CN1089120C - 镀敷方法 - Google Patents

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Abstract

连续处理镀敷件的一种镀敷方法，从预处理步骤到镀敷处理，(A)用于处理槽的充气装置；(B)用于处理槽的振动搅拌装置；(C)用于摇动悬挂镀敷件的电极棒的装置；(D)对电极棒施加振动的装置。所有步骤都在一个清洗槽中完成，并且在至少从预处理步骤到镀敷处理的化学镀槽及电镀槽之一中完成。

Description

镀敷方法
本发明涉及一种新型的镀敷方法，该法适用于带有微孔的镀敷件。本发明还涉及一种新型的连续镀敷方法，该法除采取已知的镀敷槽中的振动式搅拌装置，摇动镀敷件的充气和摇摆装置之外，还以10至60赫兹的频率振动镀敷件。本发明的镀敷方法可用于电镀法和化学镀法的任一方法，以及电镀和化学镀相结合的方法。
在从收音机、电视机到计算机的所有电器设备上都使用一种印刷线路板作为基板，该板上各种元件彼此用导线连接。在这种印刷线路板的表面安装形式中，各元件彼此连接在一个板的表面上，多插头构造和窄间距设计最近已普及，而且这种技术已经越来越改进，即：已经开发出一种60-插头/1.0mm间距的设计，并由400-插头/0.3mm间距的水平改进为400-插头/0.25mm间距的水平甚至更高水平。
该技术的这种改进促进了对于紧密尺寸和高性能的需求。因此，在层状印刷线路板的不同层之间的布线要求的微孔直径以及带有盲端构造(即：盲孔)的微孔直径已大大减小，目前，该直径已从0.2mm或更小减至0.05mm或更小，进一步减至0.03mm或更小。
储存在这些微孔中的空气、尘埃或处理液不易从微孔中除去，这样就会出现下述缺点，第一个缺点在于有空气、尘埃的部分几乎不被镀敷，因而出现不被镀敷的部分。第二个缺点在于镀敷液进入微孔的入口不够大，这样孔外与孔内的镀敷膜厚不一致。第三个缺点在于孔中会出现未镀敷部分，这样，即使能够导电，电阻值也会增加。
另一方面，本发明的发明人以前开发的专利申请公开No.平-6-71544所公开的技术包括一种使振动板振动的技术，在镀敷槽中以振动幅度为8至20mm，振动频率为每分钟200至600次，搅拌镀敷槽，这样完成镀敷处理。特别提出，充气和摇动装置结合起来用于待处理的目标。本发明的发明者已经考虑到：若采用专利申请公开NO.平-6-71544所公开的技术镀敷带有微孔的物体的微孔，可避免传统镀敷方法中出现的镀敷失败。该发明者还进行了许多尝试。结果发现：缺陷部分明显减少，但仍未达到满意值。
进一步地，日本专利申请公开No.昭-62-32690提出一种摇动和振动镀敷件进行镀敷的方法。只是通过向振动器提供空气产生振动，但是，诸如振动类型等细节并不清楚。
本发明的发明者在以下各种组合和条件下重复实验，包括改变镀敷槽的振动搅拌条件、镀敷件的充气条件和摇动条件，但是，仍不能得到满意结果。最终，该发明者试图对镀敷件采用用于振动搅拌溶液的振动装置。结果发现，缺陷部分显著减少，并完成本发明。
本发明的一个目的为提供一种镀敷方法及一种镀敷装置，用于稳定而均匀镀敷孔径为0.2mm或更小的微孔，优选直径为小于0.1mm，更优选的直径为0.05mm或更小，更进一步优选的直径为0.03mm或更小，这种尺寸对印刷线路板、IC板等的细线必不可少，从而将由于接线不完善引起的缺陷产物的影响尽可能降至零。
为了达到上述目的，提供一种从镀敷预处理至镀敷处理的连续处理镀敷件的镀敷方法，其特征在于：在用于预处理步骤及镀敷步骤的一个清洗槽及至少一个化学镀槽和电镀槽和电镀槽之一中，所有下述步骤(a)至(d)都同时完成：
(a)振动搅拌处理槽步骤，
(b)在处理槽中完成充气步骤，
(c)摇动镀敷件步骤，
(d)对镀敷件施加振动步骤。
在上述镀敷方法中，通过振动一个振动叶片来振动搅拌处理槽，振动幅度(振动宽度)范围为0.5至3.0mm，振动频率为每分钟200至800次；通过使用喷雾管道产生的气泡完成充气，管道孔径为200至400μm，镀敷件的摇动幅度(摇动宽度)为10至100mm，摇动频率为每分钟10至30次，而且，镀敷件的振动幅度为0.5至1.0mm，振动频率为每分钟100至300次。
为了达到上述目的，也提供一种从镀敷预处理至镀敷处理的连续处理镀敷件的镀敷方法，其特征在于：(A)振动搅拌处理槽的装置，(B)在处理槽中完成充气的装置，(C)摇动一个悬挂镀敷件的电极棒的装置，(D)通过电极棒对镀敷件施加振动的装置，使用振动马达使振动幅度为0.5至1.0mm，该马达的频率被变换器调至10至60赫兹，所有装置都在用于预处理步骤及镀敷步骤的一个清洗槽及至少一个化学镀槽和/或电镀槽中完成。
