专利名称：印刷线路板的制造方法
技术领域：
本发明涉及生产印刷线路板的工艺方法。更具体地讲，本发明涉及先在绝缘底板表面上，按照所设计的线路板图样，在需要有导电金属的位置，用无电化学镀沉积上导电金属薄膜，然后再用电镀的方法在所说的导电薄膜上沉积金属层，以生产印刷线路板的方法。
迄今，电子工业中的大部分印刷线路板都是热压复合金属层的绝缘板，经腐蚀处理，按图样去掉部分金属的方法制做。本发明认为，该方法的主要缺点有，金属的利用率低;腐蚀掉部分金属层后底板易变形;需大量腐蚀溶液，因此环境影响较为严重;印刷线路板上的金属导体一般只能是一种金属，难于再复合另一种金属;升温时线路板上的金属复着强度不足，焊结时易热脱离，特别是经几次焊接，非常容易脱落;另外，无法在插装元件的孔内壁复着金属，因此容易造成元件插脚处的假焊。
在某些非金属材料，即绝缘材料上，例如可镀塑料上，直接采用无电化学镀的方法沉积金属层，已经是公知技术，而且早已广泛应用。
但是，直到现在，工业上并没有采用直接沉积金属法生产印刷线路板，本发明人认为，这主要是由于还有下述问题长期以来一直未得到解决。首先，化学镀沉积金属的工艺成本较高，如果完全采用化学镀的方法生产印刷线路板，经济上并不合算。其次，就化学镀本身而论，要想只用化学镀就沉积出较厚的、边界整齐的、适合作为线路板的导电细条使用的金属层，是有困难的。这是因为，在用化学镀法沉积金属细条时，随着沉积反应的进行，金属细条的厚度加大时，其宽度也加大。还有，鉴于在传统的用于制造线路板的各种绝缘材料上，没有能用化学镀选择沉积金属的现有技术，因此还需要解决这项技术问题。最后，还有一项很重要的问题，工业上实际需要的线路的图样很复杂，往往一块印刷线路板上就需要有几十条，甚致几百条彼此不相连的导电金属层条，用无电化学镀的方法怎样才能在按设计需要沉积的位置准确地沉积金属，也是需要解决的技术问题;为缩小体积，有时线路板上需要很细的金属层条，有时需要导电金属层条之间的距离很近，用化学镀的方法沉积的金属层条能否满足电气性能方面的要求，也是需要解决的问题;在上述这些问题都解决之后，还需要解决怎样才能用电镀的方法在图形非常复杂、导电金属层条又彼此不相连通的印刷线路板上，继续沉积金属的问题。
经过长期研究，本发明人发现，采用特定的工艺步骤就能够完全解决上述所有的问题。从而能够用在绝缘底板上直接沉积导电金属的方法，制做印刷线路板。用这种工艺生产印刷线路板，成本低;节约金属材料;线路板不会在加工过程中变形;金属导电条边界整齐;金属导电层与绝缘底板结合牢固，不会在焊接时脱离;电镀沉积的金属铜，或银，表面可焊性好，而且可在插装元件的孔内壁沉积金属，提高了元件与印刷线路之间的焊接可靠性;由于采用了电镀法沉积金属，因此可在导电金属外表沉积任何金属，这对用于高频线路和本身就带有接插点的印刷线路板有很大好处;另外，这种方法的排放废液量小，减少了对环境的影响。
因此，本发明的第一目的是提供，采用常规化学镀所用溶液，在绝缘底板上先化学沉积，然后再电镀沉积导电金属，生产印刷线路板的工艺方法。这一工艺方法，可分为二大部分，其各自的步骤如下。第一部分，先将选用的绝缘底板表面粗化;打好按设计需要在内壁沉积金属的透孔;用化学镀中常规使用的敏化液，也就是还原性溶液浸泡;在底板上不需要沉积金属的位置上涂复保护涂层;用化学镀中常规的活化溶液，也就是含起催化作用金属离子的溶液，浸泡;最后将它置于化学镀溶液中，直到沉积了所需厚度的金属，第二部分，将按第一部的步骤处理过的底板与一导电面叠合，虽然底板每一面上化学沉积的金属层条之间互不连通，但是通过透孔内壁沉积的金属层，每一面上的任一根金属层条与另一面的孔口周围沉积的金属连通，因此当一面与导电面叠合后，另一面上的任何一块沉积金属也就都与导电面连通了;再将叠合的导电面和底板置于电镀槽中，作为阴极，通电后就可在未与导电面接触的那一面的金属上继续沉积金属。
