CN107217282A - 一种高tp值软板电镀液及电镀方法 - Google Patents

一种高tp值软板电镀液及电镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高TP值软板电镀液及电镀方法。本发明的高TP值软板电镀液，所述电镀液包含A‑E组份，其中，所述A组份为无水硫酸铜；所述B组份为硫酸；所述C组份为氯化物；所述D组份选自聚二硫二丙烷磺酸钠、3‑巯基丙烷磺酸钠、N,N‑二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3‑(苯骈噻唑‑2‑巯基)‑丙烷磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；所述E组份选自聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或至少两种的混合物。本发明的高TP值软板电镀液的总有机含碳量低，电镀铜的延展性和热冲击可靠性高，软板的通孔TP值高，同时可以使用高的电流密度，可广泛用于软板的精细通孔镀铜。

Description

一种高TP值软板电镀液及电镀方法
技术领域
本发明属于电镀铜技术领域，涉及一种高TP值软板电镀液及电镀方法。
背景技术
电子产品的快速发展也推动了印刷电路板(PCB)的技术发展，PCB是连接各个电子元件的基板，在平面内主要依靠曝光蚀刻后形成的铜线路连接，而在层与层之间需要通过金属化的孔实现互联。目前，PCB行业的快速发展使得对软板的需求越来越多，软板需求量以每年10％的速度增加。随着电子产品小型和精细化，对软板提出了新的要求。软板的线路越来越精细，25um的线路是常规需求，传统的通孔镀铜能力已经不能满足业界的需求，业界提出了需要双面软板的通孔TP(即深镀能力，Throwing Power)达到150％以上，同时能使用高电流密度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高TP值软板电镀液，其总有机含碳量低，电镀铜的延展性和热冲击可靠性高，软板的通孔TP值高，同时可以使用高的电流密度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高TP值软板电镀液，所述电镀液包含A-E组份，其中，
所述A组份为无水硫酸铜；
所述B组份为硫酸；
所述C组份为氯化物；
所述D组份选自聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；
所述E组份选自聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或至少两种的混合物。
需要说明的是，本发明所指的高TP值指的是双面软板的通孔TP(即深镀能力)达到150％以上，尤其指双面软板的通孔TP高于200％。
本发明中，所述D组份选自聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠中的一种或至少两种的混合物。典型但非限制性的实例为所述混合物为两种的混合物，例如所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠的混合物；聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；所述混合物还可以为三种的混合物，例如所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；所述混合物还可以为四种的混合物，例如所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐的混合物，聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物，3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；所述混合物也可以为五种的混合物，例如所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物。
所述E组份选自聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或至少两种的混合物。典型但非限制性的实例为所述混合物为两种的混合物，例如所述E组份为聚乙二醇、聚丙醇的混合物，聚乙二醇和脂肪胺聚氧乙烯醚的混合物，聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚的混合物；所述混合物也可以为三种的混合物，例如所述E组份为聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚的混合物。
所述A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为(15～200):(50～350):(0.05～0.2):(0.001～0.01):(2～50)。
本发明中，所述无水硫酸铜的质量浓度为15～200g/L，例如无水硫酸铜的质量浓度为15g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L；优选为50～100g/L。
本发明中，所述硫酸的质量浓度为50～350g/L，例如硫酸的质量浓度为50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L、150g/L、160g/L、170g/L、180g/L、190g/L、200g/L、210g/L、220g/L、230g/L、240g/L、250g/L、260g/L、270g/L、280g/L、290g/L、300g/L、310g/L、320g/L、330g/L、340g/L、350g/L；优选为100～200g/L。
本发明中，所述氯化物的质量浓度为5～200mg/L，例如氯化物的质量浓度为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L、40mg/L、45mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L、100mg/L、110mg/L、120mg/L、130mg/L、140mg/L、150mg/L、160mg/L、170mg/L、180mg/L、190mg/L、200mg/L；优选为50～100mg/L。
