CN116634696A - 一种分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，提供一种铝箔和绝缘基材的复合材料，按以下步骤进行处理：S1、第一次印刷，在预设电子线路的焊盘位置印刷耐酸蚀油墨；S2、第二次印刷，在预设电子线路的非焊盘位置印刷抗酸碱腐蚀的阻焊油墨并进行固化；S3、蚀刻：用酸性蚀刻液蚀刻去除所有非油墨覆盖部分的铝箔，形成非焊盘位置覆盖阻焊油墨和焊盘位置覆盖耐酸蚀油墨的线路图；S4、水洗；S5、去膜；S6、水洗：去除残留碱性蚀刻液；S7、镀镍：对焊盘部位进行化学镀镍作业。本发明通过二次印刷，在不同部位印刷不同的油墨，此工艺流程可以减少大面积的LED导线线路去镀镍，而只在焊盘区域做小面积的化学镀镍，从而节省药水的费用。
Description
技术领域
本发明涉及铝箔材料柔性线路板制备技术领域，特别涉及一种分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺。
背景技术
用铝基材代铜基材作为电路板导电基材能大幅降低成本，并且能让生产过程更环保，所以在很多领域得到应用，例如LED灯带电路板。但铝基的电路板不能通过普通的锡膏焊接其他元器件，因为铝在空气中氧化形成的氧化膜是拒焊的，所以一般要先印刷阻焊油墨保护预设焊盘位置以外的电路区域，然后对焊盘位置进行化学镀镍，形成可焊接元器件的焊盘，解决焊接问题。
中国发明专利申请公布号CN110453205A公开了一种铝箔材料电路板的化学镀镍工艺，其包括以下步骤：步骤1、碱蚀；步骤2、2级水洗；步骤3、催化剂催化；步骤4、2级水洗；步骤5、化学镀镍；步骤6、2级水洗；步骤7、封孔剂封孔；步骤8、2级水洗；步骤9、烘干，化学镀镍工艺采用了催化剂催化，催化剂在铝表面上沉积了一层薄的化学镍，起到了钝化铝表面的作用，把空气与铝表面隔离起来，阻止了铝表面的氧化。经过催化剂催化的铝表面沉积了一层薄的化学镍的上面再沉一层镍，增加镍的厚度至满足焊锡要求，这样就可以实现在铝表面的焊接，同时满足附着力的要求，最后通过封孔来保护化学镀镍,防止镍氧化，该专利申请的镀镍工艺中，碱蚀的作用是清洁铝线路表面的污物和氧化物，采用了催化剂催化，催化剂在铝表面上沉积了一层薄的化学镍，起到了钝化铝表面的作用，把空气与铝表面隔离起来，阻止了铝表面的氧化；水洗之后直接浸入化学镀镍的药水，在经过催化剂催化的铝表面沉积了一层薄的化学镍的上面再沉一层镍，增加镍的厚度至满足焊锡要求，这样就可以实现在铝表面的焊接，同时满足附着力的要求，最后通过封孔来保护化学镀镍防止氧化从原工艺17个步骤简化到9个步骤，省去了两次沉锌步骤及之间的硝酸退锌工艺。
另外，铝作为导电材料的线路板最常用的生产工艺是蚀刻法得到，需要先用耐酸油墨印刷线路图案，再用酸性溶液蚀刻去除非线路部分铝箔，然后清洗油墨得到电路图。当在铝蚀刻线路板上进一步制作焊盘的时候，还需要在线路的大部分区域印刷阻焊油墨。此工艺流程会先在所有线路上印刷耐酸油墨，油墨用量大，去膜药水使用量较多，并产生大量的去膜废液，不利于节约材料和环保。
发明内容
本发明所需要解决的技术问题在于针对现有技术中先在所有线路上印刷耐酸油墨，油墨用量大，去膜药水使用量较多，并产生大量的去膜废液，不利于节约材料和环保的问题而提供一种通过二次印刷，在不同部位印刷不同的油墨的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，该生产工艺只在焊盘区域做小面积的化学镀镍，从而节省药水的费用，同时使后续客户端SMI贴片时不再需要覆盖膜，从而节省材料，提高环保效益。
为了实现上述发明目的，本发明的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，提供一种铝箔和绝缘基材的复合材料，按以下步骤进行处理：
S1、第一次印刷，在预设电子线路的焊盘位置印刷耐酸蚀油墨；
S2、第二次印刷，在预设电子线路的非焊盘位置印刷抗酸碱腐蚀的阻焊油墨并进行固化；
S3、蚀刻：用酸性蚀刻液蚀刻去除所有非油墨覆盖部分的铝箔，形成非焊盘位置覆盖阻焊油墨和焊盘位置覆盖耐酸蚀油墨的线路图；
S4、水洗：去除残留酸性蚀刻液；
S5、去膜：用碱性蚀刻液蚀刻去除耐酸蚀油墨；
S6、水洗：去除残留碱性蚀刻液；
S7、镀镍：对焊盘部位进行化学镀镍作业；
所述铝箔和绝缘基材复合形成的复合材料是单层绝缘基材和单面铝箔粘接在一起的复合材料，或者是单层绝缘基材和双面铝箔粘接在一起的复合材料；
步骤S7包含以下子步骤：
S71、除油：使用脱膜剂溶液去除焊盘位置的有机污染物，并初步去除氧化物；
S72、水洗：去除残留脱膜剂；
S73、除垢：采用除垢剂溶液去除焊盘位置的铝箔表面残存的氧化膜，形成微蚀表面；
