使用锡镍镀层的印刷电路制造方法技术

一种制造印刷电路的方法，其中使用锡镍基的电镀代替锡和／或锡铅。这个方法包括在涂有抗蚀剂的敷铜的表面上印刷期望的电路图形。在期望的电路图形上电镀锡镍材料，并除去抗蚀剂材料；在电镀池内进行锡镍电镀，该电镀池由镍源、亚锡源、和电镀起动剂溶液组成，电镀起动剂溶液包含二氟化物的盐、二亚乙基三胺、和三亚乙基四胺。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
使用锡镍镀层的印刷电路制造方法专利技术的背景本专利技术涉及改进的印刷电路制造方法。具体来说，本专利技术涉及制造加入锡镍镀层的印刷电路的方法。在最近几十年，电子工业在可以利用的产品类型和它们的功能容量方面迅猛发展。印刷电路技术一直是并且将继续是这种发展的有力的催化剂。每一年，都要引进新的电子产品，并且还要改进现存的产品。实际上每个电子产品，其中包括计算机、电话、计算器等，都包括一个印刷电路。和一贯要求改进电子技术相结合，对于印刷电路容量的要求也在大幅度地提高。横向具有几千个电路迹线和连接器的多层印刷电路现在已是很普通的了。此外，由于电子产品的尺寸继续变小，和各个产品相关联的印刷电路的尺寸也必须减小，导致更加紧凑的制造容差。进而，现在总是要求印刷电路制造商在较短的周转时间内生产较大批量的相同印刷电路。为了适应这些要求，和印刷电路有关的制造技术已经有所发展。除了提供致密的高性能的印刷电路外，今天的印刷电路制造工业还必须坚持对环境问题的关注。简单地制造容量提高的印刷电路是不够的；制造方法本身还必须在环境方面是安全的。例如，已经开发了复杂的废物处理系统，其目的是要将和印刷电路制造本身有关的有害的废物对环境的冲击减至最小。最后，为了保持竞争力，印刷电路制造商必须保持制造成本尽可能地低。如下面将要详细描述的那样，如果印刷电路的制造过程伴随着一系列互不相关的步骤，降低成本就是一项极其困难的任务。每一个单个的方法都包括它自已的相关成本，例如，需要上述专用的废物处理系统。一般来说，上述增加容量的目的和减小环境危害及减小成本的要求本身就是矛盾的。标准的制造技术需要使用有危害的化学药品，如酸和氧化剂。此外，铅基焊剂至今一直是印刷电路制造方法的一个主-->要组成部分。例如，一种通用的印刷电路制造方法总是从以铜箔层覆盖的不导电的基板开始。向铜箔涂敷一种抗蚀剂(或镀层抗蚀剂)。使包含期望电路图形的图像的膜(或布线图)与抗蚀剂覆盖的铜表面发生联系，并且使这个膜曝光于光源。随后，让这个板通过“显影”过程，以便有选择地从板上除去某些抗蚀剂。更加具体地说，在显影以后，从期望的电路图形上除去抗蚀剂，抗蚀剂要包围板表面的其余部分。换句话说，期望的电路图形上不再有抗蚀剂，因此露出了铜箔表面。但铜箔的其余的部分仍旧覆盖有抗蚀剂材料。通过电镀过程处理这个板，借助于电镀过程向外露的电路图形电镀另外一些铜。任何被抗蚀剂覆盖的面积均未镀上铜。因此，外露的电路图形由附加的铜“电镀”出来。在先前镀过的铜上还要再电镀上锡或锡铅(或焊剂)。再次地，抗蚀剂阻止任何锡或锡铅材料镀到由抗蚀剂覆盖的任何板表面上。在锡或锡铅电镀过程以后，期望的电路图形就由先镀的铜和一层锡或锡铅确定。由抗蚀剂覆盖的板的其余的部分没有镀到铜箔表面的附加材料。就此而论，锡或锡铅的作用是阻止期望的电路图形的随后蚀刻的阻挡层和在电镀层上阻止氧化的保护涂层。然后，通过一个“剥离”工艺对于板进行处理，在此期间从板的表面剥离掉(或除去)抗蚀剂。