專利名稱：一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法及其層狀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印刷電路板的制作方法及其層狀結(jié)構(gòu)，特別是指一種在對(duì)印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設(shè)置金屬鈀層的方法及其層狀結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
印制電路板，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(shí)施的時(shí)候采用印刷電路板的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠大大減少布線和裝配的差錯(cuò)，能夠提高自動(dòng)化水平和生產(chǎn)勞動(dòng)效率。印制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(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔位，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，并可以實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。印制電路板現(xiàn)在是很重要的電子部件，是電 子元器件的支撐體。目前的印制電路板，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(dǎo)通的工具，在設(shè)計(jì)上會(huì)另外設(shè)計(jì)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?？孜徊糠?，其中導(dǎo)通孔可使兩層次以上的線路彼此導(dǎo)通，較大的導(dǎo)通孔則做為零件插件用，另外有非導(dǎo)通孔通常用來作為表面貼裝定位，組裝時(shí)固定螺絲用。防焊油墨部分，在具體實(shí)施的時(shí)候并非全部的銅面都要吃錫上零件，因此非吃錫的區(qū)域，會(huì)印一層隔絕銅面吃錫的物質(zhì)(通常為環(huán)氧樹脂)，避免非吃錫的線路間短路。表面處理部分，由于銅面在一般環(huán)境中，很容易氧化，導(dǎo)致無法上錫(焊錫性不良)，因此會(huì)在要吃錫的銅面上進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)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(dǎo)電性，一般會(huì)通過非電解或電解鍍金的方式在印刷電路制作成型的后期階段進(jìn)行鍍鎳和鍍金處理，化學(xué)或者電鍍鎳金就是在印刷電路板表面導(dǎo)體上先設(shè)置一層鎳之后再設(shè)置上一層金，鎳層主要是防止金和銅之間的擴(kuò)散，由于金和銅之間會(huì)相互擴(kuò)散，而鎳層可以阻止其之間的擴(kuò)散，如果沒有鎳層的阻隔，金將會(huì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)擴(kuò)散到銅中去。此外化學(xué)鍍鎳/浸金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛焊接。而現(xiàn)在的電鍍鎳金有兩類鍍軟金和鍍硬金，軟金主要用于芯片封裝時(shí)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(huì)導(dǎo)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(jìn)行焊接，而化學(xué)鍍鎳/浸金由于金很薄且一致，變脆現(xiàn)象很少發(fā)生。但是目前在封裝印刷線路板的市場(chǎng)上，作為軟金焊接點(diǎn)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，采用現(xiàn)有的方法以及加工結(jié)構(gòu)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(tǒng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法及其層狀結(jié)構(gòu)，通過其方法以及層狀結(jié)構(gòu)能夠在對(duì)印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設(shè)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(dá)到降低材料成本的作用，而此為本發(fā)明的主要目的。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，包括如下步驟
第一步、對(duì)絕緣基板進(jìn)行覆銅，在該絕緣基板的表面涂敷銅箔，形成覆銅層疊板。第二步、對(duì)第一步中的覆銅層疊板進(jìn)行烤板，將覆銅層疊板放置在溫度160°C至190°C的環(huán)境中持續(xù)烤板4個(gè)小時(shí)。第三步、對(duì)第二步中經(jīng)過烤板后的覆銅層疊板，依次進(jìn)行鉆孔加工、沉銅操作、制作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體。第四步、對(duì)第三步中的半成品板體的線路部分依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，為了提高半成品板體線路部分的導(dǎo)電性，依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產(chǎn)步驟為
