CN103343366A - 印制线路板的电镀锡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印制线路板的电镀锡方法，包括以下步骤：（1）镀锡前处理工序；（2）镀锡工序；（3）镀锡后处理工序，所述步骤（2）镀锡工序包括（J）一次镀锡：在镀锡缸内将工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，其中所述工作件在镀锡液中的浸泡时间为1-3s；以及（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡。本发明的电镀锡方法中的镀锡工序包括两次镀锡，通过这种镀锡方法，可以在基本不增加时间及原材料成本的同时，增加药水浸润性，减少气泡，使孔内镀锡均匀，避免镀锡气泡孔内无铜，更好地满足电镀品质要求。
Description
技术领域
本发明涉及线路板制造领域，尤其是涉及一种印制线路板的电镀锡方法。
背景技术
随着电子技术飞速发展，无论是军需品还是通讯用线路板，线路板都向着小型化集成化发展。而线路板日趋要求孔径逐渐变小，层数和板厚不断提高，从而造成高纵横比工艺日益迫切需求。行业内关于PCB深孔镀铜方面的试验和采取的措施较为成熟，但对镀锡抗蚀性能的研究不多，在PCB深孔的加工过程中，镀锡抗蚀性能面临着严峻的考验，如何有效改善镀层抗蚀能力，降低孔内无铜报废比例、提高板件品质是PCB行业需解决的迫切问题。
现有的PCB板镀锡工艺流程为：上板→除油→水洗→微蚀→水洗→酸洗→镀铜→水洗→预浸→镀锡→水洗→下板。在镀锡过程中，深孔内易藏气泡，除设备循环外，孔内药水主要依靠震荡和摇摆进入孔内，因摇摆强度和频率在设备安装时就基本确定，一般很难改变。在一次过拉的情况下，经常由于PCB板孔内存在空气，药水浸润性不够，导致镀锡不良，出现孔内无铜等电镀不良缺陷，超过IPC接受标准或客户标准，严重影响品质问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述现有技术的缺陷，提供一种印制线路板的电镀锡方法。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种印制线路板的电镀锡方法，包括以下步骤：
（1）镀锡前处理工序；（2）镀锡工序；（3）镀锡后处理工序，所述步骤（2）镀锡工序包括（J）一次镀锡：在镀锡缸内将工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，其中所述工作件在镀锡液中的浸泡时间为1-3s；以及（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡。
所述（1）镀锡前处理工序主要包括：
（A）上板：将工作件放置在台板上；
（B）除油：用除油剂对工作件进行除油，该步骤使PCB表面干净。除油剂主要由酸性物质和阴离子表面活性剂组成，浓度控制范围80-120ml/l，温度为35-45℃；
（C）水洗：本步骤用于将经步骤（B）处理的工作件表面的除油剂完全清除；
（D）微蚀：用微蚀液对经步骤（C）处理的工作件表面进行轻微腐蚀，去掉PCB表面氧化物同时使表面粗化；每升所述微蚀液主要成分包括：Na2S2O8：40-60g，98wt%H2SO4：10-30ml，Cu2+：3-15g，上述Cu2+来源于CuSO4·5H2O；温度为28-32℃，微蚀速率控制在15-35mg/cm2；
（E）水洗：本步骤用于将经步骤（D）处理的工作件表面的微蚀液完全清除；
（F）酸洗，采用酸液对经步骤（E）处理的工作件进行清洗；每升所述酸液中，98wt%H2SO4含量为80-120ml；
（G）镀铜：在镀铜缸内将经步骤（F）处理的工作件利用镀铜溶液进行镀铜；每升镀铜溶液中含有：CuSO4：60-90g，98wt%H2SO4：108.7ml-130.4ml，Cl-：40-70mg，上述Cl-来源于盐酸；镀铜添加剂含量0.5-1.5ml，镀铜辅助剂含量6-18ml，所述镀铜添加剂主要成分为甲醇、聚醚、有机盐；所述镀铜辅助剂主要成分为聚甲烷基二醇。工艺参数为：温度21～30℃；
（H）水洗：本步骤用于将经步骤（G）处理的工作件表面的镀铜液完全清除；
（I）预浸，本步骤用于活化PCB铜面，同时防止将前处理时的药液带入镀锡主槽中而污染镀锡液，每升预浸液中98wt%H2SO4含量为80-120ml。
所述镀锡工序包括：
