CN110172720B - 一种pcb板电镀层的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCB板电镀层的制作工艺，包括如下步骤：步骤S1、基板除油：采用弱碱性的除油液，浸泡除油；步骤S2、基板预处理：先将基板浸没在第一预处理溶液中浸泡3‑4min，接着在第二预处理液中浸泡3‑4min；步骤S4、配制电镀液；步骤S5、电镀：在电镀装置内完成电镀处理。本发明通过在电镀前分别采用第一预处理液和第二预处理液对基板进行预处理，能够在基材表面形成导电层，导电层的形成不仅有利于电镀铜的速度、获得更加均匀的电镀层，而且相当于连接桥体，提高电镀铜层与基板之间的结合力，获得性能优异的PCB板；并且本发明采用特制的电镀装置对预处理后的基板进行电镀处理，能够保证电镀过程中电流分布均匀，提升电镀铜层的均匀性。
Description
技术领域
本发明属于PCB板制造技术领域，具体地，涉及一种PCB板电镀层的制作工艺。
背景技术
印刷电路板(PCB板)，是电子元器件电气连接的提供者。电镀是PCB板生产制作过程中的重要工序，是通过电解方法在基材上沉积形成镀层的过程，通常电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液，待镀的PCB板则做阴极，镀层金属的阳离子在PCB板表面被还原形成镀层。金属镀层能够提供高导电性、良好的焊接性、较高的机械强度和能经受元器件终端镶板以及从电路板表面向镀通孔中填铜所需的延展性。
专利号为CN201410258911.4的中国专利公开了一种PCB板电镀方法以及PCB板电镀装置，为电镀槽中的电镀刷供电，以在所述PCB板正面进行电镀以形成正面电镀层，以及在所述PCB板反面进行电镀以形成反面电镀层，其中，该正面电镀层和反面电镀层的形成采用的是增铜工艺，而非减铜工艺，不用在前处理前的电镀工艺中对铜厚进行相应的补偿，这样相应的降低了PCB板的成本。但是该电镀方式会存在PCB板铜层分布不均匀的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PCB板电镀层的制作工艺，通过在电镀前分别采用第一预处理液和第二预处理液对基板进行预处理，能够在基材表面形成导电层，导电层的形成不仅有利于电镀铜的速度、获得更加均匀的电镀层，而且相当于连接桥体，提高电镀铜层与基板之间的结合力，获得性能优异的PCB板；并且本发明采用特制的电镀装置对预处理后的基板进行电镀处理，能够保证电镀过程中电流分布均匀，提升电镀铜层的均匀性，降低单位面积的铜消耗量；良好均匀性的电镀铜层，可以减少线路蚀刻的难度，达到降低生产报废率，提升PCB板品质的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种PCB板电镀层的制作工艺，包括如下步骤：
步骤S1、基板除油：采用弱碱性的除油液，浸泡除油，温度40-44℃，时间4-5min；
步骤S2、基板预处理：先将基板浸没在第一预处理溶液中，保持3-4min，取出后用去离子水冲洗掉多余的第一预处理液后吹干，接着将吹干后的基板在第二预处理液中浸泡3-4min，溶液温度维持在20-24℃，取出后用去离子水冲洗去除多余的第二预处理溶液，用温度为80-90℃的热风吹干；
步骤S3、配制电镀液：将硫酸铜、硫酸、盐酸溶解于去离子水中，搅拌溶解完全后，加入聚乙二醇、聚二硫二丙烷磺酸钠和整平剂，继续搅拌均匀，获得电镀液；
步骤S5、电镀：拧动电镀装置的球体，使竖板夹紧经过预处理的基板，将阳极金属板通过强力吸盘固定于滑动块上，根据预处理基板的竖直长度调节阳极金属板的高度，使阳极金属板下表面与基板的下表面齐平，将电镀液放置在电镀装置的电镀槽中，使电镀液正好淹没基板，准备就绪后，通电，对基板进行电镀处理，电镀完成后，得到PCB板电镀层。