在上述镀敷方法中，用于处理槽的振动搅拌装置优选包括含有一个振动马达的振动发生装置，振动幅度为0.5至3.0mm、振动频率为每分钟200至800次的振动搅拌装置，一个振动叶片的多极或一级固定于振动棒上，该振动棒与振动发生装置联锁以便在处理槽中振动，变换器用于控制振动马达以便产生低频振动，其频率范围为10至500赫兹，优选为30至60赫兹，更优选为30至40赫兹，以及在振动发生装置和振动搅拌装置的连接部分的振动应力分散装置。
用于处理槽的充气设备不限于特定的一种，但是，可提供一种空气扩散管道，其设计方式为包含一个可用气泡充分搅拌镀敷件的区域。
例如，通过在合成树脂，如PVC管上形成许多孔径为约1mm的小孔而得到的扩散管道，由于气泡非常大，电解热不能有效排除，镀敷所得板上的电阻发生扩散。另一方面，根据本发明的充气装置采用一种陶瓷多孔管道作为扩散管道，这样可避免上述问题。一种高温烧结陶瓷管含有铝氧粉，如：Alundum(商品名)作为骨架材料优选用于陶瓷多孔管道。扩散管道的孔径尺寸设定为200至400微米，孔积率(孔面积与表面积之比)优选设定为30至40％。扩散管道的外径尺寸通常设定为50至100mm，尽管管道长度随处理槽长度而变，但通常设定为100至200mm，安装扩散管道的方法不必限于一种，但是，若使用多个扩散管道，它们被安装在镀敷件的两侧。扩散管道的间距优选设定为100至200mm，扩散管道与镀敷件的垂直距离优选设定为100至300mm。
施加于悬挂镀敷件的电极棒上的摇动优选设定摇动幅度为10至100mm，优选为20至60mm，摇动频率为每分钟10至30次。
引发电极棒的振动马达的频率(Hz)优选设定为振动搅拌装置(A)的振动马达频率的50至65％。特别地，其频率设定为10至60赫兹，优选为20至35赫兹，其幅度设定为0.5至1.0mm。这种振动也振动镀敷件，但是，不引起处理液的流动。
根据本发明的镀敷方法非常适用于镀敷带有微孔的元件，特别适用于具有塑料表面的层状板的镀敷，如：印刷线路板、IC板等带有微孔的板。尤其是，本方法对于印刷线路板、IC板、金属板、塑料板等的镀敷更有效，这些板带有微孔结构，孔径为0.2mm或更小，优选为0.1mm，更优选为0.05mm或更小，进一步优选为0.03mm或更小。微孔直径可为0.01mm。
化学镀和/或电镀可以用于铜镀、镍镀、银镀、锡镀、金镀、钯镀、焊料镀等。
本发明的预处理意味着在镀敷件上的各种预处理，如：酸洗、脱脂、在每一个镀敷件上的特别预处理等，参照“PLATING TECHNIQUE HANDBOOK”Nikkan Kogyo Shinbun有限公司(日本)1971年7月25日出版，117页-148页，以及在塑料上的预处理，如：清洁、蚀刻、催化、化学镀、活化、铜镀等。镀敷步骤包括各种电镀及一化学镀步骤。
在连续镀敷方法中，至少所有主要步骤都操作(A)、(B)、(C)及(D)装置，优选为在所有步骤中操作。主要步骤包括清洁步骤，如：溶剂清洗(溶剂脱脂)，碱洗，乳化液清洗，酸洗及电解清洗。
在镀敷液的电解过程中，阴极(待处理目标)产生氢气以便在溶液中产生微气泡，该目标的所有表面被气泡覆盖，这样增加电阻，镀敷速度减慢，进而镀敷的均一性被干扰。但是，通过提供上述低频振动诱导流动的处理液可显著降低该液体的表面张力，这样在处理目标表面出现的大多数气体将直接向外排放。因此，电流分布更均匀，电阻也将下降，这样能以高于现有技术几倍的高速度更均匀地完成电镀。
当镀敷件的微孔尺寸设定为很小时，比如：20至50微米，仅仅采用上述振动诱导流动很难达到期望的效果，除非处理时间长。因此，镀敷件自身通过振动马达以每分钟100至300次的频率振动，振动马达的频率为10至60赫兹，优选为20至35赫兹，同时以每分钟10至30次的频率摇动，这样处理液平均以很短的时间流进微孔。
根据本发明，通过使用扩散管道，当整个镀敷件被气泡封闭，扩散管道中产生的许多气泡向上运动，然后向外排放。因此，电解热(焦耳热)被气泡有效吸收便迅速冷却镀敷件，而且，从微孔中排出的空气和尘埃可被气泡有效排出，这样燃烧沉积物不会出现在镀敷件上，从而镀敷件可被均匀镀敷。
(A)、(B)、(C)、(D)各装置结合使用更易于破坏在处理液，特别是镀敷液中镀敷层和镀敷槽之间易于形成的临界层，这样镀敷槽中的处理液非常平滑地提供给镀敷件的表面，从而极大地改善镀敷表面的均一性、平滑性及光泽度。
