一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法及其層狀結構的製作方法

2023-09-10 10:49:40

專利名稱：一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法及其層狀結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷電路板的製作方法及其層狀結構，特別是指一種在對印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設置金屬鈀層的方法及其層狀結構。
背景技術：
印製電路板，又稱印刷電路板，是電子元器件電氣連接的提供裝置，在具體實施的時候採用印刷電路板的主要優點是能夠大大減少布線和裝配的差錯，能夠提高自動化水平和生產勞動效率。印製電路板是以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個導電圖形，並布有孔位，比如元件孔、緊固孔、金屬化孔等，其能夠用來代替以往裝置電子元器件的底盤，並可以實現電子元器件之間的相互連接。印製電路板現在是很重要的電子部件，是電 子元器件的支撐體。目前的印製電路板，主要由下述部分組成，線路與圖面部分，線路是做為原件之間導通的工具，在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。介電層部分，其是用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材。孔位部分，其中導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通，較大的導通孔則做為零件插件用，另外有非導通孔通常用來作為表面貼裝定位，組裝時固定螺絲用。防焊油墨部分，在具體實施的時候並非全部的銅面都要吃錫上零件，因此非吃錫的區域，會印一層隔絕銅面吃錫的物質(通常為環氧樹脂)，避免非吃錫的線路間短路。表面處理部分，由於銅面在一般環境中，很容易氧化，導致無法上錫(焊錫性不良)，因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫，化金，化銀，化錫等。為了提高具有特殊用途的印刷電路的導電性，一般會通過非電解或電解鍍金的方式在印刷電路製作成型的後期階段進行鍍鎳和鍍金處理，化學或者電鍍鎳金就是在印刷電路板表面導體上先設置一層鎳之後再設置上一層金，鎳層主要是防止金和銅之間的擴散，由於金和銅之間會相互擴散，而鎳層可以阻止其之間的擴散，如果沒有鎳層的阻隔，金將會在數小時內擴散到銅中去。此外化學鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益於無鉛焊接。而現在的電鍍鎳金有兩類鍍軟金和鍍硬金，軟金主要用於晶片封裝時打金線；硬金主要用在非焊接處的電性互連。正常情況下，焊接會導致電鍍金變脆，這將縮短使用壽命，因而要避免在電鍍金上進行焊接，而化學鍍鎳/浸金由於金很薄且一致，變脆現象很少發生。但是目前在封裝印刷線路板的市場上，作為軟金焊接點的位置，金層的厚度一般要求最少在O. 5um以上，才能具有良好的金線邦定效果，但是金屬金作為一種貴重金屬其材料成本是比較昂貴的，採用現有的方法以及加工結構很難降低金的使用量，從而使印刷電路板的成本一直比較高昂，而此是為傳統技術的主要缺點。

發明內容
本發明提供一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法及其層狀結構，通過其方法以及層狀結構能夠在對印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設置金屬鈀層，通過加入的金屬鈀層能夠大大降低金層的厚度，從而達到降低材料成本的作用，而此為本發明的主要目的。本發明所採取的技術方案是一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，包括如下步驟
第一步、對絕緣基板進行覆銅，在該絕緣基板的表面塗敷銅箔，形成覆銅層疊板。第二步、對第一步中的覆銅層疊板進行烤板，將覆銅層疊板放置在溫度160°C至190°C的環境中持續烤板4個小時。第三步、對第二步中經過烤板後的覆銅層疊板，依次進行鑽孔加工、沉銅操作、製作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體。第四步、對第三步中的半成品板體的線路部分依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，為了提高半成品板體線路部分的導電性，依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產步驟為
