专利名称：一种清洗pcb钻孔内胶渣的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置。
背景技术：
多层印制线路板以机械钻孔或雷射钻孔产生的高温通常超过基材树脂的玻璃转化温度，使得基材树脂由玻璃态转换为橡胶态，形成融熔状的胶渣附着在孔内的内层铜壁上，如果不处理，这些不导电的胶渣就会屏蔽内层铜和后续工序的镀铜层，造成电气互连缺陷，因此多层线路板在进行孔内金属化前都会对多层印制线路板进行除胶渣处理。现有的对胶渣的去除一般采取如表一所示的办法。其中膨松剂SW-Ill与中和剂NU-121为化讯应用材料有限公司的产品。表一传统除胶渣流程与参数
序号步骤药品药量温度⑴)时间(分)
SW-HI 250 m!/L
1膨松706
NaOII 10 g/L
2双水洗各O. 5-1
KMdOj 60 g/L3 除胶渣7513
NaOH 40 g/L
4双水洗各O. 5-1
NU-121 100 ml/L
5中和405
C. P. H2SO4 50 ml/L
6双水洗各O. 5-1首先用膨松剂对胶渣进行膨松，膨松剂一般选用偶极性非质子溶剂，以极性溶于极性的特性，利用氢键与分子间作用力将基材树脂中的极性部位的分子间距拉大，弱化该部分的分子键结合能量，以利后续高锰酸钾的咬蚀作用。除胶渣是在碱性的高锰酸钾溶液中，辅以高温的环境下，利用高锰酸钾的强氧化反应对已经膨松的极性主链或交联键结进行断链，生成二氧化碳与水，将融熔的胶渣咬蚀掉，使孔壁的树脂形成蜂巢状的微粗糙表面，以利于后续活化钯的吸附，并可增强化学铜层与树脂基材间的结合力，防止孔壁的铜层与树脂分层以及吹孔现象的发生。为了使还原态的锰酸钾转回具有氧化能力的七价锰离子以防止不溶性的二氧化锰形成，因此在除胶渣过程中使用电解再生器，以保持七价锰的浓度。对除胶渣后的高锰酸钾溶液进行中和。可使用硫酸双氧水或硫酸羟胺等强还原剂将碱性的残液中和，并将残存于孔壁上的七价锰、六价锰与二氧化锰的残留物还原成可溶性的二价锰离子，并于水洗槽清洗掉，以避免将锰氧化剂带入后续流程。欧盟的RoHS与WEEE指令对于无铅焊接的强烈要求与禁用无卤素耐燃剂等环保法规，高密度配线必须使用较低热膨胀以及较佳热稳定性的基材等设计走向，与高速宽频无线射频的应用也会迫使基材必须有更好的电器性能，例如较低的介电常数与散失因素，这些应用趋势都使得基材的配方必须重新设计才能符合市场需求。然而多样化的高分子介电材料，例如聚苯醚树脂、改性聚苯氧乙烯或双马来酰亚胺-三嗪树脂等，低极性的固化剂、非卤素耐燃剂与高含量的无机填料，虽然可如期地提高玻璃转化温度、热膨胀系数、热分解温度与提升电器特性，但基材对化学的抵抗能力也增强许多，使后续的化学处理难度提高很多。为了提高对这些先进基材的除胶渣咬蚀能力，可提高高锰酸钾的处理温度或浓度，然而这些极端的操作条件对于普通的FR-4基材却会产生过度咬蚀，严重时会造成树脂缩陷等其它不良变化，因此提高作业温度或高锰酸钾的浓度，因为无法即时调整不具备操作弹性，而且提高温度与高锰酸钾浓度都是耗费能量与资源的做法，也会增加废水处理的负荷。 目前业界常见的作法是以普通基材FR-4为基准咬蚀量，其他的高阶先进基材则重复2 3次除胶渣的方式处理。对此方法的研究和实践过程中，本实用新型的发明人发现，多次的除胶渣处理除了降低产能之外，并不代表咬蚀量以倍数增加，事实上第二次或第三次的咬蚀量已经很低，不太有经济效益。
发明内容本实用新型的实施例提供一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，通过在盛清洗液的作业槽内的底部安装金属振板，金属振板再与换能器连接，换能器的输入端与超声波发生器的输出端连接，从而使得作业槽内清洗液的气泡在超声波的作用下振动，气泡在压缩力和减压力作用下破裂产生极大的冲击力，该冲击力对附着在钻孔内的胶渣产生辅助刷洗剥离的作用。本实用新型实施例提供一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，包括用于盛放清洗液的作业槽；用于产生高频电信号的超声波发生器；用于基于高频电信号产生高频机械振动的换能器；能在产生高频机械振动的换能器的带动下进行机械振动的金属振板；所述超声波发生器的输出端与换能器的输入端连接；所述换能器的输出端与金属振板连接；所述金属振板固定于所述作业槽内的底部。本实用新型实施例采用在清洗液作业槽的底部安装金属振板，金属振板与换能器的输出端连接，换能器的输入端与超声波发生器的输出端连接，由此可见，超声波发生器将产生的高频电信号传递给换能器，换能器再将接收到的高频电信号转化为机械能，从而带动金属振板振动，进一步金属振板使作业槽内的清洗液气泡在声波的作用下保持振动。气泡受到的压力达到一定程度时，气泡就会破裂产生强大的冲击力，对附着在PCB钻孔内的胶渣或粉碎的填料产生辅助刷洗剥离的作用，加强清洗胶渣的效果。
