專利名稱：對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制造方法
技術領域：
本發明是關于一種印制電路板的制造方法，特別是關于一種在應用于無鉛工序中對無鉛錫膏具有高接著力的印制電路板的制造方法。
印制電路板已廣泛的被使用在各種電子產品上，例如，電腦及其外圍設備、計算機、有線通訊設備、無線通訊設備、手表、電子娛樂產品、家電用品等等，隨時隨地都可從周圍的生活環境與工作環境輕易發現其蹤跡。印制電路鉛板一般來說，是在塑料基板表面完成金屬電路圖案的制作，然后以防焊漆被覆于基板表面作為該金屬電路的保護層，僅曝露出適當的焊接區(Pads)以作為電性連接之用。該焊接區，例如，可以是用來與一集成電路(IC)元件或一無源元件相連接的輸出/入焊接區(I/OPad)，或者是用以與一按鍵相接觸的按鍵焊接區(Key Pad)。如

圖1A、圖1B所示為一種雙面印制電路板10，該印制電路板10具有一元件接著面11以及一按鍵接觸面12。該元件接著面11表面上被覆有一具有保護功能的防焊層13(綠漆)，并曝露出適當的銅或銅合金焊接區110，用以作為在后續的元件焊接工序，例如，表面粘接(Surface MountTechnology；SMT)工序中，與元件例如，一IC元件的輸出入焊接區相接合。而該按鍵接觸面12同樣以一防焊層14被覆，且曝露出適當的銅或銅合金按鍵焊接區120(Key Pad)，用于供按鍵觸壓。公知的印制電路板在制作上，同時在印制電路板兩面的銅或銅合金焊接區110、120上鍍金，由于金具有極佳的穩定性及導電性，可保護該銅或銅合金的焊接區免受氧化，并增進該焊接區表面的導電性，尤其有利于避免該按鍵焊接區120產生接觸不良的問題。該印制電路板10在該元件焊接工序中，無論是手焊或表面安裝工序(SMT)都要用到錫鉛焊料，例如，63％錫-37％鉛的共晶錫鉛(eutectic solder共晶釬料)，來作為焊接劑，由于錫鉛焊料具有較低的熔點與良好的導電性，長久以來即為元件焊接的絕佳材料。然而由于近年來環保意識逐漸受到重視，歐盟即將于2004年禁止含鉛制品進口，所以在元件焊接工序中，以無鉛錫膏取代錫鉛焊料已為不可避免的發展趨勢。但由于無鉛錫膏在元件燭接的工序中，與鍍金的焊接區的附著性較差，若要改善其附著性則須提高焊接工序中回熔(Reflow回流焊)的溫度，而提高回熔的溫度可能造成印制電路板的變形以及元件因溫度過高而造成的損壞。因此有必要發展一種新的印制電路板的制作方法，能夠滿足在較低的回熔溫度時，對無鉛錫膏具有良好附著強度，同時參保護焊接區免受氧化，而且符合工序簡單成本低的條件。
據此，本發明的目的乃為解決傳統上的雙面鍍金印制電路板對無鉛錫膏的附著性差的問題，而提供一種對無鉛錫膏具有高附著強度的印制電路板的制作方法。
根據本發明的方法，是以化學析鍍的方式，在一印制電路板的元件接著面的焊接區上，鍍上一錫層或銅面有機助焊劑層或銀金屬層，因此在印制電路板的元件焊接工序中，可有效增進該焊接區與無鉛錫膏的附著強度且工序簡易。
根據本發明的一種方法，在一印制電路板的元件接著面的焊接區上鍍錫，而在該印制電路板的按鍵接觸面的焊接區上鍍金。由于被鍍上的該錫層，不僅使得該元件接著面的焊接區不被氧化，且在一般的回流焊溫度即可對無鉛錫膏具有良好的附著強度，而被鍍上的該金層則可保護該按鍵接觸面的焊接區免于氧化并增加其導電性。
該方法包括下列步驟提供一已完成電路制作并被覆有防焊層且曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有一元件接著面及一按鍵接觸面；以一第一隔離膜被覆于該元件接著面上；以化學析鍍在該按鍵接觸面的焊接區上鍍金；除去該按鍵接觸面的該第一隔離膜；以一第二隔離膜被覆于該按鍵接觸面上；以化學析鍍在該元件接著面的焊接區上鍍錫；除去該元件接著面上的該第二隔離膜。
根據本發明的另一種方法，亦可在一印制電路板的元件接著面的焊接區上鍍一銅面有機助焊劑層取代前述的錫層，而在該印制電路板的按鍵接觸面的焊接區上鍍金，其方法包括下列步驟提供一已完成電路制作并被覆有防焊層且曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有一元件接著面及一按鍵接觸面；以一隔離膜被覆于該元件接著面上；以化學析鍍在該按鍵接觸面的焊接區上鍍金；除去該按鍵接觸面上的該隔離膜；以化學析鍍在該元件接著面的焊接區上鍍上一銅面有機助焊劑層。
根據本發明的又一種方法，是同時在一印制電路板的兩面的焊接區上鍍銀，亦可達到防止氧化以及增加對無鉛錫膏附著強度的要求，包括下列步驟提供一已完成電路制作并被覆有防焊層且曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有一元件接著面及一按鍵接觸面；以及，以化學析鍍同時在鍵接觸面的焊接區及該元件接著面的焊接區上鍍銀。
