無化學鍍孔金屬化工藝——黑孔化方法
2023-12-02 07:44:31 2
專利名稱：無化學鍍孔金屬化工藝——黑孔化方法
技術領域：
本發明涉及印製電路板孔金屬化工藝，一種無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法。
本發明屬於印製電路板製造技術領域。
在現有技術中，印製電路板孔金屬化工藝，一般是使用化學鍍的方法，即在印製板進行全板電鍍工序前，經予處理-敏化、活化處理，然後，用化學鍍孔金屬化方法，在非金屬基底上沉積上一層金屬後，再進行電鍍銅工序，例如常規通孔電鍍(PTH)工藝，其工藝流程如下覆銅層壓板→清洗→敏化→活化→化學鍍銅→電鍍銅這種方法存在以下不足之處1.在化學鍍過程中，會產生氫氣，在鍍孔中由於氫氣的逸出會阻礙鍍液浸入孔的表面，以至造成孔內金屬化不完全的現象;
2.在化學鍍過程中，一般採用甲醛作還原劑，這往往會引起歧化反應，影響鍍銅質量，甚至造成槽液分解，耗費槽液，還存在嚴重汙染問題;
3.化學鍍工藝複雜，鍍前要進行予處理，例如敏化、活化等多道工序，活化需要使用貴重金屬，如Pd，處理過程要求自動控制設備，又因化學鍍銅的鍍液極不穩定，易分解，化學鍍過程中要耗費大量水，因此，該工藝浪費大，成本高。
本發明的目的在於克服以上不足，提供一種無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法。
本發明的技術要點在於，利用一種具有一定導電性的黑孔化液，將其塗在覆銅板的通孔中，使之代替化學鍍工藝中，沉積在基底上的一層金屬，使用這種方法可簡化予處理程序，節約材料，減少汙染，降低成本。
黑孔化方法的工藝流程覆銅層壓板→清洗→黑孔化→乾燥→去膜→電鍍銅具體作法是1.清洗目的是清除印製板通孔中的油汙和其它雜質，有利於中和樹脂表面的電渮，以利於黑孔化液在孔壁上完全吸附;該工序分兩步進行;
a.鹼洗將機加工好的覆銅層壓板，浸入含有濃度為5～20%的NaOH鹼溶液的鹼洗槽中浸泡5～20分鐘，溫度保持在20～60℃範圍，取出後，用水衝洗，再用去離子水衝洗乾淨;
b.酸洗將鹼洗過的覆銅層壓板(印製板)，放入濃度為10%的稀硫酸溶液中，在室溫狀態下，浸漬1～3分鐘，取出後，用水衝洗，再用去離子水衝洗乾淨;
2.黑孔化將印製板浸入黑孔化液中，溫度保持在15～40℃，浸漬1～10分鐘，使黑孔化液均勻地塗復在孔壁上，並於絕緣基底層接觸良好，製得黑孔化板;
3.乾燥將黑孔板置於室溫下真空乾燥或加熱乾燥，加熱溫度在75～120℃範圍，保溫20～30分鐘，可使用遠紅外烘乾機或其它烘乾設備進行，經此工序使孔內形成均勻的黑色薄膜;
4.去膜經上述工序的印製板，所有暴露部分均塗有一層黑色薄膜，此工序是要將銅層表面的黑色薄膜除去;用以下方法進行a.機械法，利用擦板機或其它工具，擦去殘留在銅層表面的黑色薄膜;
b.弱腐蝕法用200g/l過硫酸鈉及濃度為0.4～1%的硫酸液，配製成弱腐蝕液，將黑孔板放入弱腐蝕液槽中，在室溫下浸泡約1分鐘，取出後立即用水衝洗;該過程應在專用槽中進行，利用循環泵過濾，弱腐蝕液可循環使用。
5.電鍍銅將黑孔化板浸入濃度為5%的硫酸溶液中浸漬，取出後，在常規酸性電鍍槽中進行全板電鍍，電鍍時電流控制在1～1.5A/dm2，時間保持0.5小時，鍍層厚度達6μm即可。
經過以上工序後，即可按常規的圖形電鍍工藝完成印製電路板的製作。
黑孔化液配方如下，配方1化合物名稱 規格 配比(WT%)石墨及碳黑 小於3μm 0.1～5鹼性金屬氫氧化物 CP 0.1～1.5表面活性劑 離子型 0.01～2矽膠 PH8～10 小於0.5水溶性聚合物 分子量1000～3000 0.01～0.2去離子水 PH7 平衡配方2化合物名稱 規格 配比(WT%)膠體石墨 固體含量10～25% 20～50表面活性劑 離子型 0.01～0.1氫氧化物 CP 0.01～0.05矽膠 PH8～10 小於0.3去離子水 PH7 平衡按以上比例將黑孔化液配好以後，放入容器中，用高速攪拌器(大於2000轉/分)攪拌，直至製成均勻的懸浮液，PH值控制在8～10之間。
本發明的實施例如下將進行孔加工後的覆銅層壓板，除去孔內毛刺後，放進鹼洗槽中浸泡5分鐘，槽的溫度為40℃，取出後用水衝洗，再放入去離子水槽中浸泡，並立即取出放入酸洗槽中，浸漬2分鐘，槽中溫度為室溫;取出後用大水衝洗，再放入去離子水槽中浸泡，並立即取出，放進黑孔化液槽中，該槽中的溫度為22℃，浸漬4分鐘後取出，放進裝有循環鼓風裝置的烘箱中烘乾，溫度控制在105℃，放置25分鐘後取出，冷卻至室溫後，再將其放入弱腐蝕液槽中浸泡30～60秒鐘後，印製板表面的黑色簿膜成片脫落，取出並用大水衝洗，即可進行全板電鍍。將去膜後的印製板浸泡在濃度為5%(VOL)的硫酸溶液槽中，然後，取出並放入電鍍銅槽中鍍銅，電流控制在1A/dm2，時間為30分鐘。
