CN117119677A - 线路板、背光模组、显示面板、电子设备及加工方法 - Google Patents

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CN117119677A CN202210540783.7A CN202210540783A CN117119677A CN 117119677 A CN117119677 A CN 117119677A CN 202210540783 A CN202210540783 A CN 202210540783A CN 117119677 A CN117119677 A CN 117119677A
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闫俊伟
孙少东
刘英伟
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    • H05K3/181Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating

Abstract

本申请涉及线路板、背光模组、显示面板、电子设备及线路板的镀层的加工方法,其中,线路板包括:基板、第一金属层、第二金属层以及第三金属层,第一金属层设置在基板的表面;第二金属层设置在第一金属层的远离基板的一侧,第二金属层包括铑层;第三金属层设置在第二金属层的远离第一金属层的一侧。

Description

线路板、背光模组、显示面板、电子设备及加工方法
技术领域
本申请涉及线路板的镀层的技术领域,尤其涉及一种线路板、背光模组、显示面板、电子设备及线路板的镀层的加工方法。
背景技术
现有技术的电子设备对密集化的电子线路板的需求日益增加,在电子线路板上设置焊盘来与电子元件实现电连接,相关技术中,采用化学镀镍金或者镍钯金来对焊盘实现防氧化。其中镍层是阻挡层,阻止铜层氧化,避免铜形成金属间互化物;金属钯化学性能稳定,可防止“镍黑”现象,同时钯具有非常优异的焊接性能,并且不会污染焊料;金层是填塞镍空隙和保护镍表面,避免焊接点产生金属互化物。
发明内容
本申请提供了一种线路板、背光模组、显示面板、电子设备及线路板的镀层的加工方法。
为解决上述问题,本申请提供了一种线路板,包括:基板;第一金属层,设置在基板的表面;第二金属层,设置在第一金属层的远离基板的一侧,第二金属层包括铑层;第三金属层,设置在第二金属层的远离第一金属层的一侧。
进一步地,第二金属层还包括镍层,镍层设置在第一金属层的远离基板的一侧,铑层设置在镍层的远离基板的一侧。
进一步地,镍层的厚度与铑层的厚度的比值在2至11之间。
进一步地,第一金属层的材质为铜,铜设置在基板的表面,第三金属层的材质为金。
根据本申请的另一方面,本申请还提供了一种背光模组,包括线路板,线路板为上述的线路板。
根据本申请的另一方面,本申请还提供了一种显示面板,包括线路板,线路板为上述的线路板。
根据本申请的另一方面,本申请还提供了一种电子设备,电子设备包括上述的线路板。
根据本申请的另一方面,本申请还提供了一种线路板的镀层的加工方法,线路板为上述的线路板,加工方法包括以下步骤:对第一金属层进行清洁;对第一金属层进行活化和水清洗,对经过活化和水清洗之后的第一金属层采用化学镀的方法镀第二金属层;对第二金属层进行水清洗,对水清洗后的第二金属层镀第三金属层。
进一步地,在对第一金属层进行活化和水清洗中,活化工艺包括:钯离子浓度10ppm-18ppm,98%浓硫酸浓度15ml/L-20ml/L,温度控制在30℃±5℃,沉积时间300s-360s。
进一步地,在采用化学镀的方法镀第二金属层中,第二金属层包括镍层,化学镀镍工艺包括:镍离子浓度4.6g/L-4.9g/L,次磷酸钠NaH2PO2浓度25g/L-35g/L,pH值控制在4.6-5.0,控制温度83℃,沉积时间700s-900s。
进一步地,镍层的厚度在0.3um-1.2um之间。
进一步地,在采用化学镀的方法镀第二金属层中,对镍层水清洗后,通过水溶性铑盐化学镀铑,化学镀铑工艺:铑盐、螯合剂、还原剂、稳定剂和pH调节剂混合,其中铑离子浓度1g/L-3g/L,pH值控制1-2;沉积时间60s-600s,铑层厚度在0.1um-0.8um之间。
进一步地,对第二金属层水清洗后,采用化学镀的工艺进行镀第三金属层。