步驟I、將半成品板體投入清潔槽中進(jìn)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污物，將吸附于銅面的空氣及污物排開，降低液體表面張力，達(dá)到濕潤(rùn)的效果，使得后續(xù)處理的藥液得以順利與銅面作用，使用RCOOH進(jìn)行清潔，RCOOH的濃度為80至120ml/L，清洗溫度為40至50°C，處理時(shí)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，用清水清洗后進(jìn)行微腐處理，微腐處理的作用在于去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與后續(xù)步驟中的化學(xué)鎳層有良好的密著性，在進(jìn)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(jìn)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(shí)間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 μ m,當(dāng)微腐液體銅含量達(dá)15 g/Ι的時(shí)候需要更新微腐液。步驟3、將半成品板體從微腐液中取出，用清水清洗后進(jìn)行酸洗處理，清洗后進(jìn)行預(yù)浸，其中，酸洗的作用是去除微蝕后的銅面氧化物，預(yù)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(tài)下進(jìn)入下面步驟中的活化槽，進(jìn)行酸洗處理的時(shí)候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L，處理時(shí)間控制在I至I. 5分鐘，在進(jìn)行預(yù)浸的時(shí)候控制鹽酸的濃度為30 ml/L，預(yù)浸時(shí)間控制在I至2分鐘。步驟4、經(jīng)過預(yù)浸的半成品板體直接置入活化槽中進(jìn)行活化操作，活化操作是在半成品板體進(jìn)行無電解鎳之前的前處理，對(duì)銅表面進(jìn)行催化活化，其具體包含將鈀與銅進(jìn)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?cè)阢~表面上。步驟5、對(duì)經(jīng)過活化處理的半成品板體進(jìn)行鍍鎳操作，鍍鎳操作是在活化后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(kuò)散的障蔽層，
步驟6、對(duì)經(jīng)過鍍鎳操作的半成品板體進(jìn)行清洗后進(jìn)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(duì)經(jīng)過鍍鈀操作的半成品板體進(jìn)行清洗后進(jìn)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(cè)面涂敷銅箔，形成覆銅層疊板，并利用酸性溶液進(jìn)行減銅操作。在第三步中，具體操作步驟為，首先進(jìn)行進(jìn)行鉆孔加工，鉆孔加工后，采用化學(xué)非電解鍍銅方式處理在銅箔上形成第一鍍層，使兩側(cè)銅箔相互導(dǎo)通，以完成沉銅操作，對(duì)該第一鍍層的表面進(jìn)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干膜，而后，通過光學(xué)處理工序進(jìn)行曝光和顯像，形成用于形成電路的干膜開口部，對(duì)需要形成電路的部位進(jìn)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干膜，從而完成制作線路的操作，得到線路，在該線路上再次貼附含有感光劑的干膜，再次貼附干膜后，為了在通過光學(xué)處理工序形成的該線路上形成外部電路,經(jīng)曝光和顯像工序形成用于形成外部電路的蝕刻保護(hù)膜，對(duì)通過光學(xué)處理工序形成的用于構(gòu)成外部電路的蝕刻保護(hù)膜以外的銅箔、第一鍍層、第二鍍層進(jìn)行蝕刻，形成外部電路后，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(jìn)行PSR工序或聚酰亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進(jìn)行表面處理區(qū)域以外的電路之間形成絕緣層。在第四步的步驟4中，在進(jìn)行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸制成活化液進(jìn)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，而后按照20ml/I的濃度加入鹽酸，之后按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而后加入水至所定的容量，并充分?jǐn)嚢?