專利名稱：一種印制電路板通孔電鍍銅方法
技術領域：
本發明屬于印制電路板制造領域，特別涉及到一種印制電路板高厚徑比通孔電鍍銅的方法。
背景技術：
印制電路板是一類重要的電子產品基本部件，電子產品的發展趨勢要求其層數增力口，通孔變小，從而導致通孔的厚徑比(通孔深度與通孔直徑之比)增大。當通孔的厚徑比增大，如果采用傳統的搖擺打氣電鍍的方式鍍銅，就會導致鍍層厚度在孔口到中心處成梯度式減薄，導致通孔的金屬化質量很難滿足要求。在行業中，印制電路孔金屬化深鍍能力是一個重要的評價指標。深鍍能力，即孔壁平均鍍層厚度與電路板表面鍍層厚度的比值。黎欽源等使用傳統的搖擺打氣電鍍的方式在I. 2A/dm3的電流密度，對深度2. 00mm、直徑為0. 25mm的通孔進行電鍍，其深鍍能力只有50% (參考文獻[I]黎欽源，呂紅剛，劉攀.高厚徑比 HDI通盲孔電鍍參數研究.印制電路信息，2009, (Zl) :217 224)。由于通孔的電鍍難度與電流密度分布、電鍍液交換速率、孔的直徑、孔的厚度等參數相關。因此，高厚徑比的微孔電鍍是本技術領域的一個技術難題。印制電路板中高厚徑比通孔電鍍技術的核心提高電鍍技術的深鍍能力。為克服傳統電鍍技術中存在的電流密度分布、電鍍液交換速率等影響深鍍能力的問題，人們從以下個方面進行了技術改進，其一是使用有脈沖電鍍，二是改進鍍液配方，三是采用強制對流電鍍。脈沖電鍍是現在生產實踐中解決高厚徑比通孔電鍍的主要方法，對于孔厚徑比在10:1以上通孔電鍍具有很好的效果，例如參考文獻[I]黎欽源等對深度3. 00mm、直徑為0. 25mm的通孔進行電鍍，其深鍍能力可達到78%。但是，脈沖電鍍設備昂貴，耗電量增加，使得很多企業望成莫及。為此，可在傳統搖擺打氣方法的基礎上，通過調整鍍液配方，添加高分散性電鍍添加劑，采用低電流密度的方法來提高深鍍能力，例如王芳槐等采用高分散添加劑，硫酸銅鹽酸為1:15 18，電流密度為lA/dm3電鍍孔徑為0. 3，深度為2. 4的通孔，其深鍍能力為73. 7% (參考文獻[2]:王芳槐，江民權，李俊江.高厚徑比多層板電鍍工藝實踐.第二屆全國青年印制電路學術年會論文.2002年，深圳)。改進鍍液配方的方法對于8:1的孔厚徑比電鍍幾乎達到了極限，如參考文獻[2]中孔厚徑比為10:1時，其深鍍能力低于50%。采用強制對流電鍍，通過向陰極噴射電鍍液，使得鍍液在通孔內強制對流從而提高電鍍液在孔內的交換速率，達到提高深鍍能力的目的。該方法簡便易行，電鍍成本低，對于直徑較大的通孔效果明顯，但是，對于微小孔，由于毛細管效應，電鍍液很難進入孔內，電鍍液交換效果不明顯，電鍍深鍍能力很難提高(參考文獻[3]李文賓.噴嘴垂直噴流電鍍方法.中國發明專利.2005-09-07)。對于脈沖電鍍和改進配方的方法電鍍的高厚徑比微小通孔，由于毛細管效應亦難以達到電鍍要求。

發明內容
本發明提供一種新型印制電路板通孔電鍍銅方法。該方法采用鍍件將電鍍室隔離為兩個電鍍槽，其中一個電鍍槽內的電鍍液面高于另一個電鍍槽的電鍍液面，二者之間形成壓力差，使得鍍液流經通孔，從而實現通孔電鍍過程中孔內溶液快速交換；同時采用抽水泵將低液面電鍍槽中的電鍍液回抽至高液面的電鍍槽中以維持壓力差。本發明通過巧妙的設計鍍液壓力差，可消除印制電路板通孔電鍍過程中的毛細管效應，使得通孔深鍍能力提高，特別適用于高厚徑比的印制電路板通孔電鍍銅，且電鍍過程中無需打氣、搖擺。本發明技術方案如下一種印制電路板通孔電鍍銅方法，如圖I所示，包括1)采用需要通孔電鍍銅的印制電路板鍍件作為隔離板將電鍍槽體隔成兩個電鍍槽，其中一個電鍍槽內的電鍍液面高于另一個電鍍槽的電鍍液面，二者之間形成壓力差，使得鍍液可以通過通孔從高位電鍍液槽流入低位電鍍液槽，孔內鍍液不斷得到更新；2)采用抽水泵將低液面電鍍槽中的電鍍液回抽至高液面的電鍍槽中以維持壓力差；3)通孔電鍍銅采用直流電鍍，電鍍過程中無需搖擺陰極，鍍液無需充氣攪拌。
