CN108513450A - 印制电路板的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种印制电路板的表面处理工艺，包括对印制电路板依次进行下述工序：第一次微蚀；酸性除油；第二次微蚀；酸浸；镀锡。第一次微蚀可以除去印制电路板最外层的氧化物，除油工序可以使位于印制电路板最外层的油脂及手纹印等表面污物先除去，再经过第二次微蚀将次层的氧化物除去以粗化印制电路板的基体面(一般为铜面)，以增强结合力，通过酸浸预先将基体面湿润以增加活化，在增强结合力及增加活化的前提下进行镀锡可以形成结合力强的厚锡层，且镀锡层均匀性较好，因而可焊性高从而可代替传统需要刷锡膏后再实现焊接的方式。

Description

印制电路板的表面处理工艺
技术领域
本发明涉及一种印制电路板的表面处理工艺。
背景技术
印制电路板已广泛的被使用在各种电子产品上，例如，电脑及其外围设备、计算机、有线通讯设备、无线通讯设备、手表、电子娱乐产品、家电用品等等，随时随地都可从周围的生活环境与工作环境轻易发现其踪迹。印制电路板一般来说，是在塑料基板表面完成金属电路图案的制作，然后以防焊漆被覆于基板表面作为该金属电路的保护层，仅曝露出适当的焊接区(Pads)以作为电性连接之用。该焊接区，例如，可以是用来与一集成电路(IC)元件或一无源元件相连接的输出/入焊接区(I/OPad)，或者是用以与一按键相接触的按键焊接区(Key Pad)。印制电路板在元件焊接工序中，无论是手焊或表面安装工序(SMT)都要用到锡铅焊料，例如，63％锡-37％铅的共晶锡铅(eutectic solder：共晶钎料)，来作为焊接剂，由于锡铅焊料具有较低的熔点与良好的导电性，长久以来即为元件焊接的绝佳材料。然而由于近年来环保意识逐渐受到重视，欧盟即将于2004年禁止含铅制品进口，所以在元件焊接工序中，以无铅锡膏取代锡铅焊料已为不可避免的发展趋势。但由于无铅锡膏在元件焊接的工序中，与底铜金属的焊接区的附着性较差，若要改善其附着性其中一种方式是将原来的薄锡增加到一定厚度的锡层，从而实现加热焊接，但在印刷锡膏时会经常出现漏印、锡厚不均匀等不良现象，从而造成焊接不良。
因此，急需提供一种新的印制电路板的表面处理工艺，能替换目前通过印刷厚锡膏来实现后续元件锡焊接的方式，以解决上述提及的造成元件焊接不良的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种印制电路板的表面处理工艺，包括对印制电路板依次进行下述工序：
第一次微蚀；
酸性除油；
第二次微蚀；
酸浸；
镀锡。
第一次微蚀可以除去印制电路板最外层的氧化物，除油工序可以使位于印制电路板最外层的油脂及手纹印等表面污物先除去，再经过第二次微蚀将次层的氧化物除去以粗化印制电路板的基体面(一般为铜面)，以增强结合力，通过酸浸预先将基体面湿润以增加活化，在增强结合力及增加活化的前提下进行镀锡可以形成结合力强的厚锡层，且镀锡层均匀性较好，因而可焊性高从而可代替传统需要刷锡膏后再实现焊接的方式。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
本发明提供了一种印制电路板的表面处理工艺，包括对印制电路板依次进行下述工序：
第一次微蚀；
酸性除油；
第二次微蚀；
酸浸；
镀锡。
进一步的，第一次微蚀和第二次微蚀的处理条件为：药液为溶质质量分数为4-6％的过硫酸钠和溶质质量分数为1-3％的稀硫酸以体积比(1-99):(99-1)的混合物，操作温度为室温，操作时间为0.5-5min。第一次微蚀和第二次微蚀的具体处理条件可相同或不同，可根据实际情况而定。进一步的，第一次微蚀为以2-4m/min速度进行过水平微蚀，通过过水平微蚀可使印制电路板外层的氧化物去除干净以便于印制电路板的上板固定及更方便、准确的去除油脂及手纹印。
进一步的，酸性除油的处理条件为：药液为浓硫酸与除油剂的混合物，浓硫酸占除油剂的质量8-12％，操作温度为室温，操作时间为1-5min。除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加进行复配制得，此除油剂具有低泡、破泡快、洗涤效果好的特点，从而避免除油剂产生过多的泡沫而影响印制电路板后续的电镀效果。皂基、烷基苯磺酸盐和平平加进行复配的质量比为(7-15):(80-85):(5-8)。
进一步的，酸浸的处理条件为：药液为溶质质量分数为1-8％的稀硫酸，浸泡时间为0.5-5min。
