CN110831335A - 一种fpc板钻孔除渣电镀工艺 - Google Patents

一种fpc板钻孔除渣电镀工艺 Download PDF

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程坤
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Abstract

本发明涉及PCB加工工艺技术领域，具体涉及一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，包括如下步骤：(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜。本发明通过对除胶工艺的工作温度、药水组分浓度进行优化后，有效地解决有胶基材在电镀VCP后孔内有结瘤的异常问题，降低生产成本及提高产品良率。

Description

一种FPC板钻孔除渣电镀工艺
技术领域
本发明涉及PCB加工工艺技术领域，具体涉及一种FPC板钻孔除渣电镀工艺。
背景技术
FPC板，又称软板、挠性板、柔性电路板，是用柔性的绝缘基材(通产用聚酰亚胺或聚酯薄膜)制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。其具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点。柔性电路板是满足电子产品小型化和移动要求的惟一解决方法，可以自由弯曲、卷绕、折叠，可以承受数百万次的动态弯曲而不损坏导线，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化；柔性电路板可大大缩小电子产品的体积和重量，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。
目前软板分为两种，一种无粘胶剂的，一种有粘胶剂的(简称有胶基材)。在钻孔过程中，有胶基材受到高温的作用下，容易产生一些细微的胶体残渣牵连在孔内，在经过黑影(黑孔/导电膜)前处理时是难以除去，在VCP电镀后容易产生“结瘤”的现象，因而产品质量难以保证。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，有效地解决有胶基材在电镀VCP后孔内有结瘤的异常问题，降低生产成本及提高产品良率。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，包括如下步骤：
(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜；所述步骤(5)除胶的具体操作为：将基板置于除胶缸进行浸泡处理，除胶缸的工作温度为45-55℃，除胶缸内的药水中的NaOH的浓度控制在0.8-1.4mol/L，KMnO4的浓度控制在45-60g/L，浸泡时间为0.8-1.2min。
其中，所述步骤(5)除胶的除胶速率控制在0.05-0.35mg/cm2。
其中，除胶缸内的药水中的K2MnO4的浓度控制在25g/L以下。
其中，所述步骤(2)一次水洗为热水洗，水温为40-60℃，水洗时间为0.8-1.2min。
其中，所述步骤(4)二次水洗、(6)三次水洗和(8)四次水洗均为去离子水水洗。
其中，所述步骤(3)膨胀的具体操作为：将基板置于膨胀缸进行浸泡处理，膨胀缸的工作温度为75-80℃，膨胀缸内的药水中的NaOH的浓度控制在0.6-1mol/L，浸泡时间为0.8-1.2min。
其中，所述步骤(7)中和的具体操作为：将基板置于中和缸进行浸泡处理，中和缸的工作温度为42-50℃，浸泡时间为0.8-1.2min。
其中，所述基板为FPC软板，所述FPC软板包括依次复合的PI基材层、丙烯酸胶粘剂层和铜箔层，所述丙烯酸胶粘层由丙烯酸胶粘剂固化而成，所述丙烯酸胶粘剂包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002261283620000021
其中，所述无机填料由有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按重量比1:1-2的比例组成，所述有机蒙脱土为十八季铵盐改性蒙脱土，所述微米级氢氧化铝的粒径为1-2μm。
相对更常用的环氧树脂胶粘剂，丙烯酸胶粘剂的劣势在于耐温性和耐候性较差，优势在于水性体系更环保，成本更低。本发明为了改善丙烯酸胶粘剂的缺点，在丙烯酸胶粘剂中加入了大量无机填料，可以调高丙烯酸聚合物的玻璃化温度，从而提高其耐温性和耐候性；但与此同时，无机填料的加入也会带来胶粘剂粘结性变差、韧性变低的风险，因而本发明的无机填料并非随意选择，本发明选用了纳米尺寸的有机蒙脱土与微米尺寸的氢氧化铝进行复配，有机蒙脱土可以填充于氢氧化铝的间隙中，而丙烯酸分子可以插层于有机蒙脱土的层间，因而聚合物可以较好地填充于氢氧化铝之间的间隙，从而改善氢氧化铝的分散性，使得胶粘剂具有较好的机械性能和剥离强度；此外，本发明采用的有机蒙脱土和氢氧化铝均具有较低介电常数和阻燃的特点，因此可以降低胶粘层的介电常数，并且使胶粘层可以达到V0的阻燃级别。
