CN108282966B - 一种pcb阻焊前处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PCB阻焊前处理工艺，其包括自动投料、火山灰磨板、粗化、微蚀、板面清洗、干板、冷却和自动收板的步骤，自动化程度高，投料、收料均为自动操作，省去了人工搬运板材的步骤，提高了加工效率、降低了人工成本，在粗化、微蚀步骤中，采用粗化溶液和微蚀溶液对PCB板材铜面和孔内进行处理，通过控制铜面粗糙度和洁净度来控制铜面粗化效果，通过该粗化和微蚀处理可使铜面粗糙度和均匀度达到最佳效果，提高了PCB板材铜面、孔内与阻焊油墨的结合力，解决了阻焊层起泡、油墨脱落的问题，另外自动收板操作还减少了板面擦花的概率。

Description

一种PCB阻焊前处理工艺
技术领域
本发明属于印制电路板生产技术领域，涉及一种印制电路板阻焊处理工艺，具体地说涉及一种PCB阻焊前处理工艺。
背景技术
印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)是一种用于提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘、提供所要求的电气特性(如特性阻抗等)的一种产品。印制电路板一般由焊盘、过孔、组焊层、丝印层、铜线、各种元件等部分组成，通常为了增大铜皮的厚度，采用阻焊层上划线去绿油，然后加锡达到增加铜线厚度的效果。
阻焊层制作是PCB制造工艺中的一道重要工序，其是指在完成外层线路图形制作后需要在PCB表面覆盖一层阻焊油墨，阻焊油墨涂覆在PCB不需要焊接的线路和基材上，以防止焊接时线路间产生桥接，造成短路，并节省焊锡的用量，同时阻焊层还能提供永久性的电气环境和抗化学保护层，防止湿气及各种电解质的侵害使线路氧化从而危害电气性质，并防止外来的机械伤害，维持板面良好的绝缘性能。阻焊层制备前往往需要对PCB板进行酸洗、磨板等处理去除板面的氧化物、手指印等并达到粗化的效果，使板面洁净并与阻焊涂层具有良好的结合力。
传统阻焊前处理方法是采用机械磨刷和化学微蚀相结合的方法对板面进行处理，但是这种方法对PCB的铜表层和孔口的粗化程度不够，一旦制作厚铜箔电路板时，油墨与铜层的结合力相对较弱，导致阻焊油墨容易起泡、脱落等不良，影响了后续PCB组装。另外，传统阻焊前处理方法中的收板工序中，经过阻焊前处理线的PCB板要经过插架存放，即每一块板都要使用插架板插架处理，作业员每插架25块板需进行一次搬运操作，插架、搬运等操作流程繁琐、人员劳动强度大、人工成本高、生产效率低。
发明内容
为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种粗化效果好、涂层结合力强、步骤简单、加工效率高的PCB阻焊前处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种PCB阻焊前处理工艺，其包括如下步骤：
S1、自动投料，将待处理板材自动运输抓取至磨板段；
S2、火山灰磨板处理，将火山灰与水的混合物喷洒到PCB板材表面，去除基材和铜面的氧化物及杂质，控制火山灰磨刷的磨痕宽度为8-12mm；
S3、粗化、微蚀处理，分别采用粗化溶液、微蚀溶液对磨板后的PCB板材进行粗化和微蚀处理，提高铜表面粗糙度，粗化、微蚀处理后的PCB板材铜面轮廓算数平均偏差为0.2-0.4μm，轮廓最大高度为1.5-3μm；
S4、PCB板材清洗，依次通过溢流水洗、超声波浸洗、加压水洗和高压水洗清除铜面粗化溶液、微蚀溶液残留物及杂物；
S5、干燥板面、冷却；
S6、自动收板。
