CN107815669B - 一种pcb化学镍金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PCB化学镍金的方法，包括以下步骤：对PCB板进行前处理；然后进行全板无电化学镀镍；对镀镍后的PCB板进行阻焊油墨处理后进行化学置换金。本发明将阻焊油墨处理置于化学镍后进行，化学镍时不使用启镀剂，无任何含硫添加剂，不会产生黑镍品质问题；无阻焊油墨层的影响，铜面活化性能增加，镍镀层均匀性大幅提升，没有跳镀或漏镀，阶梯镀，和削肩等品质问题，也没有阻焊方法残留造成的化学镍的品质缺陷；同时消除了无电镍槽对阻焊的攻击，适用于工业化生产，具有良好的应用前景。

Description

一种PCB化学镍金的方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板表面处理领域，具体涉及一种PCB化学镍金的方法。
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，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
化学镍金又称化镍金、沉镍金或者无电镍金，化学镍金是通过化学反应在铜的表面置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍磷合金层，然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层金。目前化镍金的沉金有置换和半置换半还原混合建浴两种方法。
PCB化学镍金主要是在裸铜表面上化学镀镍，然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆方法，它既有良好的接触导通性，具有良好的装配焊接性能，同时其还可能和其他表面涂覆方法配合使用，随着电子行业日新月异的发展，PCB化学镍金方法所展现的作用越来越重要。
PCB行业传统化学镍金的主要流程为：铜面前处理，阻焊油墨，无电化学镍，化学置换金。例如CN 105163509 A公开了一种在PCB上整板沉镍金的表面处理方法。通过先在生产板上线路间距小于0.12mm的区域制作油墨层，利用油墨的扩散，使油墨填充整个线与线之间的间隙，从而在线路密集的区域形成一层油墨层，可防止在线路之间的间隙沉上镍金，在线路板上沉完镍金后再退掉油墨层。
但是阻焊油墨的残留会对后续无电化学镍产生不利影响，传统流程中主要存在以下的问题：(1)无电镍化学方法，对阻焊攻击性强，对阻焊前处理要求较高；(2)阻焊层对无电镍方法的负面影响，包括跳镀或漏镀(skip plating)，阶梯镀(step plating)，镀层均匀性降低；(3)传统流程无电镍方法出现技术问题，一般通过向配方中增加含硫启镀剂加以改善，但这种改善方案的含硫启镀剂裂解产物会共沉积在镍镀层中，留下黑镍(blacknickel)的品质隐患和风险，降低方法的可靠性。
CN 107245707 A公开了一种PCB板化学镍金方法，包括以下步骤：(1)取PCB板放入酸性除油剂中，除去PCB板上的油脂、氧化层及杂质；(2)将PCB板放入蚀刻剂中蚀刻；(3)将PCB板放入乙醛酸活化剂中进行活化；(4)将PCB板放入pH为2.0-5.0的镍溶液及次磷酸盐溶液中进行沉镍；(5)将PCB板放入氰化金溶液及表面贴装焊盘补偿液中进行沉金，所述步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)及步骤(5)之后分别包括利用高压水对处理后PCB板进行清洗。通过采用乙醛酸为活化剂，并控制镍溶液的pH，不仅可以解决PCB板黑盘，可焊性差的问题，而且降低生产成本，提高生产效率。
上述方法虽然能一定程度上解决部分PCB化学镍金传统流程中存在的问题，但无法从根本上解决上述问题，因此需要开发新的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种PCB化学镍金的方法，能够克服无电镍槽对阻焊攻击性强的问题，有效改善镀层的品质，同时不会产生黑镍品质问题，具有良好的应用前景。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种PCB化学镍金的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)对PCB板进行前处理；
(2)对经过前处理的PCB板进行全板无电化学镀镍；
(3)对镀镍后的PCB板进行阻焊油墨处理；
(4)将阻焊油墨处理后的PCB板进行化学置换金。
本发明通过将焊油墨处理方法置于全板无电化学镀镍方法的后一步骤进行，能够有效消除阻焊层对无电镍化学方法的负面影响，获得质量优异的镀层。
根据本发明，步骤(1)所述前处理包括依次进行的：除油、热水洗、水洗、微蚀、纯水洗、预浸、活化、后浸以及纯水洗；所述前处理为本领域的常规操作，对其不做特殊限定。
根据本发明，步骤(2)所述全板无电化学镀镍的温度为85-90℃，例如可以是85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(2)所述全板无电化学镀镍的时间为20-50min，例如可以是20min、25min、30min、35min、40min、45min或50min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明所述无电化学镀镍的工作液采用本领域的常规工作液，对此不进行特殊限定。
