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专利名称：一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210539977.5

专利申请（专利权）人：江西景旺精密电路有限公司
权利人地址：江西省吉安市吉水县城西工业区

专利发明（设计）人：王均臣,张伦亮,王春雪,董波,王亮

专利摘要：本发明公开了一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，包括以下步骤：提供一生产板，生产板上设有待沉镍金处理和抗氧化处理的阻焊开窗位，以使PAD外露，且生产板上设有非金属化孔和金属化孔；PAD包括与非金属化孔连接的第一PAD、与金属化孔连接的第二PAD和/或不与孔连接的第三PAD；其中，第一PAD选用沉镍金处理，与金属化孔连接的第二PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理或抗氧化处理，而离金属化孔距离小于20mi?l?s的第三PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理；在生产板上贴膜后，并在对应非金属化孔和待沉镍金处理的位置处进行开窗；对生产板进行化学沉镍金处理；退膜后对生产板进行抗氧化处理。本发明方法有效解决了现有技术中PAD存在的跳镀问题。

主权利要求：
1.一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、在生产板上制作出非金属化孔和金属化孔；
S02、在生产板的至少一个金属化孔上进行树脂油墨塞孔处理，形成塞孔；塞孔后先采用曝光的方式对树脂油墨进行初步固化；当塞孔需要制作为半塞孔时，对塞孔的一面树脂油墨进行全曝光，而塞孔另一面设计一曝光菲林，且曝光菲林在对应塞孔的中间设有孔径小于塞孔孔径的透光孔，再通过显影去除未被曝光的树脂油墨，以形成半塞孔；
S03、通过烘烤对树脂油墨固化；
S04、在生产板上依次制作外层线路和阻焊层；
S1、提供已制作了阻焊层的生产板，所述生产板上设有待沉镍金处理和抗氧化处理的阻焊开窗位，以使阻焊开窗位对应位置的PAD外露，且所述生产板上设有非金属化孔和金属化孔；所述PAD包括与非金属化孔连接的第一PAD、与金属化孔连接的第二PAD和不与孔连接的第三PAD；其中，第一PAD选用沉镍金处理，与金属化孔连接的第二PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理或抗氧化处理，而离金属化孔距离小于20mils的第三PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理；
S2、根据上述表面处理的设计方式，在生产板上贴膜后，并在膜上对应非金属化孔以及待沉镍金处理的位置处进行开窗；
S3、对生产板进行化学沉镍金处理；
S4、退膜后，在生产板上未进行沉镍金处理的PAD和金属化孔上进行抗氧化处理。
2.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，步骤S03中，其中烘烤包括温度≤100℃的低温段和温度大于100℃的高温段，且将低温段时的升温速率控制在0.4?0.5℃/分，而高温段时的升温速率控制在0.8?1.0℃/分。
3.根据权利要求2所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，步骤S03中，采用分段烘烤的方式，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度50℃，时间
30min；第二段：温度65℃，时间30min；第三段：温度75℃，时间30min；第四段：温度85℃，时间30min；第五段：温度100℃，时间30min；第六段：温度120℃，时间30min；第七段：温度150℃，时间50min。
4.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，所述透光孔的孔径比塞孔的孔径小4mils。
5.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，抗氧化处理采用OSP表面处理。
6.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，步骤S1中，离金属化孔距离大于20mils的第三PAD选用沉镍金处理或抗氧化处理。
7.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，步骤S2中，贴膜采用干膜。