（J）一次镀锡：在镀锡缸内将经步骤（I）处理的工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，其中所述工作件在镀锡液中的浸泡时间为1-3s；以及（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡。
所述镀锡后处理工序包括：
（L）水洗：本步骤用于将经二次镀锡处理后的工作件表面的镀锡液完全清除；
（M）下板。
在其中一些实施例中，每升所述镀锡液中的组分含量为:SnSO4：35-45g，98wt%H2SO4：80-120ml，纯锡添加剂A：15-25ml，纯锡添加剂B：30-50ml；纯锡添加剂A主要成分为甲醇和几茶酚，纯锡添加剂B主要成分为烷基芳基聚醚酒精。
在其中一些实施例中，每升所述镀锡液中的组分含量为：SnSO4：40g，98wt%H2SO4：100ml，纯锡添加剂A：20ml，纯锡添加剂B：40ml。
在其中一些实施例中，所述步骤（2）镀锡工序中的工艺参数为：温度19-25℃，优选为22℃。
本发明相对于现有技术的优点在于：
本发明提供的上述印制线路板的电镀锡方法，它针对所有板料，尤其是小孔板，其在镀锡的现有工艺基础上增加了一次镀锡过程，在电镀天车运行程序中在锡缸做两次镀锡，一次镀锡时板进入药液后迅速提升，然后再次进入进行二次镀锡。一次镀锡时旨在赶走孔内气泡，二次镀锡旨在PCB表面及孔内镀锡。通过本发明的镀锡工艺流程，可以增加药水浸润性，减少气泡，使孔内镀锡均匀，避免镀锡气泡孔内无铜，更好地满足电镀品质要求。
在本申请的电镀锡方法中，每消耗200±40AH电量需添加纯锡添加剂A100±20ml，需添加纯锡添加剂B50±10ml。电量是电流和电镀时间的乘积，电流是电流密度和受镀面积的乘积。上述电流密度的设定是根据生产板的尺寸、镀层厚度计算得出，不同的生产板数据不同；上述二次电镀锡时间根据生产板的尺寸及镀层厚度计算得出，不同的生产板数据不同。在实际生产中，电镀1-3s时对添加剂的消耗很少。同样，对于一次电镀时所用时间1-3s相对于二次电镀锡的时间消耗，增加是非常小的。
本发明采取的电镀锡方法中的镀锡工序虽然包含两次镀锡，但其消耗的镀锡液量及所耗费的时间与现有仅包含一次镀锡过程的镀锡方法相比增加量微乎其微，在所耗费时间及原材料成本基本无增加的前提下，本发明电镀锡方法弥补了小孔板孔内气泡驱赶不足的缺陷，加强孔内药水交换能力，可避免孔内无铜缺陷，并大大提高了镀锡抗蚀性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的效果图；
图2为本发明对比例1的效果图；
图3为本发明实施例2的效果图；
图4为本发明实施例3的效果图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。
实施例中PCB线路板板料为GA-170-LL，最小孔径为0.20+0.08/-0.1mil，在下列实施例中，使用的各种原料都是本领域技术中常规使用的原料，电镀辅助剂和添加剂等亦为常规原料。以下为本实施例中用到的原料的供应商：
纯锡添加剂A，商品名称为：RONASTAN EC纯锡添加剂A，购自罗门哈斯电子材料（东莞）有限公司；
纯锡添加剂B，商品名称为：RONASTAN EC纯锡添加剂B，购自罗门哈斯电子材料（东莞）有限公司；
镀铜添加剂，商品名称为：COPPER GLEAM2001铜添加剂，购自罗门哈斯电子材料（东莞）有限公司；
镀铜辅助剂，商品名称为：COPPER GLEAM2001铜辅助剂，购自罗门哈斯电子材料（东莞）有限公司；
微蚀液，商品名称：微蚀液YH-36，购自广州南沙华卓化工有限公司；
除油剂，商品名称：电镀除油剂，购自中山市马谦化工技术有限公司；
实施例1
一种印制线路板的电镀锡方法，它包含以下步骤：
（1）镀锡前处理工序：
（A）上板：将工作件放置在台板上；
（B）除油：用除油剂对工作件进行除油，使PCB表面干净，除油剂的浓度为100ml/l，温度为40℃；
（C）水洗：将经步骤（B）处理的工作件表面的除油剂完全清除；
（D）微蚀：用微蚀液对经步骤（C）处理的工作件表面进行轻微腐蚀，去掉PCB表面氧化物同时使表面粗化，每升微蚀液主要成分包括：Na2S2O8含量50g，98wt%H2SO4含量20ml，Cu2+含量9g（来源于CuSO4·5H2O），温度为30℃，微蚀速率控制在25mg/cm2；
（E）水洗：将经步骤（D）处理的工作件表面的微蚀液完全清除；
