專利名稱：一種清洗pcb鉆孔內(nèi)膠渣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置。
背景技術(shù)：
多層印制線路板以機械鉆孔或雷射鉆孔產(chǎn)生的高溫通常超過基材樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，使得基材樹脂由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換為橡膠態(tài)，形成融熔狀的膠渣附著在孔內(nèi)的內(nèi)層銅壁上，如果不處理，這些不導電的膠渣就會屏蔽內(nèi)層銅和后續(xù)工序的鍍銅層，造成電氣互連缺陷，因此多層線路板在進行孔內(nèi)金屬化前都會對多層印制線路板進行除膠渣處理?，F(xiàn)有的對膠渣的去除一般采取如表一所示的辦法。其中膨松劑SW-Ill與中和劑NU-121為化訊應用材料有限公司的產(chǎn)品。表一傳統(tǒng)除膠渣流程與參數(shù)
序號步驟藥品藥量溫度⑴)時間(分)
SW-HI 250 m!/L
1膨松706
NaOII 10 g/L
2雙水洗各O. 5-1
KMdOj 60 g/L3 除膠渣7513
NaOH 40 g/L
4雙水洗各O. 5-1
NU-121 100 ml/L
5中和405
C. P. H2SO4 50 ml/L
6雙水洗各O. 5-1首先用膨松劑對膠渣進行膨松，膨松劑一般選用偶極性非質(zhì)子溶劑，以極性溶于極性的特性，利用氫鍵與分子間作用力將基材樹脂中的極性部位的分子間距拉大，弱化該部分的分子鍵結(jié)合能量，以利后續(xù)高錳酸鉀的咬蝕作用。除膠渣是在堿性的高錳酸鉀溶液中，輔以高溫的環(huán)境下，利用高錳酸鉀的強氧化反應對已經(jīng)膨松的極性主鏈或交聯(lián)鍵結(jié)進行斷鏈，生成二氧化碳與水，將融熔的膠渣咬蝕掉，使孔壁的樹脂形成蜂巢狀的微粗糙表面，以利于后續(xù)活化鈀的吸附，并可增強化學銅層與樹脂基材間的結(jié)合力，防止孔壁的銅層與樹脂分層以及吹孔現(xiàn)象的發(fā)生。為了使還原態(tài)的錳酸鉀轉(zhuǎn)回具有氧化能力的七價錳離子以防止不溶性的二氧化錳形成，因此在除膠渣過程中使用電解再生器，以保持七價錳的濃度。對除膠渣后的高錳酸鉀溶液進行中和?？墒褂昧蛩犭p氧水或硫酸羥胺等強還原劑將堿性的殘液中和，并將殘存于孔壁上的七價錳、六價錳與二氧化錳的殘留物還原成可溶性的二價錳離子，并于水洗槽清洗掉，以避免將錳氧化劑帶入后續(xù)流程。歐盟的RoHS與WEEE指令對于無鉛焊接的強烈要求與禁用無鹵素耐燃劑等環(huán)保法規(guī)，高密度配線必須使用較低熱膨脹以及較佳熱穩(wěn)定性的基材等設計走向，與高速寬頻無線射頻的應用也會迫使基材必須有更好的電器性能，例如較低的介電常數(shù)與散失因素，這些應用趨勢都使得基材的配方必須重新設計才能符合市場需求。然而多樣化的高分子介電材料，例如聚苯醚樹脂、改性聚苯氧乙烯或雙馬來酰亞胺-三嗪樹脂等，低極性的固化劑、非鹵素耐燃劑與高含量的無機填料，雖然可如期地提高玻璃轉(zhuǎn)化溫度、熱膨脹系數(shù)、熱分解溫度與提升電器特性，但基材對化學的抵抗能力也增強許多，使后續(xù)的化學處理難度提高很多。為了提高對這些先進基材的除膠渣咬蝕能力，可提高高錳酸鉀的處理溫度或濃度，然而這些極端的操作條件對于普通的FR-4基材卻會產(chǎn)生過度咬蝕，嚴重時會造成樹脂縮陷等其它不良變化，因此提高作業(yè)溫度或高錳酸鉀的濃度，因為無法即時調(diào)整不具備操作彈性，而且提高溫度與高錳酸鉀濃度都是耗費能量與資源的做法，也會增加廢水處理的負荷。 目前業(yè)界常見的作法是以普通基材FR-4為基準咬蝕量，其他的高階先進基材則重復2 3次除膠渣的方式處理。對此方法的研究和實踐過程中，本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，多次的除膠渣處理除了降低產(chǎn)能之外，并不代表咬蝕量以倍數(shù)增加，事實上第二次或第三次的咬蝕量已經(jīng)很低，不太有經(jīng)濟效益。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的實施例提供一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，通過在盛清洗液的作業(yè)槽內(nèi)的底部安裝金屬振板，金屬振板再與換能器連接，換能器的輸入端與超聲波發(fā)生器的輸出端連接，從而使得作業(yè)槽內(nèi)清洗液的氣泡在超聲波的作用下振動，氣泡在壓縮力和減壓力作用下破裂產(chǎn)生極大的沖擊力，該沖擊力對附著在鉆孔內(nèi)的膠渣產(chǎn)生輔助刷洗剝離的作用。本實用新型實施例提供一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽；用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器；用于基于高頻電信號產(chǎn)生高頻機械振動的換能器；能在產(chǎn)生高頻機械振動的換能器的帶動下進行機械振動的金屬振板；所述超聲波發(fā)生器的輸出端與換能器的輸入端連接；所述換能器的輸出端與金屬振板連接；所述金屬振板固定于所述作業(yè)槽內(nèi)的底部。本實用新型實施例采用在清洗液作業(yè)槽的底部安裝金屬振板，金屬振板與換能器的輸出端連接，換能器的輸入端與超聲波發(fā)生器的輸出端連接，由此可見，超聲波發(fā)生器將產(chǎn)生的高頻電信號傳遞給換能器，換能器再將接收到的高頻電信號轉(zhuǎn)化為機械能，從而帶動金屬振板振動，進一步金屬振板使作業(yè)槽內(nèi)的清洗液氣泡在聲波的作用下保持振動。氣泡受到的壓力達到一定程度時，氣泡就會破裂產(chǎn)生強大的沖擊力，對附著在PCB鉆孔內(nèi)的膠渣或粉碎的填料產(chǎn)生輔助刷洗剝離的作用，加強清洗膠渣的效果。