通过剥离抗蚀剂，先前由抗蚀剂覆盖的铜箔现在露了出来。然后再对板进行“蚀刻”处理。蚀刻过程的作用是从板的表面蚀刻或除去未曾由锡或锡铅材料保护的铜。从基片表面完全蚀刻掉未曾覆盖的铜箔。结果，由铜箔、电镀的铜、和锡或锡铅层确定的期望的电路图形仍旧粘结在叠层材料的表面上。然而，现在，已经除去了所有的其它的铜。在使用锡铅(或焊剂)作为蚀刻抗蚀剂的情况下，要在一个调理池和溶剂中清除锡铅。在这种处理之后，利用红外加热或“热油”使焊剂“回流”。回流的焊剂在整个铜迹线上形成保护合金。按另一种方式，对于称之为“在裸铜上的焊剂掩膜”(SMOBC)的制造方法，使用锡(不同于锡铅)作为蚀刻抗蚀剂。对于这种技术，在蚀刻以后，从电路图形上剥离(或除去)锡材料。结果，期望的电路图形是粘结到基片上的镀铜迹线的形式。-->然后，把焊剂掩膜涂到板上，用作各个铜迹线的保护涂层。具体来说，焊剂掩模按照预定的图形涂敷在板上，留下电路图形的所选的区域不加保护(或裸露)。在涂敷焊剂掩模后，用一种物质(最通用的是焊剂)来处理这个板，这种物质是粘结到未由焊剂掩模覆盖的任何区域的。一种这样的焊剂涂敷技术称之为“热气矫平(HAL)”，其中将板浸入熔化的63％锡及37％铅的焊剂池中。通过压缩空气从板上和任何先前的钻孔中除去多余的焊剂。HAL方法的一个附加的目的是“矫平”仍旧粘结在电路图形的所选部分的焊剂。在理论上，矫平过程导致平直的表面，用于随后的表面安装技术(SMT)的应用。但在实践中，HAL不可能产生完美的平面表面。HAL经常产生“冠状”表面，妨碍正确的芯片SMT定位。即使具有相当平的HAL产生的表面，芯片的SMT应用也需要波钎焊步骤以固定芯片或其它部件到板的表面。波钎焊虽然被广泛接受，但在焊剂液化时可能导致不期望的芯片移动。应该注意的是，最近，一直在努力用置于铜上的透明有机聚合物、浸渍的锡、或浸渍/无电钯材料代替焊剂热气矫平方法。这些方法都不能证实已经消除了上述的问题，并且相反，却增加了一个附加的制造步骤(增加了附加成本)。在印刷电路制造过程中有时使用的的一种后续的工艺是镀镍或金以选择电路图形区，如表面安装焊盘或接头。对一这种应用，首先有选择地剥离焊剂或锡，并且清洁下面的铜。然后向印刷电路的期望保留的区域电镀镍，接下去再镀金。需要电镀镍以防止铜“迁移”到电镀的金中。电镀的镍层基本上起金属阻挡层的作用，借此可以防止铜的迁移。不期望铜迁移入金，因为铜减小了金的抗腐蚀性，这对于需要外露导电引线的印刷电路触点的整体性是很关键的，如对于键焊盘或接头。以上极其基本地描述了印刷电路制造方法。但是，应该清楚，印刷电路的制造过程是十分复杂的。这些板要经受各种各样的化学溶液和机械处理，这些处理中有许多要导致废物的形成。此外，每个处理步骤本身都要增加总的生产成本，并且每个步骤都存在较大的出现差错的机会。最后，有几个步骤有可能使板出现可能的长期性的损坏。-->例如，HAL使板经受极高的热冲击。印刷电路将继续成为电子工业发展的一个整体部分。为此，任何能够保持或甚致于改善印刷电路的整体性和性能同时又减少方法步骤、成本、和有害废物的技术都是人们强烈期望的。因此，迫切需要步骤、成本、和废物都减少的印刷电路制造方法。专利技术的概述本专利技术提供一种改进的制造印刷电路的方法，其中使用锡镍基的电镀池代替锡或锡铅。这个方法包括提供一个由基片界定的板，基片的至少一个表面由铜箔覆盖。向涂敷铜的表面印刷电路图形，从而可由外露的铜界定电路图形，而板的其余部分涂敷以抗蚀剂材料。在外露的铜表面电镀锡镍材料。