（F）酸洗：采用酸液对经步骤（E）处理的工作件进行清洗，每升所述酸液中，98wt%H2SO4含量为100ml；
（G）镀铜：在镀铜缸内将经步骤（F）处理的工作件利用镀铜溶液进行镀铜；每升镀铜溶液中CuSO4含量为75g，98wt%H2SO4含量为119.55ml，Cl-含量为55mg（来源于盐酸），镀铜添加剂含量0.85ml，镀铜辅助剂含量10ml，温度为25℃；电镀条件为：电流密度为15ASF（安培/平方英尺），电镀时间75min；
（H）水洗：将经步骤（G）处理的工作件表面的镀铜液完全清除；
（I）预浸：本步骤用于活化PCB铜面，同时防止将前处理时的药液带入镀锡主槽中而污染镀锡液，每升预浸液中98wt%H2SO4含量为100ml；
（2）镀锡工序：
（J）一次镀锡：在镀锡缸内将经步骤（I）处理的工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，每升镀锡液中的SnSO4的含量为40g，98wt%H2SO4的含量为100ml，纯锡添加剂A的含量为：20ml，纯锡添加剂B的含量为：40ml，温度22℃；工作件在镀锡液中的浸泡时间为2s；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡，每升镀锡液中的SnSO4的含量为40g，98wt%H2SO4的含量为100ml，纯锡添加剂A的含量为：20ml，纯锡添加剂B的含量为：40ｍl，温度22℃；第二工作件在镀锡液中的浸泡时间为8min；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
上述二次镀锡过程共消耗镀锡液中纯锡添加剂A约为919.73ml，纯锡添加剂B约为459.86ml；
（3）镀锡后处理工序：
（L）水洗：将经步骤（K）处理的工作件表面的镀锡液完全清除；
（M）下板。
为了显示本实施例的效果，二次镀锡后，板材经过退锡，对其孔内做切片处理，得到效果图1。如图1所示，可以看出孔壁镀铜完整，无断铜现象。该结果证明使用本实施例1方法进行镀锡，不会出现孔内无铜现象，提高了镀锡抗蚀性能。
对比例1采用现有PCB镀锡工艺进行镀锡
采用现有的PCB板镀锡工艺流程，使用相同板料GA-170-LL，最小孔径为0.20+0.08/-0.1mil，评估效果。
板料经过以下步骤：
（1）镀锡前处理工序：
（A）上板：将工作件放置在台板上；
（B）除油：用除油剂对工作件进行除油，使PCB表面干净，除油剂的浓度为100ml/l，温度为40℃；
（C）水洗：将经步骤（B）处理的工作件表面的除油剂完全清除；
（D）微蚀：用微蚀液对经步骤（C）处理的工作件表面进行轻微腐蚀，去掉PCB表面氧化物同时使表面粗化，每升微蚀液主要成分包括：Na2S2O8含量50g，98wt%H2SO4含量20ml，Cu2+含量9g（来源于CuSO4·5H2O），温度为30℃，微蚀速率控制在25mg/cm2；
（E）水洗：将经步骤（D）处理的工作件表面的微蚀液完全清除；
（F）酸洗：采用酸液对经步骤（E）处理的工作件进行清洗，每升所述酸液中，98wt%H2SO4含量为100ml；
（G）镀铜：在镀铜缸内将经步骤（F）处理的工作件利用镀铜溶液进行镀铜；每升镀铜溶液中CuSO4含量为75g，98wt%H2SO4含量为119.55ml，Cl-含量为55mg（来源于盐酸），镀铜添加剂含量0.85ml，镀铜辅助剂含量10ml，温度为25℃，电镀条件为：电流密度为15ASF，电镀时间75min；
（H）水洗：将经步骤（G）处理的工作件表面的镀铜液完全清除；
（I）预浸：本步骤用于活化PCB铜面，同时防止将前处理时的药液带入镀锡主槽中而污染镀锡液，每升预浸液中98wt%H2SO4含量为100ml；
（2）镀锡工序：
（J）一次镀锡：在镀锡缸内将经步骤（I）处理的工作件利用镀锡液进行镀锡，每升镀锡液中的SnSO4的含量为40g，98wt%H2SO4的含量为100ml，纯锡添加剂A的含量为：20ml，纯锡添加剂B的含量为：40ml，温度22℃；工作件在镀锡液中的浸泡时间为8min；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
上述镀锡过程消耗镀锡液中纯锡添加剂A约为916.67ml，纯锡添加剂B约为458.33ml；
（3）镀锡后处理工序：
（K）水洗：将经步骤（J）处理的工作件表面的镀锡液完全清除；
（L）下板。