图I是本实用新型实施例提供的一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的另一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置的结构示意图；图3是将PCB置于本实用新型实施例提供的清洗PCB钻孔内胶渣的装置内进行清洗的示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，以期辅助清洗PCB钻孔内的胶渣，提高清洗液对胶渣的咬蚀速率，同时提高切换清洗一般基材与高性能基材的操作弹性。 下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例提供一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，包括用于盛放清洗液的作业槽；用于产生高频电信号的超声波发生器；用于基于闻频电/[目号广生闻频机械振动的换能器；能在产生高频机械振动的换能器的带动下进行机械振动的金属振板；所述超声波发生器的输出端与换能器的输入端连接；所述换能器的输出端与金属振板连接；所述金属振板固定于所述作业槽内的底部。其中，超声波发生器产生的电信号频率为20KHz至40KHz，优选的为20KHz ;超声波发生器的输出功率为处理每升清洗液2W至5W，优选的为处理每升清洗液3W至4W，功率可以调节，可以从零调至全功率。金属振板固定于作业槽内的底部，声波由底部向上发振，金属振板的表面材质可以为不锈钢，金属振板以高频线连接于作业槽外的换能器，高频线以不锈钢管包裹以避免碱性清洗液的侵蚀。作业槽上可以安装空气搅拌管，使生成的锰泥保持悬浮，避免沉积于金属振板与金属振板之间的间隙。由上可见，由于超声波发生器能产生与换能器匹配的高频电信号，而换能器能将高频电能转化为机械能，即将接收的高频电信号转化为高频机械振动，从而带动作用槽内底部的金属振板振动，金属振板藉由辐射的超声波使作业槽内清洗液气泡在声波的作用下保持振动，当清洗液受到压力达到一定程度时，清洗液中的气泡会破裂产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生局部几百度的高温与高达上千个大气压力，此即空化作用，空化作用以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频交换方式向清洗液进行透射。在减压力作用时，清洗液产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，对附着在钻孔膨松的胶渣或粉碎的填料产生辅助刷洗剥离的作用，加强除胶渣的效果。进一步的，超声波在清洗液中沿声的传播方向产生流动，此现象称为直进流，这种直进流流速约为lOcm/s，通过此直进流会使固体和液体界面产生微搅拌，微搅拌有助于碱性高锰酸钾溶液的对流交换，增加化学反应的速率。需要说明的是，采用本实用新型实施例的装置还具有较好的生产弹性，本装置依据清洗不同基材需要达到的咬蚀量来调节超声波发生器的输出功率，如由清洗高性能基材向清洗一般的环氧树脂基材切换时可降低超声波的功率或是关闭超声波，与传统纯粹调整高锰酸钾浓度和(或)清洗液温度具有更大的弹性，而且迅速有效。本实用新型实施例提供另一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，可参考图1，包括用于盛放清洗液的作业槽101 ；用于产生高频电信号的超声波发生器102 ；用于基于闻频电/[目号广生闻频机械振动的换能器103 ；能在产生高频机械振动的换能器103的带动下进行振动的金属振板104 ；超声波发生器102的输出端与换能器103的输入端连接，换能器103的输出端与金属振板104连接，金属振板104固定于作业槽101的底部。