步驟I、將半成品板體投入清潔槽中進行清潔，本步驟的作用是去除半成品板體銅面輕微氧化物及汙物，將吸附於銅面的空氣及汙物排開，降低液體表面張力，達到溼潤的效果，使得後續處理的藥液得以順利與銅面作用，使用RCOOH進行清潔，RCOOH的濃度為80至120ml/L，清洗溫度為40至50°C，處理時間控制在3至6分鐘。步驟2、將半成品板體從清潔槽中取出，用清水清洗後進行微腐處理，微腐處理的作用在於去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與後續步驟中的化學鎳層有良好的密著性，在進行微腐處理的過程中選用過硫酸鈉以及CP硫酸的混合液體進行微腐，過硫酸鈉的用量為80至120 g/L，CP硫酸的用量為15至25ml/L，溫度控制在20至30°C，處理時間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 μ m,當微腐液體銅含量達15 g/Ι的時候需要更新微腐液。步驟3、將半成品板體從微腐液中取出，用清水清洗後進行酸洗處理，清洗後進行預浸，其中，酸洗的作用是去除微蝕後的銅面氧化物，預浸的作用是維持下面步驟中活化槽中的酸度，使銅面在無氧化物的狀態下進入下面步驟中的活化槽，進行酸洗處理的時候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L，處理時間控制在I至I. 5分鐘，在進行預浸的時候控制鹽酸的濃度為30 ml/L，預浸時間控制在I至2分鐘。步驟4、經過預浸的半成品板體直接置入活化槽中進行活化操作，活化操作是在半成品板體進行無電解鎳之前的前處理，對銅表面進行催化活化，其具體包含將鈀與銅進行置換，使鈀活性核完整吸附在銅表面，通過活化操作能夠使鈀催化核選擇性的吸附在銅上，讓無電解鎳充分的鍍在銅表面上。步驟5、對經過活化處理的半成品板體進行鍍鎳操作，鍍鎳操作是在活化後的半成品板體銅面鍍上一層鎳，作為阻絕金與銅之間的遷移、擴散的障蔽層，
步驟6、對經過鍍鎳操作的半成品板體進行清洗後進行鍍鈀操作，在半成品板體的鎳層上鍍鈀層，鈀層的厚度在O. 01至O. 15 μ m之間。步驟7、對經過鍍鈀操作的半成品板體進行清洗後進行鍍金操作，在半成品板體的鈀層上鍍金層，金層的厚度在O. 03至O. 05 μ m之間。在第一步中在該絕緣基板的兩側面塗敷銅箔，形成覆銅層疊板，並利用酸性溶液進行減銅操作。在第三步中，具體操作步驟為，首先進行進行鑽孔加工，鑽孔加工後，採用化學非電解鍍銅方式處理在銅箔上形成第一鍍層，使兩側銅箔相互導通，以完成沉銅操作，對該第一鍍層的表面進行電解鍍銅處理，在該第一鍍層上形成第二鍍層，為了在覆銅層疊板的第二鍍層表面形成電路，在該第二鍍層上貼附含有感光劑的幹膜，而後，通過光學處理工序進行曝光和顯像，形成用於形成電路的幹膜開口部，對需要形成電路的部位進行電解鍍銅處理，形成銅鍍層，通過剝離工序除去該銅鍍層周邊的該感光用幹膜，從而完成製作線路的操作，得到線路，在該線路上再次貼附含有感光劑的幹膜，再次貼附幹膜後，為了在通過光學處理工序形成的該線路上形成外部電路,經曝光和顯像工序形成用於形成外部電路的蝕刻保護膜，對通過光學處理工序形成的用於構成外部電路的蝕刻保護膜以外的銅箔、第一鍍層、第二鍍層進行蝕刻，形成外部電路後，通過剝離工序除去外部電路周邊的銅箔、第一鍍層、第二鍍層，為了確保蝕刻電路之間相互絕緣，進行PSR工序或聚醯亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進行表面處理區域以外的電路之間形成絕緣層。在第四步的步驟4中，在進行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸製成活化液進行活化操作，活化具體步驟為，首先在處理槽中放入約60%建浴量的水，而後按照20ml/I的濃度加入鹽酸，之後按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而後加入水至所定的容量，並充分攪拌，加熱使液體溫度到20至30°C，處理2至5分鐘，以完成活化過程。 在第四步的步驟5中，進行鍍鎳操作的時候應用如下成分，硫酸鎳用以提供鎳離子，次亞磷酸鈉用以提供電子，使鎳離子還原為金屬鎳，錯合劑用以形成鎳錯離子，降低游離鎳離子濃度，防止氫氧化鎳及亞磷酸鎳生成，增加浴安定性、PH緩衝，pH調整劑用以維持適當PH值，安定劑用以防止鎳在膠體粒子或其它微粒子上還原，穩定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負電位，使啟鍍容易及增加還原效率。鍍鎳步驟為，首先加入去離子水至槽體2/3位置，而後加入18. 