印刷线路板的连续镀敷过程的典型步骤如下：
O清洗→水洗(淋洗)→蚀刻→水洗→催化→水洗→O化学镀铜→水洗→硫酸洗→O硫酸铜镀敷(电镀)→水洗→(干燥)
在这些步骤中，每次水洗步骤通常分成两步并在相应的两个槽中连续完成各自步骤，化学镀和电镀也是在分成两个槽的分别处理槽中完成。经过固定时间后，用于提升镀敷件并将它移至下一个槽的系统为完成连续镀敷的最简洁方法。按照本系统，只要具有相同的处理槽数，需要长时间处理的处理槽与需要短时间处理的处理槽具有相同的处理时间，因此，对于需要长时间处理的处理槽，将处理槽数设定为两个或更多，可延长处理时间。而且，对于一个步骤，如：水洗步骤用于彻底除去上次步骤的残留液，就水洗效率而言，最好改变处理槽，从这一点出发，配置许多水洗槽是有意义的。
在上述连续镀敷操作过程中，(A)、(B)、(C)、及(D)的装置至少用于标有O的步骤中，优选用于所有步骤而不仅仅是水洗步骤，更优选地，用于所有包含水洗步骤的步骤。
清洗步骤也可称作脱脂步骤，或除脱脂之外的溶胀塑料的步骤。
蚀刻步骤以前是通过使用砂喷器或液体刮平法在目标的表面以机械方式形成不均匀而完成的(即：机械弄粗目标表面)，但最近通常采用基于化学液的化学处理法弄粗目标表面。例如：要使塑料目标的表面粗糙，采用硫酸与铬酸、无机酸、浓碱液的混合液即可。
通过一种提供催化剂来完成催化步骤，在该方法中，在经蚀刻处理的表面上注入钯催化层等以便为化学镀做初步准备。作为催化剂提供方法，使用敏化-活化法及催化-加速法。在前一种方法中，塑料材料浸渍在具有强还原力的锡离子液中以便在塑料材料表面沉积锡，然后再浸渍于具有催化作用的钯液中以便在塑料材料表面引发还原一个氧化反应，并且在塑料材料表面固定该催化层。在后一种方法中，塑料材料浸渍在含有锡离子和钯离子的混合物中以便在表面上沉积胶体状钯/锡或钯/锡络合物，然后，除去锡并活化钯(“CHEMICAL FOR ONEMILLON PEOPLE(II)，PLATING AND HIGH TECHNOLOGY”92页-97页，1992.9.20，Dainipon Tosho有限公司出版，日本化学工程师协会基金会编辑)。
根据本发明，
(1)孔径尺寸为0.03mm至0.05mm的微孔内表面可均匀镀敷，IC层板及印刷线路板的缺陷部分大大降低；
(2)在镀敷过程中出现的燃烧沉积时的电流密度上限值大为提高，这样镀敷效率极大地得到改善；
(3)由镀敷粘附力(％)及σ表示的镀敷膜的均匀性可显著改善；
(4)气坑缺陷部分(％)极大降低；
(5)对于具有高纵横比及小孔的印刷线路板可提供一种显著有效的方法；
(6)在较短时间内得到的产品比现有技术得到的产品更优秀。
图1为显示本发明的装置的一个实施例的平面图；
图2为显示图1的装置的前视图；
图3为显示图1的装置的侧视图；
图4为图3沿y-y线的截面图；
图5为图2沿x-x线的截面图；
图6为振动棒部分的放大截面图；
图7为显示将振动叶片固定于振动棒上的方式的放大的部分截面图；
图8为显示横向振动搅拌装置的一个实施例的平面图；
图9为图8的截面图；
图10为本发明的装置的另一个实施例的平面图；
图11为图10装置的前视图；
图12为图10装置的侧视图；
图13显示进行处理时，悬挂于阴极棒上的镀敷件。
图1至3显示本发明的一个例子，其中，(A)、(B)、(C)及(D)的装置安装于预处理槽或镀敷槽中，其中，图1为平面图，图2为前视图，图3为侧视图。带有图1至3中所示的振动马达4的振动搅拌装置示于图4及图5中，图4及图5显示该装置的截面图。图4为图3沿y-y线的截面图，图5为图2沿x-x线的截面图。
在图1至3中，(B)的充气装置包括安置于处理槽(预处理槽或镀敷槽)1的底板处的两个扩散管道12，以及一个压缩空气入口10，压缩空气通过入口供给扩散管道12。
在图1至3中，(C)的摇动装置配有摇动马达3，摇动支架2，由摇动马达3及悬挂元件5的运动带动其摇动，元件5也作为阴极棒并通过阴极棒支撑13固定于摇动支架2上。待镀敷的物体(下文指一个镀敷目标)电及机械固定于阴极棒/悬挂元件5上。摇动缓慢，其幅度为10至100mm，优选为20至50mm，频率为每分钟10至30次。摇动支架2在图1及图2的右-及-左方向上摇动，这样底部在附着于基座元件9上的引导元件8上运动，摇动马达3附着于基座元件9上。
