CN108712830A - 一种电路板的无钯化学镀铜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电路板的无钯化学镀铜工艺。所述无钯化学镀铜工艺包括如下步骤：(1)将电路板置于微蚀液中进行微蚀；(2)将步骤(1)处理后的电路板置于整孔液中进行整孔；(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入碳导电液中进行碳孔化；(4)将步骤(3)处理后的电路板置于微蚀液中进行微蚀；(5)将步骤(4)处理后的电路板浸入化学镀铜液中，带电启镀，进行化学镀铜。本发明提供的化学镀铜工艺不使用钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；且处理得到的电路板稳定性好，能够有效避免电镀铜与孔壁发生分离。
Description
技术领域
本发明属于印刷电路板生产技术领域，尤其涉及一种电路板的无钯化学镀铜工艺。
背景技术
目前，随着全球电子信息、通信技术的迅猛发展，印制线路产业已成为全球各国的重要支柱产业。在印制电路板制造技术中孔金属化程序最为关键，主要是通过在双面板或多层印制电路板的非金属孔孔壁上沉积一层均匀的导电层，再经电镀加厚铜层，达到使各层之间形成回路目的。
电路板的孔金属化工艺主要有化学镀铜工艺和直接电镀工艺，直接电镀工艺又包括黑孔化工艺(沉积碳导电层)和形成高分子导电膜工艺。其中，化学镀铜工艺由于具有良好的导电性和可靠性，因此被广泛应用。但化学镀铜工艺的流程较长，步骤繁冗，主要包括除油(或称整孔)、微蚀、预浸、活化、还原/速化和化学镀铜，不利于生产管理。而且化学镀铜工艺采用的活化剂主要为贵金属钯，不仅价格昂贵，而且环境污染大，有待改进。
黑孔化工艺是通过在电路板孔壁上沉积一层碳导电层从而使孔导电，其不采用钯活化剂，也无需化学镀铜，可以直接进行电镀，因此流程更加简单。但是，黑孔化处理的电路板在存放过程中，碳导电层表面易吸附空气中悬浮颗粒或水分，导电性和吸附性降低，同时为了提高导电性，需在孔壁内沉积较厚的碳导电层，从而导致后期电镀铜得到的电路板可靠性差，易出现孔内无铜或铜层与树脂分离等不良现象。
因此，在本领域期望对现有电路板的孔金属化工艺进行改进，以克服现有孔金属化工艺的不足。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，该工艺不使用钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少环境污染；且处理得到的电路板稳定性好，能够有效避免电镀铜与孔壁发生分离。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于微蚀液中进行微蚀；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于整孔液中进行整孔；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入碳导电液中进行碳孔化；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于微蚀液中进行微蚀；
(5)将步骤(3)或步骤(4)处理后的电路板浸入化学镀铜液中，带电启镀，然后进行化学镀铜。
相较于传统的化学镀铜工艺，本发明采用碳导电材料代替钯催化剂，采用碳孔化代替钯活化，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染。但需要说明的是，碳导电材料(如导电炭黑)本身不具有催化活性，在化学镀铜时无法使铜在电路板孔壁上沉积。本发明通过带电启镀，先在电路板孔壁上快速还原得到少量的高活性铜纳米颗粒，然后以此为活性位点进行化学镀铜，从而在孔壁上沉积一层致密的薄铜。此外，区别于采用钯催化剂的化学镀铜工艺，本发明步骤(1)的微蚀不能在整孔与碳孔化之间进行，否则容易导致碳导电材料难以在孔壁上沉积。
相较于直接电镀的黑孔化工艺，由于本发明在碳孔化之后还进行化学镀铜，因此避免了外界因素导致的碳导电层劣化，处理得到的电路板稳定性更好，电镀之后无电镀铜与孔壁分离的现象发生。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)和步骤(4)中所述微蚀的温度各自独立地为30-35℃；例如可以是30℃、30.5℃、31℃、31.5℃、32℃、32.5℃、33℃、33.5℃、34℃、34.5℃或35℃等。
优选地，步骤(1)和步骤(4)中所述微蚀的时间各自独立地为30-60s；例如可以是30s、32s、35s、38s、40s、42s、45s、48s、50s、52s、55s、58s或60s等。
本发明对于微蚀液的成分没有特殊限定，本领域常用的微蚀液主要包括50-100g/L的过硫酸钠和40-80g/L的硫酸，溶剂为水。
作为本发明的优选技术方案，所述整孔的温度为50-60℃；例如可以是50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃等。
优选地，所述整孔的时间为30-60s；例如可以是30s、32s、35s、38s、40s、42s、45s、48s、50s、52s、55s、58s或60s等。
作为本发明的优选技术方案，所述整孔液包括：1-10g/L的阳离子表面活性剂和0.1-1g/L的非离子表面活性剂，pH为9-13。
作为本发明的优选技术方案，所述碳孔化的温度为25-35℃；例如可以是25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃、34℃或35℃等。