75L/100L還原齊U、錯合劑、添加劑並均勻攪拌，還原劑、錯合劑、添加劑的重量百分比為1:1 1 ;而後加入6. 25L/100L硫酸鎳並均勻攪拌之；後再加200ml/100L 添加劑並均勻攪拌；用去離子水調整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C ;打開循環過濾，控制時間在15至25分鐘，從而完成鍍鎳操作，在鍍鎳步驟中始終控制PH值控制在4. 5±0. 2，升高pH值以28%的氨水溶液調整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調整。在第四步的步驟6中，進行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業條件為，金屬Pd的含量控制在O . 8至I . 2 g/L，溫度控制在5 O至5 4 °C，還原劑濃度控制在I . 5至I Og/L，PH值控制在7. 3至7. 9，電鍍時間控制在3至I O分鐘，金屬Pd析出純度為9 4至
98 %，析出速度為O . 4至O . 8 μ m/hr。鍍鈀操作的具體步驟為，以100L建浴條件為例，首先在電鍍槽內加入純水40L，而後，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽裡，再加入2. 5L鈀補給液，確認P H值為7. 5至7. 7，範圍外的時候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進行調整，最後，用純水將液量調整到100L，將液溫調整到50至54°C，一邊攪拌一邊緩慢加入還原劑300g，使之完全溶解，經過3至I O分鐘完成鍍鈕操作。在第四步的步驟7中，進行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業條件為，金屬金的含量控制在I. 5至2. 5g/L，溫度控制在8 O至95°C，PH值控制在4. 7至5. 3，析出速度為O .3至O . 4 μ m/20分，時間控制在15至2 O分鐘。鍍金操作的具體步驟為，以100L建浴條件為例，首先，將60L純水加入電鍍槽，而後加入25L金電鍍液,將294 g氰化金鉀(Au金屬2g/L)加入5L溫純水中，進行溶解,而後加入電鍍槽中，用純水將液量調整到100L，確認P H值是否在4. 7至5. 3範圍內，如果超出範圍使用20%氫氧化鉀溶液進行調整，P H調整後,液溫上升到達90°C時，即可操作。一種印刷電路板導電層的金屬鈀層結構，包括絕緣基板、電路層以及導電層，該電路層設置在該絕緣基板上，該電路層形成印刷電路板的整體電路，該導電層設置在該電路層上，該電路層的一側與該絕緣基板相連接，而該電路層的另外一側與該導電層相連接，通過該導電層以及該絕緣基板對該電路層進行包裹。該導電層包括金屬鎳層、金屬鈀層以及金屬金層，其中，該金屬鎳層覆蓋在該電路層上，該金屬鈀層覆蓋在該金屬鎳層上，而金屬金層覆蓋在該金屬鈀層上，該金屬鈀層的厚度在O. 01至O. 15 μ m之間，該金屬金層的厚度在O. 03至O. 05 μ m之間。該電路層只設置在該絕緣基板的一側，該電路層包括銅箔層以及頂部電路層，其 中，該銅箔層設置在該絕緣基板上，該頂部電路層設置在該銅箔層頂部。該電路層同時設置在該絕緣基板的上表面以及下表面，該電路層包括銅箔層、沉銅層、鍍層以及頂部電路層，其中，該銅箔層設置在該絕緣基板上，該沉銅層設置在該銅箔層上，該鍍層設置在該沉銅層上，該頂部電路層設置在該鍍層頂部。本發明的有益效果為本發明的技術主要面向PCB行業的生產管理加工工藝系統，它可以很方便的移植到其行業的生產管理加工工藝系統及升級改造。本發明以獨特生產流程控制為架構，將先進的板材、油墨、化學藥水控制技術知識整合在一起有效地運用於整個PCB生產加工中是由三個主要部分組成，分別為材料選擇控制系統、加工流程控制系統、加工工藝參數控制系統。其中，材料選擇控制系統主要是針對不同的材料根據其特點結結合實驗的效果達到所需的來料控制。加工流程控制系統是將每個生產步驟優化排序，制訂標準達到只有這樣的生產流程能夠滿足生產要求。加工工藝參數控制系統側是每個環節 從多因數的變化規範到可使用的範圍內加工不回出現偏差。通過本發明的方法以及層狀結構能夠在對印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設置金屬鈀層，通過加入的金屬鈀層能夠大大降低金層的厚度，從而達到降低材料成本的作用。


圖I為本發明的方法中覆銅層疊板的結構示意圖。圖2為本發明的方法中第一鍍層以及第二鍍層的結構示意圖。圖3為本發明的方法中線路的形成示意圖。圖4為本發明的方法中蝕刻保護膜的形成示意圖。圖5為本發明的方法中外部電路的結構示意圖。圖6為本發明的方法中導電層的結構示意圖。圖7為本發明的層狀結構中電路層只設置在絕緣基板一側的結構示意圖。圖8為本發明的層狀結構中電路層設置在絕緣基板兩側的結構示意圖。圖9為本發明的層狀結構中導電層的結構示意圖。