本发明的第二个目的是提供，在任何常用的适合制做线路板的绝缘底板上，用化学镀和电镀的方法直接沉积金属，以生产印刷线路板的方法。
本发明的第三个目的是提供，导电金属表面镀有其它种金属的印刷线路板的生产方法。
本发明的第四个目的是提供，在线路板上插装元件后再焊接的孔的内壁上沉积了金属的印刷线路板的生产方法。
本发明的第五个目的是提供，适合与整机插接的印刷线路板的生产方法。
本发明的第六个目的是提供，在已经按线路板的设计图样涂复或沉积了导电物质的绝缘底板上，用电镀的方法继续在导电物质上沉积金属，以生产印刷线路板的方法。
在本说明书和所附权利要求书中，所用的术语的意义如下文所述。
“印刷线路板”是指绝缘材料为底板，其表面上复合了很多条彼此不连通的导电金属条的导电器件。它广泛地用于计算机，电子仪表，电视机，固体集成电路，以及各种电子线路产品中。
“涂复”一词的意思是指用任何方法，将某种能附到底板的物质施布到底板上，例如用丝网印刷或胶板印刷将某种涂料按设计图样印到底板上，在底板上喷印涂料，或者在底板表面先涂满光敏涂料再光刻成所需图样等方法。
“粗化”指使绝缘材料表面变粗糙，也就是去掉表面光亮膜处理。“机械粗化”指用摩擦或冲击的方法使表面粗化，如磨料研磨，用表面粗糙的物体压轧等。“化学粗化”指用化学试剂粗化表面。
“透孔”指底板上插装元件焊脚穿透印刷线路板的孔。
“敏化处理”指任何使底板表面具有还原性的处理，如用还原性溶液浸泡。“活化处理”指用有催化作用的物质处理底板表面，例如用含银离子的溶液处理敏化后的表面。
“导电面”指任何材料的导电面，如细金属丝编织成的网面，薄膜导电面等。
“保护层”指一般常用的能盖住所涂复的位置，使其不与液体接触。例如，腐蚀法中使用的涂层，油墨等。
下文详细叙述本发明。
工业上，要求印刷线路板阻燃，导电层的可焊性好，特别在需插入元件焊接的孔内壁，希望也沉积有易焊金属，这样能大大降低假焊率。另外要求导电金属与底板结合牢固，焊接时不会热脱离。用本发明的方法，能够生产出完全满足上述要求的印刷线路板。在具体实施中，应优先选用阻燃，绝缘性能好的底板，如环氧树脂板酚醛树脂板，聚酰胺板等，应当指出，本发明的方法几乎能在任何已知的绝缘板材上实施，绝不限于上述几种材料。
选定底板后，首先打孔，凡是孔内壁需要沉积金属的孔都要事先打好。而且要沉积的每条金属导电层至少要包围一个穿透底板，内壁要沉积金属的孔。孔的位置应很准确，因此最好使用模具打孔。
然后，粗化底板的表面，除掉表面的光亮薄膜层。双面线路板两面都要粗化，单面线路板也是两面粗化较好。当然也可只全部粗化一面，但是在另一面的孔口周围，要进行粗化处理。如果选用的底板表面的粗糙程度合适，当然也可以不进行粗化处理。另外，也可以先粗化后打孔。一般来说，孔内壁不需要粗化。当然，也有某些绝缘材料，并不需粗化。
粗化的方法很多，应首先选用溶剂粗化和化学粗化法。对于难于用这两种方法粗化的材料，可只用机械粗化法。希望粗化后，表面凹凸变化要大，凹凸之间的距离要小，也就是粗化要细，要密。因此，磨腐粗化时，应选用细磨料。粗化后，要将底板表面清洗干净。
