CN112853341A - 一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，具体包括以下步骤：步骤1：除油；步骤2：一次水洗；步骤3：微蚀；步骤4：二次水洗；步骤5：酸洗；步骤6：三次水洗；步骤7：一次吸干；步骤8：防氧化处理；步骤9：二次吸干；步骤10：四次水洗：步骤11：干板。本发明铜防氧化剂是适用于双面板，多层板和挠性印制电路板的水溶性预焊剂，用于取代传统的PCB表面处理。该产品可在铜表面及孔内提供一层均匀致密的有机防护涂层，保持铜表面的整平性及防止铜面被氧化，并在铜面经多次回流焊的热烘烤后，仍具有优良的可焊接能力。防氧化膜可以耐三次以上265℃无铅回流焊后铜面不氧化，膜面变色均匀，不影响可焊性。

Description

一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺。

背景技术

通常情况下铜耐蚀性较好，但在含氧的水、氧化性酸及含有CN^-、NH⁴⁺的溶液中可形成配位离子，产生较严重的腐蚀，在潮湿的大气环境及含氧化剂的强腐蚀介质中耐蚀性能较差，直接影响其使用寿命，而银也会在与H₂S、SO₂、Cl₂、NOx等气体接触时，在表面生成相应的腐蚀产物，使其发黄变黑，大大破坏银镀层原有的电性能。

铜及印刷电路板铜箔表面处理化学抛光及光亮酸洗传统采用三酸，该三酸通常由硝酸、硫酸和盐酸组成，酸浓度较大，在生产过程中产生大量氮氧化物气体，造成环境污染，并严重影响操作工人身体健康。

例如中国专利CN201910706858.2公开了一种铜银保护剂及印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺流程，该保护剂包括苯骈三氮唑、葡萄糖酸钠和聚乙二醇，此保护剂由多种有机缓蚀剂、水溶性高分子聚合物材料组成，所述印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺流程包括以下步骤：步骤1、除油；步骤2、第一次水洗；步骤3、青铜抛光酸洗；步骤4、第二次水洗；步骤5、活化；步骤6、第三次水洗；步骤7、铜脱脂抛光；步骤8、第四次水洗；步骤9、浸铜银保护剂；步骤10、热水洗；步骤11、吹干；步骤12、烘干。该技术方案中清洗步骤较多，且成本较高，效率较低，废液不容易处理，用此工艺制作出的印刷电路板铜箔表面处理防变色效果不佳，抗氧化效果不佳，容易绝缘和使用寿命短的缺点。

发明内容

为克服现有技术中存在的清洗步骤较多，且成本较高，效率较低，废液不容易处理，用此工艺制作出的印刷电路板铜箔表面处理防变色效果不佳，抗氧化效果不佳，容易绝缘和使用寿命短的问题，本发明提供了一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺。

本发明公开的技术方案为：一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其创新点在于：具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗：

步骤11：干板。

在此基础上，所述除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为8－12wt％，处理温度为30-40℃，处理时间为30-50s。

在此基础上，所述步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为40-60s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为30-40s，水洗温度为室温。

在此基础上，所述步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为30-50s，处理温度为25-35。

在此基础上，所述步骤5中酸洗采用浓度为3-5％的硫酸进行酸洗，处理时间为10-20s，处理温度为室温。

在此基础上，所述步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为30-40s，处理温度为室温。

在此基础上，所述步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：70－130％处理时间为55-90s，处理温度为35-42℃。

在此基础上，所述步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为60-90s，处理温度为80-90℃。

在此基础上，所述铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

在此基础上，所述步骤1除油步骤中配槽方式将纯水放入槽；加入适配量的除油剂，加水至100L，搅拌均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明微泡型酸性去油剂，适用于线路板防氧化自动线或其它生产线，采取喷淋方式去除铜箔表面油污，其特点如下：对铜线路表面具有清洁及活化作用；采用特殊表面活性剂，极少泡沫,水洗性良好；对电路板的油墨及干膜不具侵害力，且不会影响到铜表面之镀层。

