本申请涉及电路板制造领域,具体而言,涉及一种pcb板通孔的电镀方法及系统。
背景技术:
1、电路板包括单层电路板、双层电路板、多层电路板;随着通信技术的快速发展,单层电路板应用越来越少,多层电路板需求量大增。多层电路板中,各层电路结构之间的连接依赖于电路板上的通孔,通孔连通着各层电路结构;通孔的内壁上设置有金属铜,金属铜为导体,能够起到连接各层电路结构的作用,使得各电路结构层之间实现导通。因此,通孔内壁镀铜的质量决定了电路板的工作性能;内壁镀铜越均匀,导通性能越好,电路板的工作性能越稳定。
2、在通孔电镀过程中,通孔两端内壁电镀铜的厚度大于通孔内部电镀铜的厚度,形成“狗骨”;两端的孔径减小使得电镀容易难以进入通孔内部,而铜离子存在于电镀溶液中,电镀溶液不容易进入通孔内部,最终导致通孔的两端和中间位置的镀铜厚度差较大;对于高厚径比的通孔镀铜厚度差更大。也就是,通孔两端和中间的电镀层厚度不均匀,电路板工作时会使得电流流动受阻,影响电路板的导电性,降低工作性能;通孔用于连接各电路结构层,不均匀的电镀层使得通孔连接的可靠性降低,影响电路板的稳定性和可靠性;在表面组装焊接过程中,“狗骨”会导致焊接点处的连接质量不稳定,增加焊接缺陷的风险,影响焊接质量;不均匀的电镀层会产生信号衰减或时钟偏移等问题,导致信号不完整,影响电路板的正常工作。
3、实际中主要通过改变电镀参数和调整添加剂改善“狗骨”现象。具体地,为了促进减小通孔两端的电流密度,降低电镀时的电流密度,以降低铜的析出速率差异,达到改善“狗骨”现象的目的。常用的添加剂有光亮剂、抑制剂、整平剂,光亮剂通常为含硫原子的有机化合物,例如,二硫二丙烷磺酸钠、硫代丙烷磺酸钠等,电镀过程中光亮剂与氯离子相互作用,促使晶核产生速度大于生长速度,使得铜层表面更加平滑、均匀,减少表面缺陷和气孔,提高电路板的表面质量。抑制剂为聚乙二醇、聚丙二醇等聚醇类高分子聚合物,主要与电镀溶液中的的铜离子产生络合物,从而使得铜主要沉积在需要的区域,减少在非工作区域的铜沉积,避免铜层过厚或者不均匀。整平剂为健那绿(jgb)、亚甲蓝(mb)等,用于改善铜层的结晶结构,使得铜层更加致密、均匀。通过添加剂之间的作用,改变沉铜模式,使得通孔内部先沉铜,或者调节镀层表面的电阻以实现镀层均匀。参数优化需要大量的实验和测试,成本较高,且依赖于经验,准确度较差。添加剂的量难以精确控制,会产生副作用,例如降低电镀速率或影响电镀层的结构,导致电路板的质量和性能下降。
4、综上所述,现有方法改善电路板通孔电镀过程中产生的“狗骨”现象的成本较高,且效果差。
技术实现思路
1、本发明的目的在于,针对上述现有技术中的不足,提供一种pcb板通孔的电镀方法及系统,以解决现有方法改善电路板通孔电镀过程中产生的“狗骨”现象的成本较高,且效果差的问题。
2、本申请技术方案的技术构思是:“狗骨”现象的形成是由于通孔口电流密度较高,导致铜沉积速度较快,从而使得通孔的两端镀铜厚度较大。甚至堵塞通孔口,使得电镀溶液难以进入通孔内部,进一步加重“狗骨”现象的影响。一方面,通孔两端的电流密度较大,沉积速度较快,使得两端镀铜厚度较大;另一方面,电镀溶液的流动性较差,进入通孔中间的电镀溶液中的铜离子浓度较小,进一步增大了通孔中间和两端位置的镀铜层差异,从而使得通孔的导电性和稳定性较差,最终使得电路板的工作性能下降。本申请技术方案在电路板通孔方向上设置交变电场,一方面,交变电场作用于电镀溶液中的铜离子,使得铜离子沿通孔的中心轴方向振荡,增加了铜离子的移动,提高电解溶液中金属离子的输送,产生了搅拌液体的效应,改变电解溶液在通孔内的流动性;另一方面,外加的交变电场增强了通孔中局域电场的强度,提升了通孔内部的镀铜沉积速度,从而减小通孔两端和中间位置的镀铜厚度,改善“狗骨”现象的影响。