，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(jìn)行鍍鎳操作的時(shí)候應(yīng)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(cuò)合劑用以形成鎳錯(cuò)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緩沖，pH調(diào)整劑用以維持適當(dāng)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(wěn)定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負(fù)電位，使啟鍍?nèi)菀准霸黾舆€原效率。鍍鎳步驟為，首先加入去離子水至槽體2/3位置，而后加入18. 75L/100L還原齊U、錯(cuò)合劑、添加劑并均勻攪拌，還原劑、錯(cuò)合劑、添加劑的重量百分比為1:1 1 ;而后加入6. 25L/100L硫酸鎳并均勻攪拌之；后再加200ml/100L 添加劑并均勻攪拌；用去離子水調(diào)整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C ;打開循環(huán)過濾，控制時(shí)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(diào)整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調(diào)整。在第四步的步驟6中，進(jìn)行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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(nèi)加入純水40L，而后，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽里，再加入2. 5L鈀補(bǔ)給液，確認(rèn)P H值為7. 5至7. 7，范圍外的時(shí)候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進(jìn)行調(diào)整，最后，用純水將液量調(diào)整到100L，將液溫調(diào)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(jīng)過3至I O分鐘完成鍍鈕操作。在第四步的步驟7中，進(jìn)行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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，而后加入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(jìn)行溶解,而后加入電鍍槽中，用純水將液量調(diào)整到100L，確認(rèn)P H值是否在4. 7至5. 3范圍內(nèi)，如果超出范圍使用20%氫氧化鉀溶液進(jìn)行調(diào)整，P H調(diào)整后,液溫上升到達(dá)90°C時(shí)，即可操作。一種印刷電路板導(dǎo)電層的金屬鈀層結(jié)構(gòu)，包括絕緣基板、電路層以及導(dǎo)電層，該電路層設(shè)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(dǎo)電層設(shè)置在該電路層上，該電路層的一側(cè)與該絕緣基板相連接，而該電路層的另外一側(cè)與該導(dǎo)電層相連接，通過該導(dǎo)電層以及該絕緣基板對(duì)該電路層進(jìn)行包裹。該導(dǎo)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(shè)置在該絕緣基板的一側(cè)，該電路層包括銅箔層以及頂部電路層，其 中，該銅箔層設(shè)置在該絕緣基板上，該頂部電路層設(shè)置在該銅箔層頂部。該電路層同時(shí)設(shè)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(shè)置在該絕緣基板上，該沉銅層設(shè)置在該銅箔層上，該鍍層設(shè)置在該沉銅層上，該頂部電路層設(shè)置在該鍍層頂部。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的技術(shù)主要面向PCB行業(yè)的生產(chǎn)管理加工工藝系統(tǒng)，它可以很方便的移植到其行業(yè)的生產(chǎn)管理加工工藝系統(tǒng)及升級(jí)改造。本發(fā)明以獨(dú)特生產(chǎn)流程控制為架構(gòu)，將先進(jìn)的板材、油墨、化學(xué)藥水控制技術(shù)知識(shí)整合在一起有效地運(yùn)用于整個(gè)PCB生產(chǎn)加工中是由三個(gè)主要部分組成，分別為材料選擇控制系統(tǒng)、加工流程控制系統(tǒng)、加工工藝參數(shù)控制系統(tǒng)。其中，材料選擇控制系統(tǒng)主要是針對(duì)不同的材料根據(jù)其特點(diǎn)結(jié)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的效果達(dá)到所需的來料控制。加工流程控制系統(tǒng)是將每個(gè)生產(chǎn)步驟優(yōu)化排序，制訂標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到只有這樣的生產(chǎn)流程能夠滿足生產(chǎn)要求。加工工藝參數(shù)控制系統(tǒng)側(cè)是每個(gè)環(huán)節(jié) 從多因數(shù)的變化規(guī)范到可使用的范圍內(nèi)加工不回出現(xiàn)偏差。通過本發(fā)明的方法以及層狀結(jié)構(gòu)能夠在對(duì)印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設(shè)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(dá)到降低材料成本的作用。


