CN1020766C

CN1020766C - 薄覆铜因瓦片材制备方法

Info

Publication number: CN1020766C
Application number: CN 91100149
Authority: CN
Inventors: 马慧君; 段云雷
Original assignee: No15 Inst Ministry Of Machine-Building And Electronics Industry
Current assignee: No15 Inst Ministry Of Machine-Building And Electronics Industry
Priority date: 1991-01-15
Filing date: 1991-01-15
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2006-01-15
Also published as: CN1063319A

Abstract

本发明涉及一种用电镀法制备薄覆铜因瓦片材的方法，解决了覆铜因瓦与镀层间结合力不强、在镍铁合金上电镀金属难的问题，本方法采用电镀前的预处理及用特殊溶液处理，其工艺流程包括：初步去油、去氧化层及润湿处理、高温去油、微蚀处理、电镀铜；利用含硫酸及OP乳化剂的溶液进行去氧化层及润湿处理，利用含硫酸及盐酸的溶液进行微蚀处理；本发明与现有制造因瓦片材的机械法相比具有投资少、见效快、便于制备多品种的因瓦片材的效果。

Description

本发明涉及高性能印制电路板用薄覆铜因瓦片材制备方法。

本发明属于印制电路板制造技术领域。

作为安装电子元器件用的印制电路板，特别是高性能印制电路板，对其物理性能有较高的要求，例如，热膨胀系数、散热性、耐热性等。目前，用作印制电路板的覆铜环氧/玻璃布基材，虽然具有较好的电性能及加工性能，但其耐热性及散热性较差，当其受到高温冲击时，易发生形变，导致电接触不良或金属化孔断裂现象。针对这些问题，目前多采用增加散热装置的方式解决，这不便于安装及维修。应用特殊材料，例如，Kevlar或石英纤维与聚酰亚胺或环氧树脂结合制成的印制板基材，虽然它的热膨胀系数及耐热性较好，但其散热性不能满足要求，而且，这两种纤维的直经较大，以至于不能制成较薄的片材，其加工性也不理想，特别像石英这样的材料硬度很高，难以钻孔，其价格也太贵，大约为玻璃布材料的10～15倍，很不经济。

现在有一种用于印制板的物理性能较好的导电材料是复合金属材料，其中以覆铜因瓦（CIC）和覆铜钼（CMC）最有价值，CMC虽然性能更好，但其价格昂贵，加工困难，实用性差;CIC比较可取，它的使用被公认为是印制板表面安装技术中的一项有效措施。

覆铜因瓦是由美国德克萨斯仪器公司首先研制成功的，它是一种三层结构的复合金属，板芯是镍铁合金（其中：Ni-36%，Fe-64%），在其二个表面覆上高纯度、厚度相同的紫铜，层间复合采用机械方式，利用连续滚压，使之连成一体，再经固态扩散，达到相互间的牢固结合。在这种三层结构的复合金属中，铜具有很高的热传导性，而因瓦却具有非常低的热膨胀系数，当改变铜与因瓦的厚度比例时，可获得物理性能良好的复合材料，其热膨胀系数可达3PPm/℃～12PPm/℃的变化范围，即相当于由硅到钢的热膨胀系数的变化范围;在这种复合金属材料中X-Y方向（板面方向）的热传导系数随铜的增加而增加，Z方向（厚度方向）则以较低的比率增加（因镍铁合金具有较低的热传导系数）。

由于覆铜因瓦具有这种一物多性的优点，可根据实际需要选用不同的方案，它已用于高级军用电子产品中。

利用上述的机械方法制备因瓦片材有局限性：设备投资大，材料的利用率低，生产灵活性差，制备较薄的片材比较困难。

本发明的目的：为满足计算机及其它高精度电子产品对印制电路板的需求，进一步解决印制板的热膨胀系数、散热性、耐热性、尺寸稳定性四大难题，立足于国内工艺条件，本发明提出一种利用电镀法制备薄覆铜因瓦片材的方法。