其中，所述丙烯酸预聚物由如下重量份数的原料制得：丙烯酸丁酯40-50份、丙烯腈20-30份、甲基丙烯酸2-4份、过硫酸钾0.1-0.3份、过硫酸钠0.1-0.3份、水100份。制备方法如下：将各原料混合后，升温至75-85℃，反应3-6h，冷却至常温，即得到所述的丙烯酸预聚物。
其中，所述丙烯酸单体包括如下重量份数的原料：3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷10-20份、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷10-14份、甲基丙烯酸苯氧乙基酯5-7份和甲基丙烯酸十八烷基酯5-7份。
本发明的丙烯酸单体以有机硅丙烯酸单体为主，可以进一步地提高丙烯酸胶粘剂的耐温性，而另外的甲基丙烯酸苯氧乙基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯可以起到改善交联速度和交联结构的作用，提高胶粘层的力学性能。
其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述丙烯酸胶粘剂的制备方法如下：将有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按比例混合后，加入到10重量倍的水中进行超声分散3-6h，然后干燥后得到无机填料，将所述无机填料与其他原料进行混合后，即得到所述丙烯酸胶粘剂。
所述丙烯酸胶粘剂的使用方法为：在PI基材上涂上丙烯酸胶粘剂后，在100-120℃干燥10-15min，然后复合铜箔，在190-200℃压制10-15min，即制得所述FPC软板。
本发明的有益效果在于：本发明通过对除胶工艺的工作温度、药水组分浓度进行优化后，有效地解决有胶基材在电镀VCP后孔内有结瘤的异常问题，降低生产成本及提高产品良率。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，包括如下步骤：
(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜；所述步骤(5)除胶的具体操作为：将基板置于除胶缸进行浸泡处理，除胶缸的工作温度为50℃，除胶缸内的药水的NaOH的浓度控制在1.1mol/L，KMnO4的浓度控制在52g/L，浸泡时间为1min。
其中，所述步骤(5)除胶的除胶速率控制在0.2mg/cm2。
其中，除胶缸内的药水的K2MnO4的浓度控制在25g/L以下。
其中，所述步骤(2)一次水洗为热水洗，水温为50℃，水洗时间为1min。
其中，所述步骤(4)二次水洗、(6)三次水洗和(8)四次水洗均为去离子水水洗。
其中，所述步骤(3)膨胀的具体操作为：将基板置于膨胀缸进行浸泡处理，膨胀缸的工作温度为77℃，膨胀缸内的药水的NaOH的浓度控制在0.8mol/L，浸泡时间为1min。
其中，所述步骤(7)中和的具体操作为：将基板置于中和缸进行浸泡处理，中和缸的工作温度为46℃，浸泡时间为1min。
实施例2
一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，包括如下步骤：
(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜；所述步骤(5)除胶的具体操作为：将基板置于除胶缸进行浸泡处理，除胶缸的工作温度为45℃，除胶缸内的药水的NaOH的浓度控制在0.8mol/L，KMnO4的浓度控制在45g/L，浸泡时间为0.8min。
其中，所述步骤(5)除胶的除胶速率控制在0.05mg/cm2。
其中，除胶缸内的药水中的K2MnO4的浓度控制在25g/L以下。
其中，所述步骤(2)一次水洗为热水洗，水温为40℃，水洗时间为0.8min。
其中，所述步骤(4)二次水洗、(6)三次水洗和(8)四次水洗均为去离子水水洗。
其中，所述步骤(3)膨胀的具体操作为：将基板置于膨胀缸进行浸泡处理，膨胀缸的工作温度为75℃，膨胀缸内的药水中的NaOH的浓度控制在0.6mol/L，浸泡时间为0.8min。
其中，所述步骤(7)中和的具体操作为：将基板置于中和缸进行浸泡处理，中和缸的工作温度为42℃，浸泡时间为0.8min。
实施例3
一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，包括如下步骤：
(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜；所述步骤(5)除胶的具体操作为：将基板置于除胶缸进行浸泡处理，除胶缸的工作温度为55℃，除胶缸内的药水的NaOH的浓度控制在1.4mol/L，KMnO4的浓度控制在60g/L，浸泡时间为1.2min。
其中，所述步骤(5)除胶的除胶速率控制在0.35mg/cm2。
其中，除胶缸内的药水的K2MnO4的浓度控制在25g/L以下。
其中，所述步骤(2)一次水洗为热水洗，水温为60℃，水洗时间为1.2min。