為使對本發明的目的、構造特征及其功能有進一步的了解，現在，結合附圖詳細說明如下圖1A繪示一印制電路板及其元件接著面；圖1B繪示一印制電路板及其按鍵接觸面；圖2為根據本發明的方法的第一個實施例流程圖；圖3為根據本發明的方法的第二個實施例流程圖4為根據本發明的方法的第三個實施例流程圖。
實施例詳細說明參照圖2為本發明第一個實施例的流程圖，首先進行電路制作與防焊的步驟21，完成一雙面被覆有防焊層并曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，其中該印制電路板的一表面為一元件接觸面，該元件接觸面的焊接區是用以焊接半導體元件，例如，IC元件或無源元件等，另一表面為一按鍵接觸面，該按鍵接觸面的焊接區則用來與按鍵相接觸。
接著，進行元件接著面貼膠的步驟22，在該元件接著面上形成一隔離膜，以避免在后續化學鍍金的步驟23中該元件接著面被鍍上金。該隔離膜是易于貼附且易于除去的膠膜或其它材料。
接著，進行化學鍍金步驟23，在該按鍵接觸面的焊接區上以化學析鍍的方式鍍上一金層，化學析鍍金的方法可以公知的任何一種方法來進行。
接著，除去該元件接著面的的膠膜24。
然后，在該按鍵接觸面貼上隔離膠膜25，以便在該按鍵接觸面上形成一隔離膜，用以避免在后續化學鍍錫的步驟29中該按鍵接觸面被鍍上錫。該隔離膜也是易于貼附且易于除去的膠膜或其它材質。
接著，較好的是，可進行一酸洗步驟26，利用一酸洗液，例如，硫酸系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，清除該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面上的氧化物、油脂或其它殘渣，以得到清潔的焊接區表面。
接著，可再進行一微蝕(即，輕微蝕刻)的步驟27，以一微蝕液，例如，硫酸、雙氧水系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，對該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面進行微蝕，以使在該元件接著面的焊接區表面光亮且均勻粗化。
接著，可進行一預浸的步驟28，以一具有適當溫度及酸堿度的溶液進行鍍錫前的預浸，以調整該印制電路板的溫度及酸堿度至適當的范圍。
然后，進行化學析鍍錫的步驟29，將該印制電路板浸漬于一錫化學析鍍液中，使該元件接著面的焊接區表面產生化學置換反應而形成一錫層附著于該元件接著面的焊接區表面上。
最后，除去該按鍵接觸面上的膠膜30。于是完成一元件接著面鍍錫，按鍵接觸面鍍金的印制電路板。而該元件接著面的焊接區在元件焊接的工序中，可與無鉛錫膏有良好的附著強度。
前述根據本發明方法的第一個實施例中，也可在該元件接著面的焊接區鍍上有機助焊劑，例如一種銅面有機助焊劑，來取代該錫層。而如圖3所繪示的根據本發明方法的第二個實施例的流程圖。
首先進行電路制作與防焊的步驟31，完成一雙面被覆有防焊層并曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，其中該印制電路板的一表面為一元件接觸面，該元件接觸面的焊接區是用以焊接半導體元件，例如，IC元件或無源元件等，另一表面則為一按鍵接觸面，該按鍵接觸面的焊接區則用來與按鍵相接觸。
接著，在該元件接著面上貼膠32，用以在該元件接著面上形成一隔離膜，避免在后續化學析鍍金的步驟33中該元件接著面被鍍上金。該隔離膜是易于貼附且易于除去的膠膜或其它材料。
接著，進行化學析鍍金步驟33，在該按鍵接觸面的焊接區上以化學析鍍的方式鍍上一金層，化學析鍍金的方法可以公知的任何一種方法來進行。
接著，除去該元件接著面上的膠膜34。
接著，較好的是，可進行一酸洗步驟35，利用一酸洗液，例如，硫酸系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，清除該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面上的氧化物、油脂或其它殘渣，以得到清潔的焊接區表面。
接著，可再進行一微蝕的步驟36，以一微蝕液，例如，硫酸、雙氧水系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，對該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面進行微蝕，以使在該元件接著面的焊接區表面光亮且均勻粗化。
然后，進行化學析鍍銅面有機助焊劑的步驟37，將該印制電路板浸漬于一銅面有機助焊劑的化學析鍍液中，該銅面有機助焊劑，例如，ENTHONE-OMI公司的ENTEK Plus Cu-106A，能與銅表面產生化學反應形成一有機膜，使該元件接著面的焊接區表面產生一有機助焊劑層。
于是完成一元件接著面鍍上銅面有機助焊劑層，按鍵接觸面鍍金的印制電路板。該元件接著面的焊接區在元件焊接的工序中，可與無銅錫膏有較良好的附著強度。