优选地，所述碳孔化的时间为30-60s；例如可以是30s、32s、35s、38s、40s、42s、45s、48s、50s、52s、55s、58s或60s等。
优选地，所述碳孔化形成的碳导电层的厚度为50-100nm；例如可以是50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等。
作为本发明的优选技术方案，所述碳导电液中的碳导电材料的质量浓度为5-10g/L；例如可以是5g/L、5.5g/L、6g/L、6.5g/L、7g/L、7.5g/L、8g/L、8.5g/L、9g/L、9.5g/L或10g/L等。
优选地，所述碳导电材料为纳米导电炭黑。
本发明通过控制碳孔化的温度、时间和碳导电材料的浓度对电路板孔壁上沉积的碳导电层的厚度进行控制。若碳导电层的厚度过大，则会导致电镀铜与孔壁的结合力降低，二者分离的风险增加。
优选地，所述碳导电液包括：5-10g/L的纳米导电炭黑和5-10g/L的分散剂，pH为9-13。
作为本发明的优选技术方案，所述带电启镀的方法为：以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加电压通电。
优选地，所述带电启镀的电压为2-3V，例如可以是2V、2.1V、2.2V、2.3V、2.4V、2.5V、2.6V、2.7V、2.8V、2.9V或3V等；通电时间为1-10s，例如可以是1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s、5s、6s、7s、8s、9s或10s。
作为本发明的优选技术方案，所述化学镀铜的温度为33-35℃；例如可以是33℃、33.5℃、34℃、34.5℃或35℃等。
优选地，所述化学镀铜的时间为5-7min；例如可以是5.2min、5.3min、5.5min、5.6min、5.8min、6min、6.2min、6.3min、6.5min、6.6min、6.8min或7min等。
作为本发明的优选技术方案，所述化学镀铜液包括：5-25g/L的五水硫酸铜、0.5-3g/L的还原剂、3-8g/L的络合剂和0.001-0.02g/L的稳定剂，pH为10-13。
其中，还原剂可以为甲醛，络合剂可以为酒石酸钾钠和/或EDTA二钠(乙二胺四乙酸二钠盐)，稳定剂可以为硫脲和/或联吡啶。
作为本发明的优选技术方案，所述无钯化学镀铜工艺包括如下步骤：
(1)将电路板置于30-35℃的微蚀液中，微蚀30-60s；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于50-60℃的整孔液中，整孔30-60s；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入25-35℃的碳导电液中，碳孔化30-60s；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于30-35℃的微蚀液中，微蚀30-60s；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入33-35℃化学镀铜液中，以所述铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2-3V的电压，通电1-10s，然后化学镀铜5-7min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的化学镀铜工艺不使用昂贵的钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；且相较于黑孔化工艺，采用本发明提供的工艺处理得到的电路板对外界环境更加稳定，不会发生电镀铜与孔壁分离的现象。
附图说明
图1为实施例1得到的电路板的孔背光照片；
图2为实施例1得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片；
图3为对比例1得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片；
图4为实施例2得到的电路板的孔背光照片；
图5为实施例2得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片；
图6为实施例3得到的电路板的孔背光照片；
图7为实施例3得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片；
图8为实施例4得到的电路板的孔背光照片；
图9为实施例4得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片；
图10为实施例5得到的电路板的孔背光照片；
图11为实施例5得到的电路板进行电镀和热冲击后的金相显微照片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明实施例中所用药水的成分如下：
微蚀液：过硫酸钠80g/L和硫酸40g/L，溶剂为水；
整孔液：阳离子表面活性剂4g/L和非离子表面活性剂0.1g/L，溶剂为水，pH为11；
碳导电液：纳米导电炭黑10g/L和分散剂7g/L，溶剂为水，pH为11；
化学镀铜液：五水硫酸铜15g/L、甲醛1g/L、酒石酸钾钠5g/L和硫脲0.005g/L，溶剂为水，pH为12。
实施例1