(2)本发明铜防氧化剂是适用于双面板，多层板和挠性印制电路板的水溶性预焊剂，用于取代传统的PCB表面处理。该产品可在铜表面及孔内提供一层均匀致密的有机防护涂层，保持铜表面的整平性及防止铜面被氧化，并在铜面经多次回流焊的热烘烤后，仍具有优良的可焊接能力。该技术具有工序简单，成本低廉，安全可靠、符合欧美严格的环保要求的特点。铜防氧化剂的成膜机理是依靠与金属铜表面产生络合反应，形成有机物-金属键。防氧化膜可以耐三次以上265℃无铅回流焊后铜面不氧化，膜面变色均匀，不影响可焊性。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗：

步骤11：干板。

除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为8－12wt％，处理温度为30-40℃，处理时间为30-50s。微泡型酸性去油剂，适用于线路板防氧化自动线或其它生产线，采取喷淋方式去除铜箔表面油污，其特点如下：对铜线路表面具有清洁及活化作用；采用特殊表面活性剂，极少泡沫,水洗性良好；对电路板的油墨及干膜不具侵害力，且不会影响到铜表面之镀层。作为进一步优选的，除油剂添加量为10wt％，处理温度为35℃，处理时间为40s。除油步骤在除油槽中进行，配槽步骤(100L建浴)

1.将50L纯水放入槽。

2.加入除油剂10L，加水至100L，搅拌均匀。

槽液维护

1.处理100m²板后，需补加除油剂1.0L；

2.正常生产每天分析一次药水含量，并调整到最佳值：

除油剂补加量(L)＝(10％－分析值)×缸体积。

3.Cu²⁺≥1.5g/L，更换部分或全部槽液。

废水处理

用25％NaOH将槽液调至国家及当地的环保要求的pH值排放。

步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为40-60s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为30-40s，水洗温度为室温。

步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为30-50s，处理温度为25-35。

步骤5中酸洗采用浓度为3-5％的硫酸进行酸洗，处理时间为10-20s，处理温度为室温。

步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为30-40s，处理温度为室温。

步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：70－130％，处理时间为55-90s，处理温度为35-42℃。铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

本发明铜防氧化剂是适用于双面板，多层板和挠性印制电路板的水溶性预焊剂，用于取代传统的PCB表面处理。该产品可在铜表面及孔内提供一层均匀致密的有机防护涂层，保持铜表面的整平性及防止铜面被氧化，并在铜面经多次回流焊的热烘烤后，仍具有优良的可焊接能力。该技术具有工序简单，成本低廉，安全可靠、符合欧美严格的环保要求的特点。铜防氧化剂的成膜机理是依靠与金属铜表面产生络合反应，形成有机物-金属键。防氧化膜可以耐三次以上265℃无铅回流焊后铜面不氧化，膜面变色均匀，不影响可焊性。

铜防氧化剂配槽程序

1.若是新缸，用5％的NaOH溶液和5％的H₂SO₄溶液分别浸泡4-6小时，再用20％甲酸浸泡2-3小时，若不是新缸，则用20％甲酸浸泡2-3小时；

2.自来水冲洗干净，用自来水循环浸泡半小时，将自来水排掉；

3.用纯水循环浸泡半小时，将纯水排掉；

4.加入铜防氧化剂原液至标液位。

槽液维护

1.补加：蒸发和带出损耗，用铜防氧化剂原液补加，每做1000-1500ft2双面、多层板或1500-2000ft2单面板后，补加铜防氧化剂原液6L。

2.pH分析及调整：

膜厚随pH值的升高而提高。建议pH值在3.0-3.8之间,以保证得到符合厚度要求的膜厚。工作液的pH值可利用氨水或甲(乙)酸来调节(氨水应稀释至5％，开机循环时缓慢加入，以免产生粘状物，每次加入量勿超过1.0ml/L)；通常在正常操作条件下，药水会蒸发，酸会消耗，pH值就上升；如果pH值太高，则可通过添加甲(乙)酸来降低pH值。铜防氧化剂溶液在使用过程中，pH会发生微细变化，需监控并及时调整，否则会影响成膜质量。

