CN109862710A - 一种pcb板厚薄均匀沉铜工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺及其装置，该装置包括反应池、声波发生器、送液主管、送液分管、喷嘴、空压机；多根所述送液分管与送液主管导通，送液分管与送液主管的连接处分别安装一个声波发生器，送液分管左右两侧均匀分布多个喷嘴；空压机安装在送液主管末端，用于输送空气；应液由送液主管送入经由声波发生器后形成声波液由喷嘴喷出；送液分管位于两两PCB板板面之间，用于向PCB板板面喷射超声波反应液或超声波空气。本方案通过引入超声频率控制，对参加反应的除油液、粗化液、解胶剂进行相应的频率调节，从而提高其反应效率，最终提高了本发明沉铜效果。
Description
技术领域
本发明涉及PCB板沉铜领域，具体涉及一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺。
背景技术
PCB板的一般工艺流程包括：开料--钻孔--沉铜--图形转移--图形电镀--蚀刻--阻焊--字符--表面处理--啤锣--终检--包装出货。沉铜是化学镀铜（Eletcroless PlatingCopper）的简称，也叫做镀通孔（Plated Through hole），简写为PTH，是一种自身催化的氧化还原反应。两层或多层板完成钻孔后就要进行PTH的流程。
现有技术的难题主要在于，沉铜工艺过程中无法保证PCB板版面沉铜厚度高度一致，从而使得PCB板的性能存在缺陷。造成上述问题的主要原因在于PCB板在沉铜工艺中沉铜液分布不均匀，且沉铜过程中PCB板处于沉铜液的不同深度。
针对上述问题，公开号为CN106149018A的中国专利，公开了一种用于PCB板电镀铜的工艺方法，工艺方法主要分成以下步骤：1)去毛刺，包括进板、磨板、高压水洗、烘干再出板；2)沉铜，包括上板、膨松、第一次水洗、去钻污、第二次水洗、预中和、第三次水洗、中和、超声波水洗、除油、后除油、第四次水洗、轻蚀、第五次水洗、预浸、活化、加速、第六次水洗、化学沉铜、酸洗、第七次水洗；3)加厚铜，包括上板、除油、水洗、酸浸、加厚镀、高位水洗、下板。本发明通过在沉铜中加入震动装置，可以明显改善孔无铜的情况；同时在加厚铜的环节，通过电镀槽体的特殊设计，不仅可以保证电镀药水的活性，还利于电镀的均匀性，同时药水和电镀槽的协同作用，可获得最佳的电镀均匀性和电镀效率。
上述专利通过改进药水的活性，提高电镀均匀，但经本公司实际操作，发现其效果并不理想，并未真正解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，可以提高沉铜工艺，得到沉铜厚度均匀的PCB板。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，该工艺包括如下步骤：
S1：去毛刺，使用机械研磨的方式去除PCB板孔边和内孔壁的倒刺以及堵塞现象；
S2：碱性除油，使用碱性除油液对板面进行除油操作，除油后使用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗；
S3：微蚀，使用过硫酸体系液除去板面氧化物，粗化板面；
S4：预浸/活化，使用18波美度的预浸液进行预浸，然后使用含氯化钯以胶体的活化液进行活化，活化液温度控制在35℃以下；
S5：解胶，用氟硼酸做为解胶剂，去除胶体钯颗粒外面包裹的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来；
S6：沉铜，通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，新生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行；通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。
在本发明中，利用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗的过程中，极大的提高清洗效率和清洗的纯度，在使用酸性清洗液清洗其目的包括两种，一种是酸性除油，除去碱性除油剩余的油脂，二是利用酸碱中和的原理清除碱性液，从而保证PCB的除油彻底以及清洁度，为后续沉铜提供一个良好的环境，从而提高沉铜效果。
进一步的，所述步骤S2中，酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水清洗过程中，酸性清洗液的酸性度逐渐降低；酸性清洗液采用非挥发性酸剂，酸性清洗液的温度保持80℃以上。
进一步的，所述步骤S3中，过硫酸体系液选用过硫酸盐，以摩尔比为1：3的过硫酸铵和过硫酸钠组成，过硫酸体系液中硫酸盐浓度介于45%-60%，目前市场上用的粗化剂主要用两大类：硫酸双氧水体系和过硫酸体系，硫酸双氧水体系优点：溶铜量大，(可达50g/L)，水洗性好，污水处理较容易，成本较低，可回收，缺点：板面粗化不均匀，槽液稳定性差，双氧水易分解，空气污染较重。过硫酸盐包括过硫酸钠和过硫酸铵，过硫酸铵较过硫酸钠贵，水洗性稍差，污水处理较难，与硫酸双氧水体系相比，过硫酸盐有如下优点：槽液稳定性较好，板面粗化均匀，缺点：溶铜量较小(25g/L)过硫酸盐体系中硫酸铜易结晶析出，水洗性稍差，成本高;，本方案为保证沉铜效果，必然选择过硫酸体系，鉴于硫酸钠和过硫酸铵各自的特性，本方案采用组合式过硫酸盐，可最大化保证粗化效果和经济成本以及污水处理。