发明内容：

利用电镀法制备薄覆铜因瓦片材的关键在于，解决覆铜因瓦与镀层间的结合力，在镍铁合金上电镀金属，例如镀铜，具有较大难度，这是众所周知的，因镍铁合金与铜的热膨胀系数相差很大，镍铁合金的TCE为1.7PPm/℃，铜的TCE为16.8PPm/℃，至使结合力不强;另外，现有的因瓦芯材-镍铁合金4J36，一般呈块状或窄条状，不符合印制板最小尺寸的要求，印制板的宽度至少也要在180mm以上;现有芯材也太厚;因此，需专门制作厚度为0.1～0.4mm，宽度为200～250mm镍铁合金4J36的片材。

本发明利用电镀前的予处理及处理中使用特殊配方的溶液，以保证合金表面不被氧化，保证电镀质量。

利用电镀法制备薄覆铜因瓦片材的工艺流程由下列步骤组成：

因瓦带剪裁、初步去油、去氧化层及润湿处理、高温去油、微蚀处理、电镀铜，

具体作法是：

将因瓦带剪裁好，进行以下工序：

a.初步去油用沾有汽油的棉纱擦洗因瓦芯材的表面;

b.去氧化层及润湿处理利用如下配方的溶液，在温度为55～65℃情况，处理2～6分钟;

硫酸 230～270mL/L，

OP乳化剂 6～12g/L，

水平衡;

c.高温去油用温度为80～90℃的热水，浸泡2～5分钟;

d.微蚀处理用如下配方的溶液，在室温情况下，处理20～80秒钟;

硫酸（比重：1.84） 5～15%（体积比）

盐酸 5～15%（体积比）

水平衡;

e.电镀铜用阴极移动方法进行双面光亮镀铜工序，经以上处理的因瓦芯材，加电压后放入镀槽内，电镀温度25～35℃，电流密度为1.5～2.0A/dm，电镀液配方如下，

CuSO₄·5H₂O 80～120g/L，

H₂SO₄180～220g/L，

153光亮剂 2～6mL/L（华北计算技术研究所产），

Cl氯离子 40～80mg/L，

电镀时间按要求选择。镀后冲洗，吹干即可。

以上a-d工序主要目的是使铜镀层与因瓦基低层之间结合牢固，并便于电镀工序的进行。

利用本方法制备的薄覆铜因瓦片材的成品厚度为0.1～0.6mm，铜/因瓦/铜的比例可取任何比例;层间结合力，符合国标GB4677.7 -84的规定，热应力复合MIL-P-55110D标准。

实施例：

利用厚度为0.1mm，宽度为200mm的镍铁合金4J36因瓦芯材，用棉纱沾汽油擦净芯材的两表面;用340号水砂纸打磨片材表面的黄锈斑，再用耐酸胶带将芯材粘贴在塑料框架上，然后，将芯材连同框架一起放进去氧化层及润湿处理槽内，槽内溶液的配方为：

硫酸 250mL/L，

OP乳化剂 8g/L，

水平衡;

在温度为55～65℃情况，处理3分钟;取出后，用水洗净，再放入80～90℃的热水中，保持4分钟，取出后，用水洗净，再放入微蚀液中，该溶液配方为：

硫酸（比重：1.84） 10%（体积比）

盐酸 10%（体积比）

水平衡

在室温下浸泡40秒钟，取出后用水冲洗，然后用去离子水冲洗，再将芯材固定在电镀夹具上，并将其挂在已加电的电镀槽阴极导电棒上，在阴极移动下，进行双面镀铜，电镀溶液配方如下：

CuSO₄·5H₂O 100g/L，

H₂SO₄200g/L，

153光亮剂 6mL/L（华北计算技术研究所产）

Cl氯离子 60mg/L，

其余为蒸馏水或去离子水;

