CN115961284A - 一种焊盘镀层结构及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊盘镀层结构及制备方法，包括纯铜基层、第一镀层和第二镀层，所述纯铜基层的顶部设置有第一镀层，且第一镀层的顶部设置有第二镀层，本发明，通过使用纯锡液对纯铜基层进行浸锡处理，在纯铜基层的表面形成了锡铜金属间化合物，抑制了Bi原子在界面处的偏析，降低了焊接接头脆性断裂的风险，提高了焊层结构的连接可靠性，通过对T2纯铜板的表面进行水洗和酸洗，避免原料上的氧化物和杂质影响后期的工艺过程，提高了焊层结构的制备合格率，通过使用腐蚀液对第一镀层进行腐蚀处理，增大了第一镀层与第二镀层之间的结合力，防止第二镀层在使用过程中脱落，同时通过第二镀层防止第一镀层氧化，延长了焊层结构的使用寿命。

Description

一种焊盘镀层结构及制备方法

技术领域

本发明涉及焊盘镀层技术领域，具体为一种焊盘镀层结构及制备方法。

背景技术

PCB板件上的引线孔及周围的铜箔称为焊盘，电子元件通过PCB上的引线孔，用焊锡焊接固定在PCB上，印制导线把焊盘连接起来，实现元件在电路中的电气连接，PCB焊盘表面处理作为其生产制造过程中十分关键的步骤，可以确保后续焊接过程中焊点的良好润湿及可靠性，目前常用的表面处理类型有OSP和ENIG等，针对不同的应用场景选择相应的表面处理类型，但是OSP工艺在应用中会出现由于Sn、Cu两种元素反应剧烈而引起的焊点溶蚀空洞、IMC厚度过大等可靠性缺陷，而ENIG则是由于其复杂的工艺过程，容易造成黑盘缺陷，影响了焊层结构的连接可靠性，同时现有的焊接结构制备方法在处理之前缺乏对铜板进行去污除杂，铜板表面残留的氧化物和杂质会影响后期的工艺过程，从而影响了焊层结构的制备合格率，且在表面镀金之前没有对镀金面进行预处理，使用过程中镀金层易从焊层结构上脱落，缩短了焊层结构的使用寿命，因此设计一种焊盘镀层结构及制备方法时很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊盘镀层结构及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种焊盘镀层结构，包括纯铜基层、第一镀层和第二镀层，所述纯铜基层的顶部设置有第一镀层，且第一镀层的顶部设置有第二镀层。

一种焊盘镀层结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一，水洗去污；步骤二，酸洗处理；步骤三，烘干处理；步骤四，浸锡处理；步骤五，表面研磨；步骤六，腐蚀处理；步骤七，溅射镀金；

其中上述步骤一中，首先对T2纯铜板进行打磨处理，之后使用清水对T2纯铜板进行反复清洗，反复清洗后擦干表面的水分得到去污铜板，取出备用；

其中上述步骤二中，使用复合酸液对步骤二中得到的去污铜板进行反复冲洗，反复冲洗后擦干表面的复合酸液得到初始铜板，取出备用；

其中上述步骤三中，将步骤二中得到的初始铜板放入超声波清洗池中进行超声波清洗，之后取出放入烘箱中进行持续烘烤，烘烤后得到纯铜基层，取出备用；

其中上述步骤四中，将步骤三中备好的纯铜基层浸渍在纯锡液中，随后进行保温静置，保温静置后得到浸渍铜板，取出备用；

其中上述步骤五中，使用打磨机对步骤四中得到的浸渍铜板进行打磨处理，之后使用打磨机对打磨处理后的表面进行精磨处理，精磨处理后使用研磨抛光机对精磨处理后的表面进行抛光处理，抛光处理后得到镀锡铜板，取出备用；

其中上述步骤六中，使用腐蚀液对步骤五中得到镀锡铜板的抛光面进行腐蚀处理，腐蚀处理后在纯铜基层的顶部形成第一镀层，接着使用清水进行冲洗取出表面残留的腐蚀液，之后擦干表面水分得到初始镀层板，取出备用；

其中上述步骤七中，使用磁控溅射设备在步骤六中得到的初始镀层板表面进行磁控溅射，磁控溅射后在第一镀层的顶部得到一层厚度为0.01～0.1μm的第二镀层，之后取出得到焊盘镀层结构。