进一步的，所述步骤S3的详细步骤为：
S01：将PCB板置于水温为37℃-39℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S02：将过硫酸盐以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为2秒，直至溶液中硫酸盐含量达到45%-60%为止；
S03：过硫酸盐输送完毕以后，持续向送入超声波空气，持续时间15-30分钟。
粗化过程中是对PCB板面进行形成类似于磨砂面的结构，以便于沉铜依附，为了提高粗化效果，本方案引入超声波振动形式，对粗化液进行环境改良，形成一个超声波冲击束，从而在PCB板面上形成完美的粗化面，提高其沉铜依附性。
进一步的，所述预浸液和活化液置于500-1000Hz的环境中，其中预浸液预浸时间为3小时，活化液活化时间为2小时。
进一步的，所述步骤S5的详细步骤为：
S11：将PCB板置于水温为43℃-50℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S12：将氟硼酸以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，使其冲击PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为1秒；
S13：待溶液中氟硼酸含量达到45%-60%时，持续通入超声波空气，持续15分钟。
同理，本方案为了提高解胶效果，在微蚀液中形成一个反复冲击的超声波液环境，从而可提高解胶效果。露出更多的钯核，催化启动化学沉铜反应。
进一步的，所述步骤S6中，持续通入超声波双氧水，双氧水分解产生的气体，其目的是使氧化槽液中的亚铜离子和槽液中的铜粉，使之转化为可溶性的二价铜。。
一种PCB板厚薄均匀沉铜装置，该装置包括反应池、声波发生器、送液主管、送液分管、喷嘴、空压机；
多根所述送液分管与送液主管导通，送液分管与送液主管的连接处分别安装一个声波发生器，送液分管左右两侧均匀分布多个喷嘴；
所述空压机安装在送液主管末端，用于输送空气；
反应液由送液主管送入经由声波发生器后形成声波液由喷嘴喷出；
所述送液分管位于两两PCB板板面之间，用于向PCB板板面喷射超声波反应液或超声波空气。
进一步的，所述送液分管上喷嘴之间的间距不超过3cm。
进一步的，所述声波发生器的声波产生频率为500Hz-40Khz。
本发明的有益效果是：和现有技术相比，本方案主要改进点在于引入超声频率控制，对参加反应的除油液、粗化液、解胶剂进行相应的频率调节，从而提高其反应效率，最终提高了本发明沉铜效果。
附图说明
图1为本发明沉铜工艺的装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，该工艺包括如下步骤：
S1：去毛刺，使用机械研磨的方式去除PCB板孔边和内孔壁的倒刺以及堵塞现象；
S2：碱性除油，使用碱性除油液对板面进行除油操作，除油后使用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗；酸性清洗液的酸性度逐渐降低；酸性清洗液采用非挥发性酸剂例如硝酸，硝酸的浓度由20%逐渐降低，每次降低5%，酸性清洗液的温度保持80℃。
S3：微蚀，使用过硫酸体系液除去板面氧化物，粗化板面；，过硫酸体系液选用过硫酸盐，以摩尔比为1：3的过硫酸铵和过硫酸钠组成，过硫酸体系液中硫酸盐浓度介于45%。
详细步骤为：
S01：将PCB板置于水温为37℃-℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S02：将过硫酸盐以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为2秒，直至溶液中硫酸盐含量达到45%为止；
S03：过硫酸盐输送完毕以后，持续向送入超声波空气，持续时间15分钟。
S4：预浸/活化，使用18波美度的预浸液进行预浸，然后使用含氯化钯以胶体的活化液进行活化，活化液温度控制在35℃以下；预浸液和活化液置于500Hz的环境中，其中预浸液预浸时间为3小时，活化液活化时间为2小时。
S5：解胶，用氟硼酸做为解胶剂，去除胶体钯颗粒外面包裹的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来；
其详细步骤为：
S11：将PCB板置于水温为43℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S12：将氟硼酸以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，使其冲击PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为1秒；
S13：待溶液中氟硼酸含量达到45%时，持续通入超声波空气，持续15分钟。
S6：沉铜，通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，持续通入超声波双氧水，新生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行；通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。