3、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
4、本申请提供一种pcb板通孔的电镀方法该方法包括:
5、以电路板为阴极,铜为阳极,第一电源提供电能,进行电镀,电路板上有通孔,通孔的中心轴方向与电镀溶液的表面垂直;
6、电路板和电镀溶液置于交变电场中,交变电场的方向与通孔的中心轴方向平行。
7、进一步地,交变电场的电场强度的有效值为2-5v,频率为20-200hz。
8、更进一步地,交变电场由两个平板电极产生,分别设置于电路板的两侧,两个平板电极与第二电源连接,在两个平板电极之间形成交变电场。
9、更进一步地,平板电极所在平面与电路板所在平面平行;第二电源为交流电源。
10、更进一步地,第一电源为直流电源,第一电源的电压为3-15v。
11、一种pcb板通孔的电镀系统,该系统包括电路板,电路板置于电镀槽中的电镀溶液中,电镀溶液中还设置有阳极,阳极的材料为铜,电路板与阳极不接触,电路板和阳极与第一电源连通;电路板的两侧分别设置有一个平板电极,两个平板电极与电路板平行,两个平板电极与第二电源连接,两个平板电极之间产生交变电场。
12、进一步地,第一电源为直流电源,第一电源的电压为3-15v;第二电源为交流电压,输出的有效值为2-5v,频率为20-200hz。
13、更进一步地,电路板上设置有通孔,通孔的中心轴方向与电路板、平板电极所在的平面垂直。
14、更进一步地,平板电极靠近电路板一侧的表面上固定设置有振动部件。
15、更进一步地,振动部件为电致伸缩材料。
16、与现有技术相比,本发明的有益效果:本申请通过引入交变电场使得通孔内部的电流密度增大,同时,产生了搅拌液体的效应,使得铜离子沿通孔的中心轴方向振荡,提高电解溶液中金属离子的输送,提高了电解溶液在通孔内的流动性,使得通孔内部的铜沉积速率提升,缩小通孔两端和中间的镀铜厚度,改善“狗骨”现象;仅需要增加对应的电源、平板电极,成本较低,且稳定性较强。
1.一种pcb板通孔的电镀方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的pcb板通孔的电镀方法,其特征在于,所述交变电场的电场强度的有效值为2-5v,频率为20-200hz。
3.根据权利要求2所述的pcb板通孔的电镀方法,其特征在于,所述交变电场由两个平板电极产生,分别设置于所述电路板的两侧,两个所述平板电极与第二电源连接,在两个所述平板电极之间形成交变电场。
4.根据权利要求3所述的pcb板通孔的电镀方法,其特征在于,所述平板电极所在平面与所述电路板所在平面平行;所述第二电源为交流电源。
5.根据权利要求4所述的pcb板通孔的电镀方法,其特征在于,所述第一电源为直流电源,所述第一电源的电压为3-15v。
6.一种pcb板通孔的电镀系统,其特征在于,所述系统包括电路板,所述电路板置于电镀槽中的电镀溶液中,所述电镀溶液中还设置有阳极,所述阳极的材料为铜,所述电路板与所述阳极不接触,所述电路板和所述阳极与第一电源连通;所述电路板的两侧分别设置有一个平板电极,两个所述平板电极与所述电路板平行,两个所述平板电极与第二电源连接,两个所述平板电极之间产生交变电场。
7.根据权利要求6所述的pcb板通孔的电镀系统,其特征在于,所述第一电源为直流电源,所述第一电源的电压为3-15v;所述第二电源为交流电压,输出的有效值为2-5v,频率为20-200hz。
8.根据权利要求7所述的pcb板通孔的电镀系统,其特征在于,所述电路板上设置有通孔,所述通孔的中心轴方向与所述电路板、所述平板电极所在的平面垂直。
9.根据权利要求8所述的pcb板通孔的电镀系统,其特征在于,所述平板电极靠近所述电路板一侧的表面上固定设置有振动部件。
10.根据权利要求9所述的pcb板通孔的电镀系统,其特征在于,所述振动部件为电致伸缩材料。