本实施例提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于33℃的微蚀液中，微蚀50s，然后用去离子水清洗；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于55的整孔液中，整孔50s，然后用去离子水清洗；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入35℃的碳导电液中，碳孔化50s，热风烘干；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于30℃的微蚀液中，微蚀60s，然后用去离子水清洗，热风烘干；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入34℃化学镀铜液中，以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2V的电压，通电2s，然后化学镀铜6min，最后用去离子水清洗。
将实施例1处理后的电路板制作成背光切片，观察孔背光情况，结果如图1所示，其背光等级在9.5级以上。
对实施例1处理后的电路板进行全板电镀，在孔内形成25μm厚的电镀铜层。然后对该电镀后的电路板进行热冲击：在150℃烘箱中烘烤4h，再浸入288℃液态锡中10s，取出冷却到室温，反复浸锡6次。将热冲击后的电路板制成切片，用金相显微镜观察孔内镀铜情况，结果如图2所示，电镀铜与孔壁无分离现象。
对比例1
与实施例1的区别在于，步骤(5)中不通电，直接进行化学镀铜。
将对比例1处理后的电路板切片，观察显示，孔内没有形成化学镀铜层。
将对比例1处理后的电路板直接电镀，然后热冲击。将热冲击后的电路板制成切片，用金相显微镜观察孔内镀铜情况，结果如图3所示，电镀铜与孔壁发生分离。
实施例2
本实施例提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于30℃的微蚀液中，微蚀60s，然后用去离子水清洗；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于50℃的整孔液中，整孔60s，然后用去离子水清洗；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入25℃的碳导电液中，碳孔化60s，热风烘干；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于35℃的微蚀液中，微蚀30s，然后用去离子水清洗，热风烘干；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入35℃化学镀铜液中，以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加3V的电压，通电1s，然后化学镀铜7min，最后用去离子水清洗。
本实施例提供的化学镀铜工艺不使用昂贵的钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；处理得到的电路板的孔背光照片(图4)显示其背光等级在9.5级以上；电镀和热冲击后，金相显微照片(图5)显示电镀铜与孔壁无分离现象。
实施例3
本实施例提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于35℃的微蚀液中，微蚀30s，然后用去离子水清洗；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于60℃的整孔液中，整孔30s，然后用去离子水清洗；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入30℃的碳导电液中，碳孔化30s，热风烘干；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于33℃的微蚀液中，微蚀40s，然后用去离子水清洗，热风烘干；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入33℃化学镀铜液中，以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2.5V的电压，通电5s，然后化学镀铜5min，最后用去离子水清洗。
本实施例提供的化学镀铜工艺不使用昂贵的钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；处理得到的电路板的孔背光照片(图6)显示其背光等级在9.5级以上；电镀和热冲击后，金相显微照片(图7)显示电镀铜与孔壁无分离现象。
实施例4
本实施例提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于32℃的微蚀液中，微蚀40s，然后用去离子水清洗；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于52℃的整孔液中，整孔45s，然后用去离子水清洗；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入28℃的碳导电液中，碳孔化55s，热风烘干；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于32℃的微蚀液中，微蚀35s，然后用去离子水清洗，热风烘干；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入35℃化学镀铜液中，以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2V的电压，通电10s，然后化学镀铜5min，最后用去离子水清洗。
本实施例提供的化学镀铜工艺不使用昂贵的钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；处理得到的电路板的孔背光照片(图8)显示其背光等级在9.5级以上；电镀和热冲击后，金相显微照片(图9)显示电镀铜与孔壁无分离现象。