圖I為本發(fā)明的方法中覆銅層疊板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的方法中第一鍍層以及第二鍍層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的方法中線路的形成示意圖。圖4為本發(fā)明的方法中蝕刻保護(hù)膜的形成示意圖。圖5為本發(fā)明的方法中外部電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的方法中導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的層狀結(jié)構(gòu)中電路層只設(shè)置在絕緣基板一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的層狀結(jié)構(gòu)中電路層設(shè)置在絕緣基板兩側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明的層狀結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I至6所示，一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于，包括如下步驟
第一步、對(duì)絕緣基板10進(jìn)行覆銅，在該絕緣基板10的一側(cè)或者兩側(cè)面涂敷銅箔11，形成覆銅層疊板12。具體可以根據(jù)生產(chǎn)需要決定是在該絕緣基板10的一側(cè)覆銅還是兩側(cè)覆銅。在本發(fā)明中如果采用電鍍的方式進(jìn)行覆銅由于電鍍時(shí)雙面同時(shí)電鍍，在要求層加厚鍍銅的同時(shí)，在另外一層也會(huì)被加厚鍍銅，如果鍍銅太厚，將會(huì)影響隨后的線路制作，所以有必要將鍍銅層減薄，所以在具體實(shí)施的時(shí)候可以利用酸性溶液進(jìn)行減銅操作。第二步、對(duì)第一步中的覆銅層疊板12進(jìn)行烤板。將覆銅層疊板12放置在溫度160°C至190°C的環(huán)境中持續(xù)烤板4個(gè)小時(shí)。通過烤板能夠?qū)~箔11與絕緣基板10之間的應(yīng)力降低，在后續(xù)加工時(shí)不會(huì)引起 板材的變形以及翹曲。第三步、對(duì)第二步中經(jīng)過烤板后的覆銅層疊板12，依次進(jìn)行鉆孔加工、沉銅操作、制作線路、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(xiàn)有實(shí)施方案進(jìn)行實(shí)施，這里不再累述，如下僅對(duì)本發(fā)明的一種較佳的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。首先進(jìn)行進(jìn)行鉆孔加工。在具體實(shí)施的時(shí)候可以采用激光或者機(jī)械鉆孔的方式進(jìn)行鉆孔加工，鉆孔加工后，采用化學(xué)非電解鍍銅方式處理在銅箔11上形成第一鍍層21，使兩側(cè)銅箔11相互導(dǎo)通，以完成沉銅操作。對(duì)該第一鍍層21的表面進(jìn)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干膜23。而后，通過光學(xué)處理工序進(jìn)行曝光和顯像，形成用于形成電路的干膜開口部24。對(duì)需要形成電路的部位24進(jìn)行電解鍍銅處理，形成銅鍍層25。通過現(xiàn)有技術(shù)的剝離工序除去該銅鍍層25周邊的該感光用干膜23，從而完成制作線路的操作，得到線路26。在該線路26上再次貼附含有感光劑的干膜27。再次貼附干膜27后，為了在通過光學(xué)處理工序形成的該線路26上形成外部電路，經(jīng)曝光和顯像工序形成用于形成外部電路的蝕刻保護(hù)膜28。對(duì)通過光學(xué)處理工序形成的用于構(gòu)成外部電路的蝕刻保護(hù)膜28以外的銅箔11、第一鍍層21、第二鍍層22進(jìn)行蝕刻，形成外部電路29后，通過傳統(tǒng)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(jìn)行PSR工序或聚酰亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進(jìn)行表面處理區(qū)域以外的電路之間形成絕緣層41。第四步、對(duì)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(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，形成導(dǎo)電層42。為了提高線路26以及外部電路29的導(dǎo)電性，依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產(chǎn)步驟為
