CN106413275B - 一种有机金属保焊膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机金属保焊膜及其制备方法，该新型表面处理方式为介于有机保焊膜和金属化表面处理之间的创新型工艺技术，即是创造一层物理隔离保护层，该保护层由主镀层和有机保护层构成，主镀层包括银金属和有机金属，主镀层位于电路板表面，有机保护层位于主镀层表面。这种有机金属保焊膜不仅具备OSP膜所有的性能，同时具有类型化学银表面处理性能，制备流程简单，大大提升外观可视检查方便性，并能有效改善上锡效果及抑制生产过程中的贾凡尼效应。

Description

一种有机金属保焊膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电路板制备工艺，尤其是指一种有机金属保焊膜及其制备方法。
背景技术
目前PCB行业内较普遍采用OSP有机保焊膜、化学镍金、化学锡、化学银等表面处理工艺，依OSP为例，其原理是通过化学的方法在铜面上形成一层有机膜层，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等)。OSP有机保焊膜虽然具有高焊点强度、制程应用简单、低成本等优点。但是，由于有机膜自身的特性，导致其抗氧表面处理的脆弱性和难兼容性。同时，由于有机保焊膜为透明膜层，外观目视检测一次性合格率偏低，且不具有导电性，后续影响终端客户进行ICT测试的通过率。而对于金属化表面处理工艺，虽然具有高焊锡性、可目视检查、高导电性等优点，但是工艺制程复杂，容易出现膜面发黑及贾凡尼效应(贾凡尼效应，又称原电池效应，是指两种金属由于电位差的缘故，通过介质产生了电流，继而产生了电化学反应，电位高的阳极被氧化)等不良问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本方案公开了一种有机金属保焊膜，该有机金属保焊膜由主镀层和有机保护层构成，所述主镀层包括银金属和有机金属，所述主镀层位于电路板表面，所述有机保护层位于主镀层表面。
进一步的，所述主镀层厚度为60～120nm。
于此同时，本方案还公开了一种制备上述有机金属保焊膜的方法，具体包括以下步骤：
S1表面清洁处理，清洗电路板，去除电路板铜表面轻微油脂、指纹及轻微的防焊残留物；
S2表面微蚀处理，利用酸性药液微粗化铜表面以沉积主镀层；
S3预浸，以保焊膜药液对电路板表面进行主槽沉膜前的预处理；
S4主槽沉膜，以保焊膜药液对电路板表面进行沉膜处理，在电路板表面沉积一层主镀层；
S5后浸，用含有有机物的药液对沉膜后的电路板表面进行处理，使电路板表面沉积一层有机保护膜；
S6后处理，后续的清洗、烘干以及收板等工序；
其中，S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤中所加保焊膜药液成分包括：银离子、有机金属和有机物。
进一步的，所述有机金属为金属银的有机络合物。
进一步的，所述S3预浸步骤中所用有机金属保焊膜药液各组分的浓度低于S4主槽沉膜步骤中有机金属保焊膜药液各组分的浓度。
进一步的，所述S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤操作温度保持在28～42℃。
进一步的，所述S2表面微蚀处理中，向处理液中加入了浓硫酸，且将处理液中硫酸的浓度调节到2～4wt％。
进一步的，所述S2表面微蚀处理步骤中，铜表面的微蚀量为0.8～1.5μm，处理温度为25～35℃。
进一步的，所述S5后浸步骤中，处理过程的PH保持在9.5～11.5，处理温度保持在35～45℃。
此新型表面处理方式为介于有机保焊膜和金属化表面处理之间的创新型工艺技术，即是创造一层物理隔离保护层，它含有银金属、有机金属和有机成分，从而不仅具备OSP膜所有的性能，同时具有类型化学银表面处理性能，大大提升外观可视检查方便性，并能有效改善上锡效果及抑制生产过程中的贾凡尼效应。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以详细说明。
本方案公开了一种有机金属保焊膜，该有机金属保焊膜由主镀层和有机保护层构成，所述主镀层包括银金属和有机金属。考虑到传统的电路板保焊膜表面处理要不就是利用OSP有机保焊膜，即直接利用有机物作为保焊膜沉积于电路板的表面。或者是采用金属化表面处理，在电路板的铜面上沉积一层金属层。但是这两种处理工艺都有各自的缺点。而本方案则是结合了这两种处理方式的优缺点，扬其长，避其短。使最终得到的电路板表面既有一层金属膜成分，又有一层有机保焊膜成分。但本技术却并非传统的有机保焊膜和金属化表面处理的一个简单叠加，而是添加了“有机金属”，则能使最终形成的有机金属保焊膜同时含有两种工艺所得保焊膜的优良性质。即具有高焊点强度、制程应用简单、低成本、高焊锡性、可目视检查、高导电性、消除贾凡尼等优异的效果。就该有机保焊膜的具体结构而言，具有银金属和有机金属的主镀层是直接覆盖在电路板的表面，起到主要的保焊作用。而有机保护层覆盖于主镀层上，对电路板和主镀层都起到了一定的保护作用。同时，银金属具有金属光泽，而有机保护层是无色透明的，所以便于后续目视检测。
优选的，所述主镀层厚度为60～120nm。可根据实际生产的需要，具体调节主镀层的厚度。
与此同时，本方案还公开了一种制备上述有机金属保焊膜的方法，具体包括以下步骤：
S1表面清洁处理，清洗电路板，去除电路板铜表面轻微油脂、指纹及轻微的防焊残留物，必须要将电路板的表面清理干净，电路板表面的污渍不仅影响对电路板表面的处理，同时还会污染各处理槽中药液的纯净度，最终影响产品质量；
S2表面微蚀处理，利用酸性药液微粗化铜表面以沉积主镀层，电路板上的线路一般都是铜质线路，为了使后续处理的有机金属保焊膜能更好地沉积在电路板表面，或者说能更好地与铜质线路相结合，可适当地刻蚀铜质线路，增大铜质线路的表面积，增大铜质线路表面附着力；