实施例5
本实施例提供一种电路板的无钯化学镀铜工艺，包括如下步骤：
(1)将电路板置于31℃的微蚀液中，微蚀40s，然后用去离子水清洗；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于58℃的整孔液中，整孔35s，然后用去离子水清洗；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入32℃的碳导电液中，碳孔化55s，热风烘干；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于31℃的微蚀液中，微蚀40s，然后用去离子水清洗，热风烘干；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入33℃化学镀铜液中，以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2.2V的电压，通电7s，然后化学镀铜5.5min，最后用去离子水清洗。
本实施例提供的化学镀铜工艺不使用昂贵的钯催化剂，简化了工艺流程，降低了成本，减少了环境污染；处理得到的电路板的孔背光照片(图10)显示其背光等级在9.5级以上；电镀和热冲击后，金相显微照片(图11)显示电镀铜与孔壁无分离现象。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电路板的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述无钯化学镀铜工艺包括如下步骤：
(1)将电路板置于微蚀液中进行微蚀；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于整孔液中进行整孔；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入碳导电液中进行碳孔化；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于微蚀液中进行微蚀；
(5)将步骤(4)处理后的电路板浸入化学镀铜液中，带电启镀，然后进行化学镀铜。
2.根据权利要求1所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，步骤(1)和步骤(4)中所述微蚀的温度各自独立地为30-35℃；
优选地，步骤(1)和步骤(4)中所述微蚀的时间各自独立地为30-60s。
3.根据权利要求1或2所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述整孔的温度为50-60℃；
优选地，所述整孔的时间为30-60s。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述整孔液包括：1-10g/L的阳离子表面活性剂和0.1-1g/L的非离子表面活性剂，pH为9-13。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述碳孔化的温度为25-35℃；
优选地，所述碳孔化的时间为30-60s；
优选地，所述碳孔化形成的碳导电层的厚度为50-100nm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述碳导电液中的碳导电材料的质量浓度为5-10g/L；
优选地，所述碳导电材料为纳米导电炭黑；
优选地，所述碳导电液包括：5-10g/L的纳米导电炭黑和5-10g/L的分散剂，pH为9-13。
7.根据权利要求1-6任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述带电启镀的方法为：以铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加电压通电；
优选地，所述带电启镀的电压为2-3V，通电时间为1-10s。
8.根据权利要求1-7任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述化学镀铜的温度为33-35℃；
优选地，所述化学镀铜的时间为5-7min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述化学镀铜液包括：5-25g/L的五水硫酸铜、0.5-3g/L的还原剂、3-8g/L的络合剂和0.001-0.02g/L的稳定剂，pH为10-13。
10.根据权利要求1-9任一项所述的无钯化学镀铜工艺，其特征在于，所述无钯化学镀铜工艺包括如下步骤：
(1)将电路板置于30-35℃的微蚀液中，微蚀30-60s；
(2)将步骤(1)处理后的电路板置于50-60℃的整孔液中，整孔30-60s；
(3)将步骤(2)处理后的线路板浸入25-35℃的碳导电液中，碳孔化30-60s；
(4)将步骤(3)处理后的电路板置于30-35℃的微蚀液中，微蚀30-60s；
(5)将步骤(4)处理后的电路板和铜板浸入33-35℃的化学镀铜液中，以所述铜板为阴极，步骤(4)处理后的电路板为阳极，施加2-3V的电压，通电1-10s，然后化学镀铜5-7min。
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- 2018-05-30 CN CN201810536434.1A patent/CN108712830B/zh active Active
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