进一步地，步骤S2中所述第一预处理液由如下方法制备：将阳离子表面活性剂溶于去离子水中，形成质量浓度为50g/L的第一预处理液。
进一步地，步骤S2中所述第二预处理液由如下方法制备：将碳黑和石墨分散于去离子水中，加入辛基苯基聚氧乙烯基醚，搅拌分散均匀后，加入KOH调节混合液的pH值至10.0-10.5，得到第二预处理液；其中，碳黑、辛基苯基聚氧乙烯基醚和石墨的质量比为10:2.4-2.5:2.5-2.6，第二预处理液中碳黑的质量分数为1.6％。
进一步地，步骤S4中电镀液中各物质的浓度分别为硫酸铜60g/L、硫酸220g/L、氯离子50mg/L、聚乙二醇200mL/L、聚二硫二丙烷磺酸钠15mL/L、整平剂2mL/L。
进一步地，步骤S5中所述电镀装置，包括承载装置、阳极固定装置和基板固定装置，阳极固定装置和基板固定装置均安装于承载装置上；
承载装置包括底板和承载板，底板和承载板之间通过两块承载竖板固定连接且承载板平行于底板设置；两块承载竖板之间固定有第一锥齿轮安装板和第二锥齿轮安装板；承载板的上表面固定有四根限位柱，限位柱的相对表面开有条形槽，条形槽沿限位柱长度方向设置；电镀槽固定于承载板的上表面；
阳极固定装置包括第一锥齿轮、螺纹杆和滑动块，第一锥齿轮固定于第一轴杆上，第一轴杆通过轴承贯穿安装于第一锥齿轮安装板上，第一轴杆连接有电机；螺纹杆通过轴承贯穿安装于承载板和第二锥齿轮安装板上，螺纹杆的下端固定有第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合；滑动块的表面固定有限位块，限位块表面开有第一螺纹通孔，第一螺纹通孔与螺纹杆配合，滑动块通过第一螺纹通孔安装于螺纹杆上，滑动块的两侧表面固定有限位条，限位条与条形槽滑动配合，滑动块的另一表面通过连接杆固定有强力吸盘；
基板固定装置包括固定板，固定板的下表面固定于限位柱的上表面，固定板的下表面固定有两块相对设置的连接柱，连接柱的表面活动安装有连接轴杆，连接轴杆上固定有夹板，夹板包括L形板和固定于L形板端表面的竖板，L形板的另一端表面固定有第二轴杆，第二轴杆上活动连接有连杆，连杆的另一端活动连接于操作机构，操作机构安装于立板上，立板固定于固定板的下表面，立板的表面开有安装孔，操作机构包括椭圆形板，椭圆形板的两端分别与连杆活动连接，椭圆形板的表面固定有摇柱，摇柱通过安装孔贯穿安装于立板上，摇柱的另一端固定有球体。
进一步地，所述第一锥齿轮安装板的两侧表面分别固定于承载竖板上，下表面固定于底板上，第一锥齿轮安装板垂直于底板设置，第二锥齿轮安装板垂直于第一锥齿轮安装板设置。
进一步地，L形板和竖板构成Z字形结构，L形板的顶角处开有圆形通孔，夹板通过该圆形通孔固定于连接轴杆上，竖板的相对表面开有基板安装槽。
本发明的有益效果：
本发明在电镀前分别采用第一预处理液和第二预处理液对基板进行预处理，通过第一预处理液处理后会在表面吸附阳离子表面活性剂，可以加强基板对后续碳颗粒以及石墨颗粒的吸附；再通过第二预处理液进行处理，能够在基材表面形成导电层，导电层的形成不仅有利于提升电镀铜的速度、获得更加均匀的电镀层，而且相当于连接桥体，提高电镀铜层与基板之间的结合力，获得性能优异的PCB板；并且将第二预处理液代替传统的胶体钯，钯是贵金属，能够有效降低生产成本；微米级鳞片石墨具有良好导电性，其片状结构相对于碳黑粒径更大，彼此易于搭接形成导电通路，使得石墨具有更优良的电镀性能，但是鳞片石墨粒径大，分布于基板表面时会使膜层过厚影响铜层与基板的结合力，通过将碳黑和石墨按照特定比例协同处理基板，在基板表面生成碳黑/石墨复合导电层，使得基板表面不仅能够获得厚度适中的导电层，而且导电层的电镀性能好；