为了对摇动支架2施加振动，振动马达14固定于摇动支架2的合适地方。振动马达14的振动使摇动支架2振动，而摇动支架2的振动传至镀敷件，如：IC板等。带有这些元件，振动应用装置(D)形成。振动马达14产生振动，通过变换器，使其频率为10至60赫兹，优选为20至35赫兹，摇动支架2的振动幅度为0.5至1.0mm，频率为每分钟100至300次。
在图1中，参照数6，7，11分别指的是阳极、阳极支架及加热器。
用于处理槽的振动搅拌装置(A)的一个实施例示于图4及5中。但是，振动搅拌装置不限于这个实施例。例如：本申请的发明人所提出的日本发明专利申请公开No.平-6-304461、No.平-6-312124(对应美国专利No.5,375,926)、No.平-6-330395、No.平-8-173785、No.平-9-40482以及No.平-6-71544所公开的振动搅拌装置也可使用。
在图4及5中，借助于螺旋弹簧20使基本振动元件40加载于槽1中，振动马达4固定于振动元件40上。在每个弹簧20的内部，下部支持杆22垂直安装于处理槽1上，上部支持杆21垂直安装于基本振动元件40上，并与下部支持杆22成一直线。下部支持杆22的顶端与上部支持杆21的底端相隔一定的距离。
图6为振动棒16的放大截面图，振动棒附着于基本振动元件40上。围绕振动棒提供橡胶环形成的振动应力分散装置19，定位于振动产生以装置的基本振动元件40与振动棒16之间。参考标号46指的是垫圈，48、50、52及54分别指一个螺母。橡胶环19的长度设定为比振动棒16的直径更长一些，通常为振动棒直径的3至8倍，橡胶环的外径设定为振动棒直径的1.3至3.0倍，优选为1.5只2.5倍，从另一角度看，当振动棒16为直径为10至16mm的圆棒时，橡胶环19的厚度优选设定为10至15mm，当振动棒16是直径为20至25mm的圆棒时，橡胶环19的厚度优选设定为20至30mm，若不使用橡胶环，则振动应力集中在基本振动元件40与振动棒16之间的连接部分，这样振动棒易于断裂。不过，通过固定插入橡胶环可完全解决上述问题。
在图4及5中，在每个振动棒16上，相邻振动叶片17之间定位一个垫片30，这样由一对振动叶片固定元件18所支持的每个叶片都以一定的间隔定位。
振动叶片17优选由金属、弹性合成树脂、橡胶等组成，其厚度可设定为至少通过振动马达4的垂直振动使叶片的顶部显示颤振现象(就象被弄皱一样)，从而振动施加于处理槽系统以便引起流动。作为金属振动叶片板，可使用钛、铝、铜、钢、不锈钢、或其合金。作为合成树脂，可使用聚碳酸酯、氯乙烯基树脂、聚丙烯等。厚度不限于特定值，但是，为了传输振动能并改善振动效果，金属振动叶片的厚度优选设定为0.2至2mm，塑料振动叶片的厚度优选设定为0.5至10mm。若厚度值太大，则影响振动搅拌效果。
振动叶片可以一级或多级安装至振动棒。许多振动叶片可与处理液深度一致。若级数增加，则振动马达上的负载极大地增加，振动幅度下降，振动马达可能被加热。
进一步地，所有振动叶片可垂直于振动棒或轴，但是，优选为倾斜5至30度，当垂直于振动轴的方向假定为0度，则叶片在(+)或(-)方向上优选为10至20度(参见图4及7)。
从振动轴一侧观察，振动叶片固定元件18与振动叶片17为整体倾斜及/或弯曲。即使是弯曲，也优选倾斜5至30度，整体优选倾斜10至20度。
振动叶片17固定于振动棒16上，通过振动叶片固定元件18从上下两侧夹紧，以便形成振动叶片部分。特别地，在振动棒16上形成通孔以便通过螺纹将叶片17固定于振动棒上。但是，振动叶片17优选由振动叶片固定元件18辅助压紧，这样，振动叶片固定元件18从上下两侧夹紧，如图7所示，然后，振动叶片固定元件18被螺母24固定，从而固定振动叶片17。
当振动叶片为倾斜和/或弯曲时，较低的一至二个振动叶片可以是向下倾斜和/或弯曲，而其它的振动叶片为向上倾斜和/或弯曲。具有这种构造，处理槽的底部搅拌可充分进行，并能避免底部出现阱状凹坑。
当处理槽底部不需搅拌时，可去掉向下弯曲的振动叶片。这对于下面情形特别有效，即：不期望的组分，如：沉积物等，保留在底部并从底部去除，而槽中不会发生这些不期望组分的任何扩散。
振动搅拌装置可设置于处理槽的一端，如图10至12所示，此处，参考标号28、29及30分别为加热器、用于充气的空气压缩机及阴极支承。但是，它也可设置于处理槽的两端，如图1至3所示，以便应付大尺寸槽。进一步地，上图所示的任何振动搅拌装置都为这种类型，即：振动叶片在垂直方向振动。但是，如上述日本专利申请公开No.平-6-304461所公开的：振动方向也可为水平方向，而振动叶片17安置于处理槽1的底部，如图8至9所示，此处，参考标号25为振动传递支架，其上安装振动马达4，参考标号27为支承弹簧。在此情况下，为平衡包括振动马达27的左侧重量与右侧重量，优选安装平衡器26，如图9所示。