圖4為根據本發明方法的第三個實施例的流程圖，在一印制電路板的兩面都鍍上銀。
首先進行電路制作與防焊的步驟41，完成一雙面被覆有防焊層并曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，其中該印制電路板的一表面為一元件接觸面，該元件接觸面的焊接區是用以焊接半導體元件，例如，IC元件或無源元件等，另一表面則為一按鍵接觸面，該按鍵接觸面的焊接區則用來與按鍵相接觸。
接著，進行一酸洗步驟42，利用一酸洗液，例如，硫酸系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，清除該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面上的氧化物、油脂或其它殘渣，以得到清潔的焊接區表面。
接著，進行一微蝕的步驟43，以一微蝕液，例如，硫酸、雙氧水系列的溶液，以噴淋或浸漬的方式，對該元件接著面的銅或銅合金焊接區表面進行微蝕，以使在該元件接著面的焊接區表面光亮且均勻粗化。
接著，可進行一預浸的步驟44，以一具有適當溫度及酸堿度的溶液進行鍍銀前的預浸，以調整該印制電路板的溫度及酸堿度至適當的范圍。
然后，進行化學析鍍銀的步驟45，將該印制電路板浸漬于一銀化學析鍍液中，使該元件接著面的焊接區表面產生化學置換反應而形成一銀層附著于該焊接區表面上。
于是完成一兩面鍍銀的印制電路板。而該元件接著面的焊接區在元件焊接的工序中，可與無鉛錫膏有較良好的附著強度。
以上所述的內容，只是說明本發明的最佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依照本發明申請專利保護范圍所作的等同變化與修改，都應包括在本發明專利保護范圍內。
權利要求
1.一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制方法，至少包含下列步驟提供一已完成電路圖案并以防焊層被覆而曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有至少一元件接著面；以及在該焊接區上以化學析鍍的方式形成一錫層或銀層或有機助焊劑層。
2.根據權利要求1所述的一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制造方法，其特征是在該進行化學析鍍的步驟之前，還包含下列步驟以酸洗液清潔該元件接著面；以及以微蝕液對該元件接著面上的該焊接區進行微蝕，使該焊接區表面達到光亮與均勻粗化。
3.一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制造方法，至少包含下列步驟提供一已完成電路圖案并以防焊層被覆而曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有一元件接著面及一按鍵接觸面；形成一第一隔離膜于該元件接著面上；化學析鍍一金屬于該按鍵接觸面的焊接區上；除去該第一隔離膜；形成一第二隔離膜于該已完成金化學析鍍的按鍵接觸面上；化學析鍍一錫層于該元件接著面的焊接區上；以及除去該第二隔離膜。
4.根據權利要求3所述的一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制造方法，其特征是在進行化學析鍍錫的步驟之前，還包含下列步驟以酸洗液清潔該印制電路板；以及以微蝕液對印制電路板表面的該焊接區進行微蝕，使該焊接區表面達到光亮與均勻粗化。
5.一種對無鉛錫膏具有高附著強度的印制電路板的制造方法，至少包含下列步驟提供一已完成電路圖案并以防焊層被覆而曝露出適當的銅或銅合金焊接區的印制電路板，該印制電路板具有一元件接著面及一按鍵接觸面；形成一第一隔離膜于該元件接著面上；以化學析鍍法，形成一金屬于該按鍵接觸面的焊接區上；除去該第一隔離膜；以及以化學析鍍法，形成一銅面有機助焊劑層于該元件接著面的焊接區上。
6.根據權利要求5所述的一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制造方法，其特征是在進行化學析鍍該有機助焊劑層之前還包含下列步驟以酸洗液清潔該印制電路板；以及以微蝕液對印制電路板表面的該焊接區進行微蝕，使該焊接區表面達到光亮與均勻粗化。
全文摘要
一種對無鉛錫膏具高附著強度的印制電路板的制作方法,可解決傳統上的鍍金印制電路板對無鉛錫膏的附著性差的問題。本發明是以化學析鍍的方式,在一印制電路板的元件接著面的焊接區上,鍍上一層錫層,該錫層也可以一銅表面有機助焊劑層或銀金屬層來取代,如此在印制電路板的元件焊接工序中,可有效增進該焊接區與無鉛錫膏的附著強度且工序簡單易行。
文檔編號H05K3/34GK1353569SQ00130278
公開日2002年6月12日 申請日期2000年11月2日 優先權日2000年11月2日
發明者李永棠 申請人:英業達股份有限公司