用对比例1的方法进行镀锡后，板材经过退锡，对其孔内做切片处理，得到效果图2。如图2所示，镀锡不良使得孔内产生环状空洞，其明显的特征是孔内的铜层厚度正常，断层边缘有明显被蚀刻的痕迹。
实施例2
一种印制线路板的电镀锡方法，它包含以下步骤：
（1）镀锡前处理工序：
（A）上板：将工作件放置在台板上；
（B）除油：用除油剂对工作件进行除油，使PCB表面干净。除油剂的浓度为80ml/l，温度为35℃；
（C）水洗：将经步骤（B）处理的工作件表面的除油剂完全清除；
（D）微蚀：用微蚀液对经步骤（C）处理的工作件表面进行轻微腐蚀，去掉PCB表面氧化物同时使表面粗化，每升微蚀液主要成分包括：Na2S2O8含量40g，98wt%H2SO4含量为10ml，Cu2+含量3g（来源于CuSO4·5H2O），温度为28℃，微蚀速率控制在15mg/cm2；
（E）水洗：经步骤（D）处理的工作件表面的微蚀液完全清除；
（F）酸洗：采用酸液对经步骤（E）处理的工作件进行清洗，每升酸液中，98wt%H2SO4含量为80ml；
（G）镀铜：在镀铜缸内将经步骤（F）处理的工作件利用镀铜溶液进行镀铜；每升镀铜溶液中CuSO4含量为60g，98wt%H2SO4含量为108.7ml，Cl-含量为40mg（来源于盐酸），镀铜添加剂含量0.5ml，镀铜辅助剂含量6ml，温度为21℃；电镀条件为：电流密度为15ASF，电镀时间75min；
（H）水洗：将经步骤（G）处理的工作件表面的镀铜液完全清除；
（I）预浸：本步骤用于活化PCB铜面，同时防止将前处理时的药液带入镀锡主槽中而污染镀锡液，每升预浸液中98wt%H2SO4含量为80ml；
（2）镀锡工序：
（J）一次镀锡：在镀锡缸内将经步骤（I）处理的工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，每升镀锡液中的SnSO4的含量为35g，98wt%H2SO4的含量为80ml，纯锡添加剂A的含量为：15ml，纯锡添加剂B的含量为：30ml，温度19℃；工作件在镀锡液中的浸泡时间为1s；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡，每升镀锡液中的SnSO4的含量为35g，98wt%H2SO4的含量为80ml，纯锡添加剂A的含量为：15ml，纯锡添加剂B的含量为：30ml，温度19℃；第二工作件在镀锡液中的浸泡时间为8min；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
上述二次镀锡过程共消耗镀锡液中纯锡添加剂A约为918.20ml，纯锡添加剂B约为459.10ml；
（3）镀锡后处理工序：
（L）水洗：将经步骤（K）处理的工作件表面的镀锡液完全清除；
（M）下板。
为了显示本实施例2的效果，二次镀锡后，板材经过退锡，对其孔内做切片处理，得到图3。如图3所示，可以看出孔壁镀铜完整，无断铜现象。该结果证明使用本实施例2的方法进行镀锡，不会出现孔内无铜现象，提高了镀锡抗蚀性能。
实施例3
一种印制线路板的电镀锡方法，它包含以下步骤：
（1）镀锡前处理工序：
（A）上板:将工作件放置在台板上；
（B）除油：用除油剂对工作件进行除油，使PCB表面干净，除油剂的浓度为120ml/l，温度为45℃；
（C）水洗：将经步骤（B）处理的工作件表面的除油剂完全清除；
（D）微蚀：用微蚀液对经步骤（C）处理的工作件表面进行轻微腐蚀，去掉PCB表面氧化物同时使表面粗化，每升微蚀液主要成分包括：Na2S2O8含量60g，98wt%H2SO4含量为30ml，Cu2+含量15g（来源于CuSO4·5H2O），温度为32℃，微蚀速率控制在35mg/cm2；
（E）水洗：将经步骤（D）处理的工作件表面的微蚀液完全清除；
（F）酸洗：采用酸液对经步骤（E）处理的工作件进行清洗，每升酸液中，98wt%H2SO4含量为120ml；
（G）镀铜：在镀铜缸内将经步骤（F）处理的工作件利用镀铜溶液进行镀铜；每升镀铜溶液中CuSO4含量为90g，98wt%H2SO4含量为130.4.ml，Cl-含量为70mg（来源于盐酸），镀铜添加剂含量1.5ml，镀铜辅助剂含量18ml，温度为30℃；电镀条件为：电流密度为15ASF，电镀时间75min；
（H）水洗：将经步骤（G）处理的工作件表面的镀铜液完全清除；
（I）预浸：本步骤用于活化PCB铜面，同时防止将前处理时的药液带入镀锡主槽中而污染镀锡液，每升预浸液中98wt%H2SO4含量为120ml；