S74、水洗：去除残留除垢剂溶液；
S75、沉锌：采用沉锌剂对焊盘位置进行沉锌；
S76、水洗：水洗去除残留沉锌剂；
S77、镀镍：采用镀镍剂溶液对焊盘位置进行镀镍；
S78、水洗：水洗去除残留沉锌剂；
S79、烘干：对水洗后的产品进行干燥。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S2中还包括用阻焊油墨印刷字符并进行固化。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S1中，所述耐酸蚀油墨，为上海百笙新材料科技有限公司EAS4200强UV固化油墨。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S2采用的阻焊油墨选自合肥微晶材料科技有限公司的产品型号为RF30B3-10的热固性阻焊白油，或者深圳市容大感光科技股份有限公司的产品型号为H-7100W65的热固性油墨。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S3中，所采用的酸性蚀刻液为质量百分比浓度为15%～25%的HCl溶液，HCl溶液的波美度为20°Bé～22°Bé。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S3中，蚀刻温度控制在45℃～50℃。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S5中，所述碱性蚀刻液为质量百分比浓度为1%～4%的NaOH溶液。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S5中，去膜温度为50℃，去膜速度为5 m/min～16 m/min。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S71中使用的脱膜剂选自质量百分比浓度为5-10%的氢氧化钠溶液或者碳酸钠溶液，pH值大于14；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-138的铝箔脱模剂；脱膜剂溶液的作用时间为0.5min,温度介于38℃-42℃之间。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S72中，水洗为四级水洗；步骤S74中，水洗为三级水洗；步骤S76中，水洗为三级水洗；步骤S78中水洗为五级水洗，上述水洗过程的水质要求为纯水。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S73中使用的除垢剂选自质量百分比浓度为5-8%的氢氟酸溶液；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-129的铝箔除垢剂；除垢剂的作用时间为0.5min, 温度介于0℃-25℃之间。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S75中使用的沉锌剂选自质量百分比为25-35%氢氧化钠、质量百分比为3-6%氢氧化锌和水组成的混合溶液；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-022的NCY四元无氰沉锌剂；沉锌剂的作用时间为4min,温度介于33℃-37℃之间。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S77中使用的镀镍剂选自佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-10的中温化学镀镍A剂、佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-105的中温化学镀镍B剂、佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-106的中温化学镀镍C剂的组合。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S77中，镀镍剂使用方法如下：稀释佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-105的中温化学镀镍B剂，使pH值达到预定值，开始使用，设定溶液可接受的pH值范围；当pH值超出可接受范围，补充佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-10的中温化学镀镍A剂或者佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-106的中温化学镀镍C剂的量，将pH值调到预定值后继续使用，循环上述过程，始终保持pH值在可接受范围内。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S77中，所述pH值的预定值为9，所述可接受的pH值范围为8-10。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S77中，包含预镀镍和化学镀镍两次处理过程，所用镀镍剂溶液相同。
