CN115003060A - 一种防止pth孔镀铜过薄的蚀刻工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，涉及电路板加工制造技术领域，包括：准备原材料并进行开料、钻孔、沉铜和全板电镀处理以使PCB基板金属化；在金属化的PCB基板表面进行贴膜、曝光显影和电镀处理，形成多个独立线路及环形镀铜层；采用砂带方式对PCB基板表面进行整平，对整平后的PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，通过电镀加厚的方式将环形镀铜层增加到所需高度；将蚀刻药液喷淋至PCB基板表面与未经干膜保护的铜发生氧化还原反应，进行退膜处理，获取彼此分隔的独立线路和电镀加厚的环形镀铜层。本发明可以防止PTH孔镀铜过薄，保证后续电镀效果，实现线路板的线路层的精确控制，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电路板加工制造技术领域，更具体的说是涉及一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board)即印制线路板，是电子工业的重要部件之一，它可以代替复杂的布线，实现电路中各元件之间的电气连接。印制板从单层发展到双面、多层和挠性，其不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制板在未来电子设备的发展过程中，仍然保持着强大的生命力。
在PCB板的生产过程中，首先需要对铜箔进行处理，如果是双面板或者多层板，则还需要在完成钻孔后进行镀通孔(Plated Through Hole，PTH)步骤，镀通孔就是在不外加电流情况下的镀液的自催化氧化还原反应，是铜离子析镀在经过活化处理的孔壁及铜箔表面上的过程，其目的是使孔壁上非导体部分的树脂及玻纤束进行金属化，以进行后续的电镀铜制程，获得足够导电及焊接的金属孔壁。
然而，在实际生产中，由于电流输入过低、药水组分失控、深镀能力差、缸内铜离子浓度偏低等原因，会出现电镀孔面铜偏薄的现象，填孔效果差，容易产生褶皱和划伤，可能会发生侧壁腐蚀，造成后续孔内电镀不佳等缺陷。因此，如何防止PTH孔镀铜过薄，保证后续电镀效果，实现对线路板的线路层的精确控制，提高生产效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，能够避免PTH孔镀铜过薄的问题，提高蚀刻精度，实现对线路板的线路层的精确控制，提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，包括以下步骤：
准备原材料并进行开料，根据PCB规格尺寸完成裁剪，获取开料后的PCB基板；
对开料后的PCB基板进行钻孔，并将钻孔完成的PCB基板进行沉铜和全板电镀处理以使PCB基板金属化，得到PTH孔；
在金属化的PCB基板表面依次进行贴膜、曝光显影和电镀处理，形成多个独立线路及环形镀铜层；其中，每一个独立线路外围对应着一个环形镀铜层；
采用砂带方式对PCB基板表面进行整平，并对整平后的PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，通过电镀加厚的方式将所述环形镀铜层增加到所需高度；
将蚀刻药液喷淋至PCB基板表面与未经干膜保护的铜发生氧化还原反应，再进行退膜处理，获取彼此分隔的独立线路和电镀加厚的环形镀铜层。
可选的，所述方法还包括：
在钻孔完成之后，进行高压摇摆水洗，清除孔内异物，能够保证孔内PTH质量。
可选的，所述曝光显影的具体步骤包括：
按照线路所需位置，利用UV光对干膜进行照射；
利用显影液处理已经曝光的带干膜的PCB基板，将未受到UV光照射的干膜洗去并保留受到UV光照射发生聚合反应的干膜，以使线路基本成型。
可选的，所述退膜处理的具体步骤包括：
利用氢氧化钠溶液，将PCB基板上残留的干膜完全去除，获取成型的线路。
可选的，所述贴膜时采用的干膜由聚酯薄膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三部分层叠而成。
可选的，所述方法还包括：
在镀通孔过程中，实时监测各缸参数，使活化缸及沉铜缸内药水、温度计、PH参数都保持在正常工艺范围内。
可选的，所述方法还包括：
对蚀刻后PCB基板进行树脂塞孔，并对蚀刻孔的表面进行研磨。
可选的，所述进行沉铜和全板电镀处理，具体包括以下步骤：
在PCB基板沉铜后，检查镀铜层表面是否均匀，对镀铜层表面的砂砾状块进行平整处理，冲洗并干燥后进行全板电镀。
可选的，所述方法还包括：
