一种pcb-pth线整孔及活化超声波装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置及方法，包括整孔或活化药水槽、超生波发生器、导线、超生波主机，超声波发生器安装在活化药水槽内，超声波发生器通过导线与超声波主机连接。所述的PCB-PTH线整孔及活化流程包括：上料、膨松、回收、双水洗、除胶渣、回收、高位中和水洗、高位双水洗、中和、双水洗、整孔、热水洗、双水洗、微蚀、双水洗等。本发明的超声波能量的压缩与膨胀因液体贯性的推力，能有效穿透细微的缝隙和小孔,增强孔内药水的流通性；可减少液面与槽底胶体粒子数的差距，使钯胶体分子分散良好，提高槽内镀板各点活化的均匀性；超声波能产生微搅拌力及温差驱动势，有助于提高胶体的布朗运动，增加孔壁的附着力。
【专利说明】一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于线路板印刷领域，尤其涉及一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置及 方法。
【背景技术】
[0002] 传统的PTH线整孔及活化槽内药水流动主要依靠 PCB挂架上下震动及左右摇摆， 这种生产方式有以下几项缺点：1.药水在小孔的贯孔能力及细缝的清洁能力较差，易造成 钯胶体在部分地方附着不良；2.活化剂静置容易使胶集成大胶体衍生，造成药水槽内钯胶 他分布不均匀。3.吸附在静态平衡状态下必须使用较高的锡钯胶体浓度，以增加碰撞机率。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置及方法，旨在解决 传统的PTH线整孔及活化槽内药水流动主要依靠 PCB挂架上下震动及左右摇摆，易造成钯 胶体在部分地方附着不良，药水槽内钯胶他分布不均匀，需要使用较高的锡钯胶体浓度的 问题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置，包括整孔或活化 药水槽、超生波发生器、导线、超生波主机，所述的超声波发生器安装在活化药水槽内，超声 波发生器通过导线与超声波主机连接，超声波主机通过信号线连接至设备控制面板，通过 程序设定，每当有料号投入时，超声波主机就会收到信号，开始发出超声波；超声波和其他 的声波一样，是一系列的压力点，乃是一种压缩和膨胀交替的波，如果声能足够强，活化液 在波的膨胀阶段被推开，由此产生气泡；而在波的压缩阶段，这些气泡在液体中瞬间内爆， 产生一个非常有效的冲击力，在其爆裂的瞬间冲击波会迅速向外辐射，可以迅速将锡钯胶 体击碎，使锡钯胶体粒子保持在最小胶体粒径，可有效解决传统活化剂静置容易胶集成大 胶体衍生的困扰，加速锡钯胶体的吸附能力；此外超声波能量的压缩与膨胀会使液体产生 贯性的推力，使药水能够有效的穿透细微的缝隙和小孔，增强小孔的药水贯穿性及清洁能 力，提高PCB化铜的均匀性，防止发生孔破。
[0005] 2、一种PCB-PTH线整孔及活化方法，其特征在于，所述的PCB-PTH线整孔及活化流 程包括：上料、膨松剂、回收、双水洗、高锰酸钾、回收、高位中和洗、高位双水洗、中和、双水 洗、清洁剂、热水洗、双水洗、微蚀、双水洗、酸洗、双水洗、预浸、活化、水洗、双水洗、速化、双 水洗、化学铜、双水洗、下料；
[0006] 整孔是将PCB孔内的极性改变为正电性；环氧树脂基材本身微带负电性之静电， 经钻孔后其电荷又转为静电之微正电性，但经PTH制程之前处理除胶渣后又再变成负电 性；而活化槽中存在的钯胶体分子的外围，是带有数个氯离子而呈负电性的集团分子，相互 排斥，故需通过整孔将孔内的极性改变为正电性，活化时孔内才能有效吸附钯胶体分子。