进一步地,镀第三金属层的工艺为:亚硫酸金钠Na3Au(SO3)2 1g/L,亚硫酸钠Na2SO312.6g/L,硫代硫酸钠Na2S2O3·5H2O 24.9g/L,温度65℃,pH6.5,沉积时间60s-600s,第三金属层的厚度在10nm-80nm之间。
进一步地,在步骤对第一金属层进行清洁中,对第一金属层进行清洁包括除油清洁和酸洗清洁。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
本申请的技术方案,在基板上设置第一金属层、第二金属层和第三金属层,第二金属层包括铑层,铑层取代了钯层,这样减小了线路板的厚度,而且根据金属的性质金属铑相较于金属钯不容易出现断裂的问题,另外,金属铑的导电性能优于金属钯。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请的实施例线路板的结构示意图;
图2示出了图1的线路板的第二金属层的结构示意图;
图3示出了本申请的线路板的镀层的加工方法的流程示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、第一金属层;20、第二金属层;21、铑层;22、镍层;30、第三金属层;100、基极层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
如图1和图2所示,本实施例的一种线路板包括:基板、第一金属层10、第二金属层20和第三金属层30。第一金属层10设置在基板的表面。第二金属层20设置在第一金属层10的远离基板的一侧,第二金属层20包括铑层21。第三金属层30设置在第二金属层20的远离第一金属层10的一侧。
需要说明的是,第一金属层10可以仅有一个膜层,也可以是包括多个通过过孔相互连通的子层构成。第一金属层10经过图案化工艺后,分别构成电子线路板(线路板)上的走线以及焊盘。其中,走线在后续工艺中需要被绝缘层覆盖,以防止水氧等侵蚀其表面发生氧化或者腐蚀,从而避免降低信号传输的可靠性。焊盘的表面裸露,后续通过固晶和回流焊工艺实现与电子元件的绑定连接。
为了保护焊盘在固晶工艺之前不被氧化,则需要设置第二金属层20和第三金属层30。为了简化工艺,可以将第一金属层10中与焊盘属于同一层的走线,同样设置第二金属层20和第三金属层30。电子元件包括miniLED或microLED或microIC或传感器或电阻或电容或电感等,其中电子元件的引脚在回流焊工艺中,通过焊接金属与焊盘实现连接。
本实施例的技术方案,在基板上设置第一金属层10、第二金属层20和第三金属层30,第二金属层20包括铑层21,铑层21取代了现有技术的钯层,这样减小了线路板的厚度,而且根据金属的性质金属铑相较于金属钯不容易出现断裂的问题,另外,金属铑的导电性能优于金属钯。现有技术中的金属钯层厚度较大,这样势必会导致线路板的厚度增减,线路板的厚度增加会占用电子设备的更大的空间。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的线路板的钯层厚度较大,带来的线路板占用电子设备的空间较大的问题。
需要说明的是,上述的基板的表面不仅仅局限于基板固有的四周的表面,两侧的表面,还包括在基板上开设的豁口的侧壁,基板上开设的通孔的侧壁等。铑的原子半径是134pm,钯的原子半径是137pm,通过上述可知铑形成的镀层更加致密,相同的金属原子层数的镀层,采用金属铑时,该镀层更薄。如图1中所示,本实施例还包括基极层100。
铑是一种稀少的贵金属,银白色,相对密度12.41.熔点为1966℃,化学性质比较稳定,铑的化合价为+2、+4和+6。第一电离能7.46eV。在中等温度下,它能够抵抗大多数普通酸,在200℃至600℃的时候可以与浓硫酸、热氢溴酸、次氯酸钠和游离卤素起化学反应。不与许多熔融金属,如金、银、钠和钾以及熔融的碱起反应。铂族金属熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好。
金属铑具有以下方面的应用:
(1)催化活性和选择性高,寿命长。铑及其合金、含铑化合物、络合物催化剂可用于制醛类和醋酸,汽车废气净化,硝酸生产的氨氧化,塑料、人造纤维、药物、农药等有机化工合成,燃料电池电极。
(2)对可见光反射率高而稳定。常用于特殊工业用镜、探照灯、雷达等反射面的镀层。
(3)熔点高,抗氧化,耐腐蚀,是化学性质最稳定的金属之一。可做耐腐蚀容器,大气中可在1850℃高温下使用,纯铑坩埚可用于生产钨酸钙和铌酸锂单晶。