在蚀刻前，将PCB基板用RO水洗至中性；
对水洗后的PCB基板进行打磨，并将含有硫酸和双氧水的微蚀液均匀喷洒至PCB基板表面；
将微蚀后的PCB基板用RO水洗至中性；
将蚀刻药液喷洒至水洗后的PCB基板表面，再用RO水洗至中性。
可选的，所述贴膜时采用的干膜厚度控制在0.6-1mils范围内。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，对PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，获取的线路精度高、表面平整度高、可靠性高，整体结构不会产生气泡，镀铜不会过薄；在进行PTH前，多进行一次高压摇摆水洗，同时保证各缸尤其是活化缸及沉铜缸内药水、温度计、PH参数等保持在正常工艺范围内，可以在PTH过程中消除孔内无金属缺陷，提高PTH质量，进而保证后续电镀效果，提高蚀刻精度，实现对线路板线路层的精确控制，提高整体的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着PCB不断向高密度发展，镀通孔的厚径比越来越大，其自身的可靠性及PCB可靠性设计方法均得到了充分的研究，PTH孔铜像其他金属材料一样，其力学性能取决于它的微观组织与结构。当通孔直径越来越小、厚径比越来越高时，要保证孔中的金属覆盖良好就变得更加困难。
为此，本发明实施例公开了一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，如图1所示，包括以下步骤：
准备原材料并进行开料，根据PCB规格尺寸完成裁剪，获取开料后的PCB基板；
对开料后的PCB基板进行钻孔，并将钻孔完成的PCB基板进行沉铜和全板电镀处理以使PCB基板金属化，得到PTH孔；
在金属化的PCB基板表面依次进行贴膜、曝光显影和电镀处理，形成多个独立线路及环形镀铜层；其中，每一个独立线路外围对应着一个环形镀铜层；
采用砂带方式对PCB基板表面进行整平，并对整平后的PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，通过电镀加厚的方式将所述环形镀铜层增加到所需高度；
将蚀刻药液(氯化铜、氨水和氯化铵混合成的碱性蚀刻药液)喷淋至PCB基板表面与未经干膜保护的铜发生氧化还原反应，再进行退膜处理，获取彼此分隔的独立线路和电镀加厚的环形镀铜层。
在本实施例的技术方案中，除常规过程外，还对PCB基板重复进行了贴膜、曝光显影和电镀处理，可以将与独立线路对应的环形镀铜层加厚，进而增加镀铜的整体厚度，避免镀通孔镀铜过薄的结果，确保后续的电镀效果，提高生产效率。
进一步地，为保证在PTH过程中消除孔内无金属缺陷，可以对设备、工艺参数及工艺流程等进行适当调整，来保证PTH质量。比如：
在钻孔完成之后，PTH前进行高压摇摆水洗，清除孔内异物；
在镀通孔过程中，实时监测各缸参数，使活化缸及沉铜缸内药水、温度计、PH参数(影响孔壁内侧沉铜效果)都保持在正常工艺范围内，以保障化学反应的有序进行；活化缸内胶体钯受细小气泡影响，极易产生水解，因而应保证缸内无漏气现象，保证胶体钯的正常反应；
在镀通孔过程中，适当提高活化缸及沉铜缸的电振幅度，可以提高至3m/s，进而保证在镀通孔过程中，孔内无气泡残存；
此外，还可以在PTH后额外沉铜一次，保证沉铜层厚度及孔内铜层的均匀性；注意电镀过程中，通过PCB基板面积决定总电流大小，并确认电流密度及时间无误，在沉铜条件不变的情况下，适当降低板电电流密度、延长电镀时间，保证孔内铜离子足够，避免在后续流程中损铜开路。
进一步地，所述曝光显影的具体步骤包括：
按照线路所需位置，利用UV光对干膜进行照射；
利用显影液处理已经曝光的带干膜的PCB基板，将未受到UV光照射的干膜洗去并保留受到UV光照射发生聚合反应的干膜，以使线路基本成型。
进一步地，所述退膜处理的具体步骤包括：
利用氢氧化钠/氢氧化钾溶液(质量百分比浓度4％-6％)，将PCB基板上残留的干膜完全去除，获取成型的线路。此外，还可以采用有机剥膜溶液(主要成分包括单乙醇胺和四甲基氢氧化铵)通过喷淋或者浸泡方式对PCB基板进行处理，去除电阻阻挡层。
进一步地，所述贴膜时采用的干膜由聚酯薄膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三部分层叠而成。
在更进一步的实施例中，所述方法还包括：
对蚀刻后PCB基板进行树脂塞孔，并对蚀刻孔的表面进行研磨。
进一步地，所述进行沉铜和全板电镀处理，具体包括以下步骤：
在PCB基板沉铜后，检查镀铜层表面是否均匀，对镀铜层表面的砂砾状块进行平整处理，冲洗并干燥后进行全板电镀。
