专利名称：避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法
技术领域：
本发明是关于一种电路板工艺，特别是有关于一种可避免产生伽凡尼腐蚀现象的
微蚀方法。
背景技术：
印刷电路板(printed circuit board, PCB)是电子元件的支撑体，是电子元器 件线路连接的提供者。现今印刷电路板利用其上的铜导线图案来电连结各个电子元件，目 前铜导线图案的制作步骤一般需经过在电路板上镀铜膜、形成图案化光阻、对铜膜进行蚀 刻处理以及去除光阻。在完成铜导线图案之后，依序需再经过压合、钻孔、镀通孔、形成绿 漆以及金属表面处理，其中一般常见的金属表面处理的方式有喷锡(Hot Air Leveling, HAL)、电镀镍金、化学镍金、直接金、化学锡、化学银以及形成有机保焊剂(Organic SolderPreservative， OSP)。 其中以电镀镍金、化学镍金、直接金三种金属表面处理为例，在完成金属表面处理 之后，从外部的表面上观察得知，该电路板的一部分的铜导线上覆有绿漆，而一部分的铜导 线上则覆有金层，而剩余部分的铜导线则是裸露出来，裸露的铜导线因为接触到空气，即会 在其表面形成一层极薄的氧化铜。然而，此形成氧化铜的部分，则是后续要以有机保焊剂覆 盖的区域。 因此，在进行有机保焊剂工艺之前，需先对电路板进行微蚀处理，其目的在于去除 铜导线表面的脏污和氧化铜，并且将铜导线表面粗化以利后续有机保焊剂成膜，已知技术 中所使用的微蚀液皆为酸性系统包含过硫酸钠(SPS)/稀硫酸水溶液、硫酸/双氧水水溶 液以及稀硫酸水溶液。进行微蚀工艺时，将电路板利用上述的微蚀液淋冲，而在淋冲的过 程，首先氧化铜会先被去除，露出铜导线表面，之后，电路板的镀金层和裸露的铜导线会同 时接触微蚀液，如此一来，即会产生伽凡尼腐蚀(galvanic corrosion)现象，伽凡尼腐蚀现 象是指具有不同氧化电位的金属在电解液中，会有电位差而产生电化学反应，其中由氧化 电位高的(如锌、铁等)形成阳极，氧化电位低的作为阴极，而阳极在电化学反应时，会形 成离子而溶于电解液中，因此阳极金属会逐渐被腐蚀。在微蚀工艺时，所产生伽凡尼腐蚀 现象，是由裸露的铜导线作为阳极，镀金层作为阴极，阳极的导线会和微蚀液中的活化物生 成有机铜错化物，溶于微蚀液中，并抛出两个电子，而电子将经过线路，使微蚀液中的铜离 子还原而沉积在阴极的镀金层上，造成镀金层颜色变深，并且裸露的铜导线逐渐变细，更甚 者，则产生断线现象。 由此可知，目前业界急需一种改良的微蚀方法，在去除氧化铜的同时，可以避免电 路板上的铜导线发生伽凡尼腐蚀现象。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种新颖的电路板微蚀方法，特别是使用在形成有机保焊 剂前的预处理步骤，其可以有效预防铜导线因伽凡尼效应而腐蚀。
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根据本发明的一实施例，本发明提供避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，包 含首先，提供一电路板，其上定义有一铜导线图案，其中该铜导线图案的一第一区域覆有 一金属层，该铜导线图案的一第二区域覆有一铜氧化物；以及使用一酸性电解水微蚀该电 路板，以去除该铜氧化物，同时避免该第二区域的该铜导线图案产生伽凡尼腐蚀现象。根据 本发明的一实施例，上述的酸性电解水的pH值介于2. 0至3. 5之间。 为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一实施方式，并配 合所附图示，作详细说明如下。然而如下的一实施方式与图示仅供参考与说明用，并非用来 对本发明加以限制者。
