CN114411130A - 一种延展性良好的厚化学镀铜溶液 - Google Patents

一种延展性良好的厚化学镀铜溶液 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水混合而成;化学镀铜A液包括160‑220g/L可溶性铜盐、80‑160g/L还原剂,化学镀铜B液包括180‑220g/L氢氧化钠、30‑60ml/L甲醇、20‑60g/L络合剂、0.1‑0.5g/L稳定剂,化学镀铜M液包括1‑2g/L稳定剂、2‑5g/L增塑剂、1‑3g/L润湿剂、200‑400g/L络合剂。本发明的化学镀铜溶液在保证沉积速率的同时,降低化学镀铜层的脆性,得到延展性良好的化学镀铜沉积层,制备得到的化学镀铜膜具有良好的延展性和耐弯折性能,进而增加PCB孔金属化的可靠性。

Description

一种延展性良好的厚化学镀铜溶液
技术领域
本发明涉及电路板镀铜技术领域,尤其是一种延展性良好的厚化学镀铜溶液。
背景技术
化学镀是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表面的自催化作用下还原进行的金属沉积过程,化学镀只有在具有催化活性的表面才能进行。
传统的非金属表面活化方法是采用胶体钯,但胶体稳定性差,而且钯价格昂贵,致使活化成本较高。由此,低钯工艺逐渐出现。
化学镀铜溶液主要是由铜盐、还原剂、络合剂、稳定剂、pH值调节剂和其他添加剂组成。大多数商品化学镀铜溶液采用甲醛作为还原剂,反应过程中存在两个基本化学反应,即铜离子得到电子变为铜单质,甲醛与氢氧根离子反应生产氢气和水及羧酸离子及给出电子;除铜离子在催化表面进行有效的氧化还原反应,被甲醛还原成金属铜之外,还存在许多副反应,主要包括康尼罗查反应以及非催化性反应,在上述非催化型反应中,氧化亚铜的微粒被还原出来,此后,氧化亚铜又可能经过进一步的反应还原成微粒铜,上述副反应不仅消耗了微粒中的有效成分,而且产生的氧化亚铜、铜及极细微的粉末悬浮在镀液中,很难用过滤方法出去,容易引起镀液分解,若氧化亚铜与铜共沉积,最终待镀件表面放入铜沉积层疏松粗糙、进而使铜沉积层,即镀铜层与待镀件基体结合力差,同时铜粉的增加会造成镀铜液的进一步破坏。
目前化学镀铜在工业上最重要的应用领域之一是印制线路板的通孔金属化过程,在印制板的绝缘孔壁内沉积上一层铜,使之导通孔金属化,以便随后电镀加厚镀层导通层间线路。
PCB化学镀铜工艺按照镀层厚度的不同,可以将化学镀铜分为薄铜和厚铜体系,采用厚铜工艺不用全板电镀加厚,可以缩短生产流程,降低成本,一些PCB厂家正在广泛使用。化学镀铜延展性比电镀铜差很多,常规的化学镀铜层一般都很薄(0.3-0.5微米),可以满足PCB孔金属化的可靠性要求,但是厚铜工艺一般沉积厚度在1-2微米,对化学镀铜物理性能提出了更高要求,不但镀速要更快、而且需要镀层具有一定的延展性,保证后面PCB在后续回流焊接高温处理条件下不致热膨胀断裂分层。
因此,仍然需要改善厚铜工艺镀层的延展性等物理性能,提高孔金属化的质量。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液。
本发明的技术方案为:一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水混合而成;
其中,所述化学镀铜A液包含以下浓度的各组分:160-220g/L可溶性铜盐、80-160g/L还原剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜A液中所占的浓度;
所述化学镀铜B液包含占以下浓度的各组分:180-220g/L氢氧化钠、30-60ml/L甲醇、20-60g/L络合剂、0.1-0.5g/L稳定剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜B液中所占的浓度;
所述化学镀铜M液包含占以下浓度的各组分:1-2g/L稳定剂、2-5g/L增塑剂、1-3g/L润湿剂、200-400g/L络合剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜M液中所占的浓度。
作为优选的,所述化学镀铜A液中可溶性铜盐的浓度为180-200g/L。
作为优选的,所述的可溶性铜盐为五水硫酸铜。
作为优选的,所述化学镀铜B液中氢氧化钠的浓度为190-210g/L。
作为优选的,所述化学镀铜B液中的络合剂的浓度为30-50g/L。
作为优选的,所述化学镀铜A液中的还原剂为甲醛。
作为优选的,所述化学镀铜B液和化学镀铜M液中的络合剂均选自于:酒石酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四丙酸、三乙醇胺、氨三乙酸、二羟甲基乙二胺四乙酸中的两种或两种以上。
作为优选的,所述化学镀铜B液和化学镀铜M液中的稳定剂均选自于:4,4-联吡啶、巯基苯并噻唑、亚铁氰化物钾、硫氰酸钾中的至少一种。
作为优选的,所述化学镀铜所述增塑剂选自于:四异丙氧基钛、聚钛酸丁酯、四异丙氧基钛、三硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或者两种及两种以上。
