CN104582299B - 一种电路板及其镀金方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板及其镀金方法，电路板的镀金方法，包括：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；利用化学沉镍金的方式对所述焊盘进行表面处理，在所述焊盘上形成金层，所述金层具有第一厚度；在所述金层上进行电镀金处理，以将所述金层的厚度增加至第二厚度，其中，进行电镀金处理的电流为0.2‑0.6安培。

Description

一种电路板及其镀金方法

技术领域

本发明涉及印制电路板加工领域，尤其涉及一种电路板及其镀金方法。

背景技术

近年来，随着智能手机，平板电脑和超极本等电子设备的小型化、高速化和高性能化的不断发展，作为形成电子设备基础的印制电路板（Printed Circuit Board；PCB）不断朝轻薄短小发展。PCB担当元件安装和信号传输的功能。而部分线电路板需要与进行物理性的插接，例如两个PCB之间通过俗称金手指的边接头（edge connector）来实现相互连接，即将一片PCB上的金手指插入另一片PCB上合适的插槽中，如计算机中的显卡、声卡、网卡等均借助金手指直接插入主板中的对应的外设部件互联标准（Peripheral ComponentInterconnect；PCI）插槽中，实现与计算机主机的连接。

在现有技术中，为了保证连接的可靠性，通常采用电镀镍金的方式将电路板镀上镍金。具体有以下两种方式：

第一种方式，如图1a所示，采用蚀刻后拉工艺引线电镀镍金：通过贴干膜曝光、蚀刻的方式，蚀刻出需要镀金的焊盘（PAD）以及连接焊盘的镀金导电用的导线，然后通过导线接通电流，将PCB板放在镀缸中电镀。

第二种方式，如图1b所示，采用贴保护干膜后电镀镍金：即采用贴干膜的方法露出镀金区域，然后进行电镀镍金。

然而，本发明人在实现本发明实施例中的技术方案的过程中发现，上述第一种方式虽然可以做小间距焊盘的镀镍金电路板，但是针对焊盘在板内无法拉镀金工艺引线的电路板就无法进行加工；而第二种方式由于干膜耐电镀镍金的药水性差，当焊盘间距较小时，药水就会渗入干膜，导致焊盘连接在一起，进而导致电路板短路，产品良率很低。

因此，现有技术中存在针对板内无法拉镀金工艺引线的电路板镀镍金时容易造成电路板短路，产品良率低的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中针对板内无法拉镀金工艺引线的电路板镀镍金时容易造成电路板短路，产品良率低的技术问题，本发明提供了一种电路板及其镀金方法。

本发明一方面提供一种电路板的镀金方法，包括：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；利用化学沉镍金的方式对所述焊盘进行表面处理，在所述焊盘上形成金层，所述金层具有第一厚度；在所述金层上进行电镀金处理，以将所述金层的厚度增加至第二厚度，其中，进行电镀金处理的电流为0.2-0.6安培。

可选的，相邻两个所述焊盘之间的距离小于等于3mil。

可选的，所述电路板具体为连接器。

可选的，所述第一厚度为0.05-0.1微米，所述第二厚度为0.8-1.3微米。

本发明另一方面还提供一种由如上述的方法制作的电路板。

本发明一个或多个实施例至少具有以下技术效果：

在本发明一实施例中的电路板的镀金方法包括：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；利用化学沉镍金的方式对焊盘进行表面处理，在焊盘上形成金层，金层具有第一厚度；在金层上进行电镀金处理，以将金层的厚度增加至第二厚度。由本实施例中的方法步骤可以看出，在本实施例中，先对焊盘进行化学沉镍金处理，因为在化学沉镍金处理的过程中，是采用化学沉积的方法，化学反应时温度低，不会将干膜烧坏造成短路。而现有技术中采用电镀镍金的方法，是用高电流将金镀上，在加工时电流产生热量，将干膜烧坏，导致渗药水短路，进一步，因为化学沉金采用置换反应，当表面层的反应物被金置换掉后，金层覆盖在反应物上，阻碍了继续与反应物发生反应，金层就无法进一步加厚了，所以可能无法实现插接作用，所以又进一步进行电镀金处理，将金层的厚度增加，保证插接的作用。