从板上剥离抗蚀剂材料。最后，从基片表面上蚀刻掉未由先前电镀的锡镍材料覆盖的任何铜，借此留下各种铜迹线形式的电路图形，每个铜迹线的外表面都由锡镍覆盖。在一个优选实施方案中，沿铜迹线的侧壁淀积锡的浸渍涂层，并且在板的所选区域上施以焊剂掩膜。在另一个实施方案中，在锡镍电镀之前在电路图形上电镀铜的附加层。值得注意的是，因为电路图形已经电镀有锡镍，所以只用单一处理步骤就可以实现随后在选择区的金的电镀。上述的锡镍电镀是在没有使用或没有产生氢氟酸作为电解液的条件下实现的。具体来说，该方法优选地使用一种锡镍电镀液，这种电镀液由氟硼酸镍、氟硼酸亚锡、和增亮剂溶液构成。在一个优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造印刷电路的方法，该方法包括：提供由基片界定的板，该基片的至少一个表面由铜箔覆盖；在板的涂敷铜的表面上印刷电路图形，从而可由敷铜表面的外露部分界定该电路图形，而敷铜表面的其余部分抗蚀剂材料覆盖；在外露的铜表面电镀锡镍材料； 从板上剥离抗蚀剂材料；和，蚀刻掉未由锡镍材料电镀的铜表面。

【技术特征摘要】
US 1997-12-18 08/993,3891、一种制造印刷电路的方法，该方法包括：提供由基片界定的板，该基片的至少一个表面由铜箔覆盖；在板的涂敷铜的表面上印刷电路图形，从而可由敷铜表面的外露部分界定该电路图形，而敷铜表面的其余部分抗蚀剂材料覆盖；在外露的铜表面电镀锡镍材料；从板上剥离抗蚀剂材料；和，蚀刻掉未由锡镍材料电镀的铜表面。2、权利要求1的方法，进一步包括如下步骤：在电镀锡镍材料之前在外露的敷铜表面电镀一层附加的铜。3、权利要求1的方法，进一步包括如下步骤：在蚀刻铜表面后，沿电路图形的侧壁淀积锡涂层。4、权利要求1的方法，进一步包括如下步骤：在蚀刻铜表面后，向板施加焊剂掩模。5、权利要求1的方法，进一步包括如下步骤：在锡镍材料表面上电镀金材料。6、权利要求1的方法，其特征在于：电镀锡镍材料不产生氢氟酸。7、权利要求1的方法，其特征在于：电镀锡镍材料包括：淀积由20-50％镍和50-80％锡构成的涂层。8、权利要求7的方法，其特征在于：该涂层由35％镍和65％锡构成。9、权利要求1的方法，其特征在于：电镀锡镍材料包括电镀锡镍钴材料。10、权利要求1的方法，其特征在于：电镀锡镍材料包括：淀积由10-25％镍、10-25％钴、和50-80％锡构成的涂层。11、权利要求1的方法，其特征在于：锡镍电镀是在pH值约为4.2-4.8的溶液中进行的。12、权利要求1的方法，其特征在于：锡镍电镀在锡镍电镀池中进行，所说的电镀池包含选自下列的镍源：氟硼酸镍、氯化镍、溴化镍、氟化镍、硫酸镍、氨基磺酸镍、碳酸镍、焦磷酸镍。13、权利要求1的方法，其特征在于：锡镍电镀在锡镍电镀池中进行，所说的电镀池包含二氟化物的盐、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺。14、权利要求1的方法，其特征在于：锡镍电镀在锡镍电镀池中进行，所说的电镀池包含硅氧烷二元醇共聚物。15、一种用于在铜表面上电镀锡镍合金的溶液，该溶液包含：30-40％镍源；10-20％亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：TR斯泰恩，
申请(专利权)人：电路研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]