本发明通过二次印刷，在不同部位印刷不同的油墨，此工艺流程可以减少大面积的LED导线线路去镀镍，而只在焊盘区域做小面积的化学镀镍，从而节省药水的费用。同时使后续客户端SMT贴片时不再需要覆盖膜，从而节省材料，提高环保效益。
附图说明
图1为实施例1的扫描电镜示意图。
图2为实施例2的扫描电镜示意图。
图3为实施例3的扫描电镜示意图。
图4为对比例1的扫描电镜示意图。
图5为对比例2的扫描电镜示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式来进一步描述本发明。
以下实施例和对比例所使用的电路板为PET和单层铝箔作为导电线路组成的，铝箔厚度：0.03～0.055mm；PET厚度：0.038～0.1mm，使用表1和表2的流程和条件进行处理。
表1：
| 步骤 | 流程名称 | 作业条件 |
| S1 | 第一印刷 | 在预设电子线路的焊盘位置印刷耐酸蚀油墨，耐酸蚀油墨主要组分（厂家型号）：上海百笙新材料科技有限公司EAS4200强UV固化油墨，在后道蚀刻工序过程中不受明显影响；印刷方式：卷对卷平张丝印机或卷对卷圆网丝印机 |
| S2 | 第二次印刷 | 在预设电子线路的非焊盘位置印刷抗酸碱腐蚀的阻焊油墨并进行固化；同时用阻焊油墨印刷字符并进行固化。阻焊油墨主要组分（厂家型号）：合肥微晶材料科技有限公司的产品型号为RF30B3-10的热固性阻焊白油，或者深圳市容大感光科技股份有限公司的产品型号为H-7100W65的热固性油墨，其主要成分为聚酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、丁二酸二甲酯、二氧化硅和钛白粉。印刷方式：卷对卷平张丝印机或卷对卷圆网丝印机 |
| S3 | 蚀刻 | 用酸性蚀刻液蚀刻去除所有非油墨覆盖部分的铝箔，形成非焊盘位置覆盖阻焊油墨和焊盘位置覆盖耐酸蚀油墨的线路图；酸性蚀刻液配方和蚀刻条件参见表2： |
| S4 | 水洗 | 去除残留酸性蚀刻液，水质为纯水，水温20～30℃ |
| S5 | 去膜 | 用碱性蚀刻液蚀刻去除耐酸蚀油墨采用的去膜液配方和去膜液条件实施例参见表3 |
| S6 | 水洗 | 去除残留碱性蚀刻液；水质为纯水，水温20～30℃ |
| S71 | 除油 | 使用脱膜剂溶液去除焊盘位置的有机污染物，并初步去除氧化物；脱膜剂药剂成分：碱性药水：氢氧化钠（NaOH）或碳酸钠（Na2CO3），质量百分比浓度一般为5-10%，pH值大于14；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-138的铝箔脱模剂时间：30S温度：38～42℃ |
| S74 | 水洗 | 水质为纯水，水温20～30℃，水洗为三级水洗 |
| S75 | 沉锌 | 采用沉锌剂对焊盘位置进行沉锌；沉锌剂药剂成分：佛山市仁昌科技有限公司的NCY四元无氰沉锌剂，主要成分为氢氧化钠和氢氧化锌。或者质量百分比为25-35%氢氧化钠、质量百分比为3-6%氢氧化锌和水组成的混合溶液时间：4min温度： 33～37℃ |
| S76 | 水洗 | 水质为纯水，水温20～30℃，水洗为三级水洗 |
| S77 | 镀镍 | 镀镍 |
| S78 | 水洗 | 水质为纯水，水温20～30℃，水洗为五级水洗 |
| S79 | 烘干 | 烘干方式：风刀，热风温度70～80℃ |
步骤S3采用的蚀刻液配方和蚀刻条件如下表2：
表2
| 序号 | 材料铝箔厚度 | HCl药水浓度 | HCl药水温度 | 波美度 | 蚀刻速度 |
| 1 | 0.03 mmAl | 15% | 45℃ | 20°Bé | 7.9m/min |
| 2 | 0.04mmAl | 20% | 50℃ | 22°Bé | 11.3m/min |
| 3 | 0.05mmAl | 25% | 50℃ | 22°Bé | 11.7m/min |
| 4 | 0.055mmAl | 15% | 45℃ | 20°Bé | 6m/min |
| 5 | 0.055mmAl | 20% | 50℃ | 22°Bé | 7.88m/min |