此實施例中，黑孔化液的配方為化合物名稱 規格 配比(WT%)膠體石墨 固體含量為12% 40表面活性劑 離子型 0.01氫氧化物 CP 0.02矽膠 PH8～10 0.1去離子水 PH7 平衡電鍍銅液的配方為硫酸銅 100 g/l硫酸 184 g/lCl-1(氯離子) 60m g/l153添加劑 8～10mg/l
全板電鍍工序完成後，即可按常規圖形電鍍工藝完成印製電路板的製作。
本發明與化學鍍孔金屬化工藝相比具有下述效果1.用本發明的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法處理的印製板的金屬化孔可靠性高，各項指標均符合印製電路板的國家標準(GB4588.2-84)要求;
2.本方法的工藝流程簡單，易於操作;
3.本方法不使用有毒的甲醛溶液，黑孔化溶液穩定，無毒，無味，無腐蝕，減少汙染;又因清洗液中含銅量小於1PPM，所以清洗水可以反覆使用，大大減少用水量;
4.節省銅及貴金屬，所以使用本方法生產的印製電路板成本低，每平方米約10～15元，而用一般化學鍍孔金屬化工藝生產則需20～30元。
本發明的方法安全可靠，便於生產中大量使用;本發明的方法特別適用於小孔、高密度的印製電路板製造工藝。
權利要求
1.一種用於製造印製電路板的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其工藝流程將覆銅層壓板經清洗、孔金屬化後再鍍銅，其特徵在於將電鍍前的覆銅層壓板(印製板)進行黑孔化處理，使其孔壁上塗覆上一層黑孔化薄膜，然後經乾燥、去膜處理，再進行電鍍銅工序。
2.根據權利要求1所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於黑孔化處理將印製板浸入黑孔化液中，溫度保持在15～40℃，浸漬1～10分鐘，使黑孔化液均勻地塗復在孔壁上，並於絕緣基底層接觸良好，製得黑孔化板。
3.根據權利要求1所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於清洗工序按如下步序進行a.鹼洗將機加工好的覆銅層壓板，浸入含有濃度為5～20%的NaOH鹼溶液的鹼洗槽中浸泡5～20分鐘，溫度保持在20～60℃範圍，取出後，用水衝洗，再用去離子水衝洗乾淨;b.酸洗將鹼洗過的覆銅層壓板(印製板)，放入濃度為10%的稀硫酸溶液中，在室溫狀態下，浸漬1～3分鐘，取出後，用水衝洗，再用去離子水衝洗乾淨。
4.根據權利要求2所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於黑孔化液的配方為化合物名稱 規格 配比(WT%)石墨及碳黑 小於3μm 0.1～5鹼性金屬氫氧化物 CP 0.1～1.5表面活性劑 離子型 0.01～2矽膠 PH8～10 小於0.5水溶性聚合物 分子量1000～3000 0.01～0.2去離子水 PH7 平衡
5.根據權利要求2所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於黑孔化液的配方為化合物名稱 規格 配比(WT%)膠體石墨 固體含量10～25% 20～50表面活性劑 離子型 0.01～0.1氫氧化物 CP 0.01～0.05矽膠 PH8～10 小於0.3去離子水 PH7 平衡
6.根據權利要求1所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於乾燥將黑孔化板置於室溫下真空乾燥或加熱乾燥，加熱溫度在75～120℃範圍，保溫20～30分鐘，使孔內形成均勻的黑色薄膜;去膜經上述工序的印製板，所有暴露部分均塗有一層黑色薄膜，此工序是要將銅層表面的黑色薄膜除去;用以下方法進行a.機械法，利用擦板機或其它工具，擦去殘留在銅層表面的黑色薄膜;b.弱腐蝕法用200g/l過硫酸鈉及濃度為0.4～1%的硫酸溶液，配製成弱腐蝕液，將黑孔板放入弱腐蝕液槽中，在室溫下浸泡約1分鐘，取出後立即用水衝洗。
7.根據權利要求1所述的無化學鍍孔金屬化工藝-黑孔化方法，其特徵在於電鍍銅將黑孔化板浸入濃度為5%的硫酸溶液中浸漬，取出後，再在常規酸性電鍍槽中進行全板電鍍，電鍍時電流控制在1～1.5A/dm2，時間保持0.5小時，鍍層厚度達6μm即可。
全文摘要
本發明涉及印製電路板孔金屬化工藝，一種無化學鍍孔金屬化工藝——黑孔化方法。本發明屬於印製電路板製造工藝領域。其工藝流程是在印製板電鍍前進行黑孔化處理，使其孔壁上塗覆上一層黑孔化膜，然後經乾燥、去膜處理，再進行電鍍銅工序。本方法與化學鍍孔金屬化工藝相比具有可靠性高，工藝流程簡單，黑孔化液無毒、無味、無腐蝕、減少汙染，用水量少，節省銅及貴金屬，成本低的效果；本方法安全可靠，便於生產中大量使用；本方法特別適用於小孔、高密度的印製電路板製造工藝。
文檔編號H05K3/42GK1063395SQ91100028
公開日1992年8月5日 申請日期1991年1月10日 優先權日1991年1月10日
發明者王啟明, 王桂香, 吳鴻琴, 張煥印 申請人:機械電子工業部第十五研究所