作为优选，所述步骤S2中所述的火山灰与水的混合物中，火山灰的体积百分比为12-20％，火山灰磨板处理时板材的传送速度为1.5-3m/min。
作为优选，所述步骤S3中，所述步骤S3中，所述粗化溶液由H2SO4、含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的质量浓度为160-190g/L，Cu2+的质量浓度为10-40g/L；所述微蚀溶液由H2SO4、H2O2和含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的体积浓度为4.5-5.5％，H2O2的体积浓度为2-3％，Cu2+的质量浓度不大于22g/L。
作为优选，所述步骤S3中，粗化处理为向PCB板材表面喷淋粗化溶液，喷淋粗化溶液的有效时间为40-45s，喷淋压力为1.5-3kg/cm2，粗化处理时工作温度为30-40℃。
作为优选，所述步骤S3中，微蚀处理为向粗化处理后的PCB板材表面喷淋微蚀溶液，喷淋微蚀溶液的时间为10-15s，喷淋压力为1-1.5kg/cm2。
作为优选，所述步骤S4中，所述溢流水洗过程中，溢流水流量为4-8L/min，溢流水喷淋压力为1-1.5kg/cm2；所述超声波浸洗过程中，超声波电流频率为60-90％；所述加压水洗过程中，加压水喷淋压力为1.5-2.5kg/cm2，加压水流量为15-30L/min；所述高压水洗过程中，高压水喷淋压力为11-13kg/cm2。
作为优选，所述步骤S5所述的干燥板面、冷却过程包括风刀干燥、烘干和翻板冷却机冷却的步骤，所述风刀的压力为5-9KPa，烘干温度为85-95℃。
作为优选，所述步骤S1所述的自动投料过程为采用机械手将PCB板材由入料暂存架抓取至磨板段。
作为优选，所述步骤S6所述的自动收板采用自动收板机将PCB板材回收，所述自动收板机与所述翻板冷却机之间由传送机构连接。
作为优选，所述步骤S2中火山灰磨板处理后还包括水洗去除火山灰的步骤。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的PCB阻焊前处理工艺，包括自动投料、火山灰磨板、粗化、微蚀、板面清洗、干板、冷却和自动收板的步骤，自动化程度高，投料、收料均为自动操作，省去了人工搬运板材的步骤，提高了加工效率、降低了人工成本，在粗化、微蚀步骤中，采用粗化溶液和微蚀溶液对PCB板材铜面和孔内进行处理，通过控制铜面粗糙度和洁净度来控制铜面粗化效果，通过该粗化和微蚀处理可使铜面粗糙度和均匀度达到最佳效果，提高了PCB板材铜面、孔内与阻焊油墨的结合力，解决了阻焊层起泡、油墨脱落的问题，另外自动收板操作还减少了板面擦花的概率。
(2)本发明所述的PCB阻焊前处理工艺，所述步骤S5所述的干燥板面、冷却过程包括风刀干燥、烘干和翻板冷却机冷却的步骤，所述风刀的压力为5-9KPa，烘干温度为85-95℃。采用翻板机对烘干后的PCB板材进行冷却，替代了人工对PCB板每块板插架的处理和每架板材(25块板)的搬运过程，可直接将板件与板件叠加在一起，辅以后续自动收板操作，自动化程度更高，防止了人工搬运板面擦花的问题。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的PCB阻焊前处理工艺的流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种PCB阻焊前处理工艺，如图1所示，其包括如下步骤：
S1、自动投料，待处理PCB板材存放于一入料暂存架，控制机械手将存放于入料暂存架的待处理PCB板材抓取运输至火山灰磨板机的入料端。