3.生产控制：

温度：成膜速度与操作温度成正比，温度越高，成膜速度越快；

传送速度：膜厚随浸泡时间的增加而增厚，即速度越快，膜厚越薄；

微蚀：微蚀的深度应控制在1.00-2.00微米范围内，低于1.00微米，成膜太薄，及不均匀，大于2.00微米，可导致孔铜偏薄；

浓度：药水浓度越高膜厚越厚，反之越薄；

pH值：药水pH值越高膜厚越厚，反之越薄；

后水洗：防氧化膜在酸性环境下容易被破坏。防氧化后水洗必须是纯水，同时应保持水的pH值在4.50之上。

4.保养：所有水洗应当每天彻底更换一次；应保持所有水洗槽底、壁、滤芯之干净；吸水海绵每班至少4小时清洗一次，且海绵吸水后厚度应超过1cm；每次开机前检查各喷嘴及压力、温度是否为正常；

5.OSP后基板存储：

A.过OSP成膜后(包装前)的存储：温度25±3℃，湿度40-60％，可保存48小时内包装。

B.真空包装，环境温度在25±3℃，湿度40-60％，存储期不超过6个月。

C.一面贴片过回流焊后，在环境温度25±3℃，湿度40-60％的条件下存放时间建议不要超过48小时，以防环境的水份或酸性物质破坏OSP膜导致铜面氧化。

步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为60-90s，处理温度为80-90℃。

步骤1除油步骤中配槽方式将纯水放入槽；加入适配量的除油剂，加水至100L，搅拌均匀。

药水分析方法

一.酸性除油剂

1)正确的采取使用中的槽液10ml,加入纯水50ml；

2)酚酞指示剂3–5滴,；

3)再以1.0N-NaOH溶液作滴定,当试料呈粉红色时就是终点。

D901浓度％＝2.38*滴定毫升数

二.微蚀液

1.硫酸分析

4)吸取工作液1.0ml于250ml锥形瓶中；

5)加50ml D.I.水搅匀；

6)加2滴甲基橙指示剂；

7)用1.0N NaOH滴定从红色到终点桔黄色；

8)计算：H₂SO₄(g/L)＝49×0.1×(NaOH的消耗数ml)

H₂SO₄(％)＝26.6×0.1×(NaOH的消耗数ml)(V/V)

2双氧水分析

1)吸取工作液0.5ml于250ml锥形瓶中，加50ml水搅均；

2)加10ml 20％H₂SO₄搅均；

3)用0.1N的KMnO₄标准液滴定至粉红色；

4)计算：50％H2O2(g/L)＝0.1×68×V(KMnO4的消耗数ml)

50％H₂O₂(％)＝0.1×6.18×V(KMnO4的消耗数ml)(V/V)

3铜离子分析

1)吸取工作液2.0ml于250ml锥形瓶中，加水50ml；

2)加10ml1：1的氨水，10ml的乙醇，3滴PAN指示剂搅动；

3)用标准0.1M的EDTA滴定，直到颜色变成草绿色；

4)计算：Cu2+(g/L)＝0.1×31.77×V(EDTA的消耗数ml)

三.铜防氧化剂分析方法

1.铜防氧化剂浓度的测定

5)先将UV仪器波长调至270nm后暖机约20～30mins

6)取铜防氧化剂槽液(25±1℃)1ml以纯水稀释至100ml

7)以水做空白校正得到UV的吸收值abs

8)铜防氧化剂有效浓度﹪＝70×abs

2.OSP膜厚度的测定

用一块铜面积为X平方厘米(如3*5平方厘米)的板料样本，经正常SA903L生产流程处理，清洗及完全干板后，将它投入Y ml(如25ml)5％HCL之中浸泡5分钟。