振动棒可用于直接与振动马达相连。不过，上述日本专利申请公开No.平-6-304461及No.平-6-330395揭示：振动马达的振动通过振动支架25传输至振动棒16，如图8至9所示。
进一步地，氟基聚合物薄膜23优选插入振动叶片17与振动叶片固定元件18之间，如图7所示，其原因在于可极大地降低振动叶片的损坏率。氟基聚合物可以是聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/全氟烃基乙烯醚共聚物(PFA)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯/氯三氟乙烯共聚物、丙烯/四氟乙烯共聚物等。特别地，氟基橡胶优选使用。
如图13所示，在处理槽64中处理镀敷件62时，镀敷件62被目标固定件60夹紧。固定件60包括悬挂至阴极棒5上的一个吊钩部分60a，握持镀敷件62上部的夹持部分60b以及产生夹持力的压缩弹簧60c。通过扩散管道12可在处理槽64中产生气泡。镀敷件62与固定件60一起从一个处理槽转至另一个处理槽。
根据本发明的实施例及比较实施例将在下文描述，不过，本发明并不只限于下列实施例。
实例1：
如图1至5所示，(A)振动搅拌装置、(B)充气装置、(C)用于摇动阴极(阳极)棒或悬挂镀敷件的装置、(D)通过安装于处理槽1中的悬挂元件振动镀敷件的装置，在下列条件下完成预处理及镀敷处理：
(1)镀敷件
当厚度为0.5mm，面积为340×340mm，在涂铜玻纤增强环氧层板上形成的微孔直径设定为下列四个值：
(a)0.5mm
(b)0.2mm
(c)0.1mm
(d)0.05mm
(2)处理槽的设置
脱脂槽(O)→热水洗槽→水洗槽→水洗槽→蚀刻槽→蚀刻槽→水洗槽→水洗槽→第→催化槽(O)→第二催化槽(O)→水洗槽→水洗槽→加速槽(O)→水洗槽→水洗槽→化学镀铜槽(O)→化学镀铜槽(O)→水洗槽→水洗槽→硫酸槽→硫酸铜镀敷槽(O)→硫酸铜镀敷槽(O)→水洗槽→水洗槽→干燥槽。
每个槽的处理时间设定为5分钟，电流密度设定为2A/dm2。上述四种装置(A)、(B)、(C)、(D)被安装于贴有标签(O)的槽中。
(3)振动搅拌装置
振动马达：250W×200V×三相
振动叶片：有效面积300×150mm，厚度为0.6mm(使用六个振动叶片)，α＝15度(所有叶片向上倾斜)
振动叶片的幅度：1.5mm
振动马达的频率：40赫兹(由换流器调节)
(4)充气装置
采用两个陶瓷扩散管道(外径为75mm，内径为50mm，长度为500mm，孔径为200微米)。管道的孔积率设定为40％，每根管道的空气量为大约每分钟40升。
(5)摇动装置
由齿轮马达或圆柱马达施加幅度为每分钟40mm的前后摇动20次。
(6)在摇动装置上配置的振动装置
振动马达14(40W)固定于摇动支架2的适宜位置，通过变换器使振动马达14摇动，其频率为30赫兹，幅度为0.8mm。
(7)脱脂槽(槽内尺寸为：450(宽度)×350(长度)×650m(高度))
碳酸钠：40g/升
磷酸钠：20g/升
氢氧化钠：5g/升
表面活性剂：1g/升
槽温及时间：60℃，5分钟
(8)蚀刻槽(槽内尺寸为：450×180×650mm)
硫酸：(s.g.1.84)500ml/升
磷酸：(s.g.1.74)100ml/升
铬酸：30g/升
槽温及时间：60℃，5分钟
(9)第一催化槽(槽内尺寸为：450×200×650mm)
二氯化锡：10g/升
浓盐酸：40ml/升
槽温及时间：室温，5分钟
(10)第二催化槽(槽内尺寸为：450×350×650mm)
氯化钯：0.1g/升
盐酸：1ml/升
槽温及时间：室温，5分钟
(11)加速槽(槽内尺寸为：450×180×650mm)
硫酸：75ml/升
槽温及时间：50℃，5分钟
(12)硫酸铜化学镀槽(槽内尺寸为：450×350×650mm)
硫酸铜(CuSO4/5H2O)：10g/升
罗谢尔盐(KNaC4H4O6/4H2O)：35g/升
氢氧化钠：8g/升
福尔马林：20g/升
稳定剂：少量
pH：12.5-13
槽温及时间：40℃，10分钟
(13)硫酸铜镀敷槽(槽内尺寸为：450×450×650mm)
硫酸铜(CuSO4/5H2O)：75g/升
硫酸：190g/升
电导供应剂：50mg/升
光亮剂：5ml/升