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根據上述技術方案，本領域技術人員容易想到，不同厚徑比的印制電路通孔需要的壓力差是不一樣的厚徑比越大的通孔，采用本發明電鍍銅時所需要的壓力差越大。而本發明提供的印制電路板通孔電鍍銅的方法，所述高位電鍍液槽和低位電鍍液槽之間的壓力差是可調節的，具體調節方式可采用控制抽水泵回抽電鍍液的速度予以控制。電鍍過程中，通過調節高低位電鍍液槽之間的壓力差來調節鍍液在通孔內流動的速率，從而調整鍍液在孔內的交換速率。當增加該壓力差時，也可消除高厚徑微小通孔所產生的毛細管效應，實現微小孔內鍍液中的銅離子通過對流更新。電鍍銅過程中，由于鍍液在通孔內溶液不斷地流動而得到更新，孔內的銅離子濃度、電鍍液電阻率等參數與主體溶液接近，其鍍層厚度差異只受電流密度分布的影響，而電鍍液濃度對其影響較小。通過實現通孔內溶液不斷地得到更新，從而消除電鍍溶液交換速率或銅離子擴散的差異而造成孔壁鍍層不均勻，深鍍能力低的現象。本發明中所述的通孔，可以是印制電路板中不同厚徑比的通孔，特別適用于高厚徑比的微小通孔。綜上所述，本發明提供的印制電路板通孔電鍍銅方法，采用高低位電鍍液槽之間的壓力差來使得鍍液在印制電路板通孔中保持流動和更新，可消除印制電路板通孔電鍍過程中的毛細管效應，減小電鍍液分布對通孔鍍層厚度的影響，從而提高鍍層的均勻性和通孔深鍍能力。整個方法非常簡單、容易實現，特別適用于高厚徑比通孔的電鍍，且電鍍過程中無需搖擺陰極，鍍液無需充氣攪拌。


圖I為本發明電鍍方法示意圖。圖中，I-電源；2-電鍍槽；3_陽極；4_高位鍍液槽；5_低位鍍液槽；6_隔離擋板；7-印制電路板；8_電鍍通孔
具體實施例方式對比實施例I使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 25mm通孔，板材為生益36/1. 6FR-4雙面覆銅板料，通孔厚徑比為6:1。除去鉆污后，進行化學鍍銅。作為本發明的對比實施例，將樣品在電流I. 5A/dm3，打開左右搖擺和打氣，電鍍Ih0電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量Ih內電鍍層的厚度。測試結果表明，孔壁鍍層厚度增加了 16 Pm，深鍍能力為64%。實施例2使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 25mm通孔，板材為生益36/1. 6FR-4雙面覆銅板料，通孔厚徑比為6:1。除去鉆污后，進行化學鍍銅。按照本發明的方法，使用同一批電鍍液，將樣品在電流I. 5A/dm3，壓力差為8cm液面高度差條件下電鍍lh。電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量Ih內電鍍層的厚度。測試結果表明，孔壁鍍層厚度增加了 19 ym;孔壁均勻性好，深鍍能力為78%。