超声波发生器102能产生与换能器103相匹配的高频电信号，超声波发生器102产生的电信号的频率可以为20KHz至40KHz，优选的为20KHz，输出功率为每升清洗液2W至5W，优选的为3W至4W;换能器103接收到高频电信号后，将该高频电信号转化为高频机械振动，并带动与其连接的金属振板104进行机械振动；作业槽101内底部的金属振板104的振动使得作业槽101内的微气泡保持振动，当清洗液内的压力达到一定程度时，清洗液中的每个气泡会破裂产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生局部几百度的高温与高达上千个大气压力，此现象称作超声波的空化作用，空化作用以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频交换方式向清洗液进行透射。在减压力作用时，清洗液产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，对附着在钻孔膨松的胶渣或粉碎的填料产生辅助刷洗剥离的作用，加强除胶渣的效果。进一步需要说明的是，超声波的另一种直进流作用会使清洗液中沿声的传播方向产生流动现象，称为直进流，这种直进流流速约lOcm/s，通过直进流会使固液界面产生微搅拌的现象，有助于碱性高锰酸钾液的对流交换，增加化学的反应速率。因为超声波本身具有类似大刷子清洗的效果，因此即使在没有高锰酸钾化学反应的纯水介质下,也能起到对PCB钻孔内胶渣的清洗作用。评价除胶渣的咬蚀量是采用一种失重测量法，首先裁好一个标准尺寸的IOcmxlOcm基材，将表面的铜箔以蚀刻的方式去除铜面，将标准基材放入12(Tl30°C的恒温烘箱中烘烤30分钟；将试片取出放入干燥器中冷却至室温，以精密天平秤重至小数点第四位，记录为Gl ;以铜丝悬挂基材按除胶渣流程走完至中和水洗后；取处理过的试片放入12(T130°C的恒温烘箱中烘烤30分钟；将试片取出放入干燥器中冷却至室温，以精密天平秤重至小数点第四位，记录为G2 ；咬蚀速率(mg/cm2)= (G1-G2) xlOOO/(10x10) = (G1-G2) xlO ;[0055]一般环氧树脂FR-4，Tg=150°C基材的咬蚀速率建议范围为O. 2mg/cm2<咬蚀速率〈O.5mg/cm2。正因为超声波的辅助下，可以提升碱性高锰酸钾的除胶渣咬蚀能力，因此针对生产时所面对的基材，先制定合适的咬蚀量基准线，因此当以一定浓度的高锰酸钾与温度并辅助以超声波的帮助下，咬蚀量超过基准线许多时，可将高锰酸钾的使用量降低或者是将作业槽的温度降低，使咬蚀量仍维持在基准线之上，如此本实用新型提供的装置便可以达到节能减排的目的。本实用新型实施例还提供另一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，可参考图2，包括用于盛放清洗液的作业槽101 ；用于产生高频电信号的超声波发生器102 ； 用于基于高频电信号产生高频机械振动的换能器103 ；能在产生高频机械振动的换能器103的带动下进行振动的金属振板104 ；超声波发生器102的输出端与换能器103的输入端连接，换能器103的输出端与金属振板104连接，金属振板104固定于作业槽101的底部；固定于作业槽101内底部的金属振板104至少有两块,各金属振板104分别与换能器103连接。其中，作业槽101上可以安装空气搅拌管，空气搅拌管可以使生产的锰泥悬浮在清洗液中，避免锰泥沉积于金属振板104与金属振板104之间的间隙；超声波发生器102产生的电信号的频率可以为20KHz至40KHz，优选的为20KHz，输出功率为每升清洗液2W至5W，优选的为3W至4W。由上可知，金属振板104在超声波发生器102和换能器103的作用下，使作业槽101内的微气泡保持振动。超声波以每秒两万次以上的压缩力和减压力交互性的高频变换方式向清洗液进行透射，在减压力作用时，清洗液中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离被清洗物表面的污垢，从而达到精密洗净目的。本实用新型实施例还提供另一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，可参考图3，包括用于盛放清洗液的作业槽101 ；用于产生高频电信号的超声波发生器102 ；用于基于闻频电/[目号广生闻频机械振动的换能器103 ；能在广生闻频机械振动的换能器103的带动下进彳了振动的金属振板104 ；超声波发生器102的输出端与换能器103的输入端连接，换能器103的输出端与金属振板104连接，金属振板104固定于作业槽101的底部。