CN109862710B - 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;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;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 (8)
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;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,持续向溶液中送入超声波空气,持续时间15-30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;
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;
还包括一个实现该工艺的装置,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。
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。
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。
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S6中,持续通入超声波双氧水。
7.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,所述送液分管(5)上喷嘴(6)之间的间距不超过3cm。
8.根据权利要求7所述的一种PCB板厚薄均匀沉铜工艺,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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