| 6 | 0.055mmAl | 25% | 50℃ | 22°Bé | 8m/min |
总结：从表2的6组数据上看HCL药水浓度在20%，温度在50℃，波美度在22的状态下蚀刻效率是比较合理的，而使用25%HCL蚀刻效率提升的百分比不够明显，且HCL算用量会增加。
步骤S5采用的去膜液配方和去膜液条件实施例参见表3
表3
| 序号 | 材料铝箔厚度 | NaOH药水浓度 | NaOH药水温度 | 去膜速度 | 去膜情况 |
| 1 | 0.03 mmAl | 1% | 50℃ | 5m/min | 不干净 |
| 2 | 0.03mmAl | 3% | 50℃ | 8m/min | 干净 |
| 3 | 0.03mmAl | 3% | 50℃ | 15m/min | 干净 |
| 4 | 0.03mmAl | 4% | 50℃ | 16m/min | 干净 |
| 5 | 0.055mmAl | 1% | 50℃ | 5m/min | 不干净 |
| 6 | 0.055mmAl | 2% | 50℃ | 8m/min | 干净 |
| 7 | 0.055mmAl | 3% | 50℃ | 15m/min | 干净 |
| 8 | 0.056 mmAl | 4% | 50℃ | 16m/min | 干净 |
总结：从表3的8组数据上看1%NaOH浓度药水，去油能力不够，2% NaOH浓度药水效率不明显，而3% NaOH浓度药水效率刚好，4% NaOH浓度药水效率提升不明显。
表4
| 预镀镍 | 化学镀镍 | |
| 实施例1 | 药剂成分：硫酸镍时间：5min温度：40℃ | 药剂成分：硫酸镍时间：10min温度：85℃ |
| 实施例2 | 药剂成分：硝酸镍时间：5min温度：40℃ | 药剂成分：硝酸镍时间：10min温度：85℃ |
| 实施例3 | 药剂成分：氯化镍时间：5min温度：40℃ | 药剂成分：氯化镍时间：10min温度：85℃ |
| 对比例1 | 药剂成分：氯化镍时间：2min温度：40℃ | 药剂成分：硫酸镍时间：4min温度：85℃ |
| 对比例2 | 药剂成分：氯化镍时间：2min温度：40℃ | 药剂成分：硝酸镍时间：4min温度：85℃ |
对应的结果详见表5和图1至图5
表5
| 实施例编号 | 外观（均匀、花纹、鼓包、部分剥落） | 结合力（优秀、一般、不良） | 镍层厚度 | 镍沉降情况（mg/L） | 备注（其他） |
| 实施例1 | 表面毛糙 | 一般 | 6μm | 512 | |
| 实施例2 | 表面脱落 | 不良 | 5μm | 426 | |
| 实施例3 | 表面光洁 | 优秀 | 2μm | 170 | |
| 对比例1 | 表面光洁 | 优秀 | 1.5μm | 128 | |
| 对比例2 | 表面光洁 | 优秀 | 2μm | 184 |
。
Claims (16)
1.分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，提供一种铝箔和绝缘基材的复合材料，按以下步骤进行处理：
S1、第一次印刷，在预设电子线路的焊盘位置印刷耐酸蚀油墨；
S2、第二次印刷，在预设电子线路的非焊盘位置印刷抗酸碱腐蚀的阻焊油墨并进行固化；
S3、蚀刻：用酸性蚀刻液蚀刻去除所有非油墨覆盖部分的铝箔，形成非焊盘位置覆盖阻焊油墨和焊盘位置覆盖耐酸蚀油墨的线路图；
S4、水洗：去除残留酸性蚀刻液；
S5、去膜：用碱性蚀刻液蚀刻去除耐酸蚀油墨；
S6、水洗：去除残留碱性蚀刻液；
S7、镀镍：对焊盘部位进行化学镀镍作业；
所述铝箔和绝缘基材复合形成的复合材料是单层绝缘基材和单面铝箔粘接在一起的复合材料，或者是单层绝缘基材和双面铝箔粘接在一起的复合材料；
步骤S7包含以下子步骤：
S71、除油：使用脱膜剂溶液去除焊盘位置的有机污染物，并初步去除氧化物；
S72、水洗：去除残留脱膜剂；
S73、除垢：采用除垢剂溶液去除焊盘位置的铝箔表面残存的氧化膜，形成微蚀表面；
S74、水洗：去除残留除垢剂溶液；
S75、沉锌：采用沉锌剂对焊盘位置进行沉锌；
S76、水洗：水洗去除残留沉锌剂；
S77、镀镍：采用镀镍剂溶液对焊盘位置进行镀镍；
S78、水洗：水洗去除残留沉锌剂；
S79、烘干：对水洗后的产品进行干燥。
2.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S2中还包括用阻焊油墨印刷字符并进行固化。
3.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S1中，所述耐酸蚀油墨，为上海百笙新材料科技有限公司EAS4200强UV固化油墨。