具體實施例方式如圖I至6所示，一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於，包括如下步驟
第一步、對絕緣基板10進行覆銅，在該絕緣基板10的一側或者兩側面塗敷銅箔11，形成覆銅層疊板12。具體可以根據生產需要決定是在該絕緣基板10的一側覆銅還是兩側覆銅。在本發明中如果採用電鍍的方式進行覆銅由於電鍍時雙面同時電鍍，在要求層加厚鍍銅的同時，在另外一層也會被加厚鍍銅，如果鍍銅太厚，將會影響隨後的線路製作，所以有必要將鍍銅層減薄，所以在具體實施的時候可以利用酸性溶液進行減銅操作。第二步、對第一步中的覆銅層疊板12進行烤板。將覆銅層疊板12放置在溫度160°C至190°C的環境中持續烤板4個小時。通過烤板能夠將銅箔11與絕緣基板10之間的應力降低，在後續加工時不會引起 板材的變形以及翹曲。第三步、對第二步中經過烤板後的覆銅層疊板12，依次進行鑽孔加工、沉銅操作、製作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體30。第三步中的具體操作過程可以利用多種現有實施方案進行實施，這裡不再累述，如下僅對本發明的一種較佳的優選實施方式進行描述。首先進行進行鑽孔加工。在具體實施的時候可以採用雷射或者機械鑽孔的方式進行鑽孔加工，鑽孔加工後，採用化學非電解鍍銅方式處理在銅箔11上形成第一鍍層21，使兩側銅箔11相互導通，以完成沉銅操作。對該第一鍍層21的表面進行電解鍍銅處理，在該第一鍍層21上形成第二鍍層22。為了在覆銅層疊板12的第二鍍層22表面形成電路，在該第二鍍層22上貼附含有感光劑的幹膜23。而後，通過光學處理工序進行曝光和顯像，形成用於形成電路的幹膜開口部24。對需要形成電路的部位24進行電解鍍銅處理，形成銅鍍層25。通過現有技術的剝離工序除去該銅鍍層25周邊的該感光用幹膜23，從而完成製作線路的操作，得到線路26。在該線路26上再次貼附含有感光劑的幹膜27。再次貼附幹膜27後，為了在通過光學處理工序形成的該線路26上形成外部電路，經曝光和顯像工序形成用於形成外部電路的蝕刻保護膜28。對通過光學處理工序形成的用於構成外部電路的蝕刻保護膜28以外的銅箔11、第一鍍層21、第二鍍層22進行蝕刻，形成外部電路29後，通過傳統的剝離工序除去外部電路29周邊的銅箔11、第一鍍層21、第二鍍層22。為了確保蝕刻電路之間相互絕緣，進行PSR工序或聚醯亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進行表面處理區域以外的電路之間形成絕緣層41。第四步、對第三步中的半成品板體30的線路26以及外部電路29位置依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，形成導電層42。為了提高線路26以及外部電路29的導電性，依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產步驟為
步驟I、將半成品板體30投入清潔槽中進行清潔，本步驟的作用是去除半成品板體30銅面輕微氧化物及汙物，將吸附於銅面的空氣及汙物排開，降低液體表面張力，達到溼潤的效果，使得後續處理的藥液得以順利與銅面作用，其化學反應原理如下，
RCOOH + H2O — RCOO + H4
Cu O + 2H — Cu2. + H3O
RCOOH的濃度為80至120ml/L，清洗溫度為40至50°C，處理時間控制在3至6分鐘。在具體實施的時候清潔槽的材質選用PVC或P.P.，加熱器選用石英或鐵氟龍加熱器，當清潔槽內銅含量達到500 IOOOppm的時候需要更新清洗液。步驟2、將半成品板體30從清潔槽中取出，用清水清洗後進行微腐處理。微腐處理的作用在於去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與後續步驟中的化學鎳層有良好的密著性。 在進行微腐處理的過程中選用過硫酸鈉以及CP硫酸的混合液體進行微腐，其化學反應原理如下，
H2SO4 +Cu O — CuSO4, + H2O Na5S2O8 + Cu — Na2SO4 + CuSO4
過硫酸鈉的用量為80至120 g/L, CP硫酸的用量為15至25ml/L，溫度控制在20至30°C，處理時間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 μ m,當微腐液體銅含量達