在更进一步的实施例中，所述方法还包括：
在蚀刻前，将PCB基板用RO水洗至中性；
对水洗后的PCB基板进行打磨，并将含有硫酸和双氧水的微蚀液均匀喷洒至PCB基板表面；
将微蚀后的PCB基板用RO水洗至中性；
将蚀刻药液喷洒至水洗后的PCB基板表面，再用RO水洗至中性。以上在蚀刻之前进行的步骤可以提高蚀刻精度，获取更加清晰的成型的线路。
进一步地，所述贴膜时采用的干膜厚度控制在0.6-1mils范围内。
在实际生产中，由于电流输入过低、药水组分失控、深镀能力差、缸内铜离子浓度偏低等原因，会出现电镀孔面铜偏薄的现象，而本发明对PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，获取的线路精度高、表面平整度高、可靠性高，整体结构不会产生气泡，镀铜不会过薄；在进行PTH前，多进行一次高压摇摆水洗，同时保证各缸尤其是活化缸及沉铜缸内药水、温度计、PH参数等保持在正常工艺范围内，可以在PTH过程中消除孔内无金属缺陷，提高PTH质量，进而保证后续电镀效果，提高蚀刻精度，实现对线路板线路层的精确控制，提高整体的生产效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，包括以下步骤：
准备原材料并进行开料，根据PCB规格尺寸完成裁剪，获取开料后的PCB基板；
对开料后的PCB基板进行钻孔，并将钻孔完成的PCB基板进行沉铜和全板电镀处理以使PCB基板金属化，得到PTH孔；
在金属化的PCB基板表面依次进行贴膜、曝光显影和电镀处理，形成多个独立线路及环形镀铜层；其中，每一个独立线路外围对应着一个环形镀铜层；
采用砂带方式对PCB基板表面进行整平，并对整平后的PCB基板重复进行贴膜、曝光显影和电镀处理，通过电镀加厚的方式将所述环形镀铜层增加到所需高度；
将蚀刻药液喷淋至PCB基板表面与未经干膜保护的铜发生氧化还原反应，再进行退膜处理，获取彼此分隔的独立线路和电镀加厚的环形镀铜层。
2.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述方法还包括：
在钻孔完成之后，进行高压摇摆水洗，清除孔内异物。
3.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述曝光显影的具体步骤包括：
按照线路所需位置，利用UV光对干膜进行照射；
利用显影液处理已经曝光的带干膜的PCB基板，将未受到UV光照射的干膜洗去并保留受到UV光照射发生聚合反应的干膜，以使线路基本成型。
4.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述退膜处理的具体步骤包括：
利用氢氧化钠溶液，将PCB基板上残留的干膜完全去除，获取成型的线路。
5.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述贴膜时采用的干膜由聚酯薄膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三部分层叠而成。
6.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述方法还包括：
在镀通孔过程中，实时监测各缸参数，使活化缸及沉铜缸内药水、温度计、PH参数都保持在正常工艺范围内。
7.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述方法还包括：
对蚀刻后PCB基板进行树脂塞孔，并对蚀刻孔的表面进行研磨。
8.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述进行沉铜和全板电镀处理，具体包括以下步骤：
在PCB基板沉铜后，检查镀铜层表面是否均匀，对镀铜层表面的砂砾状块进行平整处理，冲洗并干燥后进行全板电镀。
9.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述方法还包括：
在蚀刻前，将PCB基板用RO水洗至中性；
对水洗后的PCB基板进行打磨，并将含有硫酸和双氧水的微蚀液均匀喷洒至PCB基板表面；
将微蚀后的PCB基板用RO水洗至中性；
将蚀刻药液喷洒至水洗后的PCB基板表面，再用RO水洗至中性。
10.根据权利要求1所述的一种防止PTH孔镀铜过薄的蚀刻工艺，其特征在于，所述贴膜时采用的干膜厚度控制在0.6-1mils范围内。
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