(4)铑镀层硬度高(7500~9000MPa),耐磨,耐腐蚀,接触电阻稳定。镀铑复合材料是优良的电接触材料,铑还可用于饰品和其他工业仪器、气敏元件的镀层。
(5)改性作用。铑可与铂、钯等金属形成固溶体,对基体起固溶强化作用,提高基体的熔点、再结晶温度和抗腐蚀性,减少氧化挥发损失,其中铂铑合金是优良的贵金属测温材料;铑与钛、锆、铪、钽、铌等金属形成的化合物对含铑合金起弥散强化作用,增加热稳定性;铱中加铑可改善铱的加工性能。
(6)加工硬化率高,热加工成一定尺寸后可以冷加工。
(7)价格昂贵,除特殊使用外,通常只作为添加元素使用。
通过上述可知:金属铑熔点1966℃,密度12.4g/cm3,具有非氧化作用,稳定性高(钯熔点1552℃,比金高约500℃,密度12.0g/cm3)。焊接时,焊料焊接在铑层21表面上,即使有少量铑熔化而露出镍表面,此时也是焊接在新鲜镍表面上(注意镍表面氧化后焊接是困难的),熔化的少量铑也是漂浮在焊料表面,不会污染焊料,因而焊点可靠性好。
另外,由于金属铑颗粒小,少量铑极易填满镍层22空隙和覆盖镍层22的表面,从而阻挡了镍层22的,远离铑层21的一侧设置的铜材质与金或焊料的接触。这样金属铑非常好的阻挡了铜的氧化,即金属铑是比较合适做阻挡层的材料。
在本实施例的技术方案中,第二金属层20还包括镍层22,镍层22设置在第一金属层10的远离基板的一侧,铑层21设置在镍层22的远离基板的一侧。镍层22的设置能够很好的阻挡铜材料与外界发生氧化反应。铑层21设置在镍层22的外表面,既可防止出现“镍黑”现象,又可降低镍层22和金层(第三金属层30)的厚度。从而有利于获得高密度化和高频化的线路板,提高线路板的焊接性能。
如图2所示,在本实施例的技术方案中,镍层的厚度与铑层的厚度的比值在2至11之间。镍层和铑层之间的厚度建立联系后,在后续的镀层时能够很好的控制厚度,比较容易寻找参照物。例如,镍层的厚度为0.5um,铑层的厚度为0.2um。镍层的厚度与铑层的厚度的比值为2.5,这样既能够保证铑层形成很好的防护,又使得第二金属层20比较薄。
如图1所示,在本实施例的技术方案中,第一金属层10的材料为铜,铜设置在基板的表面。第一金属层10的材料为铜,既保证了第一金属层10的导电性能较优,又能够降低加工成本,提高基板的平整度。另外,金属铜的活动性顺序在氢的后面,是非活泼金属,这样铜不容易氧化。
如图1所示,在本实施例的技术方案中,第三金属层30的材料为金。第三金属层30的材料为金,一方面可以起到保护内部的金属材料的作用,另一方面很能够起到美化外观的作用。本实施例的第三金属层30,采用的金属材质是金,这样可以起到填塞第二金属层20的空隙和保护第二金属层20的表面的作用。
通过上述可知,采用铑层21做金属层的线路板厚度可以做的更薄,各层之间互相配合,形成了很好的电学性能。镍层22可以提高第一金属层10的耐酸性,铑层21可以提高第一金属层10的抗电腐蚀性和硬度,第一金属层10提高基板的平整度,第三金属层30使得外观更美观。镍和铑金单质金属均是通过化学镀方法获得合格金属镀层,这样的镀层应力较小,镀膜更加致密。
本申请还提供了一种电子设备。电子设备包括上述的线路板。这样的电子设备采用金属铑作为镀层,这样的镀层不容易断裂。镀层的应力小,结合力强,均匀性较好。另外,这样的镀层的厚度还可以比现有技术中的镀层的厚度小。
如图3所示,本申请还提供了一种线路板的镀层的加工方法。线路板为上述的线路板,加工方法包括以下步骤:S10对第一金属层10进行清洁;S20对第一金属层10进行活化和水清洗,对经过活化和水清洗之后的第一金属层10采用化学镀的方法镀第二金属层20;S30对第二金属层20进行水清洗,对水清洗后的第二金属层20镀金。
步骤S10对第一金属层10进行清洁之后,下一步进行化学镀第二金属层20时,保证了第一金属层10和第二金属层20的结合更加紧密。第一金属层10的清洁包括除油,将第一金属层10表面的油膜去除,去除油膜之后进行酸洗,酸洗可以去除第一金属层10表面的被氧化的物质,并且采用去离子水进行清洗第一金属层10表面之后在用化学镀层的工艺,将第二金属层20附着于第一金属层10的外表面。去离子水的清洗保证了第一金属层10的外表面更加清洁,另外,去离子水还能够起到保护第一金属层10不容易被氧化。