槽温及时间：40℃，10分钟
在上述条件下进行预处理及镀敷处理，结果如表1所示。
对比例1：
只安装充气装置(B)及摇动装置(C)，镀敷件及镀敷预处理都与例1相同，其结果如表1所示。
对比例2：
只安装充气装置(B)、摇动装置(C)及振动装置(D)，镀敷件及镀敷预处理都与例1相同，其结果如表1所示。
对比例3：
只安装振动搅拌装置(A)、充气装置(B)及摇动装置(C)，镀敷件及镀敷预处理都与例1相同，其结果如表1所示。
表1
PP...使用的装置
QQ...微孔尺寸(mm)
RR...最大电流密度[*1](A/dm2)
XX...通孔的镀敷粘附度[*2](％)
YY...标准偏差σ[*4]
ZZ...气坑缺陷部分[*5](％)
    PP       QQ    RR    XX   YY    ZZ对比例1(B)(C)    0.5    3    42   4.5   --
             0.2    3    40   4.5   20
             0.1    3    14   4.5   30
             0.05   3 ×[*3]  4.5   --对比例2(B)(C)(D) 0.5    3.5  52   4.0   --
             0.2    3.5  38   4.0   10
             0.1    3.5  20   4.0   20
             0.05   3.5  ×        4.0   --对比例3(A)(B)(C) 0.5    4.0  60   3.5   --
             0.2    4.0  53   3.5    5
             0.1    4.0  42   3.5   10
             0.05   4.0  18   3.5   --例1 (A)(B)(C)(D) 0.5    12.0 95   1.2   --
             0.2    12.0 92   1.2    0
             0.1    12.0 90   1.2    0
             0.05   12.0 86   1.2    --
[*1]：最大电流密度定义为电流密度逐渐增加时不出现燃烧沉积物的最大电流密度值。
[*2]：[(在相对厚度方向中心部位通孔的平均镀敷厚度)/(镀敷件平坦表面上的平均镀敷厚度)]×100
[*3]：×表示在通孔中不进行镀敷。
[*4]：σ代表镀敷厚度扩散的标准偏差。
[*5]：气坑缺陷部分(％)的测定是基于检测因气体等粘附而致的缺陷的方法，采用放大镜进行目测并用X-光检测，将其施加于已通过镀敷电导测试的待测件。
实例2：
装置(A)、(B)、(C)及(D)按与例1相同的方式设置，但是，当处理槽排列变成如下方式时，进行镀镍。在任何情况下，电流密度都设定为2A/dm2。
(1)处理槽的设置
脱脂/溶胀槽(O)→水洗槽→蚀刻槽(O)→水洗槽→中和槽→水洗槽→催化槽→水洗槽→加速槽→水洗槽→化学镀镍槽(O)→水洗槽→活化槽→水洗槽→触击镀敷槽→水洗槽→硫酸铜镀敷槽→水洗槽→镀镍槽→水洗槽。
上述四种装置(A)、(B)、(C)、(D)被安装于贴有标签(O)的槽中。
(2)脱脂/溶胀槽
碳酸钠：90g/升
磷酸钠：20g/升
氢氧化钠：5g/升
表面活性剂：1g/升
水溶性溶剂：80g/升
槽温及时间：80℃，5分钟
(3)蚀刻槽
铬酸：400g/升
硫酸：400g/升
槽温及时间：65℃，5分钟
(4)中和槽
盐酸：50ml/升
(5)催化槽
氯化钯： 0.2g/升
二氯化锡：20g/升
浓盐酸： 200ml/升
槽温及时间：室温，5分钟
(6)加速槽
硫酸：100ml/升
槽温及时间：50℃，5分钟
(7)化学镀镍槽
硫酸镍：30g/升
次磷酸钠：20g/升
柠檬酸铵：50g/升
槽温及时间：40℃，10分钟
(8)活化槽
硫酸：50g/升
槽温及时间：室温，1分钟
(9)触击镀敷槽
硫酸镍：200g/升
氯化镍：40g/升
硼酸：40g/升
槽温及时间：50℃，5分钟
(10)硫酸铜镀敷槽
硫酸铜(CuSO4/5H2O)：75g/升
硫酸：190g/升
电导供应剂：50g/升
槽温及时间：40℃，10分钟
(11)镀镍槽
硫酸镍：200g/升
氯化镍：40g/升
硼酸：30g/升
光亮剂：少量
槽温及时间：50℃，10分钟
