CN1047603A - 印刷线路板的制造方法 - Google Patents

Abstract

发明公开一种从双面覆铜板用蚀刻法制造焊盘和金属化孔壁表面为铅锡合金或其它易焊金属，而阻焊剂层与其下的导电铜条之间没有铅锡合金的线路板的方法，其特点在于，其中包括了用不导电薄膜掩蔽住除焊盘和通孔以外的金属部分，只在焊盘和通孔内壁表面电镀铅锡合金和其它易焊金属的步骤。用此方法生产的线路板，在经过波峰焊之后，阻焊剂层不起趋、不起泡、不脱离，外观与经过波峰焊的单面板相同。

Description

本发明涉及印刷线路板的制造方法和用该方法生产的印刷线路板。更具体地讲，本发明涉及只在焊盘和金属化孔内壁表面电镀铅锡合金或其它易焊金属的印刷线路板，以及生产这样的线路板的方法。

金属化孔的双面线路板在计算机，电信和电子仪器领域用量很大。整机厂希望线路板的焊盘和通孔内壁可焊性好，可焊寿命长，就是经较长时间贮存仍具有良好的可焊性;希望除焊盘外线路板的其它部分通过波峰焊后不受任何影响。因此，目前生产的线路板最后都用丝网漏印阻焊剂涂层，只露出需要焊接零件的焊盘部分，以防止线路板的其他部分受波峰焊的影响。裸露的焊盘表面一般是铅锡合金，可焊性好而且可焊寿命长。

但是，由于目前流行的能够生产线条宽度在0.15～0.25毫米的双面孔化板的方法是所谓的图形电镀法。就是先将双面覆铜板打孔且金属化孔后，将图形转移到覆铜板上，掩盖覆铜板要蚀刻掉的部分，裸露出作为线路导体要保留的部分，然后进行图形电镀，只在要保留的部分和金属化孔内壁电镀铜和铅锡合金。下面的步骤是除掉图形转移的掩盖物，再进行蚀刻，此时铅锡合金掩盖住了要保留的部分，结果只腐蚀掉上述要蚀刻掉的部分。由于保留下来的导电铜条表面有一层铅锡合金，所以即使经过热风整平后，再漏印阻焊剂涂层，阻焊剂盖住的铜条和阻焊剂层之间仍有一层铅锡合金。这样，在波峰焊时这层铅锡合金熔化，其上的阻焊剂层处于浮在液体表面的状态，受自身应力的作用很容易起趋、起泡，甚致脱离，影响整机质量。

生产双面金属化孔板的另一类方法是所谓的全板电镀图形掩盖法。双面覆铜板经打孔，孔金属化后进行全板电镀铜，再转移上图形，掩盖住作为线路导体要保留的部分和金属化孔，裸露出要蚀刻掉的部分。经过蚀刻后，再漏印阻焊剂层，裸露出焊盘，用热风整平技术只在焊盘表面涂镀铅锡合金。这样的线路板经波峰焊后，不会发生阻焊剂起趋、起泡的现象。但是，这类方法在电镀加厚金属化孔的时候，不得不进行全板电镀。结果，浪费了能源和材料;而重要的后果是全板电镀增加了铜箔的厚度。一般来说，为保证通孔电阻，金属化孔内壁应电镀25微米厚的铜;也就是说在电镀金属化孔时，覆铜板的铜箔也至少加厚了25微米，这样蚀刻工序不得不用更长的腐蚀时间，增加了侧蚀，不适合生产细线条线路板。一般经验认为，当线条宽度为0.30毫米时，采用图形电镀法应选用35微米铜箔;而经全板电镀的掩蔽法应选用18微米铜箔，当线条宽度为0.13～0.20毫米时，图形电镀法选用18微米铜箔，而掩蔽法必须选9微米或更薄的铜箔。由于经全板电镀的掩蔽法不适合生产细线条板，又有上述缺点，所以已经逐渐被图形电镀法取代。

