后，沉积在其上的酥松铜层被清除干净。承载件在具体的工厂使用中，经常会参与到其他程序当中，即：装载有PCB板的承载件进入到其他的药水缸内进行其他目的的作业，在超声波以及气顶振动,摇摆的生产条件下，沉积在承载件上的酥松铜层也会掉落或溶解到其他的药水缸中污染其他的药水。因此将承载件清洁干净后，可避免对其他药水缸内药水的污染，保持工厂生产的洁净。
3.本发明提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，将承载件经清洁程序清洁处理后，可大大减少沉铜药水中铜粒、铜屑杂质的带入，保持缸内药水的清洁，大大延缓缸内药水的更换周期，相当于延长了药水的使用寿命，节省了大量成本。
4.本发明提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，通过使用清洗液将沉积在承载件上的酥松铜层腐蚀去掉，由于工厂采用的承载件一般是不锈钢材质，因而不会对沉铜挂篮造成物理损伤，且能够清除的十分干净。
5.本发明提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，使用原本用于清洁处理PCB板的微蚀缸来除去承载件上的酥松铜层，不用增加新的设备，只需要调整一下原本用来清洁处理PCB板的程序，将附着有酥松铜层的PCB板浸入到微蚀缸中一定时间，就可以将酥松铜层腐蚀除去，十分方便，对正常的PCB板沉铜生产流程影响很小。
附图说明
图1是现有技术中使用沉铜挂篮进行沉铜的工艺流程图。
图2是本发明实施例1中使用沉铜挂篮进行沉铜的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法做进一步的详细说明。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，将待沉铜的PCB板装载到作为PCB板承载件的沉铜挂篮上之前，先对沉铜挂篮进行清洁，将附着在沉铜挂篮上的上次沉铜过程留下的酥松铜层清除干净，然后再将上述待沉铜PCB板装载到沉铜挂篮上(上板)，与沉铜挂篮一起进入到沉铜药水中进行沉铜，沉铜完毕，将PCB板卸下(下板)，对沉铜挂篮重新进行一次清洁，清洗掉沉铜挂篮上的铜粒以及铜屑，然后再重新装载上新一轮的待沉铜PCB板，进行下一轮PCB板的沉铜工作。
本实施例提供的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，通过将导致PCB板沉铜产生品质问题的上述铜粒或铜屑的主要来源消除掉，保持沉铜药水缸内沉铜药水的洁净，在进行沉铜工序时，不会再发生因铜粒或铜屑附着在通孔内壁上，影响药水的正常流动交换而造成通孔内沉铜过少或者直接无铜的情况，并且，也不会使得铜粒落入PCB板的通孔内，避免了镀铜过多导致堵塞通孔情况的发生，提升了产品的品质。
在本实施例中，进一步采用如下步骤来清洁沉铜挂篮上的酥松铜层：微蚀步骤，将沉积在沉铜挂篮上的酥松铜层使用微蚀液腐蚀除去，本实施例采用溶液微蚀的方式除去附着在沉铜挂篮上的酥松铜层，具体为：设置一个清洗缸，缸内装有清洗液，清洗液由强氧化剂+强酸配制而成，如过硫酸钠+硫酸或盐酸的组合，双氧水+硫酸或盐酸的组合等；本实施例中采用双氧水+硫酸的组合，配制比例为：1：1其中双氧水的浓度为2％,硫酸的浓度为2％。沉铜完毕后，将卸下PCB板的沉铜挂篮浸入到清洗缸的清洗液中，保持清洗缸内清洗液的温度范围在25～40℃，震动清洗，根据清洗液的浓度和温度，以及沉铜挂篮上酥松铜层的厚度来决定沉铜挂篮的浸泡时间，一般为30S以上。本实施例中的沉铜挂篮在将待沉铜的PCB板沉铜一次完毕后就清洗一次，因沉铜的时间为16min，因此沉积在沉铜挂篮上的酥松铜层量在一定的范围之内，只需要将沉铜挂篮在清洗缸的清洗液中浸泡1分钟就能够完全去除酥松铜层，优选浸泡时间为30～50s。上述清洗液温度范围的优选范围是27～33℃，最优是30℃。
事实上,当上述双氧水的浓度范围在2-5％,硫酸的浓度范围在2-5％时，按照双氧水与硫酸1:1的比例配制而成的清洗液，均可实现本发明的发明目的。
由于沉铜挂篮需要在强氧化剂+强酸的环境下清洗掉附着在其上的酥松铜层，因此要求沉铜挂篮的材质不宜被上述的清洗液所腐蚀，本实施例中采用的沉铜挂篮由不锈钢材料制成。
实施例2
本实施例提供一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，是对实施例1的进一步改进，在本实施例中，在微蚀步骤之后增加水洗步骤，使用水将微蚀后的沉铜挂篮水洗干净，避免残留在沉铜挂篮上的微蚀液污染沉铜缸内的沉铜药水。
在水洗步骤中，首先将清洁干净酥松铜层的沉铜挂篮从清洗缸内提出，使用自来水冲洗，在10～20lpm的流量下冲洗2～3分钟，即可将沉铜挂篮上残留的清洗液冲洗干净，即可达到可以进行装载待沉铜PCB板进行沉铜作业而又不污染沉铜液的要求。上述的自来水也可以使用去离子水或蒸馏水等来替代。