步驟I、將半成品板體30投入清潔槽中進(jìn)行清潔，本步驟的作用是去除半成品板體30銅面輕微氧化物及污物，將吸附于銅面的空氣及污物排開，降低液體表面張力，達(dá)到濕潤(rùn)的效果，使得后續(xù)處理的藥液得以順利與銅面作用，其化學(xué)反應(yīng)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(shí)間控制在3至6分鐘。在具體實(shí)施的時(shí)候清潔槽的材質(zhì)選用PVC或P.P.，加熱器選用石英或鐵氟龍加熱器，當(dāng)清潔槽內(nèi)銅含量達(dá)到500 IOOOppm的時(shí)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，用清水清洗后進(jìn)行微腐處理。微腐處理的作用在于去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與后續(xù)步驟中的化學(xué)鎳層有良好的密著性。 在進(jìn)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(jìn)行微腐，其化學(xué)反應(yīng)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(shí)間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 μ m,當(dāng)微腐液體銅含量達(dá)
15g/Ι的時(shí)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，用清水清洗后進(jìn)行酸洗處理，清洗后進(jìn)行預(yù)浸。其中，酸洗的作用是去除微蝕后的銅面氧化物，預(yù)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(tài)下進(jìn)入下面步驟中的活化槽。進(jìn)行酸洗處理的時(shí)候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L,處理時(shí)間控制在I至I. 5分鐘，其化學(xué)反應(yīng)原理為，CuO + H2SO4 — CuSO4 + H2O0在進(jìn)行預(yù)浸的時(shí)候控制鹽酸的濃度為30 ml/L,預(yù)浸時(shí)間控制在I至2分鐘，其化學(xué)反應(yīng)原理為，CuO + HCI — CuCl2 + H2O0步驟4、經(jīng)過預(yù)浸的半成品板體30直接置入活化槽中進(jìn)行活化操作?；罨僮魇窃诎氤善钒弩w30進(jìn)行無電解鎳之前的前處理，對(duì)銅表面進(jìn)行催化活化，其具體包含將鈀與銅進(jìn)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?cè)阢~表面上，并使樹脂上的異常析出減到最小。經(jīng)過活化操作能夠使后續(xù)步驟中的銅層及鎳層達(dá)到完美的密著性。在進(jìn)行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸制成活化液進(jìn)行活化操作。其工作原理為，在銅面置換(離子化趨勢(shì)Cu > Pd)上一層鈀，以作為化學(xué)鎳反應(yīng)的觸媒，Pd的催化活性中心具有容易吸著氫的性能，進(jìn)而能夠誘發(fā)化學(xué)鎳反應(yīng)，其反應(yīng)原理為，
陽極反應(yīng) Cu — Cu2+ + 2 e - (E0 = - O. 337V)
陰極反應(yīng) Pd2+ + 2 e - — Pd (E0 = O. 987V)全反應(yīng)Cu + Pd2+ — Cu2+ + Pd (E0 = O. 65V)
活化具體步驟為，首先在干凈的處理槽中放入約60%建浴量的水，而后按照20ml/l的濃度加入鹽酸，之后按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而后加入水至所定的容量，并充分?jǐn)嚢?，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(yīng)速度，反應(yīng)效果。經(jīng)過活化處理的半成品板體30可以經(jīng)過水洗以及酸洗之后再進(jìn)入下面的步驟以提升產(chǎn)品質(zhì)量。步驟5、對(duì)經(jīng)過活化處理的半成品板體30進(jìn)行鍍鎳操作。鍍鎳操作是在活化后的半成品板體30銅面鍍上一層Ni/P合金，作為阻絕金與銅 之間的遷移、擴(kuò)散的障蔽層。進(jìn)行鍍鎳操作的時(shí)候應(yīng)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(cuò)合劑用以形成鎳錯(cuò)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緩沖，pH調(diào)整劑用以維持適當(dāng)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(wěn)定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負(fù)電位，使啟鍍?nèi)菀准霸黾舆€原效率。其化學(xué)反應(yīng)原理為，
脫氫H2PO2 — — · HPO2 — + H (on catalytic surface 發(fā)生)
氧化· HPO2 + OH — H2PO3 + e
再結(jié)合 H + H — H2氧化H + OH — — H2O + e —
金屬析出 Ni2+ + 2e— — Ni 氫氣產(chǎn)生 2H20 + 2e— — H2 + 20H —