实施例2
一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，该工艺包括如下步骤：
S1：去毛刺，使用机械研磨的方式去除PCB板孔边和内孔壁的倒刺以及堵塞现象；
S2：碱性除油，使用碱性除油液对板面进行除油操作，除油后使用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗；酸性清洗液的酸性度逐渐降低；酸性清洗液采用非挥发性酸剂例如硝酸，硝酸的浓度由20%逐渐降低，每次降低5%，酸性清洗液的温度保持85℃。
S3：微蚀，使用过硫酸体系液除去板面氧化物，粗化板面；，过硫酸体系液选用过硫酸盐，以摩尔比为1：3的过硫酸铵和过硫酸钠组成，过硫酸体系液中硫酸盐浓度介于60%。
详细步骤为：
S01：将PCB板置于水温为39℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S02：将过硫酸盐以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为2秒，直至溶液中硫酸盐含量达到60%为止；
S03：过硫酸盐输送完毕以后，持续向送入超声波空气，持续时间30分钟。
S4：预浸/活化，使用18波美度的预浸液进行预浸，然后使用含氯化钯以胶体的活化液进行活化，活化液温度控制在35℃以下；预浸液和活化液置于1000Hz的环境中，其中预浸液预浸时间为3小时，活化液活化时间为2小时。
S5：解胶，用氟硼酸做为解胶剂，去除胶体钯颗粒外面包裹的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来；
其详细步骤为：
S11：将PCB板置于水温为50℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S12：将氟硼酸以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，使其冲击PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为1秒；
S13：待溶液中氟硼酸含量达到60%时，持续通入超声波空气，持续15分钟。
S6：沉铜，通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，持续通入超声波双氧水，新生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行；通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。
实施例3
一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，该工艺包括如下步骤：
S1：去毛刺，使用机械研磨的方式去除PCB板孔边和内孔壁的倒刺以及堵塞现象；
S2：碱性除油，使用碱性除油液对板面进行除油操作，除油后使用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗；酸性清洗液的酸性度逐渐降低；酸性清洗液采用非挥发性酸剂例如硝酸，硝酸的浓度由20%逐渐降低，每次降低5%，酸性清洗液的温度保持100℃。
S3：微蚀，使用过硫酸体系液除去板面氧化物，粗化板面；，过硫酸体系液选用过硫酸盐，以摩尔比为1：3的过硫酸铵和过硫酸钠组成，过硫酸体系液中硫酸盐浓度介于50%。
详细步骤为：
S01：将PCB板置于水温为38℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S02：将过硫酸盐以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为2秒，直至溶液中硫酸盐含量达到52%为止；
S03：过硫酸盐输送完毕以后，持续向送入超声波空气，持续时间20分钟。
S4：预浸/活化，使用18波美度的预浸液进行预浸，然后使用含氯化钯以胶体的活化液进行活化，活化液温度控制在35℃以下；预浸液和活化液置于800Hz的环境中，其中预浸液预浸时间为3小时，活化液活化时间为2小时。
S5：解胶，用氟硼酸做为解胶剂，去除胶体钯颗粒外面包裹的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来；
其详细步骤为：
S11：将PCB板置于水温为45℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S12：将氟硼酸以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，使其冲击PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为1秒；
S13：待溶液中氟硼酸含量达52%时，持续通入超声波空气，持续15分钟。
S6：沉铜，通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，持续通入超声波双氧水，新生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行；通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜
如图1所示：