[0007] 活化是利用孔内与钯胶体分子电性不同，在孔内形成一层均匀的钯胶体分子，化 铜时再利用孔内沉积的钯胶体分子催化无电解铜与HCH0作用，使化学铜均匀的沉积在孔 内，形成导电层。
[0008] 效果：T总
[0009] 本发明的超声波能量的压缩与膨胀因液体贯性的推力，能有效穿透细微的缝隙和 小孔，增强孔内药水的流通性；可减少液面与槽底胶体粒子数的差距，使钯胶体分子分散 良好，提高槽内镀板各点活化的均匀性；超声波能产生微搅拌力及温差驱动势，有助于提高 胶体的布朗运动，增加孔壁的附着力。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明实施例提供的PCB-PTH线整孔及活化超声波装置的结构示意图；
[0011] 图2是本发明实施例提供的安装PCB-PTH线整孔及活化超声波装置后药水槽内某 点的受压示意图：
[0012] 图中：1、整孔或活化药水槽；2、超生波发生器；3、导线；4、超生波主机。
【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0014] 本发明是这样实现的，如图1所示，一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置包括整 孔或活化药水槽1、超生波发生器2、导线3、超生波主机4,所述的超声波发生器2安装在活 化药水槽内，超声波发生器2通过导线3与超声波主机4连接。
[0015] 超声波主机通过信号线连接至设备控制面板，通过程序设定，每当有料号投入时， 超声波主机就会收到信号，开始发出超声波；超声波和其他的声波一样，是一系列的压力 点，乃是一种压缩和膨胀交替的波，如果声能足够强，活化液在波的膨胀阶段被推开，由此 产生气泡；而在波的压缩阶段，这些气泡在液体中瞬间内爆，产生一个非常有效的冲击力， 在其爆裂的瞬间冲击波会迅速向外辐射，可以迅速将锡钯胶体击碎，使锡钯胶体粒子保持 在最小胶体粒径，可有效解决传统活化剂静置容易胶集成大胶体衍生的困扰，加速锡钯胶 体的吸附能力；此外超声波能量的压缩与膨胀会使液体产生贯性的推力，使药水能够有效 的穿透细微的缝隙和小孔，增强小孔的药水贯穿性及清洁能力，提高PCB化铜的均匀性，防 止发生孔破。
[0016] 一种PCB-PTH线整孔及活化流程包括：上料、膨松剂、回收、双水洗、高锰酸钾、回 收、高位中和洗、高位双水洗、中和、双水洗、清洁剂、热水洗、双水洗、微蚀、双水洗、酸洗、双 水洗、预浸、活化、水洗、双水洗、速化、双水洗、化学铜、双水洗、下料。
[0017] 所述的PCB-PTH线整孔及活化流程包括：上料、膨松、回收、双水洗、除胶渣、回收、 高位中和水洗、高位双水洗、中和、双水洗、整孔、热水洗、双水洗、微蚀、双水洗、酸洗、双水 洗、预浸、活化、水洗、双水洗、速化、双水洗、化学铜、双水洗、下料；
[0018] 上料：将PCB板插入子篮内，再通过母篮把PCB吊入PTH线。
[0019] 蓬松：利用蓬松剂使孔内的树脂膨胀，以利于后续除胶渣时高锰酸钾对其的咬 蚀，并降低小孔表面张力，以利药液贯穿。
[0020] 回收：通过水洗回收残留蓬松剂。
[0021] 水洗：防止残留药水进入后续药水槽，污染槽液。
[0022] 除胶渣：利用高锰酸钾的强氧化性，在高温及强碱的条件下，与树脂发生化学反 应，而去除多层板孔壁及孔内内层铜箔处的胶渣（在前制程，钻孔时由于高温高速，Epoxy 熔化，沾附在内层铜箔及孔壁上，）以便化铜与孔壁的连接，实现S-C面及孔铜与内层铜、 线路的导通。
[0023] 反应原理：
[0024] 4Mn04、有机树脂 +40Γ = 4Mn042-+C02+2H20
[0025] 回收：通过水洗回收残留的高锰酸钾及二氧化锰。
[0026] 中和：利用酸性强还原中和剂，将残存在板面或孔壁死角处的二氧化锰或高锰酸 盐中和除去.