用U.V.分光光度计及10mm石英比色槽，以溶解液作参比，测该溶液在270nm波长下的吸光度值。

膜厚度可以用下公式计算：

厚度(μ)＝0.253×A×Y/X

A＝最高吸光值X＝板料样本面积Y＝移取溶解液量

3.pH值测定

在25℃下，使用pH计测定。

实施例1

一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗；

步骤11：干板。

除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为8wt％，处理温度为30℃，处理时间为30s。

步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为40s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为30s，水洗温度为室温。

步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为30s，处理温度为25。

步骤5中酸洗采用浓度为3％的硫酸进行酸洗，处理时间为10s，处理温度为室温。

步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为30s，处理温度为室温。

步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：70％，处理时间为55s，处理温度为35℃。铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为60s，处理温度为80℃。

实施例2

一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗：

步骤11：干板。

除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为12wt％，处理温度为40℃，处理时间为50s。

步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为60s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为40s，水洗温度为室温。

步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为50s，处理温度为35。

步骤5中酸洗采用浓度为5％的硫酸进行酸洗，处理时间为20s，处理温度为室温。

步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为40s，处理温度为室温。

步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：130％，处理时间为90s，处理温度为42℃。铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为90s，处理温度为90℃。

实施例3

一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗：

步骤11：干板。

除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为10wt％，处理温度为35℃，处理时间为40s。

步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为50s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为35s，水洗温度为室温。

步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为40s，处理温度为30。

步骤5中酸洗采用浓度为4％的硫酸进行酸洗，处理时间为15s，处理温度为室温。

步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为35s，处理温度为室温。

步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：100％，处理时间为75s，处理温度为36℃。铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为75s，处理温度为85℃。

实施例1-3的工艺流程具有成本低、效率高、废液易处理、无毒环保无污染的优点，用此工艺制作出的铜箔具有防变色效果好、抗氧化效果好、不绝缘和使用寿命长的优点。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，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，并能够在本文所述发明构想范围内，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)

1.一种印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1：除油；

步骤2：一次水洗；

步骤3：微蚀；

步骤4：二次水洗；

步骤5：酸洗；

步骤6：三次水洗；

步骤7：一次吸干；

步骤8：防氧化处理；

步骤9：二次吸干；

步骤10：四次水洗：

步骤11：干板。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述除油步骤中添加除油剂，所述除油剂添加量为8－12wt％，处理温度为30-40℃，处理时间为30-50s。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤2中一次水洗采用自来水水洗，水洗时间为40-60s，水洗温度为室温；所述步骤4中二次水洗采用自来水水洗，水洗时间为30-40s，水洗温度为室温。

4.根据权利要求3所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤3中采用微蚀液处理，处理时间为30-50s，处理温度为25-35。

5.根据权利要求4所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤5中酸洗采用浓度为3-5％的硫酸进行酸洗，处理时间为10-20s，处理温度为室温。

6.根据权利要求5所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤6三次水洗和步骤10中的四次水洗均采用纯水进行水洗，处理时间为30-40s，处理温度为室温。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤8中采用铜防氧化剂，添加浓度为：70－130％处理时间为55-90s，处理温度为35-42℃。

8.根据权利要求7所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤11中干板采用的热风风干，处理时间为60-90s，处理温度为80-90℃。

9.根据权利要求6所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述铜防氧化剂的PH值控制在3.2±0.4。

10.根据权利要求1所述的印刷电路板铜箔表面处理的清洗抗氧化工艺，其特征在于：所述步骤1除油步骤中配槽方式将纯水放入槽；加入适配量的除油剂，加水至100L，搅拌均匀。