實施例3使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 25mm通孔，板材為生益36/1. 6FR-4雙面覆銅板料，通孔厚徑比為6 :1。除去鉆污后，進行化學鍍銅。按照傳統方法，但不打氣、不搖擺，將樣品在電流2A/dm3電鍍lh。電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量Ih內電鍍層的厚度。測試結果表明，孔壁鍍層厚度增加了 11. 5 iim，深鍍能力為38%。實施例4使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 25mm通孔，板材為生益36/1. 6FR-4雙面覆銅板料，通孔厚徑比為6 :1。除去鉆污后，進行化學鍍銅。按照本發明的方法，使用同一批電鍍液，將樣品在電流2A/dm3，壓力差為14cm液面高度差條件下電鍍lh。電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量Ih內電鍍層的厚度。測試結果表明，高鍍液側孔口被電鍍銅堵住，孔壁鍍層厚度從高鍍液側向低鍍液側梯度遞減，高位為21 ii m,低位為12 u m。由于電流密度大，而且鍍液更新速率快，過大的電流密度及壓力差導致孔口銅的電鍍速率快，從而堵住孔口。因此，本發明方法在電鍍過程中電流密度，壓力差應控制在合適的范圍。實施例5使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 20mm通孔，板材為生益覆銅板壓合的六層印制電路板，板厚2. 16cm，通孔厚徑比為11:1。除去鉆污后，在炭黑溶液中搖擺兩次lOmin，然后使用傳統搖擺打氣方法在電流I. 5A/dm3下電鍍銅lOOmin。電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量IOOmin內電鍍層的厚度。測試結果表明，孔壁鍍層厚度從孔口向中心呈梯度式降低，最厚處為18 ym，六層中第三到第四層銅沒有鍍上，出現斷路。實施例6使用機械數控機在印制電路覆銅基板上鉆0. 20mm通孔，板材為生益覆銅板壓合的六層印制電路板，板厚2. 16cm，通孔厚徑比為11:1。除去鉆污后，使用本方法在電流I. 5A/dm3，壓力差為8cm液面高度差條件下電鍍lh。電鍍完后，制作金相顯微切片，在金相顯微鏡下測量Ih內電鍍層的厚度。測試結果表明，測試結果表明，孔壁鍍層厚度增加了 16iim，最薄處IOiim ;電鍍的深鍍能力為75%。
權利要求
1.一種印制電路板通孔電鍍銅方法，包括1)采用需要通孔電鍍銅的印制電路板鍍件作為隔離板將電鍍槽體隔成兩個電鍍槽，其中一個電鍍槽內的電鍍液面高于另一個電鍍槽的電鍍液面，二者之間形成壓力差，使得鍍液可以通過通孔從高位電鍍液槽流入低位電鍍液槽，孔內鍍液不斷得到更新；2)采用抽水泵將低液面電鍍槽中的電鍍液回抽至高液面的電鍍槽中以維持壓力差；3)通孔電鍍銅采用直流電鍍，電鍍過程中無需搖擺陰極，鍍液無需充氣攪拌。
2.根據權利要求I所述的印制電路板通孔電鍍銅的方法，其特征在于，所述高位電鍍液槽和低位電鍍液槽之間的壓力差可調節。
3.根據權利要求2所述的印制電路板通孔電鍍銅的方法，其特征在于，所述壓力差的調節方式采用控制抽水泵回抽電鍍液的速度予以控制。
全文摘要
一種印制電路板通孔電鍍銅方法，屬于印制電路板制造領域。本發明采用需要通孔電鍍銅的印制電路板鍍件作為隔離板將電鍍槽體隔成高低液面兩個電鍍槽，通過高低位電鍍液槽之間的壓力差來使得鍍液在印制電路板通孔中保持流動和更新，可消除印制電路板通孔電鍍過程中的毛細管效應，減小電鍍液分布對通孔鍍層厚度的影響，從而提高鍍層的均勻性和通孔深鍍能力。整個方法非常簡單、容易實現，特別適用于高厚徑比通孔的電鍍，且電鍍過程中無需搖擺陰極，鍍液無需充氣攪拌。
文檔編號C25D7/00GK102791085SQ20121030386
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者何為, 周國云, 周珺成, 張懷武, 王守緒, 肖強, 陶志華 申請人:電子科技大學