本发明采用特制的电镀装置进行电镀处理，通过拧动球体，将经过预处理的基板夹紧固定在电镀槽内，滑动块随着螺纹杆旋转能够沿竖直方向上下移动，进而能够控制固定于其上的阳极金属板上下移动，根据在电镀槽内的基板的竖直长度，使得位于电镀液内的阳极金属板的竖直长度与基板的竖直长度相等，阳极金属板与基板在竖直方向上的长度相等，能够保证电镀过程中电流分布均匀；分别固定及调节好基板和阳极金属板的位置关系后，通入电流，完成电镀处理；通过电镀装置的设置，能够便捷化调节金属阳极板上下移动，阳极金属板与基板在竖直方向上的长度相等，能够保证电镀过程中电流分布均匀，提升电镀铜层的均匀性，降低单位面积的铜消耗量；良好均匀性的电镀铜层，可以减少线路蚀刻的难度，达到降低生产报废率，提升PCB品质的目的；
本发明通过在电镀前分别采用第一预处理液和第二预处理液对基板进行预处理，能够在基材表面形成导电层，导电层的形成不仅有利于电镀铜的速度、获得更加均匀的电镀层，而且相当于连接桥体，提高电镀铜层与基板之间的结合力，获得性能优异的PCB板；并且本发明采用特制的电镀装置对预处理后的基板进行电镀处理，能够保证电镀过程中电流分布均匀，提升电镀铜层的均匀性，降低单位面积的铜消耗量；良好均匀性的电镀铜层，可以减少线路蚀刻的难度，达到降低生产报废率，提升PCB板品质的目的。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明电镀装置的结构示意图；
图2为图1的局部结构示意图；
图3为图2的局部结构示意图；
图4为图2的局部结构示意图；
图5为电镀装置的基板固定装置的结构示意图；
图6为图5的局部结构示意图；
图7为图5的局部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种PCB板电镀层的制作工艺，包括如下步骤：
步骤S1、基板除油：采用弱碱性的除油液，浸泡除油，温度40-44℃，时间4-5min；
步骤S2、基板预处理：先将基板浸没在第一预处理溶液中，保持3-4min，取出后用去离子水冲洗掉多余的第一预处理液后立即吹干，接着将吹干后的基板在第二预处理液中浸泡3-4min，溶液温度维持在20-24℃，取出后立即用去离子水冲洗去除多余的第二预处理溶液，立即用温度为80-90℃的热风吹干(目的是去除膜层中的水分以形成牢固的碳导电层)；
所述第一预处理液：将阳离子表面活性剂溶于去离子水中，形成质量浓度为50g/L的第一预处理液；将基板浸于阳离子的表面活性剂中，会在表面吸附阳离子表面活性剂，可以加强基板对后续碳颗粒以及石墨颗粒的吸附；
所述第二预处理液：将碳黑和石墨分散于去离子水中，加入辛基苯基聚氧乙烯基醚，搅拌分散均匀后，加入KOH调节混合液的pH值至10.0-10.5(第二预处理处于碱性状态，不仅能够保证分散液的稳定性，而且碱液浸泡能够使基材表面呈现微腐蚀状态，从而增强电镀层的附着力)，得到第二预处理液；其中，碳黑、辛基苯基聚氧乙烯基醚和石墨的质量比为10:2.4-2.5:2.5-2.6，第二预处理液中碳黑的质量分数为1.6％；
通过第二预处理液处理，能够在基材表面形成导电层，导电层的形成不仅有利于提升电镀铜的速度、获得更加均匀的电镀层，而且相当于连接桥体，提高电镀铜层与基板之间的结合力，获得性能优异的PCB板；并且将第二预处理液代替传统的胶体钯，钯是贵金属，能够有效降低生产成本；微米级鳞片石墨具有良好导电性，其片状结构相对于碳黑粒径更大，彼此易于搭接形成导电通路，使得石墨具有更优良的电镀性能，但是鳞片石墨粒径大，分布于基板表面时会使膜层过厚影响铜层与基板的结合力，通过将碳黑和石墨按照特定比例协同处理基板，在基板表面生成碳黑/石墨复合导电层，使得基板表面不仅能够获得厚度适中的导电层，而且导电层的电镀性能好；