15g/Ι的時候需要更新微腐液。步驟3、將半成品板體30從微腐液中取出，用清水清洗後進行酸洗處理，清洗後進行預浸。其中，酸洗的作用是去除微蝕後的銅面氧化物，預浸的作用是維持下面步驟中活化槽中的酸度，使銅面在無氧化物的狀態下進入下面步驟中的活化槽。進行酸洗處理的時候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L,處理時間控制在I至I. 5分鐘，其化學反應原理為，CuO + H2SO4 — CuSO4 + H2O0在進行預浸的時候控制鹽酸的濃度為30 ml/L,預浸時間控制在I至2分鐘，其化學反應原理為，CuO + HCI — CuCl2 + H2O0步驟4、經過預浸的半成品板體30直接置入活化槽中進行活化操作。活化操作是在半成品板體30進行無電解鎳之前的前處理，對銅表面進行催化活化，其具體包含將鈀與銅進行置換，使鈀活性核完整吸附在銅表面。通過活化操作能夠使鈀催化核選擇性的吸附在銅上，讓無電解鎳充分的鍍在銅表面上，並使樹脂上的異常析出減到最小。經過活化操作能夠使後續步驟中的銅層及鎳層達到完美的密著性。在進行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸製成活化液進行活化操作。其工作原理為，在銅面置換(離子化趨勢Cu > Pd)上一層鈀，以作為化學鎳反應的觸媒，Pd的催化活性中心具有容易吸著氫的性能，進而能夠誘發化學鎳反應，其反應原理為，
陽極反應 Cu — Cu2+ + 2 e - (E0 = - O. 337V)
陰極反應 Pd2+ + 2 e - — Pd (E0 = O. 987V)全反應Cu + Pd2+ — Cu2+ + Pd (E0 = O. 65V)
活化具體步驟為，首先在乾淨的處理槽中放入約60%建浴量的水，而後按照20ml/l的濃度加入鹽酸，之後按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而後加入水至所定的容量，並充分攪拌，加熱使液體溫度到20至30°C，處理2至5分鐘，以完成活化過程。為了提升活化效果可以加入界面活性劑以提升反應速度，反應效果。經過活化處理的半成品板體30可以經過水洗以及酸洗之後再進入下面的步驟以提升產品質量。步驟5、對經過活化處理的半成品板體30進行鍍鎳操作。鍍鎳操作是在活化後的半成品板體30銅面鍍上一層Ni/P合金，作為阻絕金與銅 之間的遷移、擴散的障蔽層。進行鍍鎳操作的時候應用如下成分，硫酸鎳用以提供鎳離子，次亞磷酸鈉用以提供電子，使鎳離子還原為金屬鎳，錯合劑用以形成鎳錯離子，降低游離鎳離子濃度，防止氫氧化鎳及亞磷酸鎳生成，增加浴安定性、PH緩衝，pH調整劑用以維持適當pH值，安定劑用以防止鎳在膠體粒子或其它微粒子上還原，穩定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負電位，使啟鍍容易及增加還原效率。其化學反應原理為，
脫氫H2PO2 — — · HPO2 — + H (on catalytic surface 發生)
氧化· HPO2 + OH — H2PO3 + e
再結合 H + H — H2氧化H + OH — — H2O + e —
金屬析出 Ni2+ + 2e— — Ni 氫氣產生 2H20 + 2e— — H2 + 20H —
憐共析 mNi2+ + H2PO2 ^ + (2m+l)e—— NimP + 20H —
附反應 H2O + H2PO2- — H2 + H2PO3-(次磷酸自我分解)
鍍鎳步驟為，首先加入去離子水至槽體2/3位置，而後加入18. 75L/100L還原劑、錯合劑、添加劑並均勻攪拌，還原劑、錯合劑、添加劑的重量百分比為I :1 1 ;而後加入
6.25L/100L硫酸鎳並均勻攪拌之；後再加入200ml/100L 添加劑並均勻攪拌；用去離子水調整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C;打開循環過濾，控制時間在15至25分鐘，從而完成鍍鎳操作。在鍍鎳步驟中始終控制pH值控制在4. 5±0. 2，升高pH值以氨水(28%)溶液調整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調整。上述還原劑為次亞磷酸鈉，錯合劑，安定劑，添加劑可以選擇市面上現有的產品。步驟6、對經過鍍鎳操作的半成品板體30進行清洗後進行鍍鈀操作，在半成品板體30的鎳層上鍍鈀層，鈀層的厚度在O. 01至O. 15 μ m之間。進行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業條件為。金屬Pd的含量控制在O . 8至I . 2 g/L,溫度控制在5 O至5 4 °C，還原劑濃度控制在I . 5至I O g/L，PH值控制在7 . 3至7 . 9，電鍍時間控制在3至I O分鐘，金屬Pd析出純度為9 4至9 8%,析出速度為O . 4至O . 8 μ m/hr。鍍鈕操作的具體步驟為，以100L建浴條件為例。
