CN105704919B - 一种pcb上的pth孔及pcb的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电路板生产技术领域，具体为一种PCB上的PTH孔及PCB的制作方法。本发明通过在PTH孔内设置第一铜层和第二铜层，且在两铜层之间设置镍镀层，因锡/镍介面的IMC在高温下的生长速度明显低于锡/铜介面IMC的生长速度，镍可作为锡与铜之间的阻隔层，从而可减慢及减少IMC的生成，保障PTH孔的焊接性。在制作具有本发明所述PTH孔的PCB时，通过控制图形电镀的前处理工艺，可防止PTH孔中的镍镀层在清洗过程中被氧化、钝化，从而保障由图形电镀形成的第二铜层可紧密附着在镍镀层上。

Description

一种PCB上的PTH孔及PCB的制作方法
技术领域
本发明涉及电路板生产技术领域，尤其涉及一种PCB上可减慢及减少锡铜介面合金共化物的PTH孔，以及具有这种PTH孔的PCB的制作方法。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board)，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板。PCB上需通过金属化通孔(PTH孔)连通不同层间的线路。在后续的使用中，还需通过回流焊在部分PTH孔中焊接元件，由于无铅回流焊的温度高达288-300℃，锡与铜之间会产生介面合金共化物(Inter-metallic Compoud，IMC，指焊锡与焊底金属之间，在热量足够的条件下，锡原子和被焊金属原子相互结合、渗入、迁移及扩散等，在两者之间形成一层类似锡合金的化合物)，而铜与锡之间的IMC主要有良性的Cu6Sn5和恶性的Cu3Sn，Cu6Sn5为白色球状组织，锡含量为60％，表面能高，当高温融锡沾焊到清洁的铜面时立刻生成；Cu3Sn为灰色柱状结晶，锡含量为40％，表面能只有Cu6Sn5的一半，焊厚经高温或长期老化而逐渐形成，会造成缩锡或不沾锡。其中，Cu3Sn会影响焊锡性，特别是多次出现高温的条件下(如PCB的制造过程中，有可能因其它品质问题需返工，在PCBA端也均有出现返工可能)，会加速Cu3Sn的生成，造成铜被快速咬蚀。并且因为PTH孔中的孔壁铜层通常不会很厚(一般为25-35μm)，在多次高温的情况下极易出现孔壁铜层厚度不足的情况，从而影响产品的功能。
发明内容
本发明针对现有的PCB上的PTH容易生成IMC的问题，提供一种PCB上可减慢及减少IMC生成的PTH孔，以及具有这种PTH孔的PCB的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种PCB上的PTH孔，包括孔体，所述孔体的孔壁上覆盖有第一铜层，所述第一铜层上覆盖有镍镀层，所述镍镀层上覆盖有第二铜层。
优选的，所述第一铜层的厚度为10-15μm。
优选的，所述镍镀层的厚度为5-10μm。
具有以上所述PTH孔的PCB的制作方法，包括以下步骤：
S1钻孔：根据现有技术在多层板上钻孔，使在多层板上形成孔体；所述多层板通过半固化片将内层芯板与外层铜箔压合为一体构成。
S2沉铜和全板电镀：对多层板进行沉铜和全板电镀处理，使多层板上的孔体金属化，孔体的孔壁上的铜镀层称为第一铜层。
S3镍镀层：通过正片工艺将附加菲林上的图形转移到多层板上，形成镀镍图形；所述附加菲林上的图形仅在与多层板上孔体对应的位置开窗；然后对多层板进行镀镍处理，使孔体的孔壁上形成一层镍镀层。
优选的，对多层板进行镀镍处理后，对多层板进行砂带磨板处理。
S4外层线路：先褪去多层板上的膜，然后通过正片工艺将外层线路菲林上的图形转移到多层板上，形成外层线路图形；接着通过图形电镀处理，在多层板上形成外层线路；图形电镀时在孔体的孔壁上形成的铜镀层称为第二铜层。
优选的，在图形电镀处理前先对多层板做前处理，所述前处理为依次用柠檬酸溶液、水和硫酸溶液清洗多层板。
更有选的，所述柠檬酸溶液的质量百分比浓度为3-6％，溶液温度为32±2℃，多层板置于柠檬酸溶液中清洗5-7min。
所述用水清洗多层板时，水温为常温，清洗时间为6-10min。
所述硫酸溶液的质量百分比浓度为1-2％，溶液温度为20±2℃，多层板置于硫酸溶液中清洗1-3min。