只要能使底板表面有还原性，任何已知的敏化处理方法，都可在本发明的方法中使用。从经济上考虑，用二价锡敏化较好。为使表面凹凸处都充分敏化，可在二价锡溶液中添加敏化助剂，其中主要起作用的成份是表面活性剂。将粗化后的底板直接放入敏化溶液中浸蘸是最简单的敏化方法。底板从敏化溶液中取出后，可用水漂洗，以除去没有吸附到底板上的表面活性剂。应根据底板材料选用最容易被吸附的表面活性剂。
将敏化后的底板吹干后，即可涂复保护层。涂复的方法很多，如可印刷，可喷印，也可全部涂复光敏组合物再光刻。只要按印刷线路板的设计，将底板上不需要沉积金属的位置保护住即可。涂复上的材料应当对以后活化处理和化学镀所用的溶液没有影响。常用的材料是油墨，可简单地用丝网印刷技术将油墨印到底板上。印刷的清晰度决定了线路板的清晰度，也就导电金属在底板上的间距和导电金属条的宽窄。在制作单面印刷线路板时，应当注意在底板另一面在每个内壁要沉积金属的孔口周围应留下一个小园，不要涂复保护层，以后在这些小园处要沉积上金属，作为电镀时的导电接点。当然接点可是任何形状，只要与孔内壁上的金属连通即可。
活化处理与传统化学镀中的相同。但是由于化学镀时，不需沉积太厚的金属，换句话说，化学镀的目的只在于提供电镀时所必需的导电金属薄膜。因此，只要化学镀成连续金属薄膜即可。这样，为了经济，就没有必要使太浓的贵金属离子活化液。银离子是比较理想的活化有效成份。有时也可以省掉活化处理步骤，或者活化处理与化学镀同时完成。
活化处理后，即可进行浸泡化学镀。在非金属材料表面进行无电化学沉积，已经广泛应用，在此处无需再详细叙述。任何常规的化学镀液都可用在本发明的方法中，但是为了经济，首选的是化学镀铜液。与常规化学镀略有区别，本发明的这一步骤，不需要沉积太厚的金属层，但希望沉积的金属细致均匀，形成连续导电薄膜，因此，可以选用浓度较低的化学镀液。
另外，在活化处理之前，底板已根据设计图样涂复了保护层，因此，活化处理和化学镀都只在没有涂复的位置起作用。所以，化学镀后的底板就已经是带有所需图样的导电金属的线路板，只是导电金属厚层的厚度不够，不适合实际需要。还要注意到，此时，在前文所述的孔内壁也已经沉积了金属，而且孔内壁上的金属与底板两面的金属一一相连通。
底板的周围边界断面上，印刷涂复保护层比较困难。在涂复步骤也可不在断面上涂复。在印刷线路板上，有时也需要有内壁上无金属的透孔。因此，可在电镀之前或者浸入化学镀液之前，采用模具冲切的方法切掉底板的边并冲出内壁不需沉积金属的透孔。当然这一步骤也可在最后进行，但这样会略增加成本。
将一平面导电体平贴在已经化学镀过的底板上，底板上已经沉积的金属与平面导体直接接触，这样，通过予先打好的孔内壁上的金属，就将底板上任意一条化学沉积的金属与平面导体连通。当将这样组合的底板和平面导体放入电镀槽中，作为阴极时，在底板另一面的任何一条化学沉积金属膜上都会继续电沉积金属，直到所需的厚度。最后得到，孔内壁也电沉积了金属的线路板。将平面导体贴在另一面。再次电镀，就可得到双面线路板。
当然，用电镀步骤可以镀复任何金属。例如，可先镀铜，然后表面再镀银，可得适合高频使用的线路板。在需要将线路板插接到整机上的情况，也可在线路板上设计出插接部位，在电镀工序，在插接部位电镀上耐磨的插接金属。
由于化学沉积的金属与绝缘材料表面是机械复合，因此只要绝缘材料表面的凹凸程度合适，也就是粗化的合适，几乎所有常见的绝缘材料上都能用化学镀的方法沉积金属，也就是说，都能作为按本发明的方法生产印刷线路板的底板。而且，沉积金属与底板复合的强度足以满足作为线路板使用的要求。与层压复铜板相比，明显的好处是，沉积金属层与底板间的内应力小，在焊接温度仍保持较高的结合强度。