8.根据权利要求1所述的解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，其特征在于，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，且多层板已依次经过钻孔、沉铜和全板电镀工序。 说明书 : 一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法技术领域[0001] 本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法。背景技术[0002] 在印刷电路板行业中；会应用到很多表面处理流程；如有机保护膜OSP、沉金ENIG、沉银、沉锡等。然而，ENIG沉金表面处理很容易产生不上镍金的问题，即跳镀；受PCB板来料、前处理能力、负载、表面张力、浸润性多种因素影响；尤其对于选化的表面处理(ENIG+OSP)不上镍金的现象更为普遍；[0003] 在一具体的生产中，在一个选化表面处理(ENIG+OSP)时发生固定点跳镀不上镍金；如何优化参数在进行测试都没有改善，如：延长活化时间、增加镍槽负载、重新配置金槽镍槽等还是原固定位置跳镀；固定点跳镀有一个共同特点：和跳镀PAD相连的都不是独立PAD，是和PTH孔或NPTH孔相连接。[0004] 将如上和PAD跳镀相连的塞孔进行切片分析，当然此种方式的塞孔是与我们工厂自身的工艺或客户的要求相关，这里只是做比对说明跳镀产生的共性???孔没有被完全塞满，半塞孔设计或本身塞孔工艺导致未饱满。[0005] 以下从化沉镍浸金(ENIG)的反应原理进行解释跳镀原因：[0006] 化学镍反应：[0007] ①H2PO2－+H2O→H2PO3－+2H++2e－[0008] 次磷酸根氧化释放电子………………阳极反应[0009] ②Ni2++2e－→Ni[0010] 镍离子得到电子还原为金属镍…………阴极反应[0011] ③2H++2e－→H2↑[0012] 氢离子得到电子还原成氢气……………阴极反应[0013] ④H2PO2－+e－→P+2OH－[0014] 次磷酸根得到电子析出磷………………阴极反应[0015] ⑤总反应式:Ni2++H2PO2－+H2O→H2PO3－+2H++Ni[0016] 化学镍的反应是一种依靠活化Pd催化起镀的反应，当镍开始起镀后，则依靠镍金属本身的自身催化的氧化还原反应。[0017] 此处我们对镍发生反应的方式是在铜面使用置换的方法沉积上一层单元子Pd层，2+Cu和Pd 反应的基础是置换反应，离子化趋势Cu>Pd。[0018] 阳极反应：Cu→Cu2++2e?[0019] 阴极反应：Pd2++2e?→Pd[0020] 全反应：Cu+Pd2+→Cu2++Pd[0021] 由上面化学镍的反应原理可知，Pd的沉积在整个反应中起到催化剂的作用；加速镍和铜之间的化学反应；没有Pd的催化作用，镍和铜之间反应很难进行。[0022] 根据大量的实验室测试认为，影响塞孔或干膜下覆盖的孔连接Pad发生跳镀主要是主线前处理时微蚀槽药水进入孔内导致Cu的电极电势发生改变；微蚀槽药水槽中含有比2+ 2+较多的Cu 离子由于孔内Cu 离子的进入，使得本身作为阴极的Cu垫的电极电势会部分表2+ 2+现Cu 的特性，降低了Cu金属的离子化趋势，Cu 是不能由于不能失去电子而被氧化，使得2+Pd 不能得到电子发生还原，当不能上Pd的Pad在镍槽时当然也就无法进行起镀，无法上镍金的情况也就伴随发生，如果此种Pad连接的孔越多，进入的药水越多，则电位效应将会表现的更明显，甚至出现固定的Pad全部无法上镍金的情况发生，即出现跳镀的问题。发明内容[0023] 本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，有效解决了现有技术中PAD存在的跳镀问题。[0024] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的方法，包括以下步骤：[0025] S1、提供已制作了阻焊层的生产板，所述生产板上设有待沉镍金处理和抗氧化处理的阻焊开窗位，以使阻焊开窗位对应位置的PAD外露，且所述生产板上设有非金属化孔和金属化孔；所述PAD包括与非金属化孔连接的第一PAD、与金属化孔连接的第二PAD和/或不与孔连接的第三PAD；其中，第一PAD选用沉镍金处理，与金属化孔连接的第二PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理或抗氧化处理，而离金属化孔距离小于20mils的第三PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理；[0026] S2、根据上述表面处理的设计方式，在生产板上贴膜后，并在膜上对应非金属化孔以及待沉镍金处理的位置处进行开窗；[0027] S3、对生产板进行化学沉镍金处理；[0028] S4、退膜后，在生产板上未进行沉镍金处理的PAD和金属化孔上进行抗氧化处理。[0029] 进一步的，步骤S1之前还包括以下步骤：[0030] S01、在生产板上制作出非金属化孔和金属化孔；[0031] S02、在生产板的至少一个金属化孔上进行树脂油墨塞孔处理，形成塞孔；[0032] S03、通过烘烤对树脂油墨固化，其中烘烤包括温度≤100℃的低温段和温度大于100℃的高温段，且将低温段时的升温速率控制在0.4?0.5℃/分，而高温段时的升温速率控制在0.8?1.0℃/分[0033] S04、在生产板上依次制作外层线路和阻焊层。