CN112813470A - 一种pcb硫酸铜直流电镀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,包括以下步骤:在电镀槽中加入2/3体积的水;加入CuSO4.5H2O,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入98%的AR级硫酸;调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;调整缸体的温度;加入添加剂,补充水至标准液位;循环槽液;确保所组份都在控制范围;拖缸:拖缸板要新鲜清洁,用10ASF拖缸4小时,确保所有组分都在控制范围;试板。
Description
技术领域
本发明涉及直流电电镀技术领域,尤其涉及一种PCB硫酸铜直流电镀工艺。
背景技术
镀铜在我国已有三十余年的历史,镀铜技术也在日益成熟和完善。镀铜溶液有多种类型入硫酸盐型、焦磷酸盐型,氟硼酸盐型以及氰化物型。硫酸盐型镀铜液一般分为两种,一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液,一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液,其使用的添加剂也有区别。随着PCB板的不断发展,在如今的PCB板制备工艺中,为满足一些高端电子产品的需求,需要将PCB板制作的更轻薄更精密化,尤其是当PCB板本身承载的功率更小时,对PCB板上的导通孔和线路要求更高,线路、导通孔以及焊盘都力求精简,有些客户将PCB板上的焊盘与导通孔的位置设计在一起,也即导通孔位于焊盘位置上,或者焊盘与导通孔的位置有部分重叠,为了保证焊盘的平整度就需要将此导通孔内填满铜,形成埋孔,但在填满铜的过程中,为保证埋孔的电气性能,要求埋孔内不能存在空隙和气泡。现有技术的PCB板制备工艺中,导通孔为圆柱形,在导通孔内镀铜来
填满铜的过程中,通常直接向导通孔内通负电;由CuSO4、H2SO4、HCl混合液形成的电镀液喷入导通孔内,在负电的作用下,导通孔内电镀液中的Cu2+得到电子吸附在导通孔的内壁上;在接通电流后,很容易在导通孔底部开口、顶部开口处产生电流尖端放电效应,使圆柱形导通孔的底部开口、顶部开口处首先镀上铜,并封住导通孔的顶部开口、底部开口处,使部分电镀液被包裹在导通孔的内部,导致导通孔内存在空隙,铜无法填充满整个导通孔。
发明内容
为克服现有技术中存在的PCB孔内存在空气或溶液等问题,本发明提供了一种PCB硫酸铜直流电镀工艺。
本发明披露了一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为40-70g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入240-270g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入 0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1-2小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF 拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板。
在一些实施方式中,所述电镀槽材料为PP或PVC。
在一些实施方式中,所述阴阳极面积比例为2:1-1:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在 0.02%-0.06%,阳极电流密度在0.3ASD-2.2ASD之间。
在一些实施方式中,所述阴极底部还包括搅拌方式,所述搅拌方式为射流搅拌。
在一些实施方式中,所述CuSO4.5H2O浓度为55g/L,所述98%的AR级硫酸浓度为250g/L;所述氯离子浓度为50–70ppm。
在一些实施方式中,所述氯离子浓度为60ppm。
在一些实施方式中,所述阳极电流密度在1.6ASD。
在一些实施方式中,:所述阴极电流密度在0.5–1.5ASD之间。
在一些实施方式中,所述槽液温度为20-27度。
在一些实施方式中,所述湿润剂浓度为4-12mL/L;所述光亮剂浓度为0.4-1.2mL/L;所述整平剂的浓度为2-10ml/L。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明在传统直流电镀原理基础上采用新型添加剂,并通过射流技术和合适的电镀参数等完成PCB电镀,本发明的添加剂有利于铜离子向孔内低电流密度区扩散与迁移,加上配合好、控制好必要的参数,达到孔内镀铜厚度大于板面厚度。此外本发明合适的搅拌方式能够促进镀液流动与交换,但是又不会破坏镀液中的“重要组分”的紊流,特别是本发明添加剂的紊乱。强烈的搅拌反而是不能得到预期的的效果,因为强烈的振动和空气搅拌等都会破坏添加剂的有序分布,而温和的来回摆动与有规律的射流搅拌时最最有利的。
(2)本发明制备工艺的优势:电镀分散能力可以达到或者超过100%,可用于镀铜层均匀厚度的通孔镀和盲孔镀,可同时进行通孔/盲孔的填孔镀铜。此外,电流参数调整方便,成本较低。
(3)在本发明中,除了控制添加剂类型以外,控制了镀液的流动规律与流动速度。以及调整了合适的电镀参数(如电流密度、硫酸铜浓度和电镀时间等等),得到了最佳的镀铜效果。
具体实施方式
以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明披露了一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为40-70g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入240-270g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入 0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1-2小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF 拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板。
作为进一步优选的,在本发明的此实施方式中,所述阴极底部还包括搅拌方式,所述搅拌方式为射流搅拌。
本发明在传统直流电镀原理基础上采用新型添加剂,并通过射流技术和合适的电镀参数等完成PCB电镀,本发明的添加剂有利于铜离子向孔内低电流密度区扩散与迁移,加上配合好、控制好必要的参数,达到孔内镀铜厚度大于板面厚度。此外本发明合适的搅拌方式能够促进镀液流动与交换,但是又不会破坏镀液中的“重要组分”的紊流,特别是本发明添加剂的紊乱。强烈的搅拌反而是不能得到预期的的效果,因为强烈的振动和空气搅拌等都会破坏添加剂的有序分布,而温和的来回摆动与有规律的射流搅拌时最最有利的。
具体的,所述电镀槽材料为PP或PVC。
具体的,所述阴阳极面积比例为2:1-1:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在0.02%-0.06%,阳极电流密度在0.3ASD-2.2ASD之间。所述阴极电流密度在0.5–1.5ASD之间。本发明的电流密度在此数值范围内是最佳效果,此数值是有添加剂类型、含量和孔径、后径比来决定的。
具体的,所述CuSO4.5H2O浓度为55g/L,所述98%的AR级硫酸浓度为250g/L;所述氯离子浓度为50–70ppm。
具体的,所述氯离子浓度为60ppm。
具体的,所述阳极电流密度在1.6ASD。
具体的,所述湿润剂浓度为4-12mL/L;所述光亮剂浓度为0.4-1.2mL/L;所述整平剂的浓度为2-10ml/L。作为进一步优选的,所述湿润剂浓度为8mL/L;所述光亮剂浓度为0.8mL/L;所述整平剂的浓度为6ml/L。