[0027] 整孔是将PCB孔内的极性改变为正电性；环氧树脂基材本身微带负电性之静电， 经钻孔后其电荷又转为静电之微正电性，但经PTH制程之前处理除胶渣后又再变成负电 性；而活化槽中存在的钯胶体分子的外围，是带有数个氯离子而呈负电性的集团分子，相互 排斥，故需通过整孔将孔内的极性改变为正电性，活化时孔内才能有效吸附钯胶体分子。
[0028] 微蚀：将PCB板铜面上的氧化物及其他杂物，连同所附着的整孔界面活化剂一起 剥掉，使在此金属化制程中，让昂贵的钯及化学铜尽量的镀在孔中，而不必浪费在广大的板 面铜层上；并将广大的铜面在去除整孔剂之后再予以进一步的粗化，使后来的钯及化学铜 在粗化表面上有更好的附着力，而不致让电镀铜层在后续制程中发生浮离的情形。
[0029] 酸洗：清除PCB板面氧化物。
[0030] 预浸：为了不让板子带任何杂质污物进入价格昂贵的钯活化槽中，也防止带入太 多的水量，而发生意外的局部水解，以维持其活化槽精巧的平衡。故此预浸槽液的内容与活 化槽液几乎完全雷同，只是未加入昂贵的钯盐而已。
[0031] 活化：利用孔内与钯胶体分子电性不同，在孔内形成一层均匀的钯胶体分子，化铜 时再利用孔内沉积的钯胶体分子催化无电解铜与HCH0作用，使化学铜均匀的沉积在孔内， 形成导电层。活化药水是SnC12(过量）、氯离子和钯离子形成的稳定胶体溶液（至少锡与 钯的比率要大于3以上）。即：
[0032] PdC12+SnC12 - PdSnC14 (中间态）
[0033] PdSnC14+6PdC12 - SnPd7Cl 16 (催化剂）
[0034] 钯槽内的亚锡与钯间的精巧平衡很重要，操件时绝不可打气，因一旦部份亚锡被 氧化成四价锡后，则将打破平衡，可能使部份的钯胶体被还原成金属而浮出液面，形成一层 亮亮的表层。经主要活化反应后，二价锡丢了两个电子给钯离子，使其还原成金属，二价锡 自身却变成了四价锡，此种四价锡只有在酸液及氯离子的保护下才会安定，一旦有水介入 局部之槽液时，将会造成该处四价锡水解，而成另一种Alpha锡酸，进而演变成钯胶体的聚 集中心，使槽液中有粒子出现及沉淀发生，这就是为什么一定要做预活化的牺牲打，万不能 带水入钯槽的主要原因：
[0035] 3pd++Sn+ - 3Pd+Sn4+
[0036] Sn4++9H20 - H2Sn03. 6H20+4H+
[0037] 速化：将钯胶体附着在孔壁基材上的皮膜及铜面上的部份附着层剥离，将胶体中 心的钯露出来，使能与下一站的化学铜进行催化反应。可以加速无电铜的沉积，故将此剥壳 行动称之为速化反应。活化制程使钯胶体落在底材上再经速化反应将胶外壳剥掉露出钯壳 及外围的氢，以加速化学铜的沈积反应。
[0038] 化学铜：利用孔内沉积的Pd催化无电解铜与HCH0作用，使化学铜沉积，而所析出 的化学铜层又可作为自我催化Cu 2+又在此已催化的基地上续被还原成金属铜。
[0039] 下料：将PCB板从PTH线取出。
[0040] 如图2所不，超声波与其他的声波原理一样，是一系列的压力点，它是一种压缩和 膨胀交替的声波。如果声波能量足够强，PTH线活化药水在超生波的膨胀阶段将会被推开， 且会产生气泡；而在超生波的压缩阶段，产生的气泡在液体中将瞬间内爆，并产生一个非常 有效的冲击力，在其爆裂的瞬间冲击波会迅速向外辐射，可以迅速将锡钯胶体击碎，使锡钯 胶体粒子保持在最小胶体粒径，可有效的解决传统活化剂静置时间过长，胶集成大胶体衍 生的困扰。
[0041] 本发明的超声波能量的压缩与膨胀因液体贯性的推力，能有效穿透细微的缝隙和 小孔，增强孔内药水的流通性；可减少液面与槽底胶体粒子数的差距，使钯胶体分子分散 良好，提高槽内镀板各点活化的均匀性；超声波能产生微搅拌力及温差驱动势，有助于提高 胶体的布朗运动，增加孔壁的附着力。