首先在電鍍槽內加入純水40L，而後，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽裡，再加入2. 5L鈀補給液，確認P H值為7. 5至7. 7，範圍外的時候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進行調整，最後，用純水將液量調整到100L，將液溫調整到50至54°C，一邊攪拌一邊緩慢加入還原劑300g，使之完全溶解，經過3至I O分鐘完成鍍鈀操作。步驟7、對經過鍍鈀操 作的半成品板體30進行清洗後進行鍍金操作，在半成品板體30的鈀層上鍍金層，金層的厚度在O. 03至O. 05 μ m之間。
進行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業條件為。金屬金的含量控制在I. 5至2. 5g/L，溫度控制在8 O至95°C，PH值控制在4. 7至5. 3，析出速度為O . 3至O . 4 μ m/20分，時間控制在15至2 O分鐘，
鍍金操作的具體步驟為，以100L建浴條件為例。首先，將60L純水加入電鍍槽，而後加入25L金電鍍液，將294 g氰化金鉀(Au金屬2g/L)加入5L溫純水中，進行溶解，而後加入電鍍槽中，用純水將液量調整到100L，確認P H值是否在4. 7至5. 3範圍內，如果超出範圍使用20%氫氧化鉀溶液進行調整，p H調整後，液溫上升到達90°C時，即可操作。如圖7至9所示，一種印刷電路板導電層的金屬鈀層結構，其包括絕緣基板100、電路層200以及導電層300。該電路層200設置在該絕緣基板100上，該電路層200形成印刷電路板的整體電路。在具體實施的時候可以根據需要，在該絕緣基板100的上表面或者下表面一面上設置該電路層200，也可以同時在該絕緣基板100的上表面以及下表面一面上設置該電路層 200。該導電層300設置在該電路層200上。該電路層200的一側與該絕緣基板100相連接，而該電路層200的另外一側與該導電層300相連接。通過該導電層300以及該絕緣基板100對該電路層200進行包裹。通過該導電層300包括金屬鎳層301、金屬鈀層302以及金屬金層303，
其中，該金屬鎳層301覆蓋在該電路層200上，該金屬鈀層302覆蓋在該金屬鎳層301上，而金屬金層303覆蓋在該金屬鈀層302上。也就是說該金屬鈀層302隔離設置在該金屬鎳層301與該金屬金層303之間。在具體實施的時候，該金屬鈀層302的厚度在O. 01至O. 15 μ m之間，該金屬金層303的厚度在O. 03至O. 05 μ m之間。在具體實施的時候，該電路層200隻設置在該絕緣基板100的一側，該電路層200包括銅箔層201以及頂部電路層202，其中，該銅箔層201設置在該絕緣基板100上，該頂部電路層202設置在該銅箔層201頂部。該電路層200同時設置在該絕緣基板100的上表面以及下表面，該電路層200包括銅箔層201、沉銅層203、鍍層204以及頂部電路層202，其中，該銅箔層201設置在該絕緣基板100上，該沉銅層203設置在該銅箔層201上，該鍍層204設置在該沉銅層203上，該頂部電路層202設置在該鍍層204頂部。
權利要求
1.一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於，包括如下步驟 第一步、對絕緣基板進行覆銅，在該絕緣基板的表面塗敷銅箔，形成覆銅層疊板， 第二步、對第一步中的覆銅層疊板進行烤板，將覆銅層疊板放置在溫度160°C至190°C的環境中持續烤板4個小時， 第三步、對第二步中經過烤板後的覆銅層疊板，依次進行鑽孔加工、沉銅操作、製作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體， 第四步、對第三步中的半成品板體的線路部分依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，為了提高半成品板體線路部分的導電性，依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產步驟為 步驟I、將半成品板體投入清潔槽中進行清潔，本步驟的作用是去除半成品板體銅面輕微氧化物及汙物，將吸附於銅面的空氣及汙物排開，降低液體表面張力，達到溼潤的效果，使得後續處理的藥液得以順利與銅面作用，使用RCOOH進行清潔，RCOOH的濃度為80至120ml/L，清洗溫度為40至50°C，處理時間控制在3至6分鐘， 步驟2、將半成品板體從清潔槽中取出，用清水清洗後進行微腐處理，微腐處理的作用在於去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與後續步驟中的化學鎳層有良好的密著性，在進行微腐處理的過程中選用過硫酸鈉以及CP硫酸的混合液體進行微腐，過硫酸鈉的用量為80至120 