S2、火山灰磨板处理，火山灰磨板机具有尼龙磨辘，所述尼龙磨辘高速旋转，将火山灰与水的混合物喷洒到PCB板材表面，所述火山灰可选择325-400号火山灰，本实施例中火山灰在火山灰-水混合物中的体积百分比为12％(V/V)，控制火山灰在板面磨刷的磨痕宽度为8mm，通过磨辘向PCB板板面喷洒火山灰-水混合物，可去除PCB板基材和铜面上的氧化物及其它杂质，喷洒火山灰-水混合物后，将PCB板材通过清洗段由冲污水和溢流水洗的方式清洗干净，所述火山灰磨板机与清洗段通过传送带连接，磨板后的板材由传送带自动传输至清洗段进行清洗，清洗后将板材烘干，使PCB板清洁干燥，火山灰磨板过程中，PCB板材在火山灰磨板机中的传送速度为1.5m/min，该传送速度可保证高效完成火山灰磨板处理过程。
S3、粗化、微蚀处理，首先在超粗化缸内通过向磨板后的PCB板材喷淋粗化溶液进行粗化处理，所述清洗段与超粗化缸之间通过传送带连接，清洗后的板材由传送带自动传送至超粗化进行粗化处理，所述粗化溶液由纯度为98％的H2SO4、含Cu2+水溶液组成，粗化溶液中，H2SO4的质量浓度为160g/L，Cu2+的质量浓度为10g/L，粗化溶液的有效喷淋时间为40s，喷淋压力为1.5kg/cm2，粗化处理时超粗化缸内温度为30℃，本实施例中采用的超粗化缸容量为860公升。粗化处理后，在微蚀缸内向PCB板材喷淋微蚀溶液、进行微蚀处理，所述微蚀溶液由H2SO4、H2O2和含Cu2+水溶液组成，微蚀溶液中H2SO4的体积浓度为4.5％，H2O2的体积浓度为2％，Cu2+的质量浓度不大于22g/L，本实施例中为10g/L。本实施例中，微蚀溶液的喷淋有效时间为10s，喷淋压力为1kg/cm2；粗化、微蚀处理后的PCB板材表面粗糙度轮廓算数平均偏差(Ra)为0.2μm，表面粗糙的铜层轮廓最大高度(Rz)为1.5μm，其中，所述轮廓算数偏差是指在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值，用以表示铜面表面粗糙度，所述轮廓最大高度是指微蚀后铜面轮廓峰顶线与谷底线之间的距离，所述轮廓算术平均偏差(Ra)可用电动轮廓仪测量，运算过程由仪器自动完成。Ra数值愈小，铜表面愈趋平整光滑；Ra的数值越大铜表面愈粗糙，经过粗化、微蚀处理后的PCB板材铜面洁净、无氧化，铜面粗糙度、均匀度高。
S4、PCB板材清洗，首先是溢流水洗+超声波浸洗段，在溢流水洗缸内对粗化、微蚀处理后的PCB板材进行溢流水洗，所述溢流水洗缸与微蚀缸之间通过传送带连接，微蚀后的PCB板材由传送带自动传输至溢流水洗缸进行溢流水洗，本实施例中，溢流水洗缸的容量为55公升，溢流水洗过程中水流量为4L/min，溢流水喷淋压力为1kg/cm2；溢流水洗后在超声波浸洗缸内对PCB板材进行超声波浸洗，超声波浸洗过程中，超声波电流频率为60％，超声波浸洗缸容量为230公升。超声波浸洗后件PCB板材通过传送带自动传输至加压水洗、高压水洗段，在加压水洗缸内对超声波浸洗后的PCB板材进行加压水洗处理，加压水洗过程中，加压水的喷淋压力为1.5kg/cm2，加压水流量为15L/min，加压水洗缸容量为55公升；加压水洗后在高压水洗缸内对PCB板材进行高压水洗，高压水喷淋压力为11kg/cm2，高压水洗缸容量为135公升。经过上述步骤的清洗，铜面、孔内酸类残留物、杂物都被清洗掉，铜面洁净、无异物。
S5、干燥板面、冷却，首先通过传送带将高压水洗缸清洗后的PCB板材自动传输至干板组合段进行干板处理，干板组合段包括风刀、烘干机构，本实施例中，所述风刀的压力为5KPa，烘干机构为传统烘干机，烘干温度为85℃；烘干后的板材通过传送带自动传输至翻板冷却机进行冷却处理，所述翻板冷却机具有风扇、防护罩和抽风装置，可对烘干后的PCB板材进行快速冷却，防止PCB铜面氧化。
