CN1063395A - 无化学镀孔金属化工艺——黑孔化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及印制电路板孔金属化工艺，一种无化
学镀孔金属化工艺——黑孔化方法。本发明属于印
制电路板制造工艺领域。其工艺流程是在印制板电
镀前进行黑孔化处理，使其孔壁上涂覆上一层黑孔化
膜，然后经干燥、去膜处理，再进行电镀铜工序。本方
法与化学镀孔金属化工艺相比具有可靠性高，工艺流
程简单，黑孔化液无毒、无味、无腐蚀、减少污染，用水
量少，节省铜及贵金属，成本低的效果；本方法安全可
靠，便于生产中大量使用；本方法特别适用于小孔、高
密度的印制电路板制造工艺。
Description
本发明涉及印制电路板孔金属化工艺，一种无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法。
本发明属于印制电路板制造技术领域。
在现有技术中，印制电路板孔金属化工艺，一般是使用化学镀的方法，即在印制板进行全板电镀工序前，经予处理-敏化、活化处理，然后，用化学镀孔金属化方法，在非金属基底上沉积上一层金属后，再进行电镀铜工序，例如常规通孔电镀（PTH）工艺，其工艺流程如下：
覆铜层压板→清洗→敏化→活化→化学镀铜→电镀铜
这种方法存在以下不足之处：
1.在化学镀过程中，会产生氢气，在镀孔中由于氢气的逸出会阻碍镀液浸入孔的表面，以至造成孔内金属化不完全的现象;
2.在化学镀过程中，一般采用甲醛作还原剂，这往往会引起歧化反应，影响镀铜质量，甚至造成槽液分解，耗费槽液，还存在严重污染问题;
3.化学镀工艺复杂，镀前要进行予处理，例如敏化、活化等多道工序，活化需要使用贵重金属，如Pd，处理过程要求自动控制设备，又因化学镀铜的镀液极不稳定，易分解，化学镀过程中要耗费大量水，因此，该工艺浪费大，成本高。
本发明的目的在于克服以上不足，提供一种无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法。
本发明的技术要点在于，利用一种具有一定导电性的黑孔化液，将其涂在覆铜板的通孔中，使之代替化学镀工艺中，沉积在基底上的一层金属，使用这种方法可简化予处理程序，节约材料，减少污染，降低成本。
黑孔化方法的工艺流程：
覆铜层压板→清洗→黑孔化→干燥→去膜→电镀铜
具体作法是：
1.清洗：目的是清除印制板通孔中的油污和其它杂质，有利于中和树脂表面的电渮，以利于黑孔化液在孔壁上完全吸附;该工序分两步进行;
a.碱洗：将机加工好的覆铜层压板，浸入含有浓度为5～20%的NaOH碱溶液的碱洗槽中浸泡5～20分钟，温度保持在20～60℃范围，取出后，用水冲洗，再用去离子水冲洗干净;
b.酸洗：将碱洗过的覆铜层压板（印制板），放入浓度为10%的稀硫酸溶液中，在室温状态下，浸渍1～3分钟，取出后，用水冲洗，再用去离子水冲洗干净;
2.黑孔化：将印制板浸入黑孔化液中，温度保持在15～40℃，浸渍1～10分钟，使黑孔化液均匀地涂复在孔壁上，并于绝缘基底层接触良好，制得黑孔化板;
3.干燥：将黑孔板置于室温下真空干燥或加热干燥，加热温度在75～120℃范围，保温20～30分钟，可使用远红外烘干机或其它烘干设备进行，经此工序使孔内形成均匀的黑色薄膜;
4.去膜：经上述工序的印制板，所有暴露部分均涂有一层黑色薄膜，此工序是要将铜层表面的黑色薄膜除去;用以下方法进行：
a.机械法，利用擦板机或其它工具，擦去残留在铜层表面的黑色薄膜;
b.弱腐蚀法：用200g/l过硫酸钠及浓度为0.4～1%的硫酸液，配制成弱腐蚀液，将黑孔板放入弱腐蚀液槽中，在室温下浸泡约1分钟，取出后立即用水冲洗;该过程应在专用槽中进行，利用循环泵过滤，弱腐蚀液可循环使用。
5.电镀铜：将黑孔化板浸入浓度为5%的硫酸溶液中浸渍，取出后，在常规酸性电镀槽中进行全板电镀，电镀时电流控制在1～1.5A/dm2，时间保持0.5小时，镀层厚度达6μm即可。
经过以上工序后，即可按常规的图形电镀工艺完成印制电路板的制作。
黑孔化液配方如下，配方1：
化合物名称 规格 配比（WT%）
石墨及碳黑 小于3μm 0.1～5
碱性金属氢氧化物 CP 0.1～1.5
表面活性剂 离子型 0.01～2
硅胶 PH8～10 小于0.5
水溶性聚合物 分子量1000～3000 0.01～0.2
去离子水 PH7 平衡
配方2：
化合物名称 规格 配比（WT%）
胶体石墨 固体含量10～25% 20～50
表面活性剂 离子型 0.01～0.1
氢氧化物 CP 0.01～0.05
硅胶 PH8～10 小于0.3
去离子水 PH7 平衡
按以上比例将黑孔化液配好以后，放入容器中，用高速搅拌器（大于2000转/分）搅拌，直至制成均匀的悬浮液，PH值控制在8～10之间。
本发明的实施例如下：
