随着汽车电子化程度的不断加深, LCP (Liquid Crystal Polymer)、 PCB (Printed Circuit Board)等薄型、轻型印制电路板(Printed Circuit Board,简称 PCB)的使用越来越多, LCP、 PCB等薄型印制电路板对镀铜技术提出了更高的要求,不仅要求镀铜层要有较好的结合力,还需要有较低的厚度偏差和较好的耐蚀性。
LCP和 PCB材料厚度一般在0.03 mm以下,主要采用电镀铜工艺来满足镀层厚度要求。通过电镀铜可以保证 LCP、 PCB的镀层与基材之间有良好的结合力,但在实际生产中,由于电镀铜工艺条件等因素的影响,部分产品在镀铜层和基材之间有一薄层镀层出现厚度偏差。此外,镀铜工艺会造成 PCB基板上出现微小焊盘和引线孔、孔中有残留铜等缺陷。因此,电镀铜层厚度会因板厚不同而存在较大差异,甚至由于工艺条件影响无法进行全厚度覆盖,因此在设计、制造等过程中要根据实际情况进行考虑。
通过分析 PCB生产过程中各个环节对 PCB镀层厚度偏差的影响,探索在 PCB生产过程中减少 PCB镀层厚度偏差、保证 PCB基材电镀质量的措施。同时通过调整镀铜工艺参数及基材表面处理方法等来达到优化整体电镀质量的目的。
印制电路板(PCB)的应用领域非常广泛,其应用市场已从电子、通讯、网络、汽车等高科技产业扩展到普通工业领域。随着电子产品微型化的发展趋势,印制电路板越来越趋向于在更小的空间内实现更多功能。
目前,薄型 PCB常用的制造工艺主要有3种:一是回流焊接,二是电镀铜工艺,三是波峰焊技术。在3种制造工艺中,电镀铜工艺应用最为广泛,该工艺可将铜离子沉积于基材上,并能得到良好的结合力,保证镀层耐蚀性。然而在实际生产中发现部分产品在镀层与基材之间存在厚度偏差,镀层出现厚薄不均、局部加厚或减薄的现象,从而影响其表面质量。
LCP材料属于特殊塑胶材料,由于其强度、韧性等特点,在汽车领域的应用越来越广泛,因此对其加工要求也越来越高。LCP材料需要通过电镀铜工艺来保证其镀层厚度。目前电镀铜工艺主要有化学镀铜和电镀铜两种方式。
LCP、 PCB等产品的电镀流程一般为:清洗→预镀→化学镀(包括硫酸铜、硫酸镍)→水洗→活化→预镀(包括硝酸镍、硫酸镍)→活化→预镀(包括盐酸、氯化)→电镀。
在电镀过程中, PCB基材需要满足以下要求:能覆盖电镀铜层并有良好的结合力;不能有厚度偏差;表面清洁;不能有残留铜。
1.镀铜液中的氧化剂、还原剂以及有机试剂都会影响到电镀铜层的厚度,因此在电镀前要确保电镀工艺参数符合产品设计要求。
2.由于 LCP厚度较薄,当采用机械钻孔加工时,要避免产生钻穿孔,导致镀层出现问题。对于这类产品,可以先采用手工钻孔去除孔内残留铜,再通过电镀铜来解决问题。
3.电镀铜时要控制好镀液温度及电流密度,并做好控制工作,避免因温度过高、过低或电流密度过大等对镀层造成影响。
4.由于电镀铜是在基材上进行的,因此对于镀铜层表面不平整的地方要用磨光机处理掉。
5.要加强对电镀过程中产生的废液、废水处理的管理。
汽车电子领域, LCP/PCB生产企业通常采用电镀铜技术来保证镀层厚度与基材之间的结合力,电镀铜厚度偏差小于3μm的产品占所有 LCP/PCB产品的比例为25%~60%,其中在汽车电子领域应用最为广泛的是5G基站天线罩和 LCP/PCB PCB等产品。
本文主要讨论在5G基站天线罩、 LCP/PCB PCB等产品的电镀过程中影响其镀层厚度偏差的因素,并以某汽车电子企业生产的5G基站天线罩为例进行说明。
该基站天线罩在生产过程中,电镀工序包括5个步骤:清洗→电镀→粗化→除油→光镀。该基站天线罩在电镀前先进行酸洗,酸洗后再进行镀铜。