第1图所绘示的是本发明的电路板侧视图。 第2图绘示的是本发明有机保焊剂的预处理步骤的流程图。 第3图所绘示的是本发明的微蚀槽示意图。 第4a图至第6b图为分别使用传统微蚀液和本发明的酸性电解水微蚀电路板的电 子显微镜检测图。附图标记说明10电路板12基材14铜导线图案16导电通孔20b第二金属层20a第一金属层22氧化铜30酸性脱脂32水洗34微蚀处理36水洗38预浸40水洗42有机保焊剂工艺50微蚀槽52酸性电解水53输送带54喷洒装置20金属层
具体实施例方式
第1图所绘示的是本发明的电路板侧视图。第2图绘示的是本发明有机保焊剂的 预处理步骤的流程图。 如第1图所示，首先提供一电路板10，电路板IO包含一基材12、一导电通孔16贯 穿基材12、以及一图案化的铜导线图案14。在铜导线图案14的第一区域A的表面覆有一 金属层20，例如以电镀镍金或化学镍金为本实施例的说明，其中金属层20分为一第二金属 层20b和一第一金属层20a，第二金属层20b为一镀镍层，而第一金属层20a为一镀金层，然 在其他未绘示的实施例中，该金属层20亦可以为单一金属层结构，例如金、银、钼等。而铜 导线图案14的第二区域B则为裸露的铜导线，但由于曝露在空气中，因此，在第二区域B的 铜导线图案14很快就会形成一氧化铜22。此外，在第一区域A的铜导线图案14和部分第 二区域B的铜导线图案14以导电通孔16电连结。换句话说，电路板10已经完成钻孔、镀 通孔、形成图案化铜导线以及选择性镍金表面处理的工艺，电路板10准备要进行有机保焊剂工艺之前的预处理步骤。 如第2图所示，形成有机保焊膜之前，电路板10首先需经过酸性脱脂30以去除表 面上的油脂，接着进行水洗32以洗净酸性脱脂剂，然后再进行微蚀处理34，以去除前述的 氧化铜22，接着再进入水洗36以去除微蚀液，之后进行预浸38和水洗40，即可进入有机保 焊剂工艺42。有别于传统工艺，本发明的特征在于微蚀处理34中使用酸性电解水作为微蚀 液来淋冲电路板10。 第3图所绘示的是微蚀槽的示意图。请同时参阅第1图和第3图， 一微蚀槽50承 装酸性电解水52作为微蚀液，电路板10经由一输送带53送入微蚀槽50中，在微蚀槽50 中的酸性电解水52可经由泵供应给微蚀槽50的喷洒装置54，利用喷洒装置54将酸性电解 水52淋冲在电路板10上，而酸性电解水的温度则保持在45士5t:，如此一来，即可去除电 路板10上的氧化铜22，此外，也可以利用浸泡的方式来去除氧化铜22。根据本发明的一实 施例，其中该酸性电解水52的氧化还原电位介于1000mV 1300mV之间，而pH值介于2 3. 5之间。 由于前述适当操作条件的酸性电解水主要会对氧化铜产生反应，而几乎不会溶蚀 铜表面。因此，在去除氧化铜后而裸露的铜导线图案不会被进一步被溶蚀，如此一来，伽凡 尼腐蚀效应即被抑止，而铜断线现象以及在镀金层产生铜还原的现象则可以被有效避免。 值得注意的是虽然上述实施例是以经过镍金表面处理的电路板为例，但本发明的酸性电 解水，不仅对于镍金表面处理后的电路板，有防止伽凡尼腐蚀效应的效果，对于经过其它金 属表面处理的电路板，使得电路板表面上有镀金、镀银、镀铂或是其它氧化电位较铜为低的 金属的情况，皆可以使用本发明的酸性电解水来进行微蚀，达到去除氧化铜和避免伽凡尼 腐蚀效应的目的。 上述的酸性电解水52，是利用阳极与阴极之间具有离子穿透性隔膜的电解槽，进 行纯水电解所获得，由于纯水的导电性差，因此在纯水中会加入少量的氯化钠。根据本发 明的一实施例，要生成酸性电解水的起始预电解时间介于5 10分钟之间，电解电压介于 200 240伏特(V)之间。 第4a图至第6b图为分别使用传统微蚀液和本发明的酸性电解水微蚀电路板的电 子显微镜检测图。 第4a图中的电路板经由本发明的酸性电解水重复微蚀三次，第4b图为第4a图中 的电路板的部分放大图，如第4b图所示，电路板上的铜导线图案皆完整。第5a图中的电路 板经由传统微蚀液重复微蚀三次，第5b图为第5a图中的电路板的部分放大图。如第5b图 所示，相较于4b图，第5b图中的铜导线图案有数个明显的断线部位。 第6a图中的电路板经由本发明的酸性电解水重复微蚀三次，如第6a图所示，电路 板上的铜导线图案皆完整。第6b图中的电路板经由传统微蚀液重复微蚀三次，如第6b图 所示，相较于6a图，第6b图中的铜导线图案有数个用方框标示处，显示被伽凡尼腐蚀效应 侵蚀的部位。由上述检测图可知，即使用酸性电解水微蚀三次后，铜导线图案依然可以维持 完整，所以本发明的酸性电解水的确可以成功的避免伽凡尼腐蚀效应。