其中，所述步骤(4)二次水洗、(6)三次水洗和(8)四次水洗均为去离子水水洗。
其中，所述步骤(3)膨胀的具体操作为：将基板置于膨胀缸进行浸泡处理，膨胀缸的工作温度为80℃，膨胀缸内的药水的NaOH的浓度控制在1mol/L，浸泡时间为1.2min。
其中，所述步骤(7)中和的具体操作为：将基板置于中和缸进行浸泡处理，中和缸的工作温度为50℃，浸泡时间为1.2min。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
其中，所述基板为FPC软板，所述FPC软板包括依次复合的PI基材层、丙烯酸胶粘剂层和铜箔层，所述丙烯酸胶粘层由丙烯酸胶粘剂固化而成，所述丙烯酸胶粘剂包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002261283620000061
Figure BDA0002261283620000071
其中，所述无机填料由有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按重量比1:1.5的比例组成，所述有机蒙脱土为十八季铵盐改性蒙脱土，所述微米级氢氧化铝的粒径为1.5μm。
其中，所述丙烯酸预聚物由如下重量份数的原料制得：丙烯酸丁酯45份、丙烯腈25份、甲基丙烯酸3份、过硫酸钾0.2份、过硫酸钠0.2份、水100份。制备方法如下：将各原料混合后，升温至80℃，反应4.5h，冷却至常温，即得到所述的丙烯酸预聚物。
其中，所述丙烯酸单体包括如下重量份数的原料：3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷15份、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷12份、甲基丙烯酸苯氧乙基酯6份和甲基丙烯酸十八烷基酯6份。
其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述丙烯酸胶粘剂的制备方法如下：将有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按比例混合后，加入到10重量倍的水中进行超声分散4.5h，然后干燥后得到无机填料，将所述无机填料与其他原料进行混合后，即得到所述丙烯酸胶粘剂。
所述丙烯酸胶粘剂的使用方法为：在PI基材上涂上丙烯酸胶粘剂后，在110℃干燥13min，然后复合铜箔，在195℃压制13min，即制得所述FPC软板。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于：
其中，所述基板为FPC软板，所述FPC软板包括依次复合的PI基材层、丙烯酸胶粘剂层和铜箔层，所述丙烯酸胶粘层由丙烯酸胶粘剂固化而成，所述丙烯酸胶粘剂包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002261283620000072
Figure BDA0002261283620000081
其中，所述无机填料由有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按重量比1:1的比例组成，所述有机蒙脱土为十八季铵盐改性蒙脱土，所述微米级氢氧化铝的粒径为1μm。
其中，所述丙烯酸预聚物由如下重量份数的原料制得：丙烯酸丁酯40份、丙烯腈20份、甲基丙烯酸2份、过硫酸钾0.1份、过硫酸钠0.1份、水100份。制备方法如下：将各原料混合后，升温至75℃，反应3h，冷却至常温，即得到所述的丙烯酸预聚物。
其中，所述丙烯酸单体包括如下重量份数的原料：3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷10份、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷10份、甲基丙烯酸苯氧乙基酯5份和甲基丙烯酸十八烷基酯5份。
其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述丙烯酸胶粘剂的制备方法如下：将有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按比例混合后，加入到10重量倍的水中进行超声分散3h，然后干燥后得到无机填料，将所述无机填料与其他原料进行混合后，即得到所述丙烯酸胶粘剂。
所述丙烯酸胶粘剂的使用方法为：在PI基材上涂上丙烯酸胶粘剂后，在100℃干燥10min，然后复合铜箔，在190℃压制10min，即制得所述FPC软板。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于：
其中，所述基板为FPC软板，所述FPC软板包括依次复合的PI基材层、丙烯酸胶粘剂层和铜箔层，所述丙烯酸胶粘层由丙烯酸胶粘剂固化而成，所述丙烯酸胶粘剂包括如下重量份数的原料：
Figure BDA0002261283620000082
Figure BDA0002261283620000091