而在本实施例中，在进行电镀金处理时，采用0.2-0.6安培的电流，即小电流电镀金，相比于常规电镀金的1-2安培的电流，因为电流小，温度就会低，所以干膜不容易被烤焦，使得药水不容易渗入干膜，使得焊盘连接在一起造成短路。

更进一步，本实施例中的方法能够应用在焊盘间距较小，例如小于等于3mil的电路板中，通常焊盘间距较小时，就无法制作电镀金的工艺引线，而且在焊盘间距小时，现有技术中的第二种技术方案的缺陷就更明显，所以本实施例中的方法应用在焊盘间距较小时的效果更明显。

附图说明

图1a-图1b为现有技术中的电路板的镀金的过程示意图；

图2为本发明一实施例中的电路板的镀金方法流程图；

图3a-图3b为本发明一实施例中的电路板的镀金的过程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电路板及其镀金方法，用于解决现有技术中存在的针对板内无法拉镀金工艺引线的电路板镀镍金时容易造成电路板短路，产品良率低的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：

在本发明一实施例中的电路板的镀金方法包括：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；利用化学沉镍金的方式对焊盘进行表面处理，在焊盘上形成金层，金层具有第一厚度；在金层上进行电镀金处理，以将金层的厚度增加至第二厚度。由本实施例中的方法步骤可以看出，在本实施例中，先对焊盘进行化学沉镍金处理，因为在化学沉镍金处理的过程中，是采用化学沉积的方法，化学反应时温度低，不会将干膜烧坏造成短路。而现有技术中采用电镀镍金的方法，是用高电流将金镀上，在加工时电流产生热量，将干膜烧坏，导致渗药水短路，进一步，因为化学沉金采用置换反应，当表面层的反应物被金置换掉后，金层覆盖在反应物上，阻碍了继续与反应物发生反应，金层就无法进一步加厚了，所以可能无法实现插接作用，所以又进一步进行电镀金处理，将金层的厚度增加，保证插接的作用。

而在本实施例中，在进行电镀金处理时，采用0.2-0.6安培的电流，即小电流电镀金，相比于常规电镀金的1-2安培的电流，因为电流小，温度就会低，所以干膜不容易被烤焦，使得药水不容易渗入干膜，使得焊盘连接在一起造成短路。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明一实施例提供一种电路板的镀金方法，请参考图2，图2为本实施例中电路板的镀金方法流程图。

如图2所示，该方法包括：

步骤101：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；

步骤102：利用化学沉镍金的方式对焊盘进行表面处理，在焊盘上形成金层，金层具有第一厚度；

步骤103：在金层上进行电镀金处理，以将金层的厚度增加至第二厚度。

在实际运用中，在步骤101之前还可以包括：去除铜表面的氧化物和糙化铜表面从而增加镍和金的附着力，例如利用磨板机或喷砂机或共用机型。

接下来执行步骤101，请同时参考图2和图3a，图3a为执行步骤101的流程及执行结果的示意图。步骤101具体为在一铜板上贴干膜，露出需要镀金的区域，通常为焊盘。干膜是一种高分子的化合物，它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能。

然后请参考图2和图3b，执行步骤102，即利用化学沉镍金的方式对焊盘进行表面处理，在焊盘上形成金层，金层具有第一厚度。在实际运用中，步骤102的处理流程为：进板→除油→三水洗→微蚀→双水洗→预浸→活化→双水洗→化学镍→双水洗→化学金→双水洗→出板。以下将分别详细介绍每个流程。

首先除油，通常情况下，PCB沉镍金采用酸性除油剂来处理电路板，其作用在于去除铜板上的轻度油脂及氧化物，达到铜板清洁及增加润湿效果的目的。它应当具备不伤绿油(Soider Mask)﹐低泡型易水洗的特点。

在除油之后通常为二级市水洗﹐如果水压不稳定或经常变化﹐则将逆流水洗设计为三及市水洗更佳。

然后进行微蚀，微蚀的目的在于清洁铜面氧化及前工序遗留残渣，保持铜面新鲜及增加化学镍层的密着性，常用微蚀液为酸性过硫酸钠溶液，Na₂S₂O₈：80-120g/L，硫酸：20-50ml/L。也可以使用硫酸双氧水或酸性过硫酸钾微蚀液来进行。

