軟硬結合板去鉆污及凹蝕技術

去鉆污及凹蝕是軟硬結合板數控鉆孔后,化學鍍銅或者直接電鍍銅前的一個重要工序,要想剛撓印制電路板實現可靠電氣互連,就必須結合剛撓印制電路板其特殊的材料構成,針對其主體材料聚酰亞胺和丙烯酸不耐強堿性的特性,選用合適的去鉆污及凹蝕技術。剛撓印制電路板去鉆污及凹蝕技術分濕法技術和干法技術兩種,下面就這兩種技術與各位同行進行共同探討。

剛撓印制電路板濕法去鉆污及凹蝕技術由以下三個步驟組成:

1、膨松(也叫溶脹處理)。利用醇醚類膨松藥水軟化孔壁基材,破壞高分子結構,進而增加可被氧化之表面積,以使其氧化作用容易進行,一般使用丁基卡必醇使孔壁基材溶脹。

2、氧化。目的是清潔孔壁并調整孔壁電荷,目前,國內傳統用三種方式。

(1)濃硫酸法:由于濃硫酸具有強的氧化性和吸水性,能將絕大部分樹脂碳化并形成溶于水的烷基磺化物而去除,反應式如下:  CmH2nOn+H2SO4--mC+nH2O除孔壁樹脂鉆污的效果與濃硫酸的濃度、處理時間和溶液的溫度有關。用于除鉆污的濃硫酸的濃度不得低于86%,室溫下20-40秒,如果要凹蝕,應適當提高溶液溫度和延長處理時間。濃硫酸只對樹脂起作用,對玻璃纖維無效,采用濃硫酸凹蝕孔壁后,孔壁會有玻璃纖維頭突出,需用氟化物(如氟化氫銨或者氫氟酸)處理。采用氟化物處理突出的玻璃纖維頭時,也應該控制工藝條件,防止因玻璃纖維過腐蝕造成芯吸作用,一般工藝過程如下:

H2SO4:10%

NH4HF2:5-10g/l

溫度:30℃ 時間:3-5分鐘

按照此方法對打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕,然后對孔進行金屬化,通過金相分析,發現內層鉆污根本沒去徹底,導致銅層與孔壁附著力低下,為此在金相分析做熱應力實驗時(288℃,10±1秒),孔壁銅層脫落而導致內層斷路。

況且,氟化氫銨或者氫氟酸有巨毒,廢水處理很困難。更主要的是聚酰亞胺在濃硫酸中呈惰性,所以此方法不適應剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕。


(2)鉻酸法:由于鉻酸具有強烈的氧化性,其浸蝕能力強,所以它能使孔壁高分子物質長鏈斷開,并發生氧化、磺化作用,于表面生成較多的親水性基團,如羰基(-C=O)、羥基(-OH)、磺酸基(-SO3H)等,從而提高其親水性,調整孔壁電荷,并達到去除孔壁鉆污和凹蝕的目的。一般工藝配方如下:

鉻酐CrO3 : 400 g/l

硫酸H2SO4 :350 g/l

溫度:50-60℃ 時間:10-15min

按照此方法對打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕,然后對孔進行金屬化,對金屬化孔進行了金相分析和熱應力實驗,結果完全符 合GJB962A-32標準。

所以,鉻酸法也適應于剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕,針對小企業而言,該方法的確非常適合,簡單易操作,更主要的是成本,但該方法唯一的遺憾是存在有毒物質鉻酐。

(3)堿性高錳酸鉀法:目前,很多PCB廠家由于缺少專業的工藝,仍然沿襲剛性多層印制電路板去鉆污及凹蝕技術--堿性高錳酸鉀技術來處理剛-撓印制電路板,通過該方法去除樹脂鉆污后,同時能蝕刻樹脂表面使其表面產生細小凸凹不平的小坑,以便提高孔壁鍍層與基體的結合力,在高溫高堿的環境下,利用高錳酸鉀氧化除去溶脹的樹脂鉆污,該體系對于一般的剛性多層板很湊效,但對于剛-撓印制電路板不適應,因為剛-撓印制電路板的主體絕緣基材聚酰亞胺不耐堿性,在堿性溶液中要溶脹甚至少部分溶解,更何況是高溫高堿的環境。如果采用此方法,即使當時剛-撓印制電路板沒報廢,也為以后采用該剛-撓印制電路板的設備的可靠性大打折扣。

3、中和。經過氧化處理后的基材必須經清洗干凈,防止污染后道工序的活化溶液,為此必須經過中和還原工序,根據氧化方式的不同選用不同的中和還原溶液。

目前,國內外流行的干法是等離子體去鉆污及凹蝕技術。等離子體用于剛-撓印制電路板的生產,主要是對孔壁去鉆污和對孔壁表面改性。其反應可看著是高度活化狀態的等離子體與孔壁高分子材料和玻璃纖維發生的氣、固相化學反應,生成的氣體產物和部分未發生反應的粒子被真空泵抽走的過程,是一個動態的化學反應平衡過程.根據剛撓印制電路板所用的高分子材料通常選用N2、O2、CF4氣體作為原始氣體.其中N2起到清潔真空和預熱的作用。

綜上所述,不管是干法還是濕法,如果針對體系主體材料的特性,選擇合適的方法,都可以達到剛撓互連母板去鉆污及凹蝕刻的目的。

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