对比例4：
只安装充气装置(B)及摇动装置(C)，镀敷件及镀敷处理都与例2相同，其结果如表2所示。
对比例5：
只安装充气装置(B)、摇动装置(C)及振动装置(D)，镀敷件及镀敷处理都与例2相同，其结果如表2所示。
对比例6：
只安装振动搅拌装置(A)、充气装置(B)及摇动装置(C)，镀敷件及镀敷处理都与例2相同，其结果如表2所示，其中参考符号PP、QQ、RR、XX、YY及*3的意义同表1。
表2
      PP       QQ     RR     XX     YY对比例4(B)(C)      0.5    3.5    45     4.7
               0.2    3.5    40     4.7
               0.1    3.5    25     4.7
               0.05   3.5   ×[*3]  4.7对比例5(B)(C)(D)   0.5    4.0    55     4.5
               0.2    4.0    40     4.5
               0.1    4.0    30     4.5
               0.05   4.0    ×            4.5对比例6 (A)(B)(C)  0.5    6      65     4.0
               0.2    6      55     4.0
               0.1    6      45     4.0
               0.05   6      35     4.0例2  (A)(B)(C)(D)  0.5    14     98     1.5
               0.2    14     90     1.5
               0.1    14     88     1.5
               0.05   14     84     1.5
实例3：
重复实例1的过程，除印刷线路板厚度设定为0.8mm，通孔的直径为0.1mm。在此情形下，厚度设定为实例1的1.6倍，(厚度/直径)＝0.8/0.1＝8，即：纵横比为8，这是一个相当高的数值。结果如表3所示，其中符号PP、QQ及XX含义同表1。
对比例7：
在与例3相同的印刷线路板上重复对比例1的处理过程，除纵横比设定为8之外。结果如表3所示。
对比例8：
在与例3相同的印刷线路板上重复对比例2的处理过程，除纵横比设定为8之外。结果如表3所示。
对比例9：
在与例3相同的印刷线路板上重复对比例3的处理过程，除纵横比设定为8之外。结果如表3所示。
表3
TT...板厚(mm)
VV...纵横比
    PP          TT     QQ    VV    XX对比例7(B)(C)       0.8    0.1    8    20对比例8(B)(C)(D)    0.8    0.1    8    30对比例9(A)(B)(C)    0.8    0.1    8    45例3    (A)(B)(C)(D) 0.8    0.1    8    86
对表1至3的全部数据进行估算，发现：与仅使用装置B、C结果相比较，装置B、C及D或A、B及C的结合使用可在一定程度上改善通孔中的镀敷的粘附以及镀敷厚度扩散标准偏差。
但是，根据本发明四种装置A、B、C及D的结合使用，通孔中的镀敷的粘附以及标准偏差及气坑缺陷都能得到显著改善，通过比较对比例2，3及例1、比较对比例5，6及例2、比较对比例8，9及例3，这种效果更为明显。
实例4：
使用图10至12中所示装置。
-镀敷件
厚度为8mm，尺寸为A4大小的玻璃增强环氧层板，每块板都镀铜并带有孔径为0.05mm的微孔，彼此平行悬挂，然后进行镀敷。
使用与例1相同的振动搅拌装置。
充气装置使用两个扩散管道，其外径为75mm，内径为50mm，孔径为200微米，孔积率为40％。
摇动装置的摇动频率为每分钟20次，幅度为30mm。
1.脱脂/溶胀槽(使用Emplate MLB-496(商品名)，包含有乙基溶纤剂及碱性组分形成的水溶性溶剂)
槽内尺寸为：180×750×500mm(宽×长×高)
处理条件：操作四台装置(A)、(B)、(C)及(D)并于60℃下处理5分钟。
2.水洗步骤
处理条件：操作装置(B)以便完成室温下水洗5分钟。