圖I是本實用新型實施例提供的一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的另一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是將PCB置于本實用新型實施例提供的清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置內(nèi)進行清洗的示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，以期輔助清洗PCB鉆孔內(nèi)的膠渣，提高清洗液對膠渣的咬蝕速率，同時提高切換清洗一般基材與高性能基材的操作彈性。 下面將結(jié)合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型實施例提供一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽；用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器；用于基于聞頻電/[目號廣生聞頻機械振動的換能器；能在產(chǎn)生高頻機械振動的換能器的帶動下進行機械振動的金屬振板；所述超聲波發(fā)生器的輸出端與換能器的輸入端連接；所述換能器的輸出端與金屬振板連接；所述金屬振板固定于所述作業(yè)槽內(nèi)的底部。其中，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號頻率為20KHz至40KHz，優(yōu)選的為20KHz ;超聲波發(fā)生器的輸出功率為處理每升清洗液2W至5W，優(yōu)選的為處理每升清洗液3W至4W，功率可以調(diào)節(jié)，可以從零調(diào)至全功率。金屬振板固定于作業(yè)槽內(nèi)的底部，聲波由底部向上發(fā)振，金屬振板的表面材質(zhì)可以為不銹鋼，金屬振板以高頻線連接于作業(yè)槽外的換能器，高頻線以不銹鋼管包裹以避免堿性清洗液的侵蝕。作業(yè)槽上可以安裝空氣攪拌管，使生成的錳泥保持懸浮，避免沉積于金屬振板與金屬振板之間的間隙。由上可見，由于超聲波發(fā)生器能產(chǎn)生與換能器匹配的高頻電信號，而換能器能將高頻電能轉(zhuǎn)化為機械能，即將接收的高頻電信號轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，從而帶動作用槽內(nèi)底部的金屬振板振動，金屬振板藉由輻射的超聲波使作業(yè)槽內(nèi)清洗液氣泡在聲波的作用下保持振動，當清洗液受到壓力達到一定程度時，清洗液中的氣泡會破裂產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當于瞬間產(chǎn)生局部幾百度的高溫與高達上千個大氣壓力，此即空化作用，空化作用以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻交換方式向清洗液進行透射。在減壓力作用時，清洗液產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，對附著在鉆孔膨松的膠渣或粉碎的填料產(chǎn)生輔助刷洗剝離的作用，加強除膠渣的效果。進一步的，超聲波在清洗液中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動，此現(xiàn)象稱為直進流，這種直進流流速約為lOcm/s，通過此直進流會使固體和液體界面產(chǎn)生微攪拌，微攪拌有助于堿性高錳酸鉀溶液的對流交換，增加化學反應的速率。需要說明的是，采用本實用新型實施例的裝置還具有較好的生產(chǎn)彈性，本裝置依據(jù)清洗不同基材需要達到的咬蝕量來調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的輸出功率，如由清洗高性能基材向清洗一般的環(huán)氧樹脂基材切換時可降低超聲波的功率或是關(guān)閉超聲波，與傳統(tǒng)純粹調(diào)整高錳酸鉀濃度和(或)清洗液溫度具有更大的彈性，而且迅速有效。本實用新型實施例提供另一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，可參考圖1，包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽101 ；用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器102 ；用于基于聞頻電/[目號廣生聞頻機械振動的換能器103 ；能在產(chǎn)生高頻機械振動的換能器103的帶動下進行振動的金屬振板104 ；超聲波發(fā)生器102的輸出端與換能器103的輸入端連接，換能器103的輸出端與金屬振板104連接，金屬振板104固定于作業(yè)槽101的底部。