将进行孔加工后的覆铜层压板，除去孔内毛刺后，放进碱洗槽中浸泡5分钟，槽的温度为40℃，取出后用水冲洗，再放入去离子水槽中浸泡，并立即取出放入酸洗槽中，浸渍2分钟，槽中温度为室温;取出后用大水冲洗，再放入去离子水槽中浸泡，并立即取出，放进黑孔化液槽中，该槽中的温度为22℃，浸渍4分钟后取出，放进装有循环鼓风装置的烘箱中烘干，温度控制在105℃，放置25分钟后取出，冷却至室温后，再将其放入弱腐蚀液槽中浸泡30～60秒钟后，印制板表面的黑色簿膜成片脱落，取出并用大水冲洗，即可进行全板电镀。将去膜后的印制板浸泡在浓度为5%（VOL）的硫酸溶液槽中，然后，取出并放入电镀铜槽中镀铜，电流控制在1A/dm2，时间为30分钟。
此实施例中，黑孔化液的配方为：
化合物名称 规格 配比（WT%）
胶体石墨 固体含量为12% 40
表面活性剂 离子型 0.01
氢氧化物 CP 0.02
硅胶 PH8～10 0.1
去离子水 PH7 平衡
电镀铜液的配方为：
硫酸铜 100 g/l
硫酸 184 g/l
Cl-1（氯离子） 60m g/l
153添加剂 8～10mg/l
全板电镀工序完成后，即可按常规图形电镀工艺完成印制电路板的制作。
本发明与化学镀孔金属化工艺相比具有下述效果：
1.用本发明的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法处理的印制板的金属化孔可靠性高，各项指标均符合印制电路板的国家标准（GB4588.2-84）要求;
2.本方法的工艺流程简单，易于操作;
3.本方法不使用有毒的甲醛溶液，黑孔化溶液稳定，无毒，无味，无腐蚀，减少污染;又因清洗液中含铜量小于1PPM，所以清洗水可以反复使用，大大减少用水量;
4.节省铜及贵金属，所以使用本方法生产的印制电路板成本低，每平方米约10～15元，而用一般化学镀孔金属化工艺生产则需20～30元。
本发明的方法安全可靠，便于生产中大量使用;本发明的方法特别适用于小孔、高密度的印制电路板制造工艺。
Claims (7)
1、一种用于制造印制电路板的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，其工艺流程：将覆铜层压板经清洗、孔金属化后再镀铜，其特征在于：将电镀前的覆铜层压板(印制板)进行黑孔化处理，使其孔壁上涂覆上一层黑孔化薄膜，然后经干燥、去膜处理，再进行电镀铜工序。
2、根据权利要求1所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，其特征在于：黑孔化处理：将印制板浸入黑孔化液中，温度保持在15～40℃，浸渍1～10分钟，使黑孔化液均匀地涂复在孔壁上，并于绝缘基底层接触良好，制得黑孔化板。
3、根据权利要求1所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，其特征在于：清洗工序按如下步序进行：
a.碱洗：将机加工好的覆铜层压板，浸入含有浓度为5～20%的NaOH碱溶液的碱洗槽中浸泡5～20分钟，温度保持在20～60℃范围，取出后，用水冲洗，再用去离子水冲洗干净;
b.酸洗：将碱洗过的覆铜层压板（印制板），放入浓度为10%的稀硫酸溶液中，在室温状态下，浸渍1～3分钟，取出后，用水冲洗，再用去离子水冲洗干净。
4、根据权利要求2所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，其特征在于：黑孔化液的配方为：
化合物名称 规格 配比（WT%）
石墨及碳黑 小于3μm 0.1～5
碱性金属氢氧化物 CP 0.1～1.5
表面活性剂 离子型 0.01～2
硅胶 PH8～10 小于0.5
水溶性聚合物 分子量1000～3000 0.01～0.2
去离子水 PH7 平衡
5、根据权利要求2所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，其特征在于：黑孔化液的配方为：
化合物名称 规格 配比（WT%）
胶体石墨 固体含量10～25% 20～50
表面活性剂 离子型 0.01～0.1
氢氧化物 CP 0.01～0.05
硅胶 PH8～10 小于0.3
去离子水 PH7 平衡
6、根据权利要求1所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，
其特征在于：
干燥：将黑孔化板置于室温下真空干燥或加热干燥，加热温度在75～120℃范围，保温20～30分钟，
使孔内形成均匀的黑色薄膜;
去膜：经上述工序的印制板，所有暴露部分均涂有一层黑色薄膜，此工序是要将铜层表面的黑色薄膜除去;用以下方法进行：
a.机械法，利用擦板机或其它工具，擦去残留在铜层表面的黑色薄膜;
b.弱腐蚀法：用200g/l过硫酸钠及浓度为0.4～1%的硫酸溶液，配制成弱腐蚀液，将黑孔板放入弱腐蚀液槽中，在室温下浸泡约1分钟，取出后立即用水冲洗。
7、根据权利要求1所述的无化学镀孔金属化工艺-黑孔化方法，
其特征在于：
电镀铜：将黑孔化板浸入浓度为5%的硫酸溶液中浸渍，取出后，再在常规酸性电镀槽中进行全板电镀，电镀时电流控制在1～1.5A/dm2，时间保持0.5小时，镀层厚度达6μm即可。
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