因此，在印制线路板领域希望能有一种方法，在该方法中，没有全板电镀工序，这样能减少侧蚀，象图形电镀法一样节省材料和能源而且能生产细线条线路板，但产品的阻焊剂层和导电线条之间又没有铅锡合金层，而只在裸露焊盘和金属化孔内壁表面有铅锡合金或者其它易焊金属。本发明人意外地发现，在用蚀刻工艺生产金属化孔双向板的过程中，增加只裸露焊盘且掩蔽住其它部分，只在焊盘和金属化孔内壁表面进行电镀的工序，就能解决上述问题。因此，本发明的目的在于提供一种从双靣覆铜板，用包括打孔，在通孔内壁化学沉积金属，电镀加厚金属化孔，将图形转移到覆铜板上，用蚀刻溶液去掉不需要的铜箔，丝网漏印阻焊剂，以制造焊盘和金属化孔壁表面为铅锡合金或其它易焊金属，而阻焊剂层与导电线条之间没有铅锡合金的双面线路板的方法，其特征在于该方法还包括用在通孔内壁沉积的金属作为导通阴极电源的导体，用不导电的薄膜掩盖住除焊盘和通孔以外的金属部分，只在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它锡焊金属的步骤。

不管目前流行的图形电镀法，还是所谓的掩蔽法中，都可以增加本发明提供的只在焊盘和通孔内壁电镀沉积铅锡合金和其它易焊金属的步骤。不过对于图形电镀法，就不能图形电镀铅锡合金作为蚀刻工序的掩蔽物，而需要电镀熔点高于波峰焊浴的温度的金属或合金作为蚀刻工序的掩蔽物。只要将本发明的方法在任何一种制造双面孔化板的工艺中实施，都能解决上述问题，而且节省材料和能源，不会增加成本。产品的质量得到提高，装配出来的整机质量也得到提高。

在实施本发明提供的方法时，可以在蚀刻工序之前完成在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属的步骤。具体作法是先将双面覆铜板打孔，凡需金属化的孔都要打好。然后在通孔内壁和全板上化学沉积金属，再将焊盘图形转移到覆铜板上，用不导电薄膜掩蔽住除焊盘和通孔以外的部分，此时通孔内沉积的金属与双面覆铜板的每面上的铜箔都联通，将其置于电镀槽中，阴极电源可接在任一面铜箔上，即可在焊盘和通孔内壁电镀沉积任何金属。应当注意，焊盘和通孔内壁表面最后电镀沉积的金属就是成品线路板焊盘和通孔内壁表面的金属，因此，最后沉积的应是铅锡合金或其它易焊金属;但最好不是铜，而是耐蚀刻液的金属。这是因为，在此电镀沉积步骤之后，要把掩蔽膜去掉，然后再转移上线路图形，用抗蚀刻液的薄膜掩蔽要保留的铜箔和通孔，一般认为只用薄膜掩蔽通孔是比较困难的，一但通孔上薄膜在操作中破损，在蚀刻过程中就会腐蚀通孔内壁上的金属，因此焊盘和通孔内壁表面最好不是铜，而是耐蚀刻液的金属，如铅锡合金，这样就免除了必须堵孔或者必须使用较厚的掩孔干膜的要求。

在上述实施过程中，比较好的工序是先将焊盘图形转移到覆铜板上，然后只在焊盘和通孔内壁表面化学沉积金属铜或镍，再只在通孔和焊盘电镀加厚铜，电镀铅锡合金或其它易焊金属。然后，除去电镀掩蔽膜;再转移上线路掩蔽膜，进行蚀刻，蚀刻后漏印阻焊膜，即为成品。

现在，丝网漏印技术可清晰地漏印0.2～0.3毫米的线条，而焊盘图形一般精度都不太高，因此，掩盖住除焊盘和通孔部分的不导电薄膜完全可用丝网漏印薄膜;但应选用易除去型的油墨。这样比干膜或涂感光胶的方法成本要低一些。

上述实施方案类似于传统的全板电镀掩蔽法，但是省掉了全板电镀工序，而代之以只在焊盘和通孔内壁电镀加厚并最后表面电镀铜锡的步骤，而且不需用热风整平技术涂镀铅锡，降低了成本。

另外，本发明提供的方法也可以在蚀刻工序后实施，即在已经蚀刻掉不需要的铜箔，只保留导电铜条的半成品线路板上实施。双面金属化孔的线路板上每一面的铜条互不连通，但通过金属化孔，每一面上的任一根铜条一定与另一面的一根铜条连通。将一导电面与线路板的任一面叠合，此导电面与被叠合面上的每根铜条导通，而且通过金属化孔也与另一面的每根铜条导通。如果另一面上已经漏印了阻焊剂或其它不导电薄膜，只裸露出焊盘和通孔;放入电镀槽中后，导电面接阴极电源，就可只在裸露的焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属。