g/L，CP硫酸的用量為15至25ml/L，溫度控制在20至30°C，處理時間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 ii m,當微腐液體銅含量達15 g/1的時候需要更新微腐液， 步驟3、將半成品板體從微腐液中取出，用清水清洗後進行酸洗處理，清洗後進行預浸，其中，酸洗的作用是去除微蝕後的銅面氧化物，預浸的作用是維持下面步驟中活化槽中的酸度，使銅面在無氧化物的狀態下進入下面步驟中的活化槽，進行酸洗處理的時候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L，處理時間控制在I至I. 5分鐘，在進行預浸的時候控制鹽酸的濃度為30 ml/L，預浸時間控制在I至2分鐘， 步驟4、經過預浸的半成品板體直接置入活化槽中進行活化操作，活化操作是在半成品板體進行無電解鎳之前的前處理，對銅表面進行催化活化，其具體包含將鈀與銅進行置換，使鈀活性核完整吸附在銅表面，通過活化操作能夠使鈀催化核選擇性的吸附在銅上，讓無電解鎳充分的鍍在銅表面上， 步驟5、對經過活化處理的半成品板體進行鍍鎳操作，鍍鎳操作是在活化後的半成品板體銅面鍍上一層鎳，作為阻絕金與銅之間的遷移、擴散的障蔽層， 步驟6、對經過鍍鎳操作的半成品板體進行清洗後進行鍍鈀操作，在半成品板體的鎳層上鍍鈀層，鈀層的厚度在0.01至0. 15 ii m之間， 步驟7、對經過鍍鈀操作的半成品板體進行清洗後進行鍍金操作，在半成品板體的鈀層上鍍金層，金層的厚度在0.03至0.05 ii m之間。
2.如權利要求I所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第一步中在該絕緣基板的兩側面塗敷銅箔，形成覆銅層疊板，並利用酸性溶液進行減銅操作。
3.如權利要求2所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第三步中，具體操作步驟為，首先進行進行鑽孔加工，鑽孔加工後，採用化學非電解鍍銅方式處理在銅箔上形成第一鍍層，使兩側銅箔相互導通，以完成沉銅操作，對該第一鍍層的表面進行電解鍍銅處理，在該第一鍍層上形成第二鍍層，為了在覆銅層疊板的第二鍍層表面形成電路，在該第二鍍層上貼附含有感光劑的幹膜，而後，通過光學處理工序進行曝光和顯像，形成用於形成電路的幹膜開口部，對需要形成電路的部位進行電解鍍銅處理，形成銅鍍層，通過剝離工序除去該銅鍍層周邊的該感光用幹膜，從而完成製作線路的操作，得到線路，在該線路上再次貼附含有感光劑的幹膜，再次貼附幹膜後，為了在通過光學處理工序形成的該線路上形成外部電路，經曝光和顯像工序形成用於形成外部電路的蝕刻保護膜，對通過光學處理工序形成的用於構成外部電路的蝕刻保護膜以外的銅箔、第一鍍層、第二鍍層進行蝕刻，形成外部電路後，通過剝離工序除去外部電路周邊的銅箔、第一鍍層、第二鍍層，為了確保蝕刻電路之間相互絕緣，進行PSR工序或聚醯亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進行表面處理區域以外的電路之間形成絕緣層。
4.如權利要求I所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第四步的步驟4中，在進行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸製成活化液進行活化操作，活化具體步驟為，首先在處理槽中放入約60%建浴量的水，而後按照20ml/l的濃度加入鹽酸，之後按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而後加入水至所定的容量，並充分攪拌，加熱使液體溫度到20至30°C，處理2至5分鐘，以完成活化過程。
5.如權利要求I所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第四步的步驟5中，進行鍍鎳操作的時候應用如下成分，硫酸鎳用以提供鎳離子，次亞磷酸鈉用以提供電子，使鎳離子還原為金屬鎳，錯合劑用以形成鎳錯離子，降低游離鎳離子濃度，防止氫氧化鎳及亞磷酸鎳生成，增加浴安定性、PH緩衝，pH調整劑用以維持適當PH值，安定劑用以防止鎳在膠體粒子或其它微粒子上還原，穩定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負電位，使啟鍍容易及增加還原效率， 鍍鎳步驟為，首先加入去離子水至槽體2/3位置，而後加入18. 75L/100L還原劑、錯合劑、添加劑並均勻攪拌，還原劑、錯合劑、添加劑的重量百分比為I :1 1 ;而後加入6.25L/100L硫酸鎳並均勻攪拌之；後再加200ml/100L 添加劑並均勻攪拌；用去離子水調整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C ;打開循環過濾，控制時間在15至25分鐘，從而完成鍍鎳操作，在鍍鎳步驟中始終控制PH值控制在4. 5±0. 2，升高pH值以28%的氨水溶液調整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調整。