在本发明的工艺步骤中，涂复保护层，即印刷保护层的步骤一定要在敏化处理之后进行。这是因为，如果在敏化处理前印刷，则在不需要沉积金属的保护层上，也可能会沉积上金属，结果，在需要沉积金属的位置沉积的金属条边界不清晰，甚至造成短路。当然，有时印刷保护层步骤也可在活化处理后进行。
鉴于电镀沉积金属的费用远远低于化学镀，因此，应当尽量将化学镀沉积金属的量控制到最小。只要化学沉积上足以导电的薄膜，就应停止化学镀，而用电镀法加厚沉积金属层，这样最为经济。另外，电镀沉积的金属边界整齐，表面光亮，可焊性好，因此在所沉积的金属中，用电镀沉积的比例越大，越容易得到宽窄尺寸准确的沉积金属条，经济上越合算。
从前面的叙述可以看出，在本发明的生产印刷线路板的工艺过程中，通过沉积在通孔内壁上的金属使底板两面上沉积的金属一一导通，然后再用一导电面与底板的一面叠合使另一面上所有彼此各不相通的沉积金属条都与导电面导通，再进行电镀，这是本发明的重要技术特征之一。因此，任何先采用其它技术使绝缘底板的一面上具有所需的导电图样，并通过透孔与另一面导通，再电镀沉积金属以生产线路板的方法都在本发明的范围之内。有实用价值的实例是，在线路板上导电条较粗时，可用先印刷导电胶再电镀的方法生产线路板。电镀时的导通问题，可以用透孔内充满导电胶或者用在所有需要导电的孔内从背面预先插入导电体的方法解决。对某些绝缘材料，可以找到粘结强度很强的导电胶，由于印刷导电胶的成本很低，因此，对于质量要求不高的线路板，值得采用。
提供下述实例旨在进一步具体说明本发明的方法，决没有本发明只限于此的意愿。
例130厘米×10厘米×0.2厘米环氧树脂层压板，即通用的印刷线路板底板，用零号砂纸交叉打掉表面光亮膜后，用1.8毫米钻头，2.5米钻头在板上以3厘米的间距打很多透孔。将板清洗干净后晾干。
配制每升含2克烷基磺酸钠，80毫升
%的盐酸和25克SnCl2·2H2O的敏化液。然后将晾干后的底板在此室温敏化液中浸泡1分钟，取出后用去离子水漂洗，再晾干。
在敏化后的底板上，用画图笔蘸上彩印塑料薄膜的油墨涂画。在板两面都涂画，一面模拟印刷线路板留下0.5毫米，1毫米，2毫米和5毫米左右宽的窄条不涂，孔口周围留下约5毫米直径的园环不涂。每条留下的窄条都至少与一个孔周围不涂的园环相连。窄条之间要涂满油墨。另一面上，只是孔口周围留下园环不涂。
晾干后，将涂画后的底板置于室温的活化液中浸泡1分钟。每升活化液中含有2克
，150毫升95%的乙醇和足以使溶液最后充分透明的氨水。从活化液中取出底板后，可看到未涂油墨的部分颜色变深。漂洗后，置于化学镀液中浸泡。
化学镀液中含有30克Na2EDTA，10克CuBO4·7H2O，0.2克十二烷基磺酸钠，10克氢氧化钠和使用前才加入的15毫升3
%的甲醛。室温下浸泡5分钟，取出后可见，在所有未涂油墨的位置都沉积了一层铜膜，包括透孔的内壁也沉积了铜膜。用三用表10欧姆电阻档测量，每条通过透孔内壁上的铜与另一面的园环相连的沉积铜层窄条与小园环之间的电阻为零。
使用市售最细的罗面筛网作为导电面，将10厘米×30厘米的筛网与只是孔口周围不涂的一面重叠，网上复盖一层3毫米厚的软橡胶板，橡胶板上再盖一块