实施例3
在待沉铜的PCB板进入沉铜流程之前,通常需要将其清洗干净,以除去其上附着的油污、灰尘、碎屑等杂质。在工厂自动化及半自动化的生产中，通常设定有程序控制待沉铜PCB板沉浸到微蚀缸内的微蚀液中，经一定时间，上述程序控制清洗完毕的待沉铜PCB板从微蚀缸中提出。
本实施例是在实施例1或2基础上的改进，区别在于：本实施例不设专门用于清洗酥松铜层的清洗缸及清洗液，而是使用原本用于清洁待沉铜PCB板的微蚀缸及微蚀液来代替。这是因为，上述微蚀液由过硫酸钠和硫酸按比例1.5：1配制而成，其中所述过硫酸钠的浓度为50g/L，所述硫酸的浓度为18g/L，温度范围为20-40℃；其成分、浓度及温度环境均符合用于腐蚀沉铜挂篮上酥松铜层的液体及温度环境要求，因而完全可以使用上述微蚀液来代替实施例1或2中的清洗液用于清洗沉铜挂篮。
事实上，当上述过硫酸钠的浓度范围在50-90g/L，硫酸的浓度范围在18g/L-54g/L的时候，按照过硫酸钠与硫酸的比例为1.5-3：1配制而成的微蚀液，均可实现本发明的目的。
另外，因上述微蚀液对待沉铜PCB板有一定的腐蚀作用，通常在工业化生产中，有专门的程序设定控制待沉铜PCB板在微蚀缸中浸泡的时间不超过2分钟。使用微蚀液替代清洗液清洗沉铜挂篮时，完全可以借用上述的程序设定，对沉铜挂篮采取如同浸泡上述待沉铜PCB板同样的程序操作。这样不仅不需要额外增加成本设置清洗缸及清洗液，还可以使用原来控制待沉铜PCB板在微蚀液中的清洁的程序来控制沉铜挂篮，不必使用新的控制程序，十分方便快捷。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：包括在使用至少一次的PCB板承载件装载待沉铜PCB板之前，将沉积在所述承载件上的酥松铜层清除的步骤。
2.根据权利要求1所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：使用清洗液将所述酥松铜层腐蚀除去。
3.根据权利要求2所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：所述清洗液由强氧化剂和强酸配制而成。
4.根据权利要求3所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：所述强氧化剂为过硫酸钠、双氧水中的一种。
5.根据权利要求3所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：所述强酸为硫酸、盐酸中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求2所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：在采用所述清洗液清洗所述承载件时，保持所述清洗液的温度在25～45℃之间。
7.根据权利要求6所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：保持所述清洗液的温度在27～33℃之间。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：还包括将清除完酥松铜层的所述承载件用水冲洗的步骤。
9.根据权利要求8所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：用流量为5～20lpm的水将所述清除完酥松铜层的所述承载件冲洗1～3分钟。
10.根据权利要求8所述的提高PCB板沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：所述水为自来水、去离子水或蒸馏水中的一种或几种的混合物。
11.根据权利要求2所述的提高PCB板的沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：使用用于清洗待沉铜PCB板的微蚀液替代所述清洗液，清洁所述承载件。
12.根据权利要求11所述的提高PCB板的沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：所述微蚀液由过硫酸钠和硫酸按比例1.5-3：1配制而成，其中所述过硫酸钠的浓度为50-90g/L，所述硫酸的浓度为18g/L-54g/L。
13.根据权利要求12所述的提高PCB板的沉铜及镀铜品质的方法，其特征在于：使用控制所述待沉铜PCB板在所述微蚀液中清洁的程序控制所述承载件到所述微蚀液中清洁掉所述酥松铜层。
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