步骤S3、配制电镀液：将硫酸铜、硫酸、盐酸、硫酸铜溶解于去离子水中，搅拌溶解完全后，加入聚乙二醇、聚二硫二丙烷磺酸钠和整平剂，继续搅拌均匀，获得电镀液；
电镀液中各物质的浓度分别为硫酸铜60g/L、硫酸220g/L、氯离子50mg/L、聚乙二醇200mL/L、聚二硫二丙烷磺酸钠15mL/L、整平剂2mL/L；
步骤S4、电镀：拧动电镀装置的球体3703，使竖板3502夹紧经过预处理的基板，将阳极金属板通过强力吸盘2303固定于滑动块23上，根据预处理基板的竖直长度调节阳极金属板的高度，使阳极金属板下表面与基板的下表面齐平，将电镀液放置在电镀装置的电镀槽4中，使电镀液正好淹没基板，准备就绪后，通电，对基板进行电镀处理，电镀完成后，得到PCB板电镀层；
具体的，阳极金属板为磷铜板；
请参阅图1-7所示，步骤S5中所述电镀装置，如图1所示，包括承载装置1、阳极固定装置2和基板固定装置3，阳极固定装置2和基板固定装置3均安装于承载装置1上；
如图2、3所示，承载装置1包括底板11和承载板12，底板11和承载板12之间通过两块承载竖板13固定连接且承载板12平行于底板11设置；两块承载竖板13之间固定有第一锥齿轮安装板14和第二锥齿轮安装板15，第一锥齿轮安装板14的两侧表面分别固定于承载竖板13上，下表面固定于底板11上，第一锥齿轮安装板14垂直于底板11设置，第二锥齿轮安装板15垂直于第一锥齿轮安装板14设置；承载板12的上表面固定有四根限位柱16，限位柱16的相对表面开有条形槽1601，条形槽1601沿限位柱16长度方向设置；电镀槽4固定于承载板12的上表面，在电镀槽4内完成电镀过程；
阳极固定装置2包括第一锥齿轮21、螺纹杆22和滑动块23，第一锥齿轮21固定于第一轴杆24上，第一轴杆24通过轴承贯穿安装于第一锥齿轮安装板14上，第一轴杆24连接有电机，电机驱动其旋转；螺纹杆22通过轴承贯穿安装于承载板12和第二锥齿轮安装板15上，螺纹杆22的下端固定有第二锥齿轮25，第二锥齿轮25与第一锥齿轮21啮合；滑动块23的表面固定有限位块2301，限位块2301表面开有第一螺纹通孔，第一螺纹通孔与螺纹杆22配合，滑动块23通过第一螺纹通孔安装于螺纹杆22上，滑动块23的两侧表面固定有限位条2302，限位条2302与条形槽1601滑动配合，滑动块23的另一表面通过连接杆固定有强力吸盘2303，强力吸盘2303用于吸住阳极金属板；
如图5、6所示，基板固定装置3包括固定板31，固定板31的下表面固定于限位柱16的上表面，固定板31的下表面固定有两块相对设置的连接柱32，连接柱32的表面活动安装有连接轴杆33，具体的，连接轴杆33可在连接柱32内旋转，连接轴杆33上固定有夹板35，具体的，如图7所示，夹板35包括L形板3501和固定于L形板3501端表面的竖板3502，L形板3501和竖板3502构成Z字形结构，L形板3501的顶角处开有圆形通孔，夹板35通过该圆形通孔固定于连接轴杆33上，竖板3502的相对表面开有基板安装槽；L形板3501的另一端表面固定有第二轴杆，第二轴杆上活动连接有连杆36，连杆36的另一端活动连接于操作机构37，操作机构37安装于立板38上，立板38固定于固定板31的下表面，立板38的表面开有安装孔，操作机构37包括椭圆形板3101，椭圆形板3701的两端分别与连杆36活动连接，椭圆形板3701的表面固定有摇柱3702，摇柱3702通过安装孔贯穿安装于立板38上，摇柱3702的另一端固定有球体3703；