本发明中，所述D组份的质量浓度为0.001～0.01g/L，例如所述D组份的质量浓度为0.001g/L、0.002g/L、0.003g/L、0.004g/L、0.005g/L、0.006g/L、0.007g/L、0.008g/L、0.009g/L、0.01g/L，优选为0.05～0.01g/L。
本发明中，所述E组份的质量浓度为2～50g/L，例如所述E组份的质量浓度为2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L，优选为10～30g/L。
作为本发明的优选方案，一种高TP值软板电镀液，所述电镀液包含A-E组份，其中，
所述A组份为质量浓度为15～200g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为50～350g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为5～200mg/L的氯化物；
所述D组份选自聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠中的一种或至少两种的混合物，所述D组份的质量浓度为0.001～0.01g/L；
所述E组份选自聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或至少两种的混合物，所述E组份的质量浓度为2～50g/L。
本发明的目的之二在于提供一种高TP值软板电镀液的电镀方法，将带有通孔的基材浸入所述的高TP值软板电镀液中，以所述带有通孔的基材为阴极在通电下进行电镀。
上述电镀方法中，本发明中孔的高度不大于3.5mm，优选为0.025～1mm，进一步优选为0.05～0.5mm；孔的孔径不大于1000μm，优选为30～300μm，进一步优选为60～150μm。
本发明中，所述通电的电流密度为5～50ASF，例如通电的电流密度为5ASF、10ASF、15ASF、20ASF、25ASF、30ASF、35ASF、40ASF、45ASF、50ASF。
优选地，所述电镀液的pH值为<0.5，例如pH值为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5；
优选地，所述电镀铜层的厚度为10～25um，例如电镀铜层的厚度为10um、11um、12um、13um、14um、15um、16um、17um、18um、19um、20um、21um、22um、23um、24um、25um。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高TP值软板电镀液的总有机含碳量低，COD为500～5000，电镀铜的延展性和热冲击可靠性高，软板的通孔TP值高，TP值最高达400％，同时可以使用高的电流密度，最高的电流密度为50ASF。
附图说明
图1为本发明的实施例1制得的高TP值软板电镀液对基材电镀后的效果图；
图2为本发明的实施例2制得的高TP值软板电镀液对基材电镀后的效果图。
具体实施方式
下面结合附图1-2并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本例采用垂直电镀工艺。本实施例的高TP值软板电镀液的组成如下：
所述A组份为质量浓度为100g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为200g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为150mg/L的氯化物；
所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；
所述E组份为聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚的混合物。
A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为100:200:0.15:0.003:15。
将带有通孔的基材浸入上述高TP值软板电镀液中，以所述带有通孔的基材为阴极在通电下进行电镀，对基材电镀后的效果如图1所示，由图1可以看出，通孔经镀铜后被很好地镀好。通电电流密度为35ASF，电镀液的pH值<0.5，经电镀后通孔TP值为300％。
对镀铜后的基材进行延展性和热冲击可靠性、挠折性进行测试，热应力性能参照标准方法IPC-TM-650No.2.6.8测试方法测定，测试结果为：延展性、挠折性良好；通过5次耐热冲击无分层、爆板现象。
实施例2
本例采用垂直电镀工艺。本实施例的高TP值软板电镀液的组成如下：
所述A组份为质量浓度为100g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为200g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为150mg/L的氯化物；
所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠的混合物；
所述E组份为脂肪胺聚氧乙烯醚。
A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为100:200:0.15:0.005:20。
对基材的电镀方法与实施例1相同，对基材电镀后的效果如图2所示，由图2可以看出，通孔经镀铜后被很好地填平。通电电流密度为25ASF，电镀液的pH值<0.5，经电镀后通孔TP值为200％。
对镀铜后的基材进行延展性和热冲击可靠性、挠折性进行测试，热应力性能参照标准方法IPC-TM-650No.2.6.8测试方法测定，测试结果为：延展性、挠折性良好；通过5次耐热冲击无分层、爆板现象。
实施例3
本例采用垂直电镀工艺。本实施例的高TP值软板电镀液的组成如下：