由于铜离子对微蚀速率影响较大，通常须将铜离子的浓度控制在5-25g/L，以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm，生产过程中，换缸时往往保留1/5-1/3缸母液(旧液)，以保持一定的铜离子浓度，也有使用少量氯离子加强微蚀效果。

另外，由于带出的微蚀残液，会导致铜面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀后水质和流量以及浸泡时间都须特别考虑。否则，预浸缸会产生太多的铜离子，继而影响钯缸寿命。所以，在条件允许的情况下(有足够的排缸)，微蚀后二级逆流水洗之后，再加入5%左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗之后进入预浸缸。

然后进行预浸，用于维持活化缸的酸度以及使铜面在新鲜状态(无氧化物)下，进入活化缸。理想的预浸缸除了钯（Pd）之外，其它浓度与活化缸一致。实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸作预浸剂，盐酸把钯活化系列采用盐酸作预浸剂，也有使用铵盐作预浸剂(PH值另外调节)。否则，活化制程失去保护会造成钯离子活化液局部水解沉淀。

接下来进入活化程序，活化的作用是在铜面析出一层钯，作为化学镍起始反应之催化晶核。其形成过程则为Pd与铜（Cu）的化学置换反应。从置换反应来看，Pd与Cu的反应速度会越来越慢，当Pd与Cu完全覆盖后(不考虑浸镀的疏孔性)﹐置换反应即会停止，但实际运用中，不可能也不必要将铜面彻底活化(将铜面完全覆盖)。从成本上讲，这会使Pd的消耗大幅大升。更重要的是，这容易造成渗镀等严重品质问题。

通常情况下，钯缸温度设定在20-30℃，其控制范围应在±1℃，而钯离子浓度则控制在20-40ppm，至于活化效果，则按需要选取适当的时间。

一般情况下﹐二级水洗总时间控制在1-3min为佳。

然后是化学沉镍，化学沉镍是通过Pd的催化作用下，NaH₂PO₂水解生成原子态H，同时H原子在Pd催化条件下，将镍离子还原为单质镍而沉积在裸铜面上。在实际运用中，Ⅷ族元素及Au等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体。

作为化学沉积的金属镍，其本身也具备催化能力。由于其催化能力劣于钯晶体，所以反应初期主要是钯的催化作用在进行。

从化学镍沉积的反应看出，在金属沉积的同时，伴随着单质磷的析出。而且随着PH值的升高，镍的沉积速度加快的同时，磷的析出速度减慢，结果则是镍磷合金的P含量降低。反之，随着PH值的降低，镍磷含金的P含量升高。

化学镍沉积中，磷含量一般在7-11%之间变化。镍磷合金的抗蚀性能优于电镀镍，其硬度也比电镀镍高。

在化学沉镍的酸性镀液中，当PH<3时，化学镍沉积的反应就会停止，而当PH>6时，镀液很容易产生Ni(OH)2沉淀。所以一般情况，生产中PH值控制在4.5-5.2之间。由于镍沉积过程产生氢离子(每个镍原子沉积的同时释放4个氢离子)﹐所以生产过程中PH的变化是很快的，必须不断添补碱性药液来维持PH值的平衡。

通常情况下﹐氯水和氢氧化钠都可以用于生产维持PH值的控制。

在化学镍沉积的同时，会产生亚磷酸盐(HPO3)的副产物，随着生产的进行，亚磷酸盐浓度会越来越高，于是反应速度受生成物浓度的长高而抑制，所以镍缸寿命末期与初期的沉积速度相差1/3则为正常现象。但此先天不足可采用调整反应物浓度方式予以弥补，开缸初期Ni浓度控制在4.60g/L，随着MTO的增加Ni浓度控制值随之提高，直至5.0g/L停止。以维持析出速度及磷含量的稳定，以确保镀层品质。

影响镍缸活性最重要的因素是稳定剂的含量，常用的稳定剂是Pb(CH3COO)2或硫脲﹐也有两种同时使用的。稳定剂的作用是控制化学沉镍的选择性，适量的稳定剂可以使活化后的铜面发生良好的镍沉积，而基材或绿油部分则不产生化学沉积。

镍层的厚度与镀镍时间呈线性关系。一般情况下，200μ"镍层厚度需镀镍时间28min，150μ"镍层厚度需镀镍时间21min左右。

化学镍的厚度一般控制在3-5μm，其作用同金手指电镀镍一样，不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度。在镀件浸金保护后，不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条)，同时还可以避免金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口。