该电镀装置的工作原理及方式：
基板固定装置3的工作原理及方式：通过拧动球体3703，使椭圆形板3701旋转一定的角度，椭圆形板3701旋转一定的角度后，连杆36会将L形板3501向中间拉拢，此时，竖板3502向两侧张开，将基板放置在两个夹板35之间，更具体的，插置在竖板3502表面的基板安装槽内，反向旋转操作球体2305，使两块竖板3502向内侧靠近，直至夹紧基板，完成对基板的固定；使用时，竖板3502是位于电镀液内的，在电镀液内完成对基板的固定夹紧，为了不影响电镀效果，采用塑料或者橡胶材质；
阳极固定装置2的工作原理及方式：将两块阳极金属板分别通过强力吸盘2303固定于滑动块23上(两块阳极金属板位于基板两侧)，启动第一轴杆24连接的电机，带动固定于其上的第一锥齿轮21旋转，通过锥齿轮之间的啮合传动，第二锥齿轮25旋转，第二锥齿轮25带动螺纹杆22旋转，滑动块23与螺纹杆22螺纹配合，且在限位条2302的限位作用下，滑动块23随着螺纹杆22旋转能够沿竖直方向上下移动，进而能够控制固定于其上的阳极金属板上下移动，根据在电镀槽4内的基板的竖直长度，使得位于电镀液内的阳极金属板的竖直长度与基板的竖直长度相等，阳极金属板与基板在竖直方向上的长度相等，能够保证电镀过程中电流分布均匀；
分别固定及调节好基板和阳极金属板的位置关系后，通入电流，完成电镀处理；
通过电镀装置的设置，能够便捷化调节金属阳极板上下移动，阳极金属板与基板在竖直方向上的长度相等，能够保证电镀过程中电流分布均匀，提升电镀铜层的均匀性，降低单位面积的铜消耗量；良好均匀性的电镀铜层，可以减少线路蚀刻的难度，达到降低生产报废率，提升PCB板品质的目的。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、基板除油：采用弱碱性的除油液，浸泡除油，温度40-44℃，时间4-5min；
步骤S2、基板预处理：先将基板浸没在第一预处理溶液中，保持3-4min，取出后用去离子水冲洗掉多余的第一预处理液后吹干，接着将吹干后的基板在第二预处理液中浸泡3-4min，溶液温度维持在20-24℃，取出后用去离子水冲洗去除多余的第二预处理溶液，用温度为80-90℃的热风吹干；
步骤S3、配制电镀液：将硫酸铜、硫酸、盐酸溶解于去离子水中，搅拌溶解完全后，加入聚乙二醇、聚二硫二丙烷磺酸钠和整平剂，继续搅拌均匀，获得电镀液；
步骤S4、电镀：拧动电镀装置的球体(3703)，使竖板(3502)夹紧经过预处理的基板，将阳极金属板通过强力吸盘(2303)固定于滑动块(23)上，根据预处理基板的竖直长度调节阳极金属板的高度，使阳极金属板下表面与基板的下表面齐平，将电镀液放置在电镀装置的电镀槽(4)中，使电镀液正好淹没基板，准备就绪后，通电，对基板进行电镀处理，电镀完成后，得到PCB板电镀层；
步骤S4中所述电镀装置，包括承载装置(1)、阳极固定装置(2)和基板固定装置(3)，阳极固定装置(2)和基板固定装置(3)均安装于承载装置(1)上；
承载装置(1)包括底板(11)和承载板(12)，底板(11)和承载板(12)之间通过两块承载竖板(13)固定连接且承载板(12)平行于底板(11)设置；两块承载竖板(13)之间固定有第一锥齿轮安装板(14)和第二锥齿轮安装板(15)；承载板(12)的上表面固定有四根限位柱(16)，限位柱(16)的相对表面开有条形槽(1601)，条形槽(1601)沿限位柱(16)长度方向设置；电镀槽(4)固定于承载板(12)的上表面；