一种PCB板厚薄均匀沉铜装置，该装置包括反应池1、声波发生器3、送液主管4、送液分管5、喷嘴6、空压机7；
多根送液分管5与送液主管4导通，送液分管5与送液主管4的连接处分别安装一个声波发生器3，送液分管5左右两侧均匀分布多个喷嘴6；
空压机7安装在送液主管4末端，用于输送空气；
反应液由送液主管4送入经由声波发生器3后形成声波液由喷嘴6喷出；
送液分管5位于两两PCB板2板面之间，用于向PCB板2板面喷射超声波反应液或超声波空气。
送液分管5上喷嘴6之间的间距不超过3cm，在以上实施例中喷嘴6之间的间距均设置为2cm。声波发生器3的声波产生频率为500Hz-40Khz。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：
S1：去毛刺，使用机械研磨的方式去除PCB板孔边和内孔壁的倒刺以及堵塞现象；
S2：碱性除油，使用碱性除油液对板面进行除油操作，除油后使用酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水反复清洗；
S3：微蚀，使用过硫酸体系液除去板面氧化物，粗化板面；
S4：预浸/活化，使用18波美度的预浸液进行预浸，然后使用含氯化钯以胶体的活化液进行活化，活化液温度控制在35℃以下；
S5：解胶，用氟硼酸做为解胶剂，去除胶体钯颗粒外面包裹的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来；
S6：沉铜，通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，新生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行；通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。
2.根据权利要求1所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述步骤S2中，酸性清洗液-清水-酸性清洗液-清水清洗过程中，酸性清洗液的酸性度逐渐降低；酸性清洗液采用非挥发性酸剂，酸性清洗液的温度保持80℃以上。
3.根据权利要求2所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述步骤S3中，过硫酸体系液选用过硫酸盐，以摩尔比为1：3的过硫酸铵和过硫酸钠组成，过硫酸体系液中硫酸盐浓度介于45%-60%。
4.根据权利要求3所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述步骤S3的详细步骤为：
S01：将PCB板置于水温为37℃-39℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S02：将过硫酸盐以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为2秒，直至溶液中硫酸盐含量达到45%-60%为止；
S03：过硫酸盐输送完毕以后，持续向送入超声波空气，持续时间15-30分钟。
5.根据权利要求4所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述预浸液和活化液置于500-1000Hz的环境中，其中预浸液预浸时间为3小时，活化液活化时间为2小时。
6.根据权利要求5所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述步骤S5的详细步骤为：
S11：将PCB板置于水温为43℃-50℃之间的温水浴中，相邻两PCB板之间留出间隙；
S12：将氟硼酸以超声波液的形式送入到每一块PCB板的板面，使其冲击PCB板的板面，超声波的频率依次为35Khz-25Khz-35Khz-25Khz，频率控制周期为1秒；
S13：待溶液中氟硼酸含量达到45%-60%时，持续通入超声波空气，持续15分钟。
7.根据权利要求6所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺，其特征在于，所述步骤S6中，持续通入超声波双氧水。
8.一种PCB板厚薄均匀沉铜装置，其特征在于，该装置包括反应池（1）、声波发生器（3）、送液主管（4）、送液分管（5）、喷嘴（6）、空压机（7）；
多根所述送液分管（5）与送液主管（4）导通，送液分管（5）与送液主管（4）的连接处分别安装一个声波发生器（3），送液分管（5）左右两侧均匀分布多个喷嘴（6）；
所述空压机（7）安装在送液主管（4）末端，用于输送空气；
反应液由送液主管（4）送入经由声波发生器（3）后形成声波液由喷嘴（6）喷出；
所述送液分管（5）位于两两PCB板（2）板面之间，用于向PCB板（2）板面喷射超声波反应液或超声波空气。
9.根据权利要求8所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜装置，其特征在于，所述送液分管（5）上喷嘴（6）之间的间距不超过3cm。
10.根据权利要求9所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜装置，其特征在于，所述声波发生器（3）的声波产生频率为500Hz-40Khz。
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