再接下来是化学沉金，是通过置换反应形成的浸金薄层，通常30分钟可达到极限厚度。

通常情况下，沉金缸的浸镀时间设定在7-11分钟，操作温度一般在80-90℃，可以根据金厚要求，通过调节温度来控制金厚。

为了节省成本，金缸之后需加装回收水洗，同时也可减轻对环境的污染。回收缸之后，一般都是逆流水洗。

浸金的厚度一般控制在0.05-0.1微米，对镍面具有良好的保护作用，而且具备很好的接触导通性能。即金层的第一厚度为0.05-0.1微米。

化学沉积的金采用置换反应，当表面层的反应物被金置换掉后，金层覆盖在反应物上，阻碍了继续与反应物发生反应，金层就无法加厚了，通常在0.05-0.1微米，所以可能会无法实现插接作用，所以需要将金层采用电镀金的方式加厚，即接下来执行步骤103。

在步骤103中，镀金溶液可分为碱性氰化物、酸性微氰、中性微氰和非氰化物。而电镀时采用的电流可以是1-2安培，可以在焊盘间距较大时使用，而如果焊盘间距较小时，例如小于等于3mil时，可以使用0.2-0.6安培的电流，这样使用小电流长时间的镀金的方式，因为电流小，温度就会低，所以干膜不容易被烤焦，使得药水不容易渗入干膜，使得焊盘连接在一起造成短路。当然，在焊盘间距较大时，也同样可以采用0.2-0.6安培的电流。

通过步骤103，将金层的厚度增加到第二厚度，通常为0.8-1.3微米。实现电路板的插接。

在实际运用中，该电路板具体为连接器，例如金手指、PCI插槽。

通过以上描述可以看出，在本发明一实施例中的电路板的镀金方法包括：在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；利用化学沉镍金的方式对焊盘进行表面处理，在焊盘上形成金层，金层具有第一厚度；在金层上进行电镀金处理，以将金层的厚度增加至第二厚度。由本实施例中的方法步骤可以看出，在本实施例中，先对焊盘进行化学沉镍金处理，因为在化学沉镍金处理的过程中，是采用化学沉积的方法，化学反应时温度低，不会将干膜烧坏造成短路。而现有技术中采用电镀镍金的方法，是用高电流将金镀上，在加工时电流产生热量，将干膜烧坏，导致渗药水短路，进一步，因为化学沉金采用置换反应，当表面层的反应物被金置换掉后，金层覆盖在反应物上，阻碍了继续与反应物发生反应，金层就无法进一步加厚了，所以可能无法实现插接作用，所以又进一步进行电镀金处理，将金层的厚度增加，保证插接的作用。

而在本实施例中，在进行电镀金处理时，采用0.2-0.6安培的电流，即小电流电镀金，相比于常规电镀金的1-2安培的电流，因为电流小，温度就会低，所以干膜不容易被烤焦，使得药水不容易渗入干膜，使得焊盘连接在一起造成短路。

进一步，本实施例中的方法能够应用在焊盘间距较小，例如小于等于3mil的电路板中，通常焊盘间距较小时，就无法制作电镀金的工艺引线，而且在焊盘间距小时，现有技术中的第二种技术方案的缺陷就更明显，所以本实施例中的方法应用在焊盘间距较小时的效果更明显。当然，也可以运用在焊盘间距大于3mil的电路板中。

基于同一发明构思，本发明一实施例还提供了一种电路板，具体为由前述实施例中描述的方法制作的电路板。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种电路板的镀金方法，其特征在于，包括：

在铜板上贴干膜，露出需要镀金的焊盘；

利用化学沉镍金的方式对所述焊盘进行表面处理，在所述焊盘上形成金层，所述金层具有第一厚度；

在所述金层上进行电镀金处理，以将所述金层的厚度增加至第二厚度，其中，进行电镀金处理的电流为0.2-0.6安培；

其中，相邻两个所述焊盘之间的距离小于等于3mil。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电路板具体为连接器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一厚度为0.05-0.1微米，所述第二厚度为0.8-1.3微米。

4.一种由如权利要求1-3任一项所述的方法制作的电路板。