憐共析 mNi2+ + H2PO2 ^ + (2m+l)e—— NimP + 20H —
附反應(yīng) 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，而后加入18. 75L/100L還原劑、錯(cuò)合劑、添加劑并均勻攪拌，還原劑、錯(cuò)合劑、添加劑的重量百分比為I :1 1 ;而后加入
6.25L/100L硫酸鎳并均勻攪拌之；后再加入200ml/100L 添加劑并均勻攪拌；用去離子水調(diào)整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C;打開循環(huán)過濾，控制時(shí)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(diào)整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調(diào)整。上述還原劑為次亞磷酸鈉，錯(cuò)合劑，安定劑，添加劑可以選擇市面上現(xiàn)有的產(chǎn)品。步驟6、對(duì)經(jīng)過鍍鎳操作的半成品板體30進(jìn)行清洗后進(jìn)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(jìn)行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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(nèi)加入純水40L，而后，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽里，再加入2. 5L鈀補(bǔ)給液，確認(rèn)P H值為7. 5至7. 7，范圍外的時(shí)候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進(jìn)行調(diào)整，最后，用純水將液量調(diào)整到100L，將液溫調(diào)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(jīng)過3至I O分鐘完成鍍鈀操作。步驟7、對(duì)經(jīng)過鍍鈀操 作的半成品板體30進(jìn)行清洗后進(jìn)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(jìn)行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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，而后加入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(jìn)行溶解，而后加入電鍍槽中，用純水將液量調(diào)整到100L，確認(rèn)P H值是否在4. 7至5. 3范圍內(nèi)，如果超出范圍使用20%氫氧化鉀溶液進(jìn)行調(diào)整，p H調(diào)整后，液溫上升到達(dá)90°C時(shí)，即可操作。如圖7至9所示，一種印刷電路板導(dǎo)電層的金屬鈀層結(jié)構(gòu)，其包括絕緣基板100、電路層200以及導(dǎo)電層300。該電路層200設(shè)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(shí)施的時(shí)候可以根據(jù)需要，在該絕緣基板100的上表面或者下表面一面上設(shè)置該電路層200，也可以同時(shí)在該絕緣基板100的上表面以及下表面一面上設(shè)置該電路層 200。該導(dǎo)電層300設(shè)置在該電路層200上。該電路層200的一側(cè)與該絕緣基板100相連接，而該電路層200的另外一側(cè)與該導(dǎo)電層300相連接。通過該導(dǎo)電層300以及該絕緣基板100對(duì)該電路層200進(jìn)行包裹。通過該導(dǎo)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(shè)置在該金屬鎳層301與該金屬金層303之間。在具體實(shí)施的時(shí)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(shí)施的時(shí)候，該電路層200只設(shè)置在該絕緣基板100的一側(cè)，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(shè)置在該絕緣基板100上，該頂部電路層202設(shè)置在該銅箔層201頂部。該電路層200同時(shí)設(shè)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(shè)置在該絕緣基板100上，該沉銅層203設(shè)置在該銅箔層201上，該鍍層204設(shè)置在該沉銅層203上，該頂部電路層202設(shè)置在該鍍層204頂部。
權(quán)利要求