毫米厚的塑料板，将塑料板和底板夹紧，从筛网上接线，接到蓄电池的负极。电池正极与一紫铜板相连，将紫铜板和化学镀后夹上导电面的底板一起放入一容器内，容器内有硫酸铜电镀液和镀铜光亮剂。通电15分钟后，可见在所有先用化学镀沉积的铜膜窄条上面都沉积了一层较厚的光亮铜，而且孔内壁上也沉积上光亮铜。
例2用10厘米×30厘米×0.2厘米的酚醛树脂层压板作底板，重复例1的实验。但是，此次是模拟双面印刷线路板涂画，就是在底板两面都留下0.5毫米，1毫米，2毫米和5毫米左右宽的窄条不涂复，两面的孔口周围都留下小园环不涂，而且园环与窄条连通。
电镀时先在任一面上叠合50微米厚的薄铜板作为导电面，镀完一面后，将铜板叠到另一面上，再镀原来叠合铜板的一面。结果得到两面都电镀上光亮铜的模拟印刷线路板，每面上的任何一条铜都通过孔内壁铜层与另一面的铜层条连通。
例3实验使用了一块约5厘米×10厘米×0.2厘米的聚四氟乙烯板。采取了与例1同样的方法和步骤，也得到了铜与底板结合得比较牢固的小块模拟线路板。
例4按国家标准GB45 ·1-45 ·2-24中的图样，在环氧树脂层压板上，采用与实例2同样的步骤，制作了一块双面模拟线路板，除了手工涂画的不太规矩外，都复合要求。
例5按国家标准GB45 ·1-45 ·2- 4中的图样，在酚醛树脂层压板上，采用与实例1相同的步骤制作了一块单面模拟线路板。除了手工涂画的不太规矩和有几根没有包围透孔的条没有电镀外，都复合要求。
权利要求
1.在通用的绝缘材料底板上，先用无电化学镀，再用电镀沉积导电金属，生产印刷线路板的工艺，其特征在于包括下述步骤(1)用化学试剂或机械手段粗化底板表面；(2)根据线路板的设计，在底板上打内壁需要沉积金属的透孔；(3)将打好孔的底板置于常规化学镀使用的敏化液中，进行敏化处理；(4)根据线路板的设计，在敏化处理过的底板表面上不需要沉积金属的位置涂复保护层；(5)将已经涂复保护层的底板依次置于常规化学镀使用的活化液和化学镀液中进行活化处理和化学沉积，在没有涂复保护层的位置沉积金属；(6)将已化学沉积上金属的底板的一面与一导电面叠合，作为阴板置于电镀槽中，通电，在底板另一面的任何一条化学沉积的金属层条上继续电镀沉积金属。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中所用的底板表面是可直接化学沉积的材料，并且省掉粗化步骤。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中所说的涂复保护层的步骤在活化处理后化学沉积金属之前进行。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，在打孔步骤只用模具打好按设计需要内壁沉积金属的透孔，并且在紧跟活化处理之后或紧接化学沉积之后还有一次用模具切边和打内壁不需沉积金属的孔的步骤。
5.采用前述任何一项权利要求所限定的工艺所生产的线路板上透孔内壁沉积了金属的印刷线路板。
全文摘要
本发明提供了在通用绝缘板材上先化学沉积导电金属，再电镀沉积导电金属，生产印刷线路板的工艺。用此工艺生产印刷线路板，金属与底板结合得牢，不会在焊接时脱离，可焊性好，在插装元件焊脚的孔内壁上有易焊金属，可降低假焊率。并且加工过程中底板不易变形，节约金属材料，能做成导电条表面是任何种金属的印刷线路板，而且排放废液量少，减少环境污染。
文档编号H05K3/18GK1035930SQ8810143
公开日1989年9月27日 申请日期1988年3月23日 优先权日1988年3月23日
发明者梁植林, 郑世忠, 罗英杰 申请人:梁植林, 郑世忠, 罗英杰