作为优选的,所述润湿剂选自于聚环氧乙烷、表面活性剂FC-4430中的至少一种。
作为优选的,所述的化学镀铜混合液中化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液与去离子水的体积比为5:7:10:78。
作为优选的,本发明还提供一种利用上述化学镀铜混合液进行PCB板镀铜的方法,包括以下步骤:
S1)、基板前处理,将PCB基板依次进行膨松、水洗、除胶渣、回收水洗、水洗、预中和、水洗、中和、水洗、整孔、水洗、微蚀、水洗、预浸、活化、水洗、加速、水洗,得到表面完全露出金属钯的PCB基板;
S2)、基板化学镀铜,在反应槽中加入化学镀铜液,维持溶液温度30-40℃,再将步骤S1)中经过前处理的基板浸入化学镀铜液中,通过金属钯的活化催化化学镀铜反应,在基板及孔铜表面化学镀铜,反应时间为25-35min,基板表面化学镀铜厚度为1-2微米。
本发明的有益效果为:
1、本发明的化学镀铜溶液制备得到的化学镀铜膜具有良好的延展性和耐弯折性能,进而增加PCB孔金属化的可靠性;
2、本发明的化学镀铜溶液在保证沉积速率的同时,降低化学镀铜层的脆性,得到延展性良好的化学镀铜沉积层,增加PCB孔金属化的可靠性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明:
实施例1
本实施例提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水组成;
本实施例中,所述的厚化学镀铜溶液中各组分的体积为:
Figure BDA0003441691720000051
其中,所述化学镀铜A液包括五水硫酸铜160g/L,甲醛80g/L以及余量的纯水;
所述化学镀铜B液包括180g/L氢氧化钠,40g/L二羟甲基乙二胺四乙酸,4,4'-联吡啶0.1g/L、硫氰酸钾0.5g/L、30ml/L甲醇及余量的纯水;
所述化学镀铜M液包括,2g/L硫氰酸钾,3g/L三硬酯酸钛酸异丙酯,聚环氧乙烷(分子量100,000)1.5g/L,乙二胺四乙酸300g/L,以及余量的纯水。
本实施例中,所述的化学镀铜液的工作温度为35℃。
实施例2
本实施例提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水组成。
本实施例中,所述的厚化学镀铜溶液中各组分的体积为:
Figure BDA0003441691720000061
本实施例中,所述的化学镀铜液的工作温度为40℃。
其中,所述化学镀铜A液包括五水硫酸铜180g/L,甲醛120g/L以及余量的纯水;
所述化学镀铜B液包括200g/L氢氧化钠,60g/L乙二胺四乙酸,4,4'-联吡啶0.1g/L、亚铁***0.4g/L、60ml/L甲醇及余量的纯水;
所述化学镀铜M液包括,1g/L亚铁***,5g/L四异丙氧基钛,聚环氧乙烷(分子量100,000)1g/L,酒石酸400g/L,以及余量的纯水。
实施例3
本实施例提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水组成。
本实施例中,所述的厚化学镀铜溶液中各组分的体积为:
Figure BDA0003441691720000071
所述的化学镀铜液的工作温度为38℃。
其中,所述化学镀铜A液包括五水硫酸铜220g/L,甲醛90g/L以及余量的纯水;
所述化学镀铜B液包括220g/L氢氧化钠,40g/L三乙醇胺,4,4'-联吡啶0.2g/L、亚铁***0.5g/L、40ml/L甲醇及余量的纯水;
所述化学镀铜M液包括,2g/L亚铁***,1g/L四异丙氧基钛,3g/L表面活性剂FC-4430,乙二胺四乙酸200g/L,以及余量的纯水。
实施例4
本实施例提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水组成。
本实施例中,所述的厚化学镀铜溶液中各组分的体积为:
Figure BDA0003441691720000072
Figure BDA0003441691720000081
所述的化学镀铜液的工作温度为45℃。
其中,所述化学镀铜A液包括五水硫酸铜190g/L,甲醛90g/L以及余量的纯水;
所述化学镀铜B液包括190g/L氢氧化钠,50g/L乙二胺四乙酸,4,4'-联吡啶0.2g/L、亚铁***0.3g/L、60ml/L甲醇及余量的纯水;
所述化学镀铜M液包括,1.8g/L亚铁***,1g/L四异丙氧基钛,1.5g/L表面活性剂FC-4430,酒石酸200g/L,以及余量的纯水。
实施例5
本实施例提供一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水组成。
本实施例中,所述的厚化学镀铜溶液中各组分的体积为:
Figure BDA0003441691720000082
所述的化学镀铜液的工作温度为38℃。
其中,所述化学镀铜A液包括五水硫酸铜210g/L,甲醛90g/L以及余量的纯水;
所述化学镀铜B液包括180g/L氢氧化钠,50g/L酒石酸,4,4'-联吡啶0.1g/L、亚铁***0.45g/L、40ml/L甲醇及余量的纯水;