[0034] 进一步的，步骤S03中，采用分段烘烤的方式，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度50℃，时间30min；第二段：温度65℃，时间30min；第三段：温度75℃，时间30min；第四段：温度85℃，时间30min；第五段：温度100℃，时间30min；第六段：温度120℃，时间30min；第七段：温度150℃，时间50min。[0035] 进一步的，步骤S02中，塞孔后先采用曝光的方式对树脂油墨进行初步固化。[0036] 进一步的，步骤S02中，当塞孔需要制作为半塞孔时，对塞孔的一面树脂油墨进行全曝光，而塞孔另一面设计一曝光菲林，且曝光菲林在对应塞孔的中间设有孔径小于塞孔孔径的透光孔，再通过显影去除未被曝光的树脂油墨，以形成半塞孔。[0037] 进一步的，所述透光孔的孔径比塞孔的孔径小4mils。[0038] 进一步的，抗氧化处理采用OSP表面处理。[0039] 进一步的，步骤S1中，离金属化孔距离大于20mils的第三PAD选用沉镍金处理或抗氧化处理。[0040] 进一步的，步骤S2中，贴膜采用干膜。[0041] 进一步的，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，且多层板已依次经过钻孔、沉铜和全板电镀工序。[0042] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0043] 1、首先通过使膜上在对应非金属化孔的位置处开窗，进行镂空处理，以使沉镍金时可冲洗掉非金属孔内残留的微蚀液，避免贴膜后在非金属化孔内渗入微蚀液而出现电位差，解决与非金属化孔连接的PAD的跳镀问题。[0044] 2、将与金属化孔连接的PAD设计成和金属化孔一样两者同时采用沉镍金处理或抗氧化处理，即采用同一种表面处理的方式，这样一是避免两者间因采用不同表面处理存在电位差导致PAD无法上镍金的问题，二是避免贴膜后在金属化孔内渗入微蚀液而出现电位差。[0045] 3、对于独立的PAD来说，当其与金属化孔之间的距离小于20mils时，要是将其设计成抗氧化处理的话，考虑到盖膜的选化制程能力，金属化孔在进行沉镍金处理时其会出现渗金的问题，进而影响该PAD的抗氧化处理，所以本发明中将其也设计成与金属化孔一样采用沉镍金的表面处理方式。[0046] 4、在板上具有塞孔时，在油墨塞孔后需要延长低温段的烘烤时间和降低升温速度来提高塞孔的品质，所以本发明中将低温段的升温速率降低至0.4?0.5℃/分，只有现有技术中常规采用的升温速率的一半，以避免塞孔在烘烤时出现裂纹导致后期微蚀药水浸入，从而导致电位差影响PAD的沉镍金表面处理。[0047] 5、当塞孔为半塞孔时，在塞孔的其中一面全曝光，另一面设计一曝光菲林，且曝光菲林中在对应塞孔的中间位置设计一个孔径小于其的透光孔，以使此面中塞孔中间的油墨被曝光固化，而四周的油墨未被曝光固化，这时再通过显影去除孔内未被固化的油墨，因未固化的孔内尺寸以较。山档拖杂笆钡挠湍コ，以降低此处的凹陷深度，一是减少后期微蚀药水进入孔内的量，二是方便沉镍金处理时冲洗掉凹坑内的微蚀药水，解决因电位差导致的PAD跳镀问题。具体实施方式[0048] 为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。[0049] 实施例1[0050] 本实施例所示的一种线路板的方法，其可解决因电池效应引起的PCB板固定位置跳镀的问题，依次包括以下处理工序：[0051] (1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz。[0052] (2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5?6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。[0053] (3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成生产板。[0054] (4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工。[0055] (5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。[0056] (6)全板电镀：以18ASF的电流密度进行全板电镀120min，加厚孔铜和板面铜层的厚度，使孔形成金属化孔。[0057] (7)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工，制作出非金属化孔。[0058] (8)制作外层线路(正片工艺)：外层图形转移，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形；外层图形电镀，然后在生产板上分别镀铜和镀锡，根据要求的完成铜厚设定电镀参数，镀铜是以1.8ASD的电流密度全板电镀60min，镀锡是以1.2ASD的电流密度电镀10min，锡厚3～5μm；然后再依次退膜、蚀刻和退锡，在生产板上蚀刻出外层线路，外层线路铜厚大于或等于70μm；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷。[0059] (9)阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用。