6.如權利要求I所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第四步的步驟6中，進行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業條件為，金屬Pd的含量控制在0 . 8至I . 2 g/L，溫度控制在5 Q至5 4 °C，還原劑濃度控制在I . 5至I Q g/L, PH值控制在7 . 3至7 . 9，電鍍時間控制在3至I 0分鐘，金屬Pd析出純度為9 4至9 8 %，析出速度為0 . 4至0 . 8 u m/hr, 鍍鈀操作的具體步驟為，以100L建浴條件為例，首先在電鍍槽內加入純水40L，而後，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽裡，再加入2. 5L鈀補給液，確認P H值為7. 5至7. 7，範圍外的時候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進行調整，最後，用純水將液量調整到100L，將液溫調整到50至54°C，一邊攪拌一邊緩慢加入還原劑300g，使之完全溶解，經過3至I Q分鐘完成鍍鈕操作。
7.如權利要求I所述的一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法，其特徵在於在第四步的步驟7中，進行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業條件為，金屬金的含量控制在I. 5至2. 5g/L，溫度控制在8 O至95°C，PH值控制在4. 7至5. 3，析出速度為O . 3至O .4 u m/20分，時間控制在15至2 O分鐘， 鍍金操作的具體步驟為，以IOOL建浴條件為例，首先,將60L純水加入電鍍槽,而後加A 25L金電鍍液,將294 g氰化金鉀(Au金屬2g/L)加入5L溫純水中，進行溶解,而後加入電鍍槽中，用純水將液量調整到100L，確認p H值是否在4. 7至5. 3範圍內，如果超出範圍使用20%氫氧化鉀溶液進行調整，p H調整後，液溫上升到達90°C時，即可操作。
8.—種印刷電路板導電層的金屬鈀層結構，其特徵在於包括絕緣基板、電路層以及導電層，該電路層設置在該絕緣基板上，該電路層形成印刷電路板的整體電路，該導電層設置在該電路層上，該電路層的一側與該絕緣基板相連接，而該電路層的另外一側與該導電層相連接，通過該導電層以及該絕緣基板對該電路層進行包裹， 該導電層包括金屬鎳層、金屬鈀層以及金屬金層，其中，該金屬鎳層覆蓋在該電路層上，該金屬鈀層覆蓋在該金屬鎳層上，而金屬金層覆蓋在該金屬鈀層上，該金屬鈀層的厚度在0.01至0. 15u m之間，該金屬金層的厚度在0.03至0.05 ii m之間。
9.如權利要求8所述的一種印刷電路板導電層的金屬鈀層結構，其特徵在於該電路層只設置在該絕緣基板的一側，該電路層包括銅箔層以及頂部電路層，其中，該銅箔層設置在該絕緣基板上，該頂部電路層設置在該銅箔層頂部。
10.如權利要求8所述的一種印刷電路板導電層的金屬鈀層結構，其特徵在於該電路層同時設置在該絕緣基板的上表面以及下表面，該電路層包括銅箔層、沉銅層、鍍層以及頂部電路層，其中，該銅箔層設置在該絕緣基板上，該沉銅層設置在該銅箔層上，該鍍層設置在該沉銅層上，該頂部電路層設置在該鍍層頂部。
全文摘要
本發明涉及一種在印刷電路板的導電層中設置金屬鈀層的方法及其層狀結構，其方法為首先對絕緣基板進行覆銅，而後進行烤板，之後依次進行鑽孔加工、沉銅操作、製作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體，最後對半成品板體的線路部分依次進行沉鎳、沉鈀、沉金操作，通過在對印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設置金屬鈀層，能夠大大降低金層的厚度，從而達到降低材料成本的作用。
文檔編號H05K3/18GK102802364SQ20121033299
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者嶽長來 申請人:嶽長來