电镀时，电流密度为1.5～2.0A/dm;温度为28～30℃;时间为40分钟;取出后用水冲洗，吹干，完成全部工序。

制得的成品，厚度为：0.15mm

铜/因瓦/铜的比例为：17/66/17（%）

热膨胀系数为：4.5～4.7PPm/℃

导热系数为（W/m.K）：16.64

抗张强度（KPSI）：56～59

本发明与制备因瓦片材的机械方法相比具有如下优点：

设备投资少，见效快，可根据需要制备各种厚度、各种比例的CIC片材，特别适应新产品研制开发阶段用料少、品种多的特点;利用本发明的电镀方法制备的覆铜因瓦片材，具有热膨胀系数低，散热性好，电容量大，电磁屏蔽性好，适合用作大功率传输电路的印制板;这种印制电路板，其焊点承受应力小，增加整机的可靠性;不用或少用散热装置，使整机便于安装和维修。

Claims

1、一种高性能印制电路板用的薄覆铜因瓦片材制备方法，其特征在于，利用电镀法制备薄覆铜因瓦片材。

2、根据权利要求1所述的薄覆铜因瓦片材制备方法，其特征在于，工艺流程由下列步骤组成：

因瓦带剪裁、初步去油、去氧化层及润湿处理、

高温去油、微蚀处理、电镀铜，

其中，

a.去氧化层及润湿处理用如下配方的溶液，在温度为55～65℃状态下，处理2～6分钟，

所用溶液配方为，

硫酸 230～270mL/L，

OP乳化剂 6～12g/L，

水平衡;

b.微蚀处理用如下配方的溶液，在室温情况下，处理20～80秒钟，

所用溶液配方为，

硫酸（比重：1.84） 5～15%（体积比）

盐酸 5～15%（体积比）

水平衡;

c.电镀铜用阴极移动方法进行双面光亮镀铜工序，将因瓦芯材，放入加电压的镀槽内，电镀温度为25～35℃，电流密度为1.5～2.0A/dm，电镀液配方如下：

CuSO₄·5H₂O 80～120g/L，

H₂SO₄180～220g/L，

153光亮剂 2～6mL/L，（华北计算技术研究所产）

Cl氯离子 40～80mg/L。

3、根据权利要求2所述的薄覆铜因瓦片材制备方法，其特征在于，初步去油用沾有汽油的棉纱擦洗因瓦芯材的表面;高温去油用温度为80～90℃的热水，浸泡2～5分钟。

4、根据权利要求2所述的薄覆铜因瓦片材制备方法，其特征在于，用棉纱沾汽油擦净镍铁合金4J36因瓦芯材的两表面;并用340号水砂纸打磨片材表面的黄锈斑;然后，用耐酸胶带将芯材粘贴在塑料框架上，再将芯材连同框架一起浸入去氧化层及润湿处理槽内，槽内溶液的配方为：

硫酸 250mL/L，

OP乳化剂 8g/L，

水平衡，

在55～65℃温度下，处理3分钟;取出后，用水洗净，再放入80～90℃的热水中，保持4分钟，取出后，用水洗净，然后放入微蚀液中，该溶液配方为：

硫酸（比重：1.84） 10%（体积比）

盐酸 10%（体积比）

水平衡，

在室温下浸泡40秒钟;取出后用水冲洗，然后用去离子水冲洗，将芯材固定在电镀夹具上，加电压后，将因瓦芯材，放入镀槽内的阴极导电棒上，在阴极移动下，进行双面镀铜，电镀溶液配方如下：

CuSO₄·5H₂O 100g/L，

H₂SO₄200g/L，

153光亮剂 2～6mL/L，（华北计算技术研究所产）

Cl氯离子 60mg/L，

其余为蒸馏水或去离子水，

电镀时电流密度为1.5～2.0A/dm;温度为28～30℃;时间为40分钟;取出后用水冲洗，吹干。