[0042] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种PCB-PTH线整孔及活化超声波装置，其特征在于，所述的PCB-PTH线整孔及活化 超声波装置包括整孔或活化药水槽、超生波发生器、导线、超生波主机，所述的超声波发生 器安装在活化药水槽内，超声波发生器通过导线与超声波主机连接，超声波主机通过信号 线连接至设备控制面板，通过程序设定，每当有料号投入时，超声波主机就会收到信号，开 始发出超声波。
2. -种PCB-PTH线整孔及活化方法，其特征在于，所述的PCB-PTH线整孔及活化流程 包括：上料、膨松、回收、双水洗、除胶渣、回收、高位中和水洗、高位双水洗、中和、双水洗、整 孔、热水洗、双水洗、微蚀、双水洗、酸洗、双水洗、预浸、活化、水洗、双水洗、速化、双水洗、化 学铜、双水洗、下料； 上料：将PCB板插入子篮内，再通过母篮把PCB吊入PTH线； 蓬松：利用蓬松剂使孔内的树脂膨胀，以利于后续除胶渣时高锰酸钾对其的咬蚀，并 降低小孔表面张力，以利药液贯穿； 回收：通过水洗回收残留蓬松剂； 水洗：防止残留药水进入后续药水槽，污染槽液； 除胶渣：利用高锰酸钾的强氧化性，在高温及强碱的条件下，与树脂发生化学反应，而 去除多层板孔壁及孔内内层铜箔处的胶渣，以便化铜与孔壁的连接，实现S-C面及孔铜与 内层铜、线路的导通； 回收：通过水洗回收残留的高锰酸钾及二氧化锰； 中和：利用酸性强还原中和剂，将残存在板面或孔壁死角处的二氧化锰或高锰酸盐中 和除去； 整孔是将PCB孔内的极性改变为正电性； 微蚀：将PCB板铜面上的氧化物及其他杂物，连同所附着的整孔界面活化剂一起剥掉； 酸洗：清除PCB板面氧化物； 预浸：为了不让板子带任何杂质污物进入价格昂贵的钯活化槽中，也防止带入太多的 水量，而发生意外的局部水解，以维持其活化槽精巧的平衡； 活化：利用孔内与钯胶体分子电性不同，在孔内形成一层均匀的钯胶体分子，化铜时再 利用孔内沉积的钯胶体分子催化无电解铜与HCHO作用，使化学铜均匀的沉积在孔内，形成 导电层； 速化：将钯胶体附着在孔壁基材上的皮膜及铜面上的部份附着层剥离，将胶体中心的 钯露出来，使能与下一站的化学铜进行催化反应； 化学铜：利用孔内沉积的Pd催化无电解铜与HCHO作用，使化学铜沉积，而所析出的化 学铜层又可作为自我催化Cu2+又在此已催化的基地上续被还原成金属铜； 下料：将PCB板从PTH线取出。
3. 如权利要求1所述的PCB-PTH线整孔及活化方法，其特征在于，除胶渣的反应原理： 4MnO€+ 有机树脂 +40Γ = 4Mn042>C02+2H20。
4. 如权利要求1所述的PCB-PTH线整孔及活化方法，其特征在于，整孔是将PCB孔内的 极性改变为正电性；环氧树脂基材本身微带负电性之静电，经钻孔后其电荷又转为静电之 微正电性，但经PTH制程之前处理除胶渣后又再变成负电性；而活化槽中存在的钯胶体分 子的外围，是带有数个氯离子而呈负电性的集团分子，相互排斥，故需通过整孔将孔内的极 性改变为正电性，活化时孔内才能有效吸附钯胶体分子。
5.如权利要求1所述的PCB-PTH线整孔及活化方法，其特征在于，化药水是SnC12、氯 离子和钯离子形成的稳定胶体溶液，即： PdC12+SnC12 - PdSnC14(中间态） PdSnC14+6PdC12 - SnPd7C116 (催化剂） 钯槽内的亚锡与钯间的精巧平衡很重要，操件时绝不可打气，因一旦部份亚锡被氧化 成四价锡后，则将打破平衡，使部份的钯胶体被还原成金属而浮出液面，形成一层亮亮的表 层；经主要活化反应后，二价锡丢了两个电子给钯离子，使其还原成金属，二价锡自身却变 成了四价锡，此种四价锡只有在酸液及氯离子的保护下才会安定，一旦有水介入局部之槽 液时，将会造成该处四价锡水解，而成另一种Alpha锡酸，进而演变成钯胶体的聚集中心， 使槽液中有粒子出现及沉淀发生。
【文档编号】C23C18/20GK104152875SQ201410422868
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】黄力 申请人:志超科技（遂宁）有限公司