（2）镀锡工序：
（J）一次镀锡：在镀锡缸内将经步骤（I）处理的工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，每升镀锡液中的SnSO4含量为45g，98wt%H2SO4的含量为120ml，纯锡添加剂A的含量为25ml，纯锡添加剂B的含量为50ml，温度25℃；工作件在镀锡液中的浸泡时间为3s；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡，每升镀锡液中的SnSO4含量为45g，98wt%H2SO4的含量为120ml，纯锡添加剂A的含量为25ml，纯锡添加剂B的含量为50ml，温度25℃；第二工作件在镀锡液中的浸泡时间为8min；电流密度为12ASF；电镀面积：C/S为0.528ft2，S/S为0.389ft2。
上述镀锡过程消耗镀锡液中纯锡添加剂A约为920.26ml，纯锡添加剂B约为460.13ml；
（3）镀锡后处理工序：
（L）水洗：将经步骤（K）处理的工作件表面的镀锡液完全清除；
（M）下板。
为了显示本实施例3的效果，二次镀锡后，板材经过退锡，对其孔内做切片处理，得到图4。如图4所示，可以看出孔壁镀铜完整，无断铜现象。该结果证明使用本实施例3的方法，不会出现孔内无铜现象，提高了镀锡抗蚀性能。
表1本申请实施例与对比例镀锡过程所消耗镀锡液主要成分量对比
| 实施例2 | 实施例1 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 纯锡添加剂A消耗量 | 918.20ml | 919.73ml | 920.26ml | 916.67ml |
| 纯锡添加剂B消耗量 | 459.10ml | 459.86ml | 460.13ml | 458.33ml |
表2本申请实施例1与对比例1镀锡过程所消耗时间对比
| 实施例1 | 对比例1 | |
| 一次镀锡时间 | 2s | 0 |
| 二次镀锡时间 | 8min | 8min |
| 镀锡工序总时 | 8min2s | 8min |
从表1、2可以看出，在电镀面积相同的情况下，实施例1-3镀锡工序虽然包含两次镀锡，但最终所消耗的镀锡液量以及所耗费时间与对比例1差别非常小，而根据图1-4可以看出，实施例1-3孔壁镀铜完整，无断铜现象；而对比例1镀锡不良使得孔内产生环状空洞。因此本发明电镀锡方法可以在消耗镀锡液量以及所耗费时间与现有的镀锡方法相比基本无增加的的情况下，大大提高了镀锡抗蚀性能，避免镀锡气泡孔内无铜，更好地满足电镀品质要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种印制线路板的电镀锡方法，包括以下步骤：
（1）镀锡前处理工序；（2）镀锡工序；（3）镀锡后处理工序，其特征在于，所述步骤（2）镀锡工序包括（J）一次镀锡：在镀锡缸内将工作件利用镀锡液进行镀锡，得到第二工作件，其中所述工作件在镀锡液中的浸泡时间为1-3s；以及（K）二次镀锡：在镀锡缸内将第二工作件利用镀锡液进行二次镀锡。
2.如权利要求1所述的一种印制线路板的电镀锡方法，其特征在于，每升所述镀锡液中的组分含量为:SnSO4：35-45g，98wt%H2SO4：80-120ml，纯锡添加剂A：15-25ml，纯锡添加剂B：30-50ml。
3.如权利要求2所述的一种印制线路板的电镀锡方法，其特征在于，每升所述镀锡液中的组分含量为:SnSO4：40g，98wt%H2SO4：100ml，纯锡添加剂A：20ml，纯锡添加剂B：40ml。
4.如权利要求1所述的一种印制线路板的电镀锡方法，其特征在于，所述步骤（2）镀锡工序中的工艺参数为：温度19-25℃。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种印制线路板的电镀锡方法，其特征在于，所述步骤（1）镀锡前处理工序中包括（G）镀铜工序，所述（G）镀铜工序中用到的每升镀铜溶液中含有：CuSO4：60-90g，98wt%H2SO4：108.7ml-130.4ml，Cl-：40-70mg，镀铜添加剂：0.5-1.5ml，镀铜辅助剂：6-18ml。
6.如权利要求5所述的一种印制线路板的电镀锡方法，其特征在于，所述（G）镀铜工序中的工艺参数为：温度21-30℃。
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