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从界定到沉积的完整流程-选择性金属化

  • 2025-08-28 14:44:00
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很多人知道选择性金属化 “按需镀金属”,却不清楚具体怎么实现 —— 如何精准界定区域?金属怎么只在目标区域沉积?不同工艺有什么差异?今天开·云app PCB 就拆解选择性金属化的 3 大核心工艺(阻焊掩膜法、激光直接成型法、干膜掩膜法),带大家看清从区域界定到金属沉积的完整流程,理解不同工艺的适用场景。

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工艺一:阻焊掩膜法 —— 最常用的 “低成本精准工艺”

阻焊掩膜法是选择性金属化中应用最广的工艺,核心逻辑是 “用阻焊油墨当‘遮罩’,只露目标区域”,流程分为 4 步,适合批量生产的常规 PCB。

第一步:PCB 基材预处理。先清洗 PCB 基材表面的油污、粉尘,再用微蚀刻处理铜箔表面(形成细微纹理,增强金属层附着力),确保基材干净、无氧化,为后续金属沉积打基础。

第二步:涂覆阻焊油墨。用丝网印刷或喷涂方式,在 PCB 表面均匀涂覆一层阻焊油墨(常用绿色、黑色),油墨会覆盖整个板面,此时所有区域都被 “遮住”。

第三步:曝光显影,界定目标区域。将带有目标区域图案的菲林(或光刻胶)覆盖在阻焊油墨层上,用紫外线曝光 —— 被菲林覆盖的区域(非目标区域)油墨不固化,未被覆盖的区域(目标区域)油墨固化。之后用显影液冲洗,未固化的油墨被冲走,目标区域(如焊盘)的基材裸露出来,非目标区域则被固化的阻焊油墨保护,实现 “区域界定”。这一步的关键是曝光精度,误差需≤0.05mm,否则会导致目标区域漏露或多露。

第四步:金属沉积与后处理。将界定好区域的 PCB 放入金属镀液(如沉金液、镀铜液)中,裸露的目标区域会与镀液发生化学反应(化学镀)或电解反应(电镀),沉积金属层;被阻焊油墨覆盖的区域因无基材裸露,不会沉积金属。金属层厚度达标后(如金层 0.1-0.3μm、铜层 5-10μm),用酒精清洗表面残留镀液,最后烘干,完成选择性金属化。

阻焊掩膜法的优势是成本低、效率高,适合批量生产的普通 PCB(如消费电子、家电 PCB),但对细间距(≤0.1mm)或异形目标区域的适配性稍差 —— 油墨可能因分辨率不足,无法精准覆盖细微间隙。



工艺二:激光直接成型法 —— 高精度 “无掩膜工艺”

激光直接成型法(LDS)是针对高精度、复杂 PCB 的选择性金属化工艺,核心逻辑是 “用激光在基材上‘刻出’目标区域,无需物理掩膜”,流程更简洁,精度更高,适合 5G、毫米波等细间距 PCB。

第一步:选用激光敏感基材。基材中添加激光敏感物质(如金属氧化物),这种物质在激光照射后会被激活,变成具有催化活性的金属微粒,为后续金属沉积提供 “锚点”。

第二步:激光雕刻目标区域。用高精度激光(波长通常为 1064nm)按照设计图案,在 PCB 表面扫描 —— 激光照射到的目标区域,基材中的敏感物质被激活,形成催化层;未照射区域(非目标区域)无催化层,无法沉积金属,实现 “无掩膜界定”。激光的定位精度可达 0.01mm,能轻松处理 0.05mm 的细间距目标区域,甚至异形图案(如弯曲的导电路径)。

第三步:化学镀金属。将激光雕刻后的 PCB 放入化学镀液中,目标区域的催化层会引发化学反应,金属离子在催化层表面沉积,形成均匀的金属层;非目标区域因无催化层,镀液不反应,不会有金属沉积。金属层厚度可通过镀液浓度、温度控制,比如镀铜层厚度 5-20μm,满足不同导电需求。

第四步:后处理优化。金属沉积后,用去离子水清洗 PCB 表面,去除残留镀液;若需要更高的耐磨性,可在金属层表面再镀一层镍或金(选择性二次金属化);最后烘干,完成工艺。

激光直接成型法的优势是精度高、设计灵活,能适配细间距、异形、三维 PCB(如柔性 PCB 的立体结构),但成本比阻焊掩膜法高 30%-50%,适合对精度要求极高的场景(如 5G 基站射频 PCB、毫米波雷达 PCB)。

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工艺三:干膜掩膜法 ——“灵活适配小批量” 的工艺

干膜掩膜法是介于阻焊掩膜法和激光直接成型法之间的工艺,核心逻辑是 “用干膜当‘临时掩膜’,贴附后显影界定区域”,灵活性高,适合小批量、多品种的 PCB 生产。

第一步:干膜贴附。将干膜(一种感光树脂膜)通过热压方式贴附在 PCB 表面,干膜会紧密贴合基材,覆盖整个板面。

第二步:曝光显影,界定区域。与阻焊掩膜法类似,用带有目标图案的菲林覆盖干膜,紫外线曝光后,未被菲林覆盖的干膜(目标区域)固化,被覆盖的干膜(非目标区域)不固化。用显影液冲洗,未固化的干膜被冲走,目标区域裸露,非目标区域被固化干膜保护。

第三步:金属沉积。根据需求选择电镀或化学镀 —— 小批量生产常用电镀(沉积速度快),将 PCB 作为阴极,放入金属镀液中,通电后金属离子在目标区域沉积;大批量可选用化学镀(无需通电,操作简单)。金属层厚度达标后,剥离残留的干膜(用碱性溶液浸泡即可脱落),目标区域的金属层完全裸露。

第四步:表面处理。若金属层易氧化(如铜),可在表面镀一层薄锡或金,提升抗氧化性;最后清洗烘干,完成工艺。

干膜掩膜法的优势是换型快(更换菲林即可适配不同图案)、成本适中,适合小批量(几十到几百片)、多品种的 PCB 订单,比如 DIY 项目、样品试产,但干膜的贴附精度不如激光直接成型法,细间距区域易出现干膜偏移。


三种工艺各有优劣,选择时需结合批量、精度、成本需求 —— 批量大、精度要求一般选阻焊掩膜法;精度高、设计复杂选激光直接成型法;小批量、多品种选干膜掩膜法。不同工艺的核心是 “精准界定区域 + 可控沉积金属”,确保金属只在需要的地方发挥作用。


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