至于是按现有的掩蔽法或图形电镀在蚀刻前完成金属化孔的操作，还是按本发明在蚀刻工序后金属化孔，完全可根据需要而选择。如果要求线路板的导电铜条较厚如厚于50微米，线条宽度较窄如窄于0.25毫米，那最好采用类似图形电镀法的工艺步骤，即在蚀刻前金属化孔，用图形电镀法加厚要保留的铜条。如果、市售覆铜板的铜箔厚度就可满足要求，不需加厚要保留的铜条，那么就完全可以在蚀刻后再金属化孔，再按本发明的方法电镀加厚化学沉积在通孔内壁的金属。这样工艺步骤就特别简单、双面覆铜板直接转移上图形，掩蔽住要保留铜箔的部分，用蚀刻液蚀刻成没有金属化孔的双面板。至于打孔步骤，即可在蚀刻以前进行，也可在蚀刻以后进行。然后，丝网漏印阻焊剂膜，只裸露焊盘和通孔，这样就能只在焊盘和通孔内壁化学沉积金属，再与导电面叠合只电镀加厚焊盘和通孔内壁，最后电镀铅锡合金或其它易焊金属。

采用类似图形电镀的工艺步骤，也可实施本发明的方法。一种实施方案是图形电镀加厚要保留的铜箔。在图形电镀铜前与图形电镀法相同，但在此之后就不能再图形电镀铅锡合金了，而需改成图形电镀耐蚀刻液且熔点高于波峰焊浴温度的金属或合金，如镍，锡镍合金等。然后蚀刻，印阻焊剂，最后在焊盘通孔内壁电镀铅锡合金或其它易焊金属。另一种方案是不加厚要保留的铜箔。在将图形转移到覆铜板上之前不需要金属化孔;而在图形转移之后，裸露出要保留的铜箔和通孔，一次在铜箔和通孔内壁表面化学沉积镍或其它耐蚀刻液金属，然后就进行蚀刻，蚀刻后再漏阻焊剂，在焊盘和通孔内壁电镀沉积铜以加厚金属化孔，最后在表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属。

总之，在现有的各种制造双面金属化孔线路板的工艺方法中，都可以实施本发明提供的只在焊盘和通孔内壁表面电镀铅锡合金和其它易焊金属的步骤。不言而喻，根据本发明基本构思，在实施过程中的任何变化也都在本发明的范围之内。还应当提到的是导电面与蚀刻后的线路板的任一面叠合的方法，叠合的目的是使一面上的每根铜条都与导电面电联通。为此，最好使用特别工装夹具，双面覆铜板厚度一般都在1毫米以上，刚性较好，可用夹紧型夹具。此夹具结构是矩形框架，类似家庭镜框，材料可选用不锈钢或其它耐电镀液材料。四周有空余边沿的线路板像镜框内的玻璃一样装入镜框架，四周被框架边缘挡住，暴露出线路板要电镀的一面，另一面上叠合导电面，如高目数金属网，导电面背后是弹性材料，如软橡胶板，充气袋等，最后用刚性平面，当刚性平面与框架之间紧固后，借助弹性材料，导电面便和与之叠合的线路板面上的每根铜条接触导通。导电面与阴极电源接通后，每根铜条通过金属化孔都与要电镀的一面的铜条导通。这样，掩盖住除焊盘和通孔以外的部分，就可放入电镀槽中在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积任何金属。

下述实施例旨在举例说明，没有任何只能按此实施的意思。

实例1

双面覆铜板经打孔后，去毛刺并除油，粗化后用SnCl₂溶液敏化。然后丝网漏印焊盘图形，只裸露焊盘和通孔，再置于含硝酸银的活化液中活化，然后置于常规的化学镀铜溶液中，结果只在焊盘和通孔内壁化学沉积了铜。

将此板的铜箔与电镀铜槽的阴极连通，在通孔和焊盘电镀铜，控制时间使电镀铜的厚度约为25微米;再置于电镀铅锡合金槽中，电镀沉积约10微米厚的铅锡合金。然后，用常规方法除掉丝网漏印的焊盘图形，再丝网漏印线路图形，掩蔽住要保留的铜箔，此时通孔处印不上油墨，不过这不要紧，因通孔内壁表面已经有铅锡合金保护层。然后，置于蚀刻液中蚀刻，蚀刻后用丝网漏印阻焊剂薄膜，得到只在焊盘和通孔内壁表面有铅锡合金，而阻焊剂层与铜条之间没有铅锡合金的双面金属化孔线路板。