S5后工序：根据现有技术依次在多层板上进行阻焊层制作、表面处理和成型处理，制得PCB成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在PTH孔内设置第一铜层和第二铜层，且在两铜层之间设置镍镀层，因锡/镍介面的IMC在高温下的生长速度明显低于锡/铜介面IMC的生长速度，镍可作为锡与铜之间的阻隔层，从而可减慢及减少IMC的生成，保障PTH孔的焊接性。在制作具有本发明所述PTH孔的PCB时，通过控制图形电镀的前处理工艺，可防止PTH孔中的镍镀层在清洗过程中被氧化、钝化，从而保障由图形电镀形成的第二铜层可紧密附着在镍镀层上。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例1
本实施例提供一种PCB上的PTH孔，以及具有该PTH孔的PCB的制作方法。所制备的PCB的规格参数具体如下：
具体的制作步骤如下：
(1)多层板
根据现有技术，依次经过开料→负片工艺制作内层线路→压合，将基材制作成未钻孔的多层板，即由内层芯板、半固化片和外层铜箔压合为一体形成的板。具体如下：
a、开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板厚度1.1mm H/H。
b、内层线路(负片工艺)：用垂直涂布机生产，膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，显影后蚀刻出线路图形，内层线宽量测为3mil。然后检查内层的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷，有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
c、压合：叠板后根据板料Tg选用适当的层压条件进行压合，压合后厚度为2.5mm。
(2)钻孔
根据现有技术，利用钻孔资料在多层板上钻孔，使在多层板上形成孔体。
(3)沉铜和全板电镀
对多层板进行沉铜和全板电镀处理，使多层板上的孔体金属化，孔体的孔壁上的铜镀层称为第一铜层。具体如下：
a、外层沉铜：孔金属化，背光测试10级。
b、全板电镀：以1.1ASD的电流密度全板电镀60min，孔铜厚度Min 10μm。
(4)镍镀层
通过正片工艺将附加菲林上的图形转移到多层板上，形成镀镍图形；所述附加菲林上的图形仅在与多层板上孔体对应的位置开窗；然后对多层板进行镀镍处理，使孔体的孔壁上形成一层镍镀层。接着，对多层板进行砂带磨板处理。具体如下：
a、镀镍图形：正片工艺在多层板上制作镀镍图形，镀镍图形在PTH孔处开窗，且开窗的单边比PTH孔单边大0.1mm，即PTH孔之外的其它位置全部用干膜覆盖。
b、镀镍：在所有的PTH孔上均镀上一层镍，电流密度为1.5ASD，电镀时间为30min，镍镀层的厚度为Min7μm。
c、砂带磨板：用砂带磨多层板，以除去PTH孔上多余的镍并对镍面进行粗糙度处理。
(5)外层线路
先褪去多层板上的膜(镀镍图形)，然后依次用柠檬酸溶液、水和硫酸溶液清洗多层板；接着通过正片工艺将外层线路菲林上的图形转移到多层板上，形成外层线路图形；再接着通过图形电镀及外层蚀刻处理，在多层板上形成外层线路；图形电镀时在孔体的孔壁上形成的铜镀层称为第二铜层。具体如下：
a、前处理：首先将多层板置于32±2℃的柠檬酸溶液中清洗5-7min，柠檬酸溶液的质量百分比浓度为3-6％；然后将多层板依次置于两个池体中分别用常温的水清洗3-5min；接着将多层板置于20±2℃的硫酸溶液中清洗1-3min，硫酸溶液的质量百分比浓度为1-2％。
b、外层线路图形：采用全自动曝光机，以5-7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光。
c、图形电镀：镀铜镀锡，镀铜参数按电镀参数:1.8ASD×60min。镀锡按1.2ASD×10min，锡厚3-5μm。
d、外层蚀刻：退膜，蚀刻，退锡，把线路完全蚀刻出来。
e、外层AOI：检查内层是否有开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷，有缺陷的多层板作报废处理，无缺陷的多层板进入下一流程。
(6)后工序
根据现有技术，依次在多层板上进行阻焊层制作、表面处理和成型处理等，制得PCB成品。具体如下：
a、阻焊前塞孔：借助铝片上孔径为0.30mm的小孔将油墨塞到孔径为0.25mm的小孔中，并按专用塞孔油墨参数烤板。