阳极固定装置(2)包括第一锥齿轮(21)、螺纹杆(22)和滑动块(23)，第一锥齿轮(21)固定于第一轴杆(24)上，第一轴杆(24)通过轴承贯穿安装于第一锥齿轮安装板(14)上，第一轴杆(24)连接有电机；螺纹杆(22)通过轴承贯穿安装于承载板(12)和第二锥齿轮安装板(15)上，螺纹杆(22)的下端固定有第二锥齿轮(25)，第二锥齿轮(25)与第一锥齿轮(21)啮合；滑动块(23)的表面固定有限位块(2301)，限位块(2301)表面开有第一螺纹通孔，第一螺纹通孔与螺纹杆(22)配合，滑动块(23)通过第一螺纹通孔安装于螺纹杆(22)上，滑动块(23)的两侧表面固定有限位条(2302)，限位条(2302)与条形槽(1601)滑动配合，滑动块(23)的另一表面通过连接杆固定有强力吸盘(2303)；
基板固定装置(3)包括固定板(31)，固定板(31)的下表面固定于限位柱(16)的上表面，固定板(31)的下表面固定有两块相对设置的连接柱(32)，连接柱(32)的表面活动安装有连接轴杆(33)，连接轴杆(33)上固定有夹板(35)，夹板(35)包括L形板(3501)和固定于L形板(3501)端表面的竖板(3502)，L形板(3501)的另一端表面固定有第二轴杆，第二轴杆上活动连接有连杆(36)，连杆(36)的另一端活动连接于操作机构(37)，操作机构(37)安装于立板(38)上，立板(38)固定于固定板(31)的下表面，立板(38)的表面开有安装孔，操作机构(37)包括椭圆形板(3101)，椭圆形板(3701)的两端分别与连杆(36)活动连接，椭圆形板(3701)的表面固定有摇柱(3702)，摇柱(3702)通过安装孔贯穿安装于立板(38)上，摇柱(3702)的另一端固定有球体(3703)。
2.根据权利要求1所述的一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，步骤S2中所述第一预处理液由如下方法制备：将阳离子表面活性剂溶于去离子水中，形成质量浓度为50g/L的第一预处理液。
3.根据权利要求1所述的一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，步骤S2中所述第二预处理液由如下方法制备：将碳黑和石墨分散于去离子水中，加入辛基苯基聚氧乙烯基醚，搅拌分散均匀后，加入KOH调节混合液的pH值至10.0-10.5，得到第二预处理液；其中，碳黑、辛基苯基聚氧乙烯基醚和石墨的质量比为10:2.4-2.5:2.5-2.6，第二预处理液中碳黑的质量分数为1.6％。
4.根据权利要求1所述的一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，步骤S4中电镀液中各物质的浓度分别为硫酸铜60g/L、硫酸220g/L、氯离子50mg/L、聚乙二醇200mL/L、聚二硫二丙烷磺酸钠15mL/L、整平剂2mL/L。
5.根据权利要求1所述的一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，所述第一锥齿轮安装板(14)的两侧表面分别固定于承载竖板(13)上，下表面固定于底板(11)上，第一锥齿轮安装板(14)垂直于底板(11)设置，第二锥齿轮安装板(15)垂直于第一锥齿轮安装板(14)设置。
6.根据权利要求1所述的一种PCB板电镀层的制作工艺，其特征在于，L形板(3501)和竖板(3502)构成Z字形结构，L形板(3501)的顶角处开有圆形通孔，夹板(35)通过该圆形通孔固定于连接轴杆(33)上，竖板(3502)的相对表面开有基板安装槽。
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