CN100334927C - 用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液 - Google Patents

用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液，它公开了该棕化处理液含硫酸、双氧水、卤素离子、水溶性聚合物以及缓蚀剂吲哚类、三唑基甲烷类、1-取代基苯并三氮唑类、4-取代苯并三氮唑类或者5-甲基-1-取代苯并三氮唑类，或者是以上缓蚀剂化合物的组合。本发明有可供选择的广泛多样的缓蚀剂，缓蚀效果好，效率高，成本低。

Description

用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液
技术领域
本发明涉及电路板铜面的处理液，更具体地说是提高印制电路板多层印制电路内层铜面与聚合材料粘结力的处理液。
背景技术
在印制电路板铜面的处理，目前公开的技术是提高聚合材料与金属表面粘附力的方法，这种方法如美国专利6503566所记载的，这种方法的核心即是一种处理液的发明，其配方包括氧化剂H2O2、硫酸、缓蚀剂1-羟基苯并三氮唑、芳香硝基化合物、同多酸或杂多酸类物质、水溶性聚合物甲基化聚乙二醇和卤素离子源。该发明所用的缓蚀剂是1-位有强吸电子基的苯并三氮唑，其最好是1-羟基苯并三氮唑。这个发明的配方解决了印制电路板多层印制电路内层铜面与聚合材料的粘附力的问题。但这个产品配方中使用多种促进粘附作用的添加剂如3.5-二硝基水杨酸、钼酸等，导致成本的上升，且缓蚀剂固定为单一的1-羟基苯并三氮唑，这会造成制造商在生产准备中的一定困难。又如美国专利6372027记载的，是一种促进无机底板和有机高聚物层之间粘结的方法，其组成为a)一个有机功能基的硅烷，b)吡咯类化合物，c)一个氧载体，d)一种有机或无机酸，e)一种锌的化合物。该发明所用的缓蚀剂是吡咯类化合物，实例采用的是苯并三氮唑，缓蚀剂单一。但实践证明，这种配方的产品，使用的主要原料3-氨丙基-三甲氧基硅烷，其价格较贵，同时使用添加剂硫酸锌、苯酚、磺酸钠、棕化液成本较高。
针对以上二个专利的的配方，有些研究人员曾经做过一些这样的试验，即保留缓蚀剂等大部分成分，去掉某一、二个成分，比如美国专利6503566中去掉芳香硝基化合物，以及同多酸，尽管使其工艺条件的极力配合的修改，但得到的效果是适得其反，所以一直以来研究人员想改变以上诸多的被动因素，但均没研究出一个好的方法。
发明内容
本发明的目的是提供用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液，它有可供选择的广泛多样的缓蚀剂，缓蚀效果好，效率高，成本低。
本发明的技术解决方案是，所说的棕化处理液包含硫酸、双氧水、卤素离子、水溶性聚合物以及缓蚀剂吲哚类、三唑基甲烷类、1-取代基苯并三氮唑类、4-取代苯并三氮唑类或者5-甲基-1-取代苯并三氮唑类、或者是以上缓蚀剂化合物的组合。
以上所述棕化处理液包含吲哚满二酮、双-[4-氢-5-羟基1、2、4-三唑-3-基]甲烷、1-巯基苯并三氮唑、4-甲基苯并三氮唑或者是4-羟基苯并三氮唑、5-甲基-1-氯苯并三氮唑或者是5-甲基-1-羟基苯并三氮唑、或者是以上缓蚀剂化合物的组合。
本发明所述的棕化处理液由如下成分和浓度的水溶液组成，各成分浓度是：浓硫酸H2SO4是70-110克/升、50％含量的H2O2是15-60毫升/升，水溶性甲氧基化聚乙二醇1-10克/升，NaCl是10-160毫克/升，CuSO4·5H2O是40-780毫克/升，缓蚀剂0.5-20克/升。
以上本发明所述的棕化处理液各成分浓度最好是H2SO4是80-100毫克/升，H2O2是20-50毫升/升，水溶性甲氧基化聚乙二醇2-5克/升，NaCl是15-75毫克/升，CuSO4·5H2O是75-300毫克/升，缓蚀剂是6-12克/升。
在印制电路板多层板的生产过程中，多层板在钻孔后经化学处理和电镀过程中，因化学溶液的侵蚀有可能腐蚀掉孔周围铜箔的氧化层而形成粉色圆环，人们称它为粉红圈或粉红环，出现粉红圈就会使多层板分层或爆板，如果出现粉红圈产品就不合格。缓蚀剂在棕化处理液中的功能有两种重要的作用，一是缓蚀，避免粉红圈产生，另一作用是与铜面生成一层有机金属膜，这层膜是棕化膜，由于它结构特殊，它与金属键合，也与半固化片成键，这就使棕化了的铜面与半固化片的结合力提高了，由于缓蚀剂的功能，因此它就成为棕化处理液的核心组份。也有人为了提高棕化处理液的效果，只通过工艺流程的改进，以及温度、时间、浸或喷等工艺参数改变，均实现不了目的。所以本发明是以开拓新的缓蚀剂作为突破口，经过系列的挑选、排队、试验、检测，不仅实现了提高棕化处理液的效果，获得均匀致密具有更高剥离强度，更耐热冲击，没有粉红圈产生的膜层，也解决了现有技术缓蚀剂单一，棕化处理液成本高等弊病。
本发明的优点是有可供选择的广泛多样的缓蚀剂，缓蚀效果好，效率高。
本发明的具体实施方式
本发明处理方法是碱性降油→二级水洗→DI水洗→预浸→棕化处理→三级DI水洗→烘干。
比较例
棕化液组成
H2SO4                     95克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇    3.5克/升
NaCl                      25毫克/升
CuSO4·5H2O               150毫克/升
苯并三氮唑                8.0克/升
H2O2 50％                 35毫升/升
H2O                       加至1升
处理条件如下：
使用聚丙烯或聚四氟乙烯槽，采用摇摆浸渍或水平线喷淋。
处理温度30-38℃
处理时间30-75秒(喷淋)
处理后经水洗、干燥，铜面生成均匀棕色膜。
下面以实施例进一步说明本发明：
实施例一
棕化液组成
H2SO4                     95克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇    3.5克/升
NaCl                      25毫克/升
CuSO4·5H2O               150毫克/升
5-甲基-1-氯苯并三氮唑     8.0克/升
H2O2(50％)                35毫升/升
H2O                       加至1升
处理条件同比较例，以下实施例均同样处理。
实施例二
棕化液组成
H2SO4                  90克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇 4.0克/升
NaCl                   20毫克/升
CuSO4·5H2O            100毫克/升
1-巯基苯并三氮唑       9.0克/升
H2O2(50％)             30毫升/升
H2O                    加至1升
处理条件同实施例一
实施例三
棕化液组成
H2SO4                     85克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇    3.5克/升
NaCl                      15毫克/升
CuSO4·5H2O               75毫克/升
5-甲基-1-羟基苯并三氮唑   8.5克/升
H2O2 50％                 35毫升/升
H2O                       加至1升
实施例四
棕化液组成
H2SO4                     90克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇    2.5克/升
NaCl                      25毫克/升
CuSO4·5H2O               120毫克/升
4-羟基苯并三氮唑          7.5克/升
H2O2 50％                 30毫升/升
H2O                                      加至1升
实施例五
棕化液组成
H2SO4                                     80克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇                    3.5克/升
NaCl                                      30毫克/升
CuSO4·5H2O                               150毫克/升
5-甲基-1-羟基苯并三氮唑                   4.5克/升
1-巯基苯并三氮唑                          3.0克/升
H2O2 50％                                 30毫升/升
H2O                                       加至1升
实施例六
棕化液组成
H2SO4                                     100克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇                    3.0克/升
NaCl                                      25毫克/升
CuSO4·5H2O                               50毫克/升
吲哚满二酮                                150毫克/升
H2O2 50％                                 30毫升/升
H2O                                       加至1升
实施例七
棕化液组成
H2SO4                                     100克/升
水溶性甲氧基化聚乙二醇                    3.5克/升
NaCl                                      25毫克/升
CuSO4·5H2O                               150毫克/升
双-[4-氢-5-羟基1，2，4-三唑-3-基]甲烷     150毫克/升
H2O2 50％                                 30毫升/升
H2O                         加至1升
                                                      表一
例 缓蚀剂 外观   蚀刻速率uin 剥离强度lb/in 热应力288±5℃10秒5次
比较例     苯并三氮唑   棕色   25     5.2  切片分析无分层、不起泡
实施例一     5-甲基-1-氯苯并三氮唑   均匀棕色   25     6.2  5次切片分析无分层、不起泡
实施例二     1-巯基苯并三氮唑   均匀浅棕色   25     6.0  5次切片分析无分层、不起泡
实施例三     5-甲基1-羟基苯并三氮唑   均匀棕色   25     6.3  5次切片分析无分层、不起泡
实施例四     4-羟基苯并三氮唑   均匀棕色   25     6.0  5次切片分析无分层、不起泡
实施例五     5-甲基-1-羟基苯并三氮唑1-巯基苯并三氮唑 均匀棕色 20 6.3 5次切片分析无分层、不起泡
实施例六     吲哚满二酮   深棕色   20     5.9  5次切片分析无分层、不起泡
实施例七     BHTAM   深棕色   20     5.9  5次切片分析无分层、不起泡
表一中试验方法按：美国电工委员会标准IPC-TM-650试验方法。
表一BHTAM--双-[4-氢-5-羟基1，2，4-三唑-3-基]甲烷。
表一中Uin--微英寸
lb/in--磅/英寸