在S20步骤中,活化工艺包括:钯离子浓度10ppm-18ppm,98%浓硫酸浓度15ml/L-20ml/L,温度控制在30℃±5℃,沉积时间300s-360s。上述的活化增加了第一金属层10的表面的活性,使得第一金属层10更容易进行化学镀层或者涂覆。需要说明的是,上述的活化工艺需要添加少量的活性剂,而且活性剂需要多种成分并对各种成分采用一定的比例。
在S20步骤中,第二金属层20包括镍层22,化学镀镍工艺包括:镍离子浓度4.6g/L-4.9g/L,次磷酸钠NaH2PO2浓度25g/L-35g/L,pH值控制在4.6-5.0,控制温度83℃,沉积时间700s-900s。化学镀层的工艺使得镀层应力更小,结合力强(可达到4B),均匀性良好,可达5%,原子间结合致密。
本申请的镍层22的厚度在0.3um-1.2um之间。具体地,镍层22的厚度为0.5um。这样的镍层厚度一方面很好的起到了保护的作用,另一方面尽量减少镀层的厚度,可以减小线路板的体积。
在S20步骤中,对镍层22水清洗后,通过水溶性铑盐化学镀铑,化学镀铑工艺:铑盐、螯合剂、还原剂、稳定剂和pH调节剂混合,其中铑离子浓度1g/L-3g/L,pH值1-2;沉积时间60s-600s,铑层21厚度为0.1um-0.8um。上述的镀铑的工艺保证了铑层21的应力较小,均匀性较好,铑层21更加致密。其中,铑盐为硫酸铑,螯合剂为酒石酸或柠檬酸,还原剂为硼酸钠,稳定剂为氨基磺酸钠,pH剂为氢氧化钠。
在S30步骤中,对第二金属层20水清洗后,采用化学镀金工艺进行镀金。上述的镀金层应力较小,均匀性较好,镀金层比较致密。需要说明的是,上述的水清洗采用的是去离子水清洗,而且清洗完毕后不要干燥,这样第二金属层20的表面具有水膜,能够有效地防止第二金属层20的外表面被氧化。具体地,在S30步骤中,化学镀金工艺为:亚硫酸金钠Na3Au(SO3)21g/L,亚硫酸钠Na2SO3 12.6g/L,硫代硫酸钠Na2S2O3·5H2O 24.9g/L,温度65℃,pH6.5,沉积时间60s-600s,金层厚度10nm-80nm。
在S10步骤中,对第一金属层10进行清洁包括除油清洁和酸洗清洁。上述的除油和酸洗的工艺的详细步骤为:除油:5%氢氧化钠溶液清洗5s-60s;然后用去离子水清洗5s-60s;然后再进行酸洗:5%硫酸溶液清洗5s-60s;酸洗完毕后,再用去离子水清洗5s-60s。
上述的步骤完毕之后,还需要进行水清洗干燥,采用去离子水对第三金属层30清洗并干燥,这样就获得了质量良好的多层单质金属镀层。
通过上述可知,本申请的镀铑工艺可以采用下述的方法进行,其步骤依次为:化学脱脂,除垢处理,活化处理,化学闪镀镍,化学镀铑。将装有电触头(基板上的金属层)的镀篮放入镀铑液中并不断摇晃镀篮,电触头需要完全没入镀铑液中,电触头在镀铑液中进行化学镀3分钟至20分钟。镀铑的过程中,镀铑液主要由铑盐、螯合剂、还原剂、稳定剂和pH调节剂配制而成,其中铑离子的质量浓度为1g/L至3g/L,pH值在1至2之间。
需要说明的是,上述的铑盐为硫酸铑,螯合剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠和羟基乙酸中的任意一种,还原剂采用的是硼酸钠,pH值调节剂采用的是氢氧化钠,稳定剂采用的是氨基磺酸盐或者羟胺硫酸氢盐。
经过实验证明,采用本申请的方法,化学镀铑的时候的铑层厚度是有一定的规律的,该规律和镀铑的时间有一定的关系。在化学镀铑的时候,化学镀铑3分钟至5分钟的时候,铑层的厚度在0.01um至0.03um之间,当化学镀铑5分钟至8分钟的时候,铑层厚度在0.03um至0.07um之间,化学镀铑8分钟至12分钟的时候,镀铑层的厚度在0.07um至0.12um之间,当化学镀铑在12分钟至15分钟的时候,镀铑层的厚度在0.12um至0.16um之间,当化学镀铑在15分钟至20分钟的时候,镀铑层的厚度在0.16um至0.21um之间。
化学脱脂中,脱脂液的具体成分为:氢氧化钠的浓度在95g/L至105g/L,磷酸三钠的浓度在6g/L至8g/L之间,碳酸钠的浓度在8g/L至12g/L之间,十二烷基磺酸钠的浓度在0.4g/L至0.6g/L之间,柠檬酸钠的浓度在0.4g/L至0.6g/L之间。需要说明的是,上述的脱脂需要在40℃至60℃的脱脂液中持续摇晃3分钟至8分钟。然后可以进行除垢,采用重铬酸钾的浓度在80g/L至120g/L,硫酸浓度在70g/L至110g/L,上述溶液的浓度根据金属表面垢的情况选取浓度,例如垢比较少的时候,硫酸浓度为70g/L。上述的酸液对电触头进行反复浸泡、冲洗直到电触头表面的杂质完全清洁完成,再进行除垢后的去离子水清洗。