进一步的，镀锡的处理条件为：将印制线路板利用镀锡液进行电镀，保持温度为18-30℃，保持时间为15-20min。将印制线路板放置在镀锡缸中利用镀锡液进行镀锡，镀锡液为有机磺酸锡盐1-40g/L、有机酸5-250g/L、络合剂5-300g/L及其他助剂。其他助剂选自还原剂、表面活性剂、抗氧化剂、光亮剂中的至少一种。有机磺酸锡盐为甲烷磺酸亚锡、乙烷磺酸亚锡、丙烷磺酸亚锡、羟基甲烷磺酸亚锡、2-羟基-乙基-磺酸亚锡、2-羟基丁基-1-磺酸亚锡。有机酸为烷基磺酸或烷醇基磺酸。络合剂为硫脲及其衍生物。还原剂为次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸铵、有机硼烷、甲醛、联氨、硼氢化钠、氨基硼烷。表面活性剂为聚氧乙烯烷基芳香醚、聚氧乙烯壬酚醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯山梨糖醇酯、聚乙烯亚胺和聚乙二醇。抗氧化剂为邻苯二酚、间苯二酚、甲酚磺酸、苯酚磺酸、连苯三酚。光亮剂为吡啶衍生物或炔醇类化合物。通过在印制电路板的铜基板的表面沉积10-30um锡层，以保证铜面的可焊性。
进一步的，酸性除油、第二次微蚀、镀锡之后皆先进行水洗处理，也就是说，对印制电路板依次进行第一次微蚀-酸性除油-水洗-第二次微蚀-水洗-酸浸-镀锡。
进一步的，酸性除油、第二次微蚀、镀锡之后皆先进行水洗处理。通过自来水清洗的水洗处理可使微蚀和除油的药液清洗彻底。
下面结合实施例对本发明的印制电路板的表面处理工艺进行详细的说明。
实施例1
一种印制电路板的表面处理工艺，对印制电路板依次进行下述工序：
第一次微蚀：以药液为溶质质量分数为5％的过硫酸钠和溶质质量分数为3％的稀硫酸以体积比30:70的混合物，于室温下以4m/min速度进行过水平微蚀且时间为2min；
酸性除油：以药液为浓硫酸与除油剂的混合物(浓硫酸占除油剂的质量10％)，于室温下除油操作3min，除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加以质量比为10:85:5进行复配制得；
第一次水洗：用自来水清洗掉第一次微蚀的药液和酸性除油的药液；
第二次微蚀：以药液为溶质质量分数为5％的过硫酸钠和溶质质量分数为2％的稀硫酸以体积比40:60的混合物，于室温下浸泡5min进行微蚀；
第二次水洗：用自来水清洗掉第二次微蚀的药液；
酸浸：以药液为溶质质量分数为5％的稀硫酸，于室温下浸泡3min；
镀锡：将已经过酸浸的印制线路板放置在镀锡缸中利用镀锡液进行电镀锡，且电镀保持温度为30℃，保持时间为15min，镀锡液为羟基甲烷磺酸亚锡5g/L、甲基磺酸200g/L、硫脲100g/L、次磷酸钠100g/L、聚氧乙烯山梨糖醇酯5g/L、间苯二酚10g/L、丁炔二醇2g/L；
第三次水洗：用自来水清洗掉镀锡液。
实施例2
一种印制电路板的表面处理工艺，对印制电路板依次进行下述工序：
第一次微蚀：以药液为溶质质量分数为6％的过硫酸钠和溶质质量分数为2％的稀硫酸以体积比20:80的混合物，于室温下以3m/min速度进行过水平微蚀且时间为5min；
酸性除油：以药液为浓硫酸与除油剂的混合物(浓硫酸占除油剂的质量8％)，于室温下除油操作5min，除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加以质量比为12:80:8进行复配制得；
第一次水洗：用自来水清洗掉第一次微蚀的药液和酸性除油的药液；
第二次微蚀：以药液为溶质质量分数为6％的过硫酸钠和溶质质量分数为3％的稀硫酸以体积比40:60的混合物，于室温下浸泡1min进行微蚀；
第二次水洗；用自来水清洗掉第二次微蚀的药液；
酸浸：以药液为溶质质量分数为8％的稀硫酸，于室温下浸泡1min；
镀锡：将已经过酸浸的印制线路板放置在镀锡缸中利用镀锡液进行电镀锡，且电镀保持温度为25℃，保持时间为20min，镀锡液为甲烷磺酸亚锡5g/L、甲基磺酸100g/L、硫脲100g/L、次磷酸钠100g/L、聚乙二醇5g/L、间苯二酚10g/L、丁炔二醇2g/L；
第三次水洗：用自来水清洗掉镀锡液。
对比例1
一种印制电路板的表面处理工艺，对印制电路板依次进行下述工序：
酸性除油：以药液为浓硫酸与除油剂的混合物(浓硫酸占除油剂的质量8％)，于室温下除油操作5min，除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加以质量比为12:80:8进行复配制得；
第一次水洗：用自来水清洗掉第一次微蚀的药液和酸性除油的药液；
第二次微蚀：以药液为溶质质量分数为6％的过硫酸钠和溶质质量分数为3％的稀硫酸以体积比40:60的混合物，于室温下浸泡1min进行微蚀；
第二次水洗；用自来水清洗掉第二次微蚀的药液；
镀锡：将已经过酸浸的印制线路板放置在镀锡缸中利用镀锡液进行电镀锡，且电镀保持温度为25℃，保持时间为间20min，镀锡液为甲烷磺酸亚锡5g/L、甲基磺酸100g/L、硫脲100g/L、次磷酸钠100g/L、聚乙二醇5g/L、间苯二酚10g/L、丁炔二醇2g/L；
第三次水洗：用自来水清洗掉镀锡液。
对比例2
一种印制电路板的表面处理工艺，对印制电路板依次进行下述工序：