S6、自动收板，采用自动收板机将冷却后的PCB板材自动回收，所述自动收板机与冷却翻板机之间通过传送带连接，冷却后的PCB板材自动由翻板机传输至自动收板机，被自动收板机回收。
实施例2
本实施例提供一种PCB阻焊前处理工艺，如图1所示，其包括如下步骤：
S1、自动投料，待处理PCB板材存放于一入料暂存架，控制机械手将存放于入料暂存架的待处理PCB板材抓取运输至火山灰磨板机的入料端。
S2、火山灰磨板处理，火山灰磨板机具有尼龙磨辘，所述尼龙磨辘高速旋转，将火山灰与水的混合物喷洒到PCB板材表面，所述火山灰可选择325-400号火山灰，本实施例中火山灰在火山灰-水混合物中的体积百分比为16％(V/V)，控制火山灰在板面磨刷的磨痕宽度为10mm，通过磨辘向PCB板板面喷洒火山灰-水混合物，可去除PCB板基材和铜面上的氧化物及其它杂质，喷洒火山灰-水混合物后，将PCB板材通过清洗段由冲污水和溢流水洗的方式清洗干净，所述火山灰磨板机与清洗段通过传送带连接，磨板后的板材由传送带自动传输至清洗段进行清洗，清洗后将板材烘干，使PCB板清洁干燥，火山灰磨板过程中，PCB板材在火山灰磨板机中的传送速度为2.5m/min，该传送速度可保证高效完成火山灰磨板处理过程。
S3、粗化、微蚀处理，首先在超粗化缸内通过向磨板后的PCB板材喷淋粗化溶液进行粗化处理，所述清洗段与超粗化缸之间通过传送带连接，清洗后的板材由传送带自动传送至超粗化缸进行粗化处理，所述粗化溶液由H2SO4、含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的质量浓度为175g/L，Cu2+的质量浓度为25g/L。粗化溶液的有效喷淋时间为42s，喷淋压力为2.2kg/cm2，粗化处理时超粗化缸内温度为35℃，本实施例中采用的超粗化缸容量为865公升；粗化处理后，在微蚀缸内向PCB板材喷淋微蚀溶液、进行微蚀处理，所述微蚀溶液由H2SO4、H2O2和含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的体积浓度为5％，H2O2的体积浓度为2.5％，Cu2+的质量浓度不大于22g/L，本实施例中为15g/L。微蚀溶液的喷淋有效时间为13s，喷淋压力为1.2kg/cm2；粗化、微蚀处理后的PCB板材表面粗糙度轮廓算数平均偏差(Ra)为0.3μm，表面粗糙的铜层轮廓最大高度(Rz)为2μm，粗化、微蚀处理后的PCB板材铜面洁净、无氧化，铜面粗糙度、均匀度高。
S4、PCB板材清洗，首先是溢流水洗+超声波浸洗段，在溢流水洗缸内对粗化、微蚀处理后的PCB板材进行溢流水洗，所述溢流水洗缸与微蚀缸之间通过传送带连接，微蚀后的PCB板材由传送带自动传输至溢流水洗缸进行溢流水洗，本实施例中，溢流水洗缸的容量为58公升，溢流水洗过程中水流量为6L/min，溢流水喷淋压力为1.2kg/cm2；溢流水洗后在超声波浸洗缸内对PCB板材进行超声波浸洗，超声波浸洗过程中，超声波电流频率为75％，超声波浸洗缸容量为235公升。超声波浸洗后件PCB板材通过传送带自动传输至加压水洗、高压水洗段，在加压水洗缸内对超声波浸洗后的PCB板材进行加压水洗处理，加压水洗过程中，加压水的喷淋压力为2kg/cm2，加压水流量为22L/min，加压水洗缸容量为57公升；加压水洗后在高压水洗缸内对PCB板材进行高压水洗，高压水喷淋压力为12kg/cm2，高压水洗缸容量为138公升。经过上述步骤的清洗，铜面、孔内酸类残留物、杂物都被清洗掉，铜面洁净、无异物。