实例2

开始的工艺步骤完全与图形电镀法相同。图形电镀铜后，不再图形电镀铅锡合金，而改成图形电镀镍。蚀刻后不热风整平，直接漏印阻焊剂，裸露出焊盘和通孔。然后，夹在前述形式的工装夹具中，只在焊盘和通孔内壁表面电镀10微米左右的铅锡合金，得到阻焊剂层与铜条之间是金属镍的线路板。经波峰焊后，阻焊剂无起趋起泡现象。

实例3

双面覆铜板经打孔并除油处理后，直接转移上线路图形，用干膜掩蔽住要保留的铜箔，进行蚀刻，得到两面都是要保留的导电铜条而没有金属化孔的半成品。

将此半成品用化学镀铜的敏化液处理后，用丝网在此半成品上漏印阻焊剂，只裸露出焊盘和通孔。然后，将半成品置于化学镀铜的处理液中，在焊盘和通孔内壁化学沉积铜层。再将已经金属化孔的半成品置于工装夹具中，导电面是200目铜网，铜网经过回火处理，弹性材料是一薄壁乳胶气袋，刚性平面是1毫米厚不锈钢板、框架与不锈钢板用螺栓紧固。一面向气袋打气，一面检查要电镀的焊盘部位是否已经与阴极电源接通，当气袋的压力足以使每个要电镀的部位与阴极电源联通后，停止打气。将带有半成品的夹具置于电镀槽中，先电镀铜以加厚金属化孔，然后电镀铅锡合金。得到焊盘和通孔内壁表面为铅锡合金，且阻焊剂层与导电铜条之间没有铅锡合金的双面金属化孔线路板。

Claims (9)

1、从双面覆铜板，用包括打孔，在通孔内壁化学沉积金属，电镀加厚金属化孔，将图形转移到覆铜板上，用蚀刻溶液去掉不需要的铜箔，丝网漏印阻焊剂层，以制造焊盘和金属化孔壁表面为电镀沉积的铅锡合金或其它易焊金属，而阻焊剂层与导电线条之间没有铅锡合金的印制线路板的方法，其特征在于，该方法还包括用在通孔内壁沉积的金属作为导通阴极电源的导电体，用不导电的薄膜掩蔽住除焊盘和通孔以外的金属部分，只在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属的步骤。

2、权利要求1所述的方法，其特征在于，所说只在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属的步骤是在蚀刻工序之前进行，也就是，双面覆铜板打孔后，在通孔内壁沉积金属并且将焊盘图形转移到覆铜板上，用不导电薄膜掩蔽住除焊盘和通孔以外的部分，以覆铜板为阴极导电体，在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金和/或其它可焊金属。

3、权利要求2所述的方法，其特征在于，其中所说只在通孔内壁化学沉积金属的步骤是在将焊盘图形转移到覆铜板上之后进行的，也就是，只在焊盘和通孔内壁表面化学沉积和电镀沉积金属。

4、权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的掩蔽住除焊盘和通孔以外部分的不导电薄膜是丝网漏印薄膜。

5、权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的只在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属的步骤是在蚀刻工序之后，丝网漏印阻焊剂薄膜作为掩蔽除焊盘和通孔以外的金属部分的不导电薄膜后进行的。

6、权利要求5所述的方法，其特征在于，在所说的只在焊盘和通孔内壁表面电镀沉积铅锡合金或其它易焊金属的步骤之中包括电镀沉积铜，以加厚金属化孔的孔壁厚度的步骤。

7、权利要求6所述的方法，其特征在于，化学沉积金属化孔，电镀沉积加厚金属化孔的步骤都是在完成了蚀刻工序之后进行。

8、权利要求6所述的方法，其中在蚀刻工序前用掩蔽薄膜掩蔽住要腐蚀掉的铜箔，裸露出要保留的铜箔和通孔，其特征在于，只在裸露的铜箔和通孔内壁化学沉积镍或其它耐蚀刻溶液的金属后，不进行图形电镀就直接蚀刻。

9、根据前述任一项权利要求的方法所制造的线路板，其特征在于，只在焊盘和金属化孔壁表面有电镀沉积的铅锡合金或其它易焊金属，而在阻焊剂层和导电铜条之间没有铅锡合金。