所述化学镀铜M液包括,1.6g/L亚铁***,1.2g/L三硬酯酸钛酸异丙酯,1.2g/L表面活性剂聚环氧乙烷(分子量100,000),乙二胺四乙酸350g/L,以及余量的纯水。
对比例1
化学镀铜A液包括五水硫酸铜160g/L,甲醛80g/L以及余量的纯水;所述化学镀铜B液包括180g/L氢氧化钠,40g/L二羟甲基乙二胺四乙酸,2,2'-联吡啶0.1g/L、硫氰酸钾0.5g/L、30ml/L甲醇及余量的纯水;所述化学镀铜M液包括,2g/L硫氰酸钾,乙二胺四乙酸300g/L,以及余量的纯水。
实施例6
配制等量的实施例1-5的化学镀铜混合液和对比例1的化学镀铜液,用上述配制好的溶液对同样品质同样大小的PCB板及树脂板进行化学镀铜处理,镀覆时间为30分钟。
化学镀铜结束后取出PCB板进行背光测试、外观测试、沉积厚度测试。树脂片用SEM背光实验步骤如下:
1、剪下板子上预留的切片孔,用研磨机把所取切片磨到一排孔的中心线;
2、用研磨机研磨,使切片厚度小于1/8英寸;
3、将切片放在放大镜的光源上面,在10-50倍放大镜下去观测孔内沉积层的覆盖情形。延伸率是将试样拉断后的增长量与原试样长度之比,用延展性测试仪测试,实验结果如表1。
表1实施例1-5和对比例1的化学镀铜液的测试对比结果。
Figure BDA0003441691720000101
从上述实验结果可知,运用本发明的化学镀铜混合液进行化学镀铜处理后,沉积速率较高,镀层延展性进一步提高,具有更高的孔金属化可靠性。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于,所述的厚化学镀铜溶液由化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液、去离子水混合而成;
其中,化学镀铜A液、化学镀铜B液、化学镀铜M液与去离子水的体积比为5:7:10:78;
其中,所述化学镀铜A液包含以下浓度的各组分:160-220g/L可溶性铜盐、80-160g/L还原剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜A液中所占的浓度;
所述化学镀铜B液包含占以下浓度的各组分:180-220g/L氢氧化钠、30-60ml/L甲醇、20-60g/L络合剂、0.1-0.5g/L稳定剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜B液中所占的浓度;
所述化学镀铜M液包含占以下浓度的各组分:1-2g/L稳定剂、2-5g/L增塑剂、1-3g/L润湿剂、200-400g/L络合剂,所述浓度为各组分在该化学镀铜M液中所占的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜A液中可溶性铜盐的浓度为180-200g/L。
3.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述的可溶性铜盐为五水硫酸铜;所述化学镀铜A液中的还原剂为甲醛。
4.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜B液中氢氧化钠的浓度为190-210g/L。
5.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜B液中的络合剂的浓度为30-50g/L。
6.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜B液和化学镀铜M液中的络合剂均选自酒石酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四丙酸、三乙醇胺、氨三乙酸、二羟甲基乙二胺四乙酸中的两种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜B液和化学镀铜M液中的稳定剂均选自于4,4-联吡啶、巯基苯并噻唑、亚铁氰化物钾、硫氰酸钾中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述化学镀铜所述增塑剂选自四异丙氧基钛、聚钛酸丁酯、四异丙氧基钛、三硬酯酸钛酸异丙酯中的一种或者两种及两种以上。
9.根据权利要求1所述的一种延展性良好的厚化学镀铜溶液,其特征在于:所述润湿剂选自于聚环氧乙烷、表面活性剂FC-4430中的至少一种。
10.一种利用权利要求1-9任一项化学镀铜溶液进行PCB板镀铜的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)、基板前处理,将PCB基板依次进行膨松、水洗、除胶渣、回收水洗、水洗、预中和、水洗、中和、水洗、整孔、水洗、微蚀、水洗、预浸、活化、水洗、加速、水洗,得到表面完全露出金属钯的PCB基板;
S2)、基板化学镀铜,在反应槽中加入权利要求1-9任一项所述的化学镀铜溶液,维持溶液温度30-40℃,再将步骤S1)中经过前处理的基板浸入化学镀铜液中,通过金属钯的活化催化化学镀铜反应,在基板及孔铜表面化学镀铜,反应时间为25-35min,基板表面化学镀铜厚度为1-2微米。
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