其中，所述无机填料由有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按重量比1:2的比例组成，所述有机蒙脱土为十八季铵盐改性蒙脱土，所述微米级氢氧化铝的粒径为2μm。
其中，所述丙烯酸预聚物由如下重量份数的原料制得：丙烯酸丁酯50份、丙烯腈30份、甲基丙烯酸4份、过硫酸钾0.3份、过硫酸钠0.3份、水100份。制备方法如下：将各原料混合后，升温至85℃，反应6h，冷却至常温，即得到所述的丙烯酸预聚物。
其中，所述丙烯酸单体包括如下重量份数的原料：3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷20份、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷14份、甲基丙烯酸苯氧乙基酯7份和甲基丙烯酸十八烷基酯7份。
其中，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
所述丙烯酸胶粘剂的制备方法如下：将有机蒙脱土和微米级氢氧化铝按比例混合后，加入到10重量倍的水中进行超声分散6h，然后干燥后得到无机填料，将所述无机填料与其他原料进行混合后，即得到所述丙烯酸胶粘剂。
所述丙烯酸胶粘剂的使用方法为：在PI基材上涂上丙烯酸胶粘剂后，在120℃干燥15min，然后复合铜箔，在200℃压制15min，即制得所述FPC软板。
对比例1
本对比例与实施例4的区别在于：
所述无机填料仅为十八季铵盐改性蒙脱土。
对比例2
本对比例与实施例4的区别在于：
所述无机填料仅为微米级氢氧化铝。
对比例3
本对比例与实施例4的区别在于：
所述十八季铵盐改性蒙脱土由等质量的硅烷偶联剂kh550改性的纳米二氧化硅替代，纳米二氧化硅的粒径为15nm。
对比例4
本对比例与实施例4的区别在于：
所述丙烯酸胶粘剂的制备方法如下：将各原料进行混合后(没有超声分散)，即得到所述丙烯酸胶粘剂。
对实施例4和对比例1-4的丙烯酸胶粘层进行性能测试，其中，测试样品的PI膜厚度为20μm，丙烯酸胶粘层厚度为20μm，铜箔层为压延铜箔层，厚度为30μm，测试方法为GBT13557-2017，测试结果如下表：
Figure BDA0002261283620000101
由实施例4、对比例1和对比例2对比可知，纳米尺寸的有机蒙脱土与微米尺寸的氢氧化铝具有协效效果，组合使用比单独使用在各项性能上均有明显的进步；由实施例4和对比例3对比可知，纳米尺寸的二氧化硅与微米尺寸的氢氧化铝也同样具有协效效果，效果优于单独使用微米尺寸的氢氧化铝，但不如单独使用的十八季铵盐改性蒙脱土，说明对比例3所起到的作用仅仅只是简单的微纳米复合填充效果，但是十八季铵盐改性蒙脱土可以提高树脂对氢氧化铝的包覆性，因此具有更好的综合性能；由实施例4和对比例4对比可知，无机填料预超声分散是关键步骤之一，缺少超声分散纳米尺寸的有机蒙脱土与微米尺寸的氢氧化铝难以起到显著的效果。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)钻孔：按设计规格选取基板并进行钻孔处理；(2)一次水洗；(3)膨胀；(4)二次水洗；(5)除胶；(6)三次水洗；(7)中和；(8)四次水洗；(9)黑孔或导电膜前处理；(10)VCP电镀铜；所述步骤(5)除胶的具体操作为：将基板置于除胶缸进行浸泡处理，除胶缸的工作温度为45-55℃，除胶缸内的药水中的NaOH的浓度控制在0.8-1.4mol/L，KMnO4的浓度控制在45-60g/L，浸泡时间为0.8-1.2min。
2.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：所述步骤(5)除胶的除胶速率控制在0.05-0.35mg/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：除胶缸内的药水中的K2MnO4的浓度控制在25g/L以下。
4.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：所述步骤(2)一次水洗为热水洗，水温为40-60℃，水洗时间为0.8-1.2min。
5.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：所述步骤(4)二次水洗、(6)三次水洗和(8)四次水洗均为去离子水水洗。
6.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：所述步骤(3)膨胀的具体操作为：将基板置于膨胀缸进行浸泡处理，膨胀缸的工作温度为75-80℃，膨胀缸内的药水中的NaOH的浓度控制在0.6-1mol/L，浸泡时间为0.8-1.2min。
7.根据权利要求1所述的一种FPC板钻孔除渣电镀工艺，其特征在于：所述步骤(7)中和的具体操作为：将基板置于中和缸进行浸泡处理，中和缸的工作温度为42-50℃，浸泡时间为0.8-1.2min。
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