超聲波發(fā)生器102能產(chǎn)生與換能器103相匹配的高頻電信號，超聲波發(fā)生器102產(chǎn)生的電信號的頻率可以為20KHz至40KHz，優(yōu)選的為20KHz，輸出功率為每升清洗液2W至5W，優(yōu)選的為3W至4W;換能器103接收到高頻電信號后，將該高頻電信號轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，并帶動與其連接的金屬振板104進行機械振動；作業(yè)槽101內(nèi)底部的金屬振板104的振動使得作業(yè)槽101內(nèi)的微氣泡保持振動，當清洗液內(nèi)的壓力達到一定程度時，清洗液中的每個氣泡會破裂產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當于瞬間產(chǎn)生局部幾百度的高溫與高達上千個大氣壓力，此現(xiàn)象稱作超聲波的空化作用，空化作用以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻交換方式向清洗液進行透射。在減壓力作用時，清洗液產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，對附著在鉆孔膨松的膠渣或粉碎的填料產(chǎn)生輔助刷洗剝離的作用，加強除膠渣的效果。進一步需要說明的是，超聲波的另一種直進流作用會使清洗液中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動現(xiàn)象，稱為直進流，這種直進流流速約lOcm/s，通過直進流會使固液界面產(chǎn)生微攪拌的現(xiàn)象，有助于堿性高錳酸鉀液的對流交換，增加化學的反應速率。因為超聲波本身具有類似大刷子清洗的效果，因此即使在沒有高錳酸鉀化學反應的純水介質(zhì)下,也能起到對PCB鉆孔內(nèi)膠渣的清洗作用。評價除膠渣的咬蝕量是采用一種失重測量法，首先裁好一個標準尺寸的IOcmxlOcm基材，將表面的銅箔以蝕刻的方式去除銅面，將標準基材放入12(Tl30°C的恒溫烘箱中烘烤30分鐘；將試片取出放入干燥器中冷卻至室溫，以精密天平秤重至小數(shù)點第四位，記錄為Gl ;以銅絲懸掛基材按除膠渣流程走完至中和水洗后；取處理過的試片放入12(T130°C的恒溫烘箱中烘烤30分鐘；將試片取出放入干燥器中冷卻至室溫，以精密天平秤重至小數(shù)點第四位，記錄為G2 ；咬蝕速率(mg/cm2)= (G1-G2) xlOOO/(10x10) = (G1-G2) xlO ;[0055]一般環(huán)氧樹脂F(xiàn)R-4，Tg=150°C基材的咬蝕速率建議范圍為O. 2mg/cm2<咬蝕速率〈O.5mg/cm2。正因為超聲波的輔助下，可以提升堿性高錳酸鉀的除膠渣咬蝕能力，因此針對生產(chǎn)時所面對的基材，先制定合適的咬蝕量基準線，因此當以一定濃度的高錳酸鉀與溫度并輔助以超聲波的幫助下，咬蝕量超過基準線許多時，可將高錳酸鉀的使用量降低或者是將作業(yè)槽的溫度降低，使咬蝕量仍維持在基準線之上，如此本實用新型提供的裝置便可以達到節(jié)能減排的目的。本實用新型實施例還提供另一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，可參考圖2，包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽101 ；用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器102 ； 用于基于高頻電信號產(chǎn)生高頻機械振動的換能器103 ；能在產(chǎn)生高頻機械振動的換能器103的帶動下進行振動的金屬振板104 ；超聲波發(fā)生器102的輸出端與換能器103的輸入端連接，換能器103的輸出端與金屬振板104連接，金屬振板104固定于作業(yè)槽101的底部；固定于作業(yè)槽101內(nèi)底部的金屬振板104至少有兩塊,各金屬振板104分別與換能器103連接。其中，作業(yè)槽101上可以安裝空氣攪拌管，空氣攪拌管可以使生產(chǎn)的錳泥懸浮在清洗液中，避免錳泥沉積于金屬振板104與金屬振板104之間的間隙；超聲波發(fā)生器102產(chǎn)生的電信號的頻率可以為20KHz至40KHz，優(yōu)選的為20KHz，輸出功率為每升清洗液2W至5W，優(yōu)選的為3W至4W。由上可知，金屬振板104在超聲波發(fā)生器102和換能器103的作用下，使作業(yè)槽101內(nèi)的微氣泡保持振動。超聲波以每秒兩萬次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向清洗液進行透射，在減壓力作用時，清洗液中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達到精密洗凈目的。