根据本发明，步骤(3)所述阻焊油墨处理为将不需要进行浸金的图形部分印上油墨，露出的镍面待进一步浸金处理。具体操作为：将化学镍完成的PCB板在水平处理线进行前处理；前处理后涂布油墨，之后进行预烤、曝光，曝光完成后进行显影处理，然后后烤。
根据本发明，步骤(3)所述阻焊油墨处理后对PCB板依次进行喷砂、除油、热水洗、纯水洗、活化酸、纯水洗、封孔以及纯水洗；上述操作均为本领域的常规操作，本发明对其并不进行特殊限定。
根据本发明，步骤(4)所述化学置换金的工作液的pH为5.0-5.4，例如可以是5.0、5.1、5.2、5.3或5.4，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷经列举。
根据本发明，步骤(4)所述化学置换金的具体操作为：将PCB板置于金缸工作液中，进行化学置换金，置换完成后清水洗、热水洗并进行烘干。上述操作均为本领域的常规操作，本发明对其并不进行特殊限定。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明将阻焊油墨处理置于化学镍后进行，使得化学镍缸药水不使用启镀剂，无任何含硫添加剂，因此在镀镍过程中就不会有硫镍共析现象，镍镀层中也不会有硫的残留，也就不会产生黑镍品质问题；
(2)无阻焊油墨层的影响，铜面活化性能增加，镍镀层均匀性大幅提升，没有跳镀或漏镀，阶梯镀，和削肩等品质问题，也没有阻焊工艺油墨残留造成的化学镍的品质缺陷；
(3)不存在无电镍槽对阻焊的攻击。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
(1)将蚀刻完成的PCB板在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油5min，然后用50℃的热水清洗3min；之后利用100g/L的过硫酸钠和20ml/L的98％硫酸工作液，在25℃条件下对其进行微蚀1.5min；微蚀结束后纯水洗2min，然后用50ml/L活化剂和50ml/L的98％硫酸工作液，在26℃下活化2min；纯水洗1min后再用50ml/L的98％硫酸后浸，继续纯水洗1min；
(2)将上述预处理后的PCB板置于镍缸工作液中，在88℃下全板无电化学镍25min，镍缸工作液中含有4.8g/L的Ni2+，28g/L的次亚磷酸钠以及少量的稳定剂及其他络合剂，工作液的pH为4.8；
(3)全板无电化学镍完成后，将所得PCB板进行阻焊油墨处理，将不需要进行浸金的图形部分印上油墨，露出的镍面待进一步浸金处理；阻焊油墨方法的具体流程为：将化学镍完成的PCB板在水平处理线进行前处理：在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油1min，然后用50℃的热水清洗30s，纯水洗1min后，再用50ml/L的98％硫酸浸泡25s，继续纯水洗1min；83℃烘干；前处理后涂布油墨，之后75℃预烤45min，再在300mj/cm2下曝光30-60s，曝光完成后以1％碳酸钠溶液进行显影处理，再在150℃条件下后烤60min；
(4)将步骤(3)所得PCB板喷砂后在40℃下，100ml/L的除油剂工作液除油5min，50℃热水洗3min，纯水洗2min，然后使用活化酸在常温条件下处理3min；纯水洗2min，再用封孔液常温条件下处理1min，封孔后纯水洗2min；
(5)将步骤(4)所得PCB板置于金缸工作液中，在88℃下进行化学置换金4-6min，置换金缸工作液中含有1.17g/L的K[Au(CN)2]以及少量络合剂，pH控制为5.3；置换完成后纯水洗2min，然后60℃热水洗1min后烘干。
实施例2
(1)将蚀刻完成的PCB板在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油5min，然后用50℃的热水清洗3min；之后利用100g/L的过硫酸钠和20ml/L的98％硫酸工作液，在25℃条件下对其进行微蚀1.5min；微蚀结束后纯水洗2min，然后用50ml/L活化剂和50ml/L的98％硫酸工作液，在26℃下活化2min；纯水洗1min后再用50ml/L的98％硫酸后浸，继续纯水洗1min；
(2)将上述预处理后的PCB板置于镍缸工作液中，在85℃下全板无电化学镍50min，镍缸工作液中含有5.0g/L的Ni2+，25g/L的次亚磷酸钠以及少量的稳定剂及其他络合剂，工作液的pH为4.5；
(3)全板无电化学镍完成后，将所得PCB板进行阻焊油墨处理，将不需要进行浸金的图形部分印上油墨，露出的镍面待进一步浸金处理；阻焊油墨方法的具体流程为：将化学镍完成的PCB板在水平处理线进行前处理：在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油1min，然后用50℃的热水清洗30s，纯水洗1min后，再用50ml/L的98％硫酸浸泡30s，继续纯水洗1min；85℃烘干；前处理后涂布油墨，之后70℃预烤45min，再在300mj/cm2下曝光30-60s，曝光完成后以1％碳酸钠溶液进行显影处理，再在150℃条件下后烤60min；
(4)将步骤(3)所得PCB板喷砂后在40℃下，100ml/L的除油剂工作液除油5min，50℃热水洗3min，纯水洗2min，然后使用活化酸在常温条件下处理3min；纯水洗2min，再用封孔液常温条件下处理1min，封孔后纯水洗2min；