4.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S2采用的阻焊油墨选自合肥微晶材料科技有限公司的产品型号为RF30B3-10的热固性阻焊白油，或者深圳市容大感光科技股份有限公司的产品型号为H-7100W65的热固性油墨。
5.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S3中，所采用的酸性蚀刻液为质量百分比浓度为15%～25%的HCl溶液，HCl溶液的波美度为20°Bé～22°Bé。
6.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S3中，蚀刻温度控制在45℃～50℃。
7.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S5中，所述碱性蚀刻液为质量百分比浓度为1%～4%的NaOH溶液。
8.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S5中，去膜温度为50℃，去膜速度为5 m/min～16 m/min。
9.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S71中使用的脱膜剂选自质量百分比浓度为5-10%的氢氧化钠溶液或者碳酸钠溶液，pH值大于14；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-138的铝箔脱模剂；脱膜剂溶液的作用时间为0.5min,温度介于38℃-42℃之间。
10.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S72中，水洗为四级水洗；步骤S74中，水洗为三级水洗；步骤S76中，水洗为三级水洗；步骤S78中水洗为五级水洗，上述水洗过程的水质要求为纯水。
11.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S73中使用的除垢剂选自质量百分比浓度为5-8%的氢氟酸溶液；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-129的铝箔除垢剂；除垢剂的作用时间为0.5min, 温度介于0℃-25℃之间。
12.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S75中使用的沉锌剂选自质量百分比为25-35%氢氧化钠、质量百分比为3-6%氢氧化锌和水组成的混合溶液；或者采用佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-022的NCY四元无氰沉锌剂；沉锌剂的作用时间为4min, 温度介于33℃-37℃之间。
13.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S77中使用的镀镍剂选自佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-10的中温化学镀镍A剂、佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-105的中温化学镀镍B剂、佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-106的中温化学镀镍C剂的组合。
14.根据权利要求1所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S77中，镀镍剂使用方法如下：稀释佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-105的中温化学镀镍B剂，使pH值达到预定值，开始使用，设定溶液可接受的pH值范围；当pH值超出可接受范围，补充佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-10的中温化学镀镍A剂或者佛山市仁昌科技有限公司生产的编号为RCHG-106的中温化学镀镍C剂的量，将pH值调到预定值后继续使用，循环上述过程，始终保持pH值在可接受范围内。
15.根据权利要求14所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S77中，所述pH值的预定值为9，所述可接受的pH值范围为8-10。
16.根据权利要求15所述的分区镀镍的铝箔材料柔性线路板生产工艺，其特征在于，步骤S77中，包含预镀镍和化学镀镍两次处理过程，所用镀镍剂溶液相同。
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