优选的，所述步骤一中，对使用清水对T2纯铜板进行反复清洗的规则为：每间隔5min使用清水对T2纯铜板的表面进行清洗处理12～15min，重复清洗4次。

优选的，所述步骤二中，复合酸液由硫酸、硝酸、盐酸和水混合而成，且硫酸、硝酸、盐酸和水的重量比为38:25:3:1000。

优选的，所述步骤二中，使用使用复合酸液对去污铜板进行反复冲洗的规则为：每间隔10min使用复合酸液对去污铜板的表面冲洗25～30min，重复冲洗3次。

优选的，所述步骤三中，超声波清洗时超声波清洗池的温度为25～27℃，清洗时间为0.5～0.6h，烘箱中温度为35～37℃，持续烘烤0.8～1.2h。

优选的，所述步骤四中，在纯锡液中进行保温静置时，纯锡液的温度为400℃，且保温静置的时间为10～20min。

优选的，所述步骤五中，打磨处理磨至打磨界面上出现锡铜金属间化合物时停止研磨。

优选的，所述步骤六中，腐蚀液为4vol％的硝酸酒精溶液，第一镀层的厚度为1～4μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种焊盘镀层结构及制备方法，通过使用纯锡液在400℃的温度下对纯铜基层进行浸锡处理，在纯铜基层的表面形成了锡铜金属间化合物，抑制了Bi原子在界面处的偏析，之后经过研磨腐蚀在纯铜基层制备出第一镀层作为共晶Sn-Bi焊料的润湿铺展基底，避免Bi原子偏析至接头界面处，降低了焊接接头脆性断裂的风险，从而提高了焊层结构的连接可靠性，通过对T2纯铜板的表面进行水洗和酸洗，去除了T2纯铜板便面的氧化物和杂质，避免氧化物和杂质影响后期的工艺过程，从而提高了焊层结构的制备合格率，在溅射镀金之前使用腐蚀液在第一镀层的表面进行腐蚀处理，增大了镀金后第一镀层与第二镀层之间的结合力，防止第二镀层在使用过程中脱落，同时利用设置的第二镀层防止第一镀层氧化，从而延长了焊层结构的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的方法流程图；

图中：1、纯铜基层；2、第一镀层；3、第二镀层。

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。

请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种焊盘镀层结构，包括纯铜基层1、第一镀层2和第二镀层3，纯铜基层1的顶部设置有第一镀层2，且第一镀层2的顶部设置有第二镀层3。

请参阅图2，本发明提供的一种实施例：一种焊盘镀层结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一，水洗去污；步骤二，酸洗处理；步骤三，烘干处理；步骤四，浸锡处理；步骤五，表面研磨；步骤六，腐蚀处理；步骤七，溅射镀金；

其中上述步骤一中，首先对T2纯铜板进行打磨处理，之后使用清水对T2纯铜板进行反复清洗，且对使用清水对T2纯铜板进行反复清洗的规则为：每间隔5min使用清水对T2纯铜板的表面进行清洗处理12～15min，重复清洗4次；反复清洗后擦干表面的水分得到去污铜板，取出备用；

其中上述步骤二中，使用复合酸液对步骤二中得到的去污铜板进行反复冲洗，其中复合酸液由硫酸、硝酸、盐酸和水混合而成，且硫酸、硝酸、盐酸和水的重量比为38:25:3:1000，使用使用复合酸液对去污铜板进行反复冲洗的规则为：每间隔10min使用复合酸液对去污铜板的表面冲洗25～30min，重复冲洗3次，反复冲洗后擦干表面的复合酸液得到初始铜板，取出备用；

其中上述步骤三中，将步骤二中得到的初始铜板放入超声波清洗池中，在25～27℃的温度下进行超声波清洗0.5～0.6h，之后取出放入烘箱中，在35～37℃的温度下持续烘烤0.8～1.2h，烘烤后得到纯铜基层1，取出备用；

其中上述步骤四中，将步骤三中备好的纯铜基层1浸渍在纯锡液中，随后在400℃的温度下进行保温静置10～20min，保温静置后得到浸渍铜板，取出备用；

其中上述步骤五中，使用打磨机对步骤四中得到的浸渍铜板进行打磨处理，且打磨处理磨至打磨界面上出现锡铜金属间化合物时停止研磨，之后使用打磨机对打磨处理后的表面进行精磨处理，精磨处理后使用研磨抛光机对精磨处理后的表面进行抛光处理，抛光处理后得到镀锡铜板，取出备用；

其中上述步骤六中，使用腐蚀液对步骤五中得到镀锡铜板的抛光面进行腐蚀处理，且腐蚀液为4vol％的硝酸酒精溶液，腐蚀处理后在纯铜基层1的顶部形成第一镀层2，且第一镀层2的厚度为1～4μm，接着使用清水进行冲洗取出表面残留的腐蚀液，之后擦干表面水分得到初始镀层板，取出备用；