所述A组份为质量浓度为200g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为100g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为100mg/L的氯化物；
所述D组份为3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；
所述E组份为聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的混合物。
A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为200:100:0.1:0.001:50。
对基材的电镀方法与实施例1相同。通电电流密度为50ASF，电镀液的pH值<0.5，经电镀后通孔TP值350％。
对镀铜后的基材进行延展性和热冲击可靠性、挠折性进行测试，热应力性能参照标准方法IPC-TM-650No.2.6.8测试方法测定，测试结果为：延展性、挠折性良好；通过5次耐热冲击无分层、爆板现象。
实施例4
本例采用垂直电镀工艺。本实施例的高TP值软板电镀液的组成如下：
所述A组份为质量浓度为30g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为50g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为150mg/L的氯化物；
所述D组份为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；
所述E组份为脂肪胺聚氧乙烯醚。
A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为30:50:0.15:0.002:15。
对基材的电镀方法与实施例1相同。通电电流密度为40ASF，电镀液的pH值<0.5，经电镀后通孔TP值400％。
对镀铜后的基材进行延展性和热冲击可靠性、挠折性进行测试，热应力性能参照标准方法IPC-TM-650No.2.6.8测试方法测定，测试结果为：延展性、挠折性良好；通过5次耐热冲击无分层、爆板现象。
实施例5
本例采用垂直电镀工艺。本实施例的高TP值软板电镀液的组成如下：
所述A组份为质量浓度为180g/L的无水硫酸铜；
所述B组份为质量浓度为270g/L的硫酸；
所述C组份为质量浓度为180mg/L的氯化物；
所述D组份为3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠的混合物；
所述E组份为聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚的混合物。
A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为180:270:0.18:0.002:15。
对基材的电镀方法与实施例1相同。通电电流密度为30ASF，电镀液的pH值<0.5，经电镀后通孔TP值220％。
对镀铜后的基材进行延展性和热冲击可靠性、挠折性进行测试，热应力性能参照标准方法IPC-TM-650No.2.6.8测试方法测定，测试结果为：延展性、挠折性良好；通过5次耐热冲击无分层、爆板现象。
本发明的高TP值软板电镀液的总有机含碳量低，电镀铜的延展性和热冲击可靠性高，软板的通孔TP值高，TP值最高达400％，同时可以使用高的电流密度，可广泛用于软板的精细通孔镀铜。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种高TP值软板电镀液，其特征在于，所述电镀液包含A-E组份，其中，
所述A组份为无水硫酸铜；
所述B组份为硫酸；
所述C组份为氯化物；
所述D组份选自聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、N,N-二甲基二硫代羰基丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸内盐和3-(苯骈噻唑-2-巯基)-丙烷磺酸钠中的一种或至少两种的混合物；
所述E组份选自聚乙二醇、聚丙醇和脂肪胺聚氧乙烯醚中的一种或至少两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述无水硫酸铜的质量浓度为15～200g/L。
3.根据权利要求1或2所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述无水硫酸铜的质量浓度为50～100g/L。
4.根据权利要求1-3之一所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述硫酸的质量浓度为50～350g/L。
5.根据权利要求1-4之一所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述硫酸的质量浓度为100～200g/L。
6.根据权利要求1-5之一所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述氯化物的质量浓度为5～200mg/L。
7.根据权利要求1-6之一所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述氯化物的质量浓度为50～100mg/L；
优选地，所述D组份的质量浓度为0.001～0.01g/L；
优选地，所述E组份的质量浓度为2～50g/L。
8.根据权利要求1-7之一所述的高TP值软板电镀液，其特征在于，所述A组份:B组份:C组份:D组份:E组份的质量比为(15～200):(50～350):(0.05～0.2):(0.001～0.01):(2～50)。
9.一种高TP值软板电镀液的电镀方法，其特征在于，将带有通孔的基材浸入权利要求1-8之一所述的高TP值软板电镀液中，以所述带有通孔的基材为阴极在通电下进行电镀。
10.根据权利要求9所述的电镀方法，其特征在于，所述通电的电流密度为5～50ASF；
优选地，所述电镀液的pH值为<0.5；
优选地，所述电镀铜层的厚度为10～25um。
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