本實用新型實施例還提供另一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，可參考圖3，包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽101 ；用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器102 ；用于基于聞頻電/[目號廣生聞頻機械振動的換能器103 ；能在廣生聞頻機械振動的換能器103的帶動下進彳了振動的金屬振板104 ；超聲波發(fā)生器102的輸出端與換能器103的輸入端連接，換能器103的輸出端與金屬振板104連接，金屬振板104固定于作業(yè)槽101的底部。在清洗PCB105鉆孔105a內(nèi)膠渣時，將PCB105置于盛有清洗液的作業(yè)槽101中，在超聲波發(fā)生器102產(chǎn)生高頻電信號后，換能器103接收該高頻電信號并將該高頻電信號轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，從而帶動金屬振板104振動，金屬振板104使聲波由作業(yè)槽101底部向上發(fā)振，使作業(yè)槽101內(nèi)的清洗液微氣泡保持振動，在減壓力作用時，清洗液中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時，真空核群泡受壓力壓碎時產(chǎn)生強大的沖擊力，由此剝離PCB105上鉆孔105a表面的膠渣，從而達到精密洗凈目的。為進一步說明本實用新型對PCB鉆孔上膠渣的清洗效果，通過以下三組實驗進行說明。實驗一針對三種不同基材板料，在相同的高錳酸鉀濃度，相同的溫度下，實施有超聲波與無超聲波的清洗膠渣，比較各自對膠渣的咬蝕速率，以測量超聲波對不同基材的膠渣的咬蝕量。分別選擇普通的環(huán)氧樹脂基材(FR-4，低Tg=140°C，Dicy硬化劑)、IT-158 (ITEQ，中等Tg=155°C，PN硬化劑，高填料，適用于無鉛焊接基板)與Isola 370HR(高Tg=180°C，改性的FR-4基材)，三種基材板料的大小都為lOcmxlOcm，針對三種不同基材蝕去表面銅箔，將三種不同基材分別置于普通的除膠渣作業(yè)槽和置于本實用新型實施例提供的清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置的作業(yè)槽中，本裝置的超聲震蕩頻率為20KHz，依據(jù)表一的除膠渣流程分別進行膨松、堿性高錳酸鉀咬蝕與中和處理。本實驗的反應條件和反應結(jié)果如表二所示。表二不同基材分別在普通作業(yè)槽和本實用新型實施例提供的裝置中清洗膠渣
權(quán)利要求1.一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，其特征在于，包括 用于盛放清洗液的作業(yè)槽； 用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器； 用于基于高頻電信號產(chǎn)生高頻機械振動的換能器； 能在產(chǎn)生高頻機械振動的換能器的帶動下進行機械振動的金屬振板； 所述超聲波發(fā)生器的輸出端與換能器的輸入端連接； 所述換能器的輸出端與金屬振板連接； 所述金屬振板固定于所述作業(yè)槽內(nèi)的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號頻率為20KHz 至 40KHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電信號頻率為20KHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器的輸出功率為每升清洗液2W至5W。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生器的輸出功率為每升清洗液3W至4W。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述金屬振板的表面為不銹鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述換能器與所述金屬振板之間通過高頻線相連，且所述高頻線包裹于不銹鋼管中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述作業(yè)槽上安裝有空氣攪拌管。
專利摘要本實用新型公開了一種清洗PCB鉆孔內(nèi)膠渣的裝置，該裝置包括用于盛放清洗液的作業(yè)槽、用于產(chǎn)生高頻電信號的超聲波發(fā)生器、用于基于高頻電信號產(chǎn)生高頻機械振動的換能器以及在換能器帶動下進行機械振動的金屬振板，超聲波發(fā)生器的輸出端與換能器的輸入端連接，換能器的輸出端與金屬振板連接，金屬振板固定于所述作業(yè)槽內(nèi)的底部，金屬振板在超聲波發(fā)生器和換能器的作業(yè)下，使得作業(yè)槽內(nèi)的微氣泡保持振動，微氣泡在壓縮力和減壓力下破裂產(chǎn)生極大的沖擊力，由此輔助刷洗剝離附著在鉆孔壁上的膠渣，從而達到精密清洗目的。
文檔編號B08B3/12GK202752272SQ20122037527
公開日2013年2月27日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者邱文裕, 劉毅, 孫勝文, 楊雄 申請人:深圳市化訊應用材料有限公司