此处采用了三次去离子水清洗电触头,每次在去离子水里浸泡1分钟至4分钟,第一次去离子水清洗的时候,让电触头与去离子水之间产生相对运动。活化处理的时候,采用质量百分数为5%至10%的稀硫酸溶液浸泡2分钟至4分钟。化学闪镀镍是对经过活化处理后的电触头进行快速的化学镀镍,镀镍层的厚度为0.15um至0.5um。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种线路板,其特征在于,包括:
基板;
第一金属层,设置在所述基板的表面;
第二金属层,设置在所述第一金属层的远离所述基板的一侧,所述第二金属层包括铑层;
第三金属层,设置在所述第二金属层的远离所述第一金属层的一侧。
2.根据权利要求1所述的线路板,其特征在于,所述第二金属层还包括镍层,所述镍层设置在所述第一金属层的远离所述基板的一侧,所述铑层设置在所述镍层的远离所述基板的一侧。
3.根据权利要求2所述的线路板,其特征在于,所述镍层的厚度与铑层的厚度的比值在2至11之间。
4.根据权利要求1所述的线路板,其特征在于,所述第一金属层的材质为铜,所述铜设置在所述基板的表面,所述第三金属层的材质为金。
5.一种背光模组,其特征在于,包括线路板,所述线路板为权利要求1至4中任一项所述的线路板。
6.一种显示面板,其特征在于,包括线路板,所述线路板为权利要求1至4中任一项所述的线路板。
7.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括权利要求1至4中任一项所述的线路板。
8.一种线路板的镀层的加工方法,其特征在于,所述线路板为权利要求1至4中任一项所述的线路板,所述加工方法包括以下步骤:
对所述第一金属层进行清洁;
对所述第一金属层进行活化和水清洗,
对经过活化和水清洗之后的所述第一金属层采用化学镀的方法镀所述第二金属层;
对所述第二金属层进行水清洗,对水清洗后的所述第二金属层镀第三金属层。
9.根据权利要求8所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,在对所述第一金属层进行活化和水清洗中,所述活化工艺包括:钯离子浓度10ppm-18ppm,98%浓硫酸浓度15ml/L-20ml/L,温度控制在30℃±5℃,沉积时间300s-360s。
10.根据权利要求8所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,在采用化学镀的方法镀所述第二金属层中,所述第二金属层包括镍层,所述化学镀镍工艺包括:镍离子浓度4.6g/L-4.9g/L,次磷酸钠NaH2PO2浓度25g/L-35g/L,pH值控制在4.6-5.0,控制温度83℃,沉积时间700s-900s。
11.根据权利要求10所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,所述镍层的厚度在0.3um-1.2um之间。
12.根据权利要求10所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,在采用化学镀的方法镀所述第二金属层中,对所述镍层水清洗后,通过水溶性铑盐化学镀铑,化学镀铑工艺:铑盐、螯合剂、还原剂、稳定剂和pH调节剂混合,其中铑离子浓度1g/L-3g/L,pH值控制1-2;沉积时间60s-600s,铑层厚度在0.1um-0.8um之间。
13.根据权利要求8所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,对所述第二金属层水清洗后,采用化学镀的工艺进行镀所述第三金属层。
14.根据权利要求13所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,镀所述第三金属层的工艺为:亚硫酸金钠Na3Au(SO3)2 1g/L,亚硫酸钠Na2SO3 12.6g/L,硫代硫酸钠Na2S2O3·5H2O 24.9g/L,温度65℃,pH6.5,沉积时间60s-600s,所述第三金属层的厚度在10nm-80nm之间。
15.根据权利要求8所述的线路板的镀层的加工方法,其特征在于,在步骤对所述第一金属层进行清洁中,对所述第一金属层进行清洁包括除油清洁和酸洗清洁。
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