其中上述步骤七中，使用磁控溅射设备在步骤六中得到的初始镀层板表面进行磁控溅射，磁控溅射后在第一镀层2的顶部得到一层厚度为0.01～0.1μm的第二镀层3，之后取出得到焊盘镀层结构。

基于上述，本发明的优点在于，该发明使用时，利用在400℃的温度下使用纯锡液对纯铜基层1进行浸锡处理，在纯铜基层1的表面形成了锡铜金属间化合物，抑制了Bi原子在界面处的偏析，之后经过研磨腐蚀在纯铜基层1制备出第一镀层2作为共晶Sn-Bi焊料的润湿铺展基底，避免Bi原子偏析至接头界面处，降低了焊接接头脆性断裂的风险，从而提高了焊层结构的连接可靠性，通过对T2纯铜板的表面进行水洗和酸洗，去除了T2纯铜板便面的氧化物和杂质，避免氧化物和杂质影响后期的工艺过程，降低了后续制备的工艺难度，提高了焊层结构的制备合格率，在溅射镀金之前使用腐蚀液在第一镀层2的表面进行腐蚀处理，增大了镀金后第一镀层2与第二镀层3之间的结合力，防止第二镀层3在使用过程中脱落，同时利用设置的第二镀层3防止第一镀层2与空气接触发生氧化，保障了焊料的润湿性，从而延长了焊层结构的使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种焊盘镀层结构，包括纯铜基层(1)、第一镀层(2)和第二镀层(3)，其特征在于：所述纯铜基层(1)的顶部设置有第一镀层(2)，且第一镀层(2)的顶部设置有第二镀层(3)。

2.一种焊盘镀层结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一，水洗去污；步骤二，酸洗处理；步骤三，烘干处理；步骤四，浸锡处理；步骤五，表面研磨；步骤六，腐蚀处理；步骤七，溅射镀金；其特征在于：

其中上述步骤一中，首先对T2纯铜板进行打磨处理，之后使用清水对T2纯铜板进行反复清洗，反复清洗后擦干表面的水分得到去污铜板，取出备用；

其中上述步骤二中，使用复合酸液对步骤二中得到的去污铜板进行反复冲洗，反复冲洗后擦干表面的复合酸液得到初始铜板，取出备用；

其中上述步骤三中，将步骤二中得到的初始铜板放入超声波清洗池中进行超声波清洗，之后取出放入烘箱中进行持续烘烤，烘烤后得到纯铜基层(1)，取出备用；

其中上述步骤四中，将步骤三中备好的纯铜基层(1)浸渍在纯锡液中，随后进行保温静置，保温静置后得到浸渍铜板，取出备用；

其中上述步骤五中，使用打磨机对步骤四中得到的浸渍铜板进行打磨处理，之后使用打磨机对打磨处理后的表面进行精磨处理，精磨处理后使用研磨抛光机对精磨处理后的表面进行抛光处理，抛光处理后得到镀锡铜板，取出备用；

其中上述步骤六中，使用腐蚀液对步骤五中得到镀锡铜板的抛光面进行腐蚀处理，腐蚀处理后在纯铜基层(1)的顶部形成第一镀层(2)，接着使用清水进行冲洗取出表面残留的腐蚀液，之后擦干表面水分得到初始镀层板，取出备用；

其中上述步骤七中，使用磁控溅射设备在步骤六中得到的初始镀层板表面进行磁控溅射，磁控溅射后在第一镀层(2)的顶部得到一层厚度为0.01～0.1μm的第二镀层(3)，之后取出得到焊盘镀层结构。

3.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，对使用清水对T2纯铜板进行反复清洗的规则为：每间隔5min使用清水对T2纯铜板的表面进行清洗处理12～15min，重复清洗4次。

4.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，复合酸液由硫酸、硝酸、盐酸和水混合而成，且硫酸、硝酸、盐酸和水的重量比为38:25:3:1000。

5.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，使用使用复合酸液对去污铜板进行反复冲洗的规则为：每间隔10min使用复合酸液对去污铜板的表面冲洗25～30min，重复冲洗3次。

6.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，超声波清洗时超声波清洗池的温度为25～27℃，清洗时间为0.5～0.6h，烘箱中温度为35～37℃，持续烘烤0.8～1.2h。

7.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，在纯锡液中进行保温静置时，纯锡液的温度为400℃，且保温静置的时间为10～20min。

8.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，打磨处理磨至打磨界面上出现锡铜金属间化合物时停止研磨。

9.根据权利要求2所述的一种焊盘镀层结构的制备方法，其特征在于：所述步骤六中，腐蚀液为4vol％的硝酸酒精溶液，第一镀层(2)的厚度为1～4μm。

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