有别于已知技术，本发明采用酸性电解水取代过硫酸钠稀硫酸水溶液、硫酸/双 氧水水溶液以及稀硫酸水溶液作为微蚀液，根据申请人的长期研究发现，使用酸性电解水 来微蚀经过镍金表面处理工艺的电路板，不但可以有效的将氧化铜去除，更可以避免在清
5洗过程中，伽凡尼腐蚀现象的发生。因为具有适当操作条件的酸性电解水主要会对氧化铜 产生反应，使得氧化铜溶出变成铜离子，而几乎不会溶蚀铜表面。因此，在去除氧化铜后而 裸露的铜导线图案不会被溶蚀，如此一来，伽凡尼腐蚀效应即被抑止，而铜断线现象以及在 镀金层产生铜还原的现象则可以被有效避免。 以上所述仅为本发明的一实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰， 皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，包含提供一电路板，其上定义有一铜导线图案，其中该铜导线图案的一第一区域覆有一金属层，该铜导线图案的一第二区域覆有一铜氧化物且该第一区域和该第二区域电连结；以及使用一酸性电解水微蚀该电路板，以去除该第二区域的该铜氧化物，同时避免该第二区域的该铜导线图案产生伽凡尼腐蚀现象。
2. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该金属层包 含一第一金属层和一第二金属层，该第一金属层覆在该第二金属层上方。
3. 如权利要求2所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该金属层的 该第一金属层为金，该第二金属层为镍。
4. 如权利要求3所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中形成该金属 层的方式为电镀法或化学沉积法。
5. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该金属层选 自由金、银以及铂所组成的组。
6. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该铜氧化物 为该铜导线图案的裸露部分接触空气氧化而成。
7. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该酸性电解 水的pH值介于2. 0至3. 5之间。
8. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该酸性电解 水的形成方式是使用阳极与阴极之间具有离子穿透性隔膜的电解槽，而电解质则采用含有 氯化钠的纯水的条件下电解。
9. 如权利要求8所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中该酸性电解 水的形成是在起始预电解时间介于5分钟至10分钟之间，以及电解电压介于200伏特至 240伏特之间的条件下电解。
10. 如权利要求1所述的一种避免伽凡尼腐蚀效应的电路板微蚀方法，其中以该酸性 电解水的操作温度介于4(TC至5(TC之间的条件下进行微蚀。
全文摘要
本发明提供一种避免伽凡尼腐蚀(galvanic corrosion)效应的电路板微蚀方法。首先，提供一电路板，其上定义有一铜导线图案，其中该铜导线图案的一第一区域覆有一金属层，该铜导线图案的一第二区域覆有一铜氧化物；以及使用一酸性电解水微蚀该电路板，以去除该铜氧化物，同时避免该第二区域的该铜导线图案产生伽凡尼腐蚀现象。
文档编号H05K3/26GK101730391SQ20081017013
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者刘国彦, 黄淑苓 申请人:欣兴电子股份有限公司