1.一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步、對(duì)絕緣基板進(jìn)行覆銅，在該絕緣基板的表面涂敷銅箔，形成覆銅層疊板， 第二步、對(duì)第一步中的覆銅層疊板進(jìn)行烤板，將覆銅層疊板放置在溫度160°C至190°C的環(huán)境中持續(xù)烤板4個(gè)小時(shí)， 第三步、對(duì)第二步中經(jīng)過烤板后的覆銅層疊板，依次進(jìn)行鉆孔加工、沉銅操作、制作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體， 第四步、對(duì)第三步中的半成品板體的線路部分依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，為了提高半成品板體線路部分的導(dǎo)電性，依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，具體生產(chǎn)步驟為 步驟I、將半成品板體投入清潔槽中進(jìn)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污物，將吸附于銅面的空氣及污物排開，降低液體表面張力，達(dá)到濕潤(rùn)的效果，使得后續(xù)處理的藥液得以順利與銅面作用，使用RCOOH進(jìn)行清潔，RCOOH的濃度為80至120ml/L，清洗溫度為40至50°C，處理時(shí)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，用清水清洗后進(jìn)行微腐處理，微腐處理的作用在于去除銅面氧化物，使銅面微粗化，使銅層與后續(xù)步驟中的化學(xué)鎳層有良好的密著性，在進(jìn)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(jìn)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(shí)間控制在I至2分鐘，銅面微蝕量控制在20至40 ii m,當(dāng)微腐液體銅含量達(dá)15 g/1的時(shí)候需要更新微腐液， 步驟3、將半成品板體從微腐液中取出，用清水清洗后進(jìn)行酸洗處理，清洗后進(jìn)行預(yù)浸，其中，酸洗的作用是去除微蝕后的銅面氧化物，預(yù)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(tài)下進(jìn)入下面步驟中的活化槽，進(jìn)行酸洗處理的時(shí)候控制CP硫酸的濃度為40 ml/L，處理時(shí)間控制在I至I. 5分鐘，在進(jìn)行預(yù)浸的時(shí)候控制鹽酸的濃度為30 ml/L，預(yù)浸時(shí)間控制在I至2分鐘， 步驟4、經(jīng)過預(yù)浸的半成品板體直接置入活化槽中進(jìn)行活化操作，活化操作是在半成品板體進(jìn)行無電解鎳之前的前處理，對(duì)銅表面進(jìn)行催化活化，其具體包含將鈀與銅進(jìn)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?cè)阢~表面上， 步驟5、對(duì)經(jīng)過活化處理的半成品板體進(jìn)行鍍鎳操作，鍍鎳操作是在活化后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(kuò)散的障蔽層， 步驟6、對(duì)經(jīng)過鍍鎳操作的半成品板體進(jìn)行清洗后進(jìn)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(duì)經(jīng)過鍍鈀操作的半成品板體進(jìn)行清洗后進(jìn)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(quán)利要求I所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第一步中在該絕緣基板的兩側(cè)面涂敷銅箔，形成覆銅層疊板，并利用酸性溶液進(jìn)行減銅操作。
3.如權(quán)利要求2所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第三步中，具體操作步驟為，首先進(jìn)行進(jìn)行鉆孔加工，鉆孔加工后，采用化學(xué)非電解鍍銅方式處理在銅箔上形成第一鍍層，使兩側(cè)銅箔相互導(dǎo)通，以完成沉銅操作，對(duì)該第一鍍層的表面進(jìn)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干膜，而后，通過光學(xué)處理工序進(jìn)行曝光和顯像，形成用于形成電路的干膜開口部，對(duì)需要形成電路的部位進(jìn)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干膜，從而完成制作線路的操作，得到線路，在該線路上再次貼附含有感光劑的干膜，再次貼附干膜后，為了在通過光學(xué)處理工序形成的該線路上形成外部電路，經(jīng)曝光和顯像工序形成用于形成外部電路的蝕刻保護(hù)膜，對(duì)通過光學(xué)處理工序形成的用于構(gòu)成外部電路的蝕刻保護(hù)膜以外的銅箔、第一鍍層、第二鍍層進(jìn)行蝕刻，形成外部電路后，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(jìn)行PSR工序或聚酰亞胺系絕緣材料的印刷工序，在需要進(jìn)行表面處理區(qū)域以外的電路之間形成絕緣層。
4.如權(quán)利要求I所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第四步的步驟4中，在進(jìn)行活化操作的過程中利用鹽酸鈀以及鹽酸制成活化液進(jìn)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，而后按照20ml/l的濃度加入鹽酸，之后按照100ml/l的濃度加入鹽酸鈀，而后加入水至所定的容量，并充分?jǐn)嚢瑁訜崾挂后w溫度到20至30°C，處理2至5分鐘，以完成活化過程。