S3预浸，以保焊膜药液对电路板表面进行主槽沉膜前的预处理，在电路板正式进入主槽沉膜步骤之前时，需要对电路板表面进行一个预处理，这个预处理一般都是采用与主槽沉膜所用药液相同成分的药液，但是，预处理步骤中药液各成分的浓度相对而言要低一些，预处理在一定程度上可以减少电路板带入主槽沉膜步骤中的杂质，故可从一定程度上维持主槽沉膜中处理液的成分的纯洁性；
S4主槽沉膜，以保焊膜药液对电路板表面进行沉膜处理，在电路板表面沉积一层主镀层，这一步是整个有机金属保焊膜制备过程最为关键的一步，通过主槽沉膜步骤，可在电路板表面沉积主镀层，形成整个有机金属保焊膜的主要部分；
S5后浸，用含有有机物的药液对沉膜后的电路板表面进行处理，使电路板表面沉积一层有机保护膜，在主镀层的基础之上再覆盖一层有机保护膜，对电路板及主镀层都起到了一个保护作用；
S6后处理，后续的清洗、烘干以及收板等工序；
其中，S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤中所加保焊膜药液成分包括：银离子、有机金属和有机物。银离子的存在，使得在电路板表面的铜质线路上，金属单质铜可以与银离子发生金属间的置换反应，生成单质银，从而使单质银从处理液中析出，并沉积在铜质线路的表面。与此同时，有机金属亦在电路板表面成膜，从而便在线路板表面形成了由银金属和有机金属组成的主镀层。
优选的，所述有机金属为金属银的有机络合物。即有机金属而言，可具体选择金属银的有机络合物，进而在电路板表面形成银金属的有近络合物膜。
优选的，所述S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤操作温度保持在28～42℃，温度的控制，对成膜的速度以及成膜的好坏都有密切的关系，所以，在成膜过程中，必须要时刻控制好处理液的温度。
优选的，所述S2表面微蚀处理中，向处理液中加入了浓硫酸，且将处理液中硫酸的浓度调节到2～4wt％，从而形成了硫酸的稀溶液。通过溶液中H+和电路板上铜质线路的置换反应，可将表层的铜质换成铜离子并进入处理液中，同时析出少量的氢气。最终，将在铜质线路的表面形成粗糙面，达到可是铜质线路的目地，以便后续有机金属保焊膜能更容易沉析于其表面。
优选的，所述S2表面微蚀处理步骤中，铜表面的微蚀量为0.8～1.5μm，处理温度为25～35℃。既然是表面微蚀处理，自然要控制铜表面的微蚀量。倘若微蚀量过大，则会造成电路板线路的酸环，有线路开路的风险。而微蚀量较小的话，可能造成微蚀不足，铜表面处理不够，有机金属保焊膜的沉积效果不佳。在S5后浸步骤中，处理过程的PH保持在9.5～11.5，处理温度保持在35～45℃。
本发明方案所公开的新型有机保焊膜及其制备方法为介于有机保焊膜和金属化表面处理之间的创新型工艺技术，即是创造一层物理隔离保护层，它含有银金属、有机金属和有机成分，从而不仅具备OSP膜所有的性能，同时具有类型化学银表面处理性能，大大提升外观可视检查方便性，并能有效改善上锡效果及抑制生产过程中的贾凡尼效应。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种有机金属保焊膜，其特征在于：该有机金属保焊膜由主镀层和有机保护层构成，所述主镀层由含有银离子、有机金属和有机物的保焊膜药液沉膜形成，所述主镀层中包括银金属、有机金属和有机物，所述主镀层位于电路板表面，所述有机保护层位于主镀层表面。
2.如权利要求1所述的有机金属保焊膜，其特征在于：所述主镀层厚度为60～120nm。
3.一种制备如权1或2所述有机金属保焊膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1表面清洁处理，清洗电路板，去除电路板铜表面轻微油脂、指纹及轻微的防焊残留物；
S2表面微蚀处理，利用酸性药液微粗化铜表面以沉积主镀层；
S3预浸，以保焊膜药液对电路板表面进行主槽沉膜前的预处理；
S4主槽沉膜，以保焊膜药液对电路板表面进行沉膜处理，在电路板表面沉积一层主镀层；
S5后浸，用含有有机物的药液对沉膜后的电路板表面进行处理，使电路板表面沉积一层有机保护膜；
S6后处理，后续的清洗、烘干以及收板工序；
其中，S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤中所加保焊膜药液成分包括：银离子、有机金属和有机物。
4.如权利要求3所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述有机金属为金属银的有机络合物。
5.如权利要求4所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述S3预浸步骤中所用有机金属保焊膜药液各组分的浓度低于S4主槽沉膜步骤中有机金属保焊膜药液各组分的浓度。
6.如权利要求5所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述S3预浸步骤和S4主槽沉膜步骤操作温度保持在28～42℃。
7.如权利要求6所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述S2表面微蚀处理中，向处理液中加入了浓硫酸，且将处理液中硫酸的浓度调节到2～4wt％。
8.如权利要求7所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述S2表面微蚀处理步骤中，铜表面的微蚀量为0.8～1.5μm，处理温度为25～35℃。
9.如权利要求8所述的制备有机金属保焊膜的方法，其特征在于：所述S5后浸步骤中，处理过程的PH保持在9.5～11.5，处理温度保持在35～45℃。
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