Claims (4)

1、用于提高电路板内层铜面与聚合材料粘结力的棕化处理液，其特征是所说的棕化处理液包含硫酸、双氧水、氯化钠、水溶性甲氧基化聚乙二醇以及缓蚀剂吲哚类、三唑基甲烷类、4-取代苯并三氮唑类或者5-甲基-1-取代苯并三氮唑类+1-取代基苯并三氮唑类或者是以上缓蚀剂化合物的组合。
2、根据权利要求1所述的棕化处理液，其特征是所说的棕化处理液包含吲哚满二酮、双-[4-氢-5-羟基1、2、4-三唑-3-基]甲烷、4-甲基苯并三氮唑或者是4-羟基苯并三氮唑、5-甲基-1-氯苯并三氮唑或者是5-甲基-1-羟基苯并三氮唑、或者是以上缓蚀剂化合物的组合。
3、根据权利要求1所述的棕化处理液，其特征是所说的棕化处理液由如下成分和浓度的水溶液组成，各成分浓度是浓硫酸H2SO4是70-110克/升、50％含量的H2O2是15-60毫升/升，水溶性甲氧基化聚乙二醇1-10克/升，NaCl是10-160毫克/升，CuSO4·5H2O是40-780毫克/升，缓蚀剂0.5-20克/升。
4、根据权利要求3所述的棕化处理液，其特征是所说的棕化处理液各成分浓度是H2SO4是80-100克/升，50％含量的H2O2是20-50毫升/升，水溶性甲氧基化聚乙二醇2-5克/升，NaCl是15-75毫克/升，CuSO4·5H2O是75-300毫克/升，缓蚀剂是6-12克/升。
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