在清洗PCB105钻孔105a内胶渣时，将PCB105置于盛有清洗液的作业槽101中，在超声波发生器102产生高频电信号后，换能器103接收该高频电信号并将该高频电信号转化为高频机械振动，从而带动金属振板104振动，金属振板104使声波由作业槽101底部向上发振，使作业槽101内的清洗液微气泡保持振动，在减压力作用时，清洗液中产生真空核群泡的现象，在压缩力作用时，真空核群泡受压力压碎时产生强大的冲击力，由此剥离PCB105上钻孔105a表面的胶渣，从而达到精密洗净目的。为进一步说明本实用新型对PCB钻孔上胶渣的清洗效果，通过以下三组实验进行说明。实验一针对三种不同基材板料，在相同的高锰酸钾浓度，相同的温度下，实施有超声波与无超声波的清洗胶渣，比较各自对胶渣的咬蚀速率，以测量超声波对不同基材的胶渣的咬蚀量。分别选择普通的环氧树脂基材(FR-4，低Tg=140°C，Dicy硬化剂)、IT-158 (ITEQ，中等Tg=155°C，PN硬化剂，高填料，适用于无铅焊接基板)与Isola 370HR(高Tg=180°C，改性的FR-4基材)，三种基材板料的大小都为lOcmxlOcm，针对三种不同基材蚀去表面铜箔，将三种不同基材分别置于普通的除胶渣作业槽和置于本实用新型实施例提供的清洗PCB钻孔内胶渣的装置的作业槽中，本装置的超声震荡频率为20KHz，依据表一的除胶渣流程分别进行膨松、碱性高锰酸钾咬蚀与中和处理。本实验的反应条件和反应结果如表二所示。表二不同基材分别在普通作业槽和本实用新型实施例提供的装置中清洗胶渣
权利要求1.一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，其特征在于，包括 用于盛放清洗液的作业槽； 用于产生高频电信号的超声波发生器； 用于基于高频电信号产生高频机械振动的换能器； 能在产生高频机械振动的换能器的带动下进行机械振动的金属振板； 所述超声波发生器的输出端与换能器的输入端连接； 所述换能器的输出端与金属振板连接； 所述金属振板固定于所述作业槽内的底部。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述超声波发生器产生的电信号频率为20KHz 至 40KHz。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述超声波发生器产生的电信号频率为20KHz。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述超声波发生器的输出功率为每升清洗液2W至5W。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述超声波发生器的输出功率为每升清洗液3W至4W。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述金属振板的表面为不锈钢。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述换能器与所述金属振板之间通过高频线相连，且所述高频线包裹于不锈钢管中。
8.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述作业槽上安装有空气搅拌管。
专利摘要本实用新型公开了一种清洗PCB钻孔内胶渣的装置，该装置包括用于盛放清洗液的作业槽、用于产生高频电信号的超声波发生器、用于基于高频电信号产生高频机械振动的换能器以及在换能器带动下进行机械振动的金属振板，超声波发生器的输出端与换能器的输入端连接，换能器的输出端与金属振板连接，金属振板固定于所述作业槽内的底部，金属振板在超声波发生器和换能器的作业下，使得作业槽内的微气泡保持振动，微气泡在压缩力和减压力下破裂产生极大的冲击力，由此辅助刷洗剥离附着在钻孔壁上的胶渣，从而达到精密清洗目的。
文档编号B08B3/12GK202752272SQ20122037527
公开日2013年2月27日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者邱文裕, 刘毅, 孙胜文, 杨雄 申请人:深圳市化讯应用材料有限公司