5.如權(quán)利要求I所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第四步的步驟5中，進(jìn)行鍍鎳操作的時(shí)候應(yīng)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(cuò)合劑用以形成鎳錯(cuò)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緩沖，pH調(diào)整劑用以維持適當(dāng)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(wěn)定鍍液，防止鍍液分解，添加劑用以增加被鍍物表面的負(fù)電位，使啟鍍?nèi)菀准霸黾舆€原效率， 鍍鎳步驟為，首先加入去離子水至槽體2/3位置，而后加入18. 75L/100L還原劑、錯(cuò)合劑、添加劑并均勻攪拌，還原劑、錯(cuò)合劑、添加劑的重量百分比為I :1 1 ;而后加入6.25L/100L硫酸鎳并均勻攪拌之；后再加200ml/100L 添加劑并均勻攪拌；用去離子水調(diào)整槽液體積，邊加熱邊攪拌至75至85 °C ;打開循環(huán)過濾，控制時(shí)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(diào)整，降低PH值以10 %的硫酸溶液調(diào)整。
6.如權(quán)利要求I所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第四步的步驟6中，進(jìn)行鍍鈀操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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(nèi)加入純水40L，而后，將50L鍍鈀原液加入到電鍍槽里，再加入2. 5L鈀補(bǔ)給液，確認(rèn)P H值為7. 5至7. 7，范圍外的時(shí)候加入10%硫酸與30%氫氧化鉀進(jìn)行調(diào)整，最后，用純水將液量調(diào)整到100L，將液溫調(diào)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(jīng)過3至I Q分鐘完成鍍鈕操作。
7.如權(quán)利要求I所述的一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法，其特征在于在第四步的步驟7中，進(jìn)行鍍金操作的電鍍液浴組成與作業(yè)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(shí)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,而后加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(jìn)行溶解,而后加入電鍍槽中，用純水將液量調(diào)整到100L，確認(rèn)p H值是否在4. 7至5. 3范圍內(nèi)，如果超出范圍使用20%氫氧化鉀溶液進(jìn)行調(diào)整，p H調(diào)整后，液溫上升到達(dá)90°C時(shí)，即可操作。
8.—種印刷電路板導(dǎo)電層的金屬鈀層結(jié)構(gòu)，其特征在于包括絕緣基板、電路層以及導(dǎo)電層，該電路層設(shè)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(dǎo)電層設(shè)置在該電路層上，該電路層的一側(cè)與該絕緣基板相連接，而該電路層的另外一側(cè)與該導(dǎo)電層相連接，通過該導(dǎo)電層以及該絕緣基板對(duì)該電路層進(jìn)行包裹， 該導(dǎo)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(quán)利要求8所述的一種印刷電路板導(dǎo)電層的金屬鈀層結(jié)構(gòu)，其特征在于該電路層只設(shè)置在該絕緣基板的一側(cè)，該電路層包括銅箔層以及頂部電路層，其中，該銅箔層設(shè)置在該絕緣基板上，該頂部電路層設(shè)置在該銅箔層頂部。
10.如權(quán)利要求8所述的一種印刷電路板導(dǎo)電層的金屬鈀層結(jié)構(gòu)，其特征在于該電路層同時(shí)設(shè)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(shè)置在該絕緣基板上，該沉銅層設(shè)置在該銅箔層上，該鍍層設(shè)置在該沉銅層上，該頂部電路層設(shè)置在該鍍層頂部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在印刷電路板的導(dǎo)電層中設(shè)置金屬鈀層的方法及其層狀結(jié)構(gòu)，其方法為首先對(duì)絕緣基板進(jìn)行覆銅，而后進(jìn)行烤板，之后依次進(jìn)行鉆孔加工、沉銅操作、制作線路、絕緣層阻焊的操作過程得到半成品板體，最后對(duì)半成品板體的線路部分依次進(jìn)行沉鎳、沉鈀、沉金操作，通過在對(duì)印刷電路板鍍軟金的過程中在鎳層與金層之間設(shè)置金屬鈀層，能夠大大降低金層的厚度，從而達(dá)到降低材料成本的作用。
文檔編號(hào)H05K3/18GK102802364SQ20121033299
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者岳長(zhǎng)來 申請(qǐng)人:岳長(zhǎng)來