b、丝印阻焊、字符：采用白网印刷TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"。
c、印蓝胶：在金手指位印上一层0.7-1.2mm的蓝胶，保护金手指位，同时加热固化蓝胶。
d、无铅喷锡：喷上一层均匀的锡厚，控制厚度为1-20μm；然后撕掉蓝胶。
e、外型：锣外型，外型公差+/-0.05mm。
f、电测试：测试检查成品板的电气性能。
g、终检：检查成品板是否有外观性不良。
h、FQA：再次抽测外观、测量孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等。
i、包装：按客户要求对PCB进行密封包装，并在包装内放干燥剂及湿度卡。
实施例2
本实施例提供一种PCB上的PTH孔，以及具有该PTH孔的PCB的制作方法。
本实施例的PTH孔的结构及需制备的PCB的规格参数与实施例1的PTH孔的结构及PCB的规格参数一致，PCB的制备方法也与实例1的制备方法基本相同，不同之处在于制作外层线路时的前处理工艺，具体是：首先将多层板置于20±2℃的硫酸溶液中清洗1-3min，硫酸溶液的质量百分比浓度为1-2％；然后将多层板依次置于两个池体中分别用常温的水清洗3-5min；接着再将多层板置于20±2℃的硫酸溶液中清洗1-3min，硫酸溶液的质量百分比浓度为1-2％。
多层板经过上述前处理后，PTH孔中的镍镀层出现被氧化、钝化的现象，不利于后续图形电镀时形成的铜镀层紧密附着在镍镀层上。
实施例3
本实施例提供一种PCB上的PTH孔，以及具有该PTH孔的PCB的制作方法。
本实施例的PTH孔的结构及需制备的PCB的规格参数与实施例1的PTH孔的结构及PCB的规格参数一致，PCB的制备方法也与实例1的制备方法基本相同，不同之处在于制作外层线路时的前处理工艺，具体是：首先将多层板置于32±2℃的柠檬酸溶液中清洗5-7min，柠檬酸溶液的质量百分比浓度为7-9％；然后将多层板依次置于两个池体中分别用常温的水清洗3-5min；接着再将多层板置于20±2℃的硫酸溶液中清洗1-3min，硫酸溶液的质量百分比浓度为3-4％。
多层板经过上述前处理后，PTH孔中的镍镀层出现被氧化、钝化的现象，不利于后续图形电镀时形成的铜镀层紧密附着在镍镀层上。
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (4)

1.一种PCB上的PTH孔，包括孔体，所述孔体的孔壁上覆盖有第一铜层，其特征在于，所述第一铜层上覆盖有镍镀层，所述镍镀层上覆盖有第二铜层；所述第一铜层的厚度为10-15μm。
2.根据权利要求1所述一种PCB上的PTH孔，其特征在于，所述镍镀层的厚度为5-10μm。
3.一种PCB的制作方法，所述PCB上具有如权利要求1所述的PTH孔，其特征在于，所述PCB的制作方法包括以下步骤：
S1钻孔：根据现有技术在多层板上钻孔，使在多层板上形成孔体；所述多层板通过半固化片将内层芯板与外层铜箔压合为一体构成；
S2沉铜和全板电镀：对多层板进行沉铜和全板电镀处理，使多层板上的孔体金属化，孔体的孔壁上的铜镀层称为第一铜层，所述第一铜层的厚度为10-15μm；
S3镍镀层：通过正片工艺将附加菲林上的图形转移到多层板上，形成镀镍图形；所述附加菲林上的图形仅在与多层板上孔体对应的位置开窗；然后对多层板进行镀镍处理，使孔体的孔壁上形成一层镍镀层；
S4外层线路：先褪去多层板上的膜，然后通过正片工艺将外层线路菲林上的图形转移到多层板上，形成外层线路图形；接着通过图形电镀处理，在多层板上形成外层线路；图形电镀时在孔体的孔壁上形成的铜镀层称为第二铜层；
在图形电镀处理前先对多层板做前处理，所述前处理为依次用柠檬酸溶液、水和硫酸溶液清洗多层板；所述柠檬酸溶液的质量百分比浓度为3-6％，溶液温度为32±2℃，多层板置于柠檬酸溶液中清洗5-7min；所述硫酸溶液的质量百分比浓度为1-2％，溶液温度为20±2℃，多层板置于硫酸溶液中清洗1-3min；所述用水清洗多层板时，水温为常温，清洗时间为6-10min；
S5后工序：根据现有技术依次在多层板上进行阻焊层制作、表面处理和成型处理，制得PCB成品。
4.根据权利要求3所述一种PCB的制作方法，其特征在于，步骤S3中，对多层板进行镀镍处理后，对多层板进行砂带磨板处理。
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