S5、干燥板面、冷却，首先通过传送带将高压水洗缸清洗后的PCB板材自动传输至干板组合段进行干板处理，干板组合段包括风刀、烘干机构，本实施例中，所述风刀的压力为7KPa，烘干机构为传统烘干机，烘干温度为90℃；烘干后的板材通过传送带自动传输至翻板冷却机进行冷却处理，所述翻板冷却机具有风扇、防护罩和抽风装置，可对烘干后的PCB板材进行快速冷却，防止PCB铜面氧化。
S6、自动收板，采用自动收板机将冷却后的PCB板材自动回收，所述自动收板机与翻板冷却机之间通过传送带连接，冷却后的PCB板材自动由翻板冷却机传输至自动收板机，被自动收板机回收。
实施例3
本实施例提供一种PCB阻焊前处理工艺，如图1所示，其包括如下步骤：
S1、自动投料，待处理PCB板材存放于一入料暂存架，控制机械手将存放于入料暂存架的待处理PCB板材抓取运输至火山灰磨板机的入料端。
S2、火山灰磨板处理，火山灰磨板机具有尼龙磨辘，所述尼龙磨辘高速旋转，将火山灰与水的混合物喷洒到PCB板材表面，所述火山灰可选择325-400号火山灰，本实施例中火山灰在火山灰-水混合物中的体积百分比为20％(V/V)，控制火山灰在板面磨刷的磨痕宽度为12mm，通过磨辘向PCB板板面喷洒火山灰-水混合物，可去除PCB板基材和铜面上的氧化物及其它杂质，喷洒火山灰-水混合物后，将PCB板材通过清洗段由冲污水和溢流水洗的方式清洗干净，所述火山灰磨板机与清洗段通过传送带连接，磨板后的板材由传送带自动传输至清洗段进行清洗，清洗后将板材烘干，使PCB板清洁干燥，火山灰磨板过程中，PCB板材在火山灰磨板机中的传送速度为3m/min，该传送速度可保证高效完成火山灰磨板处理过程。
S3、粗化、微蚀处理，首先在超粗化缸内通过向磨板后的PCB板材喷淋粗化溶液进行粗化处理，所述清洗段与超粗化缸之间通过传送带连接，清洗后的板材由传送带自动传送至超粗化缸进行粗化处理，所述粗化溶液由H2SO4、含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的质量浓度为190g/L，Cu2+的质量浓度为40g/L。粗化溶液的有效喷淋时间为45s，喷淋压力为3kg/cm2，粗化处理时超粗化缸内温度为40℃，本实施例中采用的超粗化缸容量为870公升；粗化处理后，在微蚀缸内向PCB板材喷淋微蚀溶液、进行微蚀处理，所述微蚀溶液由H2SO4、H2O2和含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的体积浓度为5.5％，H2O2的质量浓度为3％，Cu2+的质量浓度不大于22g/L，本实施例中为20g/L。微蚀溶液的喷淋有效时间为15s，喷淋压力为1.5kg/cm2；粗化、微蚀处理后的PCB板材表面粗糙度轮廓算数平均偏差(Ra)为0.4μm，表面粗糙的铜层轮廓最大高度(Rz)为3μm，粗化、微蚀处理后的PCB板材铜面洁净、无氧化，铜面粗糙度、均匀度高。
S4、PCB板材清洗，首先是溢流水洗+超声波浸洗段，在溢流水洗缸内对粗化、微蚀处理后的PCB板材进行溢流水洗，所述溢流水洗缸与微蚀缸之间通过传送带连接，微蚀后的PCB板材由传送带自动传输至溢流水洗缸进行溢流水洗，本实施例中，溢流水洗缸的容量为60公升，溢流水洗过程中水流量为8L/min，溢流水喷淋压力为1.5kg/cm2；溢流水洗后在超声波浸洗缸内对PCB板材进行超声波浸洗，超声波浸洗过程中，超声波电流频率为90％，超声波浸洗缸容量为240公升。超声波浸洗后件PCB板材通过传送带自动传输至加压水洗、高压水洗段，在加压水洗缸内对超声波浸洗后的PCB板材进行加压水洗处理，加压水洗过程中，加压水的喷淋压力为2.5kg/cm2，加压水流量为30L/min，加压水洗缸容量为60公升；加压水洗后在高压水洗缸内对PCB板材进行高压水洗，高压水喷淋压力为13kg/cm2，高压水洗缸容量为140公升。经过上述步骤的清洗，铜面、孔内酸类残留物、杂物都被清洗掉，铜面洁净、无异物。