(5)将步骤(4)所得PCB板置于金缸工作液中，在88℃下进行化学置换金4-6min，置换金缸工作液中含有1.17g/L的K[Au(CN)2]以及少量络合剂，pH控制为5.0；置换完成后纯水洗2min，然后60℃热水洗1min后烘干。
实施例3
(1)将蚀刻完成的PCB板在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油5min，然后用50℃的热水清洗3min；之后利用100g/L的过硫酸钠和20ml/L的98％硫酸工作液，在25℃条件下对其进行微蚀1.5min；微蚀结束后纯水洗2min，然后用50ml/L活化剂和50ml/L的98％硫酸工作液，在26℃下活化2min；纯水洗1min后再用50ml/L的98％硫酸后浸，继续纯水洗1min；
(2)将上述预处理后的PCB板置于镍缸工作液中，在90℃下全板无电化学镍20min，镍缸工作液中含有4.5g/L的Ni2+，30g/L的次亚磷酸钠以及少量的稳定剂及其他络合剂，工作液的pH为5.0；
(3)全板无电化学镍完成后，将所得PCB板进行阻焊油墨处理，将不需要进行浸金的图形部分印上油墨，露出的镍面待进一步浸金处理；阻焊油墨方法的具体流程为：将化学镍完成的PCB板在水平处理线进行前处理：在40℃下，100ml/L的除油剂工作液中除油1min，然后用50℃的热水清洗30s，纯水洗1min后，再用50ml/L的98％硫酸浸泡20s，继续纯水洗1min；80℃烘干；前处理后涂布油墨，之后80℃预烤45min，再在300mj/cm2下曝光30-60s，曝光完成后以1％碳酸钠溶液进行显影处理，再在150℃条件下后烤60min；
(4)将步骤(3)所得PCB板喷砂后在40℃下，100ml/L的除油剂工作液除油5min，50℃热水洗3min，纯水洗2min，然后使用活化酸在常温条件下处理3min；纯水洗2min，再用封孔液常温条件下处理1min，封孔后纯水洗2min；
(5)将步骤(4)所得PCB板置于金缸工作液中，在88℃下进行化学置换金4-6min，置换金缸工作液中含有1.17g/L的K[Au(CN)2]以及少量络合剂，pH控制为5.4；置换完成后纯水洗2min，然后60℃热水洗1min后烘干。
实施例1-3在化学镍过程中没有出现跳镀、漏镀或阶梯镀等现象，无阻焊工艺油墨残留造成的化学镍的品质缺陷，也不存在黑镍品质问题，所得产品镀层均匀性好。
对比例1
(1)同实施例1步骤(1)；
(2)将前处理后的PCB板进行阻焊油墨处理，将不需要进行浸金的图形部分印上油墨，露出的镍面待进一步浸金处理；阻焊油墨方法的具体流程为：将前处理完成的PCB板进行涂布油墨，之后75℃预烤45min，再在300mj/cm2下曝光30-60s，曝光完成后以1％碳酸钠溶液进行显影处理，再在150℃条件下后烤60min；
(3)将步骤(2)阻焊油墨处理后的PCB板置于镍缸工作液中，在88℃下全板无电化学镍25min，镍缸工作液中含有4.8g/L的Ni2+，28g/L的次亚磷酸钠以及少量的稳定剂及其他络合剂，工作液的pH为4.8；
(4)同实施例步骤(4)；
(5)同实施例步骤(5)。
在本对比例中，在步骤(3)进行化学镍过程中，产生了跳镀、漏镀以及阶梯镀等现象，镀层均匀性不佳，镀层品质降低。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法设备和方法流程，但本发明并不局限于上述详细方法设备和方法流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法设备和方法流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (5)

1.一种PCB化学镍金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对PCB板进行前处理；
(2)对经过前处理的PCB板进行全板无电化学镀镍；
(3)对镀镍后的PCB板进行阻焊油墨处理；
(4)将阻焊油墨处理后的PCB板进行化学置换金；
步骤(2)所述全板无电化学镀镍的温度为85-90℃，全板无电化学镀镍的时间为20-50min；
步骤(3)所述阻焊油墨处理的具体操作为：将化学镍完成的PCB板在水平处理线进行前处理；前处理后涂布油墨，之后进行预烤、曝光，曝光完成后进行显影处理，然后后烤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述前处理包括依次进行的：除油、热水洗、水洗、微蚀、纯水洗、预浸、活化、后浸以及纯水洗。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述阻焊油墨处理后对PCB板依次进行喷砂、除油、热水洗、纯水洗、活化酸、纯水洗、封孔以及纯水洗。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述化学置换金的工作液的pH为5.0-5.4。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述化学置换金完成后对PCB板依次进行纯水洗、热水洗以及烘干。
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