[0060] 上述中，通过阻焊开窗以使生产板上待沉镍金处理和抗氧化处理的PAD(即焊盘)外露，当然的是，生产板上的非金属化孔和需进行表面处理的金属化孔也均外露。[0061] 其中，外露的PAD一般包括与非金属化孔连接的第一PAD(例如环绕非金属化孔设置的PAD或紧邻非金属化孔设置的PAD)、与金属化孔连接的第二PAD和/或不与孔连接的第三PAD(即独立PAD)；另外为了提高后期的表面处理品质并解决跳镀的问题，通过重新设计和选择合适各PAD和金属化孔的表面处理，具体如下：[0062] 1、第一PAD选用沉镍金处理，且后期局部化金时贴的干膜是否覆盖在大铜面的非金属孔上会直接影响沉金，造成与其连接的第一Pad无法上镍金问题，针对此原因，在干膜中对应板内和板边的非金属化孔处需要做镂空处理，从而在沉镍金时可冲洗掉前处理时残留在孔内的微蚀液，避免因孔内的微蚀液导致的电位差而影响沉金。[0063] 2、现有中，与采用OSP处理的金属化孔相连接的化金PAD会存在固定位置跳镀的风险，客户端在设计该PAD的表面处理方式时应将与PAD连接的金属化孔做成同一表面处理方式，即与金属化孔连接的第二PAD需与金属化孔同时选用沉镍金处理或抗氧化处理。[0064] 3、在选择PAD的表面处理方式时，应当注意干膜覆盖的制程能力，干膜选化的制程能力为：PAD到孔的距离需要大于20mils，当其与金属化孔之间的距离小于20mils时，而其又设计成抗氧化处理需要干膜覆盖的话，考虑到盖膜的选化制程能力，金属化孔在进行沉镍金处理时其会出现渗金的问题，进而影响该PAD的抗氧化处理，所以本实施例中将离金属化孔距离小于20mils的第三PAD设计成与金属化孔一样同时选用沉镍金处理。[0065] (10)贴膜：在生产板上贴干膜，并根据上述各PAD和金属化孔表面处理的选用方式，在干膜上对应非金属化孔以及待沉镍金处理的金属化孔和PAD位置处均进行开窗，而需抗氧化处理的金属化孔和PAD则被干膜覆盖住。[0066] (11)沉镍金处理：干膜开窗位的铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3?5μm；金层厚度为：0.05?0.1μm。[0067] (12)抗氧化处理：退掉生产板上的干膜，而后在生产板上进行抗氧化处理，从而在未进行沉镍金处理的PAD和金属化孔上形成一层抗氧化的保护膜，该保护膜的厚度为0.2?0.5μm；该抗氧化处理优选为OSP表面处理。[0068] (13)电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。[0069] (14)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/?0.05mm，制得线路板。[0070] (15)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。[0071] (16)FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。[0072] (17)包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。[0073] 实施例2[0074] 本实施例所示的一种线路板的方法，其与实施例1所述的方法基本相同，不同之处在于步骤(7)和(8)之间还包括在金属化孔内进行塞孔，以形成全塞孔或半塞孔的步骤，具体如下：[0075] (71)塞孔：在生产板的至少一个金属化孔上进行树脂油墨塞孔处理，形成塞孔；[0076] (72)烘烤：通过烘烤对树脂油墨固化，其中烘烤包括温度≤100℃的低温段和温度大于100℃的高温段，且将低温段时的升温速率控制在0.4?0.5℃/分，而高温段时的升温速率控制在0.8?1.0℃/分；该步骤中，采用分段烘烤的方式，分段烘烤的条件依次为，第一段：温度50℃，时间30min；第二段：温度65℃，时间30min；第三段：温度75℃，时间30min；第四段：温度85℃，时间30min；第五段：温度100℃，时间30min；第六段：温度120℃，时间30min；第七段：温度150℃，时间50min；即在温度低于低温段时，以低温段时的升温速率将生产板从常温升温至50℃后保温30min，而后再升温至65℃后保温30min，以此方式逐渐升温至100℃并保温30min后，再以高温段时的升温速率升温至120℃后保温30min，最后升温至150℃后保温50min。[0077] 在一具体的实施案例中，塞孔后先采用曝光的方式对树脂油墨进行初步固化，避免树脂油墨在未进行烘烤固化时流出塞孔。[0078] 在一具体的实施案例中，当步骤(71)中的塞孔需要制作为半塞孔时，对塞孔的一面树脂油墨进行全曝光，而塞孔另一面设计一曝光菲林，且曝光菲林在对应塞孔的中间设有孔径小于塞孔孔径的透光孔，再通过显影去除未被曝光的树脂油墨，以形成半塞孔；优选的，该透光孔的孔径比塞孔的孔径小4mils。[0079] 以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

专利地区：江西

专利申请日期：2022-05-17

专利公开日期：2024-10-29

专利公告号：CN114828436B