S5、干燥板面、冷却，首先通过传送带将高压水洗缸清洗后的PCB板材自动传输至干板组合段进行干板处理，干板组合段包括风刀、烘干机构，本实施例中，所述风刀的压力为9KPa，烘干机构为传统烘干机，烘干温度为95℃；烘干后的板材通过传送带自动传输至翻板冷却机进行冷却处理，所述翻板冷却机具有风扇、防护罩和抽风装置，可对烘干后的PCB板材进行快速冷却，防止PCB铜面氧化。
S6、自动收板，采用自动收板机将冷却后的PCB板材自动回收，所述自动收板机与翻板冷却机之间通过传送带连接，冷却后的PCB板材自动由翻板冷却机传输至自动收板机，被自动收板机回收。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种PCB阻焊前处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、自动投料，采用机械手将待处理板材由入料暂存架自动运输抓取至磨板段；
S2、火山灰磨板处理，将火山灰与水的混合物喷洒到PCB板材表面，去除基材和铜面的氧化物及杂质，所述火山灰选择325-400号火山灰，火山灰在火山灰-水混合物中的体积百分比为16-20％，控制火山灰磨刷的磨痕宽度为8-12mm；火山灰磨板处理后水洗去除火山灰；
S3、粗化、微蚀处理，分别采用粗化溶液、微蚀溶液对磨板后的PCB板材进行粗化和微蚀处理，提高铜表面粗糙度，粗化、微蚀处理后的PCB板材铜面轮廓算数平均偏差为0.2-0.4μm，轮廓最大高度为1.5-3μm；粗化处理为向PCB板材表面喷淋粗化溶液，喷淋粗化溶液的有效时间为40-45s，喷淋压力为1.5-3kg/cm2，粗化处理时工作温度为30-40℃；所述粗化溶液由H2SO4、含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的质量浓度为160-190g/L，Cu2+的质量浓度为10-40g/L；微蚀处理为向粗化处理后的PCB板材表面喷淋微蚀溶液，喷淋微蚀溶液的时间为10-15s，喷淋压力为1-1.5kg/cm2；所述微蚀溶液由H2SO4、H2O2和含Cu2+水溶液组成，其中，H2SO4的体积浓度为4.5-5.5％，H2O2的体积浓度为2-3％，Cu2+的质量浓度不大于22g/L；
S4、PCB板材清洗，依次通过溢流水洗、超声波浸洗、加压水洗和高压水洗清除铜面粗化溶液、微蚀溶液残留物及杂物；所述溢流水洗过程中，溢流水流量为4-8L/min，溢流水喷淋压力为1-1.5kg/cm2；所述超声波浸洗过程中，超声波电流频率为60-90％；所述加压水洗过程中，加压水喷淋压力为1.5-2.5kg/cm2，加压水流量为15-30L/min；所述高压水洗过程中，高压水喷淋压力为11-13kg/cm2；
S5、干燥板面、冷却；所述干燥板面、冷却过程包括风刀干燥、烘干和翻板冷却机冷却的步骤；所述风刀的压力为5-9KPa，烘干温度为85-95℃，烘干后的PCB板材通过传送带自动传输至翻板冷却机进行冷却处理，所述翻板冷却机具有风扇、防护罩和抽风装置，可对烘干后的PCB板材进行快速冷却；
S6、自动收板，采用自动收板机将PCB板材回收，所述自动收板机与翻板冷却机之间由传送机构连接，冷却后的PCB板材自动由翻板冷却机传输至自动收板机，被自动收板机回收。
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