酸性除油：以药液为浓硫酸与除油剂的混合物(浓硫酸占除油剂的质量8％)，于室温下除油操作5min，除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加以质量比为12:80:8进行复配制得；
第一次水洗：用自来水清洗掉第一次微蚀的药液和酸性除油的药液；
第二次微蚀：以药液为溶质质量分数为6％的过硫酸钠和溶质质量分数为3％的稀硫酸以体积比40:60的混合物；于室温下浸泡1min进行微蚀；
第二次水洗；用自来水清洗掉第二次微蚀的药液；
酸浸：以药液为溶质质量分数为8％的稀硫酸，于室温下浸泡1min；
镀锡：将已经过酸浸的印制线路板放置在镀锡缸中利用镀锡液进行电镀锡，且电镀保持温度为25℃，保持时间为20min，镀锡液为甲烷磺酸亚锡5g/L、甲基磺酸100g/L、硫脲100g/L、次磷酸钠100g/L、聚乙二醇5g/L、间苯二酚10g/L、丁炔二醇2g/L；
第三次水洗：用自来水清洗掉镀锡液。
将实施例1-2和对比1-2进行表面处理之后的印制电路板进行可焊性测定，所用测定仪器为SKC-2H可焊性测试仪，以质量分数计，焊机为25％松香、75％酒精，焊料为60％锡、40％铅，测试温度为(25±2)℃，以润湿称重法考察锡镀层的3s润湿力和零交时间，试样的周长皆为5mm，所得的3s润湿力和零交时间结果如表1所示。
完全润湿时的理论润湿力按下式计算：
F＝-0.4P+0.08V
式中：F为理论润湿力mN，P为试样的周长mm，V为试样进入熔融焊料部分的体积mm3。
由表1可知，实施例1-2的润湿力比对比例1-2更低，零交时间更短，说明采用本发明的表面处理工艺处理的印制电路板其镀锡层厚度更高，均匀性更好，镀层更平整，因而，实施例1-2处理的印制电路板的可焊性更好，更适合印制电路板上元件的焊接。
表1
3s润湿力，×10-5N 零交时间，s
实施例1 -89 1.5
实施例2 -92 1.4
对比例1 -45 2.3
对比例2 -59 2.0
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改及变换对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，包括对所述印制电路板依次进行下述工序：
第一次微蚀；
酸性除油；
第二次微蚀；
酸浸；
镀锡。
2.根据权利要求1所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述第一次微蚀和所述第二次微蚀的处理条件为：药液为溶质质量分数为4-6％的过硫酸钠和溶质质量分数为1-3％的稀硫酸以体积比(1-99):(99-1)的混合物，操作温度为室温，操作时间为0.5-5min。
3.根据权利要求2所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述第一次微蚀为以2-4m/min速度进行过水平微蚀。
4.根据权利要求1所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述酸性除油的处理条件为：药液为浓硫酸与除油剂的混合物，所述浓硫酸占所述除油剂的质量8-12％，操作温度为室温，操作时间为1-5min。
5.根据权利要求4所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述除油剂为皂基、烷基苯磺酸盐和平平加进行复配制得。
6.根据权利要求1所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述酸浸的处理条件为：药液为溶质质量分数为1-8％的稀硫酸，浸泡时间为0.5-5min。
7.根据权利要求1所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述镀锡的处理条件为：将所述印制线路板利用镀锡液进行电镀，保持温度为18-30℃，保持时间为15-20min。
8.根据权利要求7所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述镀锡液为有机磺酸锡盐1-40g/L、有机酸5-250g/L、络合剂5-300g/L及其他助剂。
9.根据权利要求8所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述其他助剂选自还原剂、表面活性剂、抗氧化剂、光亮剂中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的印制电路板的表面处理工艺，其特征在于，所述酸性除油、所述第二次微蚀、所述镀锡之后皆先进行水洗处理。
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