本发明制备工艺的优势:电镀分散能力可以达到或者超过100%,可用于镀铜层均匀厚度的通孔镀和盲孔镀,可同时进行通孔/盲孔的填孔镀铜。此外,电流参数调整方便,成本较低。
在本发明中,除了控制添加剂类型以外,控制了镀液的流动规律与流动速度。以及调整了合适的电镀参数(如电流密度、硫酸铜浓度和电镀时间等等),得到了最佳的镀铜效果。
实施例1
一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为40g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入240g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板、镀铜。
电镀槽材料为PP。
阴阳极面积比例为2:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在0.02%,阳极电流密度在0.3ASD之间。所述阴极电流密度在0.5ASD之间。
氯离子浓度为50ppm。
槽液温度为20。
湿润剂浓度为4mL/L;光亮剂浓度为0.4mL/L;整平剂的浓度为20ml/L。
实施例2
一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为70g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入270g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入 0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液2小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板、镀铜。
电镀槽材料为PVC。
阴阳极面积比例为1:1。
阳极中的铜球磷含量控制在0.06%,阳极电流密度在2.2ASD之间。阴极电流密度在 1.5ASD之间。
氯离子浓度为70ppm。
槽液温度为27度。
湿润剂浓度为12mL/L;光亮剂浓度为1.2mL/L;整平剂的浓度为10ml/L。
实施例3
一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为55g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入250g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入 0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1.5小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板。
电镀槽材料为PP。
阴阳极面积比例为2:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在0.04%,阳极电流密度在1.6ASD 之间。所述阴极电流密度在1ASD之间。
氯离子浓度为60ppm。
湿润剂浓度为8mL/L;光亮剂浓度为0.8mL/L;整平剂的浓度为6ml/L。
实施例4
一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为55g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入250g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1.5小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板。
在本实施例中阴极底部还包括搅拌方式,搅拌方式为射流搅拌。
电镀槽材料为PP。
阴阳极面积比例为2:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在0.04%,阳极电流密度在1.6ASD 之间。所述阴极电流密度在1ASD之间。
氯离子浓度为60ppm。
湿润剂浓度为8mL/L;光亮剂浓度为0.8mL/L;整平剂的浓度为6ml/L。
上述实施例电镀工艺已经具备孔和盲孔的镀铜能力,微小孔的高后径比和盲孔的电镀和盲孔镀铜的效果,可以与脉冲电镀相比美,同时工艺和控制容易,成本低。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:具体包括以下步骤:
(1)在电镀槽中加入2/3体积的水;
(2)加入CuSO4.5H2O,CuSO4.5H2O浓度为40-70g/L,慢慢加入硫酸铜直到全部溶解;
(3)在开打气或循环的情况下,非常缓慢地加入240-270g/L的98%的AR级硫酸;
(4)调整液位至刚能开启循环泵,预留一定液位空间待后面装阳极和添加光剂;开启循环泵循环药水;
(5)等温度降低到30度以下后,把预先准备好的阳极装入缸中;调整至标准液位;
(6)分析硫酸、硫酸铜、氯离子浓度并调整,再用5ASF和10ASF分别拖缸2小时至阳极膜生长完成为止;
(7)调整缸体的温度在22℃--26℃;加入0.8%的湿润剂;加入0.1%光亮剂,再加入0.6%整平剂,补充水至标准液位;
(8)循环槽液1-2小时;分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量,分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所组份都在控制范围;
(9)拖缸:拖缸板要新鲜清洁,尺寸为21*24inch,开启自动添加***,用10ASF拖缸4小时,用15ASF连续拖缸至槽液负载到2~5AH/L;
(10)分析硫酸、硫酸铜、氯离子含量;分析光亮剂、润湿剂、整平剂浓度,确保所有组分都在控制范围;
(11)试板。
2.根据权利要求1所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述电镀槽材料为PP或PVC。
3.根据权利要求1所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述阴阳极面积比例为2:1-1:1;所述阳极中的铜球磷含量控制在0.02%-0.06%,阳极电流密度在0.3ASD-2.2ASD之间。
4.根据权利要求2所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述阴极底部还包括搅拌方式,所述搅拌方式为射流搅拌。
5.根据权利要求1所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述CuSO4.5H2O浓度为55g/L,所述98%的AR级硫酸浓度为250g/L;所述氯离子浓度为50–70ppm。
6.根据权利要求5所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述氯离子浓度为60ppm。
7.根据权利要求3所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述阳极电流密度在1.6ASD。
8.根据权利要求1所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述阴极电流密度在0.5–1.5ASD之间。
9.根据权利要求1所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述槽液温度为20-27度。
10.根据权利要求9所述的PCB硫酸铜直流电镀工艺,其特征在于:所述湿润剂浓度为4-12mL/L;所述光亮剂浓度为0.4-1.2mL/L;所述整平剂的浓度为2-10ml/L。
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