3.蚀刻步骤(使用Emplate MLB-497(商品名)，包含高锰酸钾)
槽内尺寸为：180×750×500
处理条件：操作四台装置(A)、(B)、(C)及(D)并于70℃下处理5到10分钟。
4.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
5.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
6.还原步骤(使用含有H2SO4的Emplate MLB-791(商品名))
槽内尺寸为：180×750×500
处理条件：操作四台装置(A)、(B)、(C)及(D)并于60℃下处理5分钟。
7.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
8.调节步骤(含有表面活性剂的MelplatePC-321(商品名))
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于60℃下处理5分钟。
9.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
10.微蚀步骤(使用含有过硫酸盐的MelplateAD-331(商品名))
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于65℃下处理5分钟。
11.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
12.稀硫酸酸洗步骤(10％ H2SO4)
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
13.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟
14.预浸渍步骤(使用含有氯酸盐的Emplate PC-236(商品名))
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
15.活化步骤(使用含有锡离子和钯离子的胶体状溶液Emplate活化剂444(商品名))
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
16.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
17.加速步骤(使用含有表面活性剂的Melplate PA-360(商品名))
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
18.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟
19.化学镀镀铜步骤(使用与例1一致的MelplateCu-390(商品名))
槽内尺寸为：180×750×500
处理条件：操作四台装置(A)、(B)、(C)及(D)并于室温下处理20分钟。
20.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
21.稀硫酸酸洗步骤(10％ H2SO4)
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：于室温下处理1分钟。
22.电镀步骤(与例1组成一致的铜镀敷槽)
槽内尺寸为：180×750×500
处理条件：操作四台装置(A)、(B)、(C)及(D)并于30℃下处理20分钟。
23.水洗步骤
槽内尺寸为：180×450×500
处理条件：操作装置(B)并于室温下处理5分钟。
对应于装置(A)，1、3、6、19及22号槽尺寸设计更大一些。
-估算
最大电流密度             12.0A/dm2
通孔的镀敷粘附           大于90％
σ                                                1.2
气坑缺陷部分             0％

Claims (15)

1.从准备镀敷的预处理步骤到镀敷处理过程中连续处理镀敷件的一种镀敷方法，其特征在于：所有下列(a)至(d)的步骤都同时在一个清洗槽中以及在预处理步骤和镀敷处理所使用的化学镀槽及电镀槽中的至少一个中完成：
(a)振动搅拌处理槽步骤，
(b)在处理槽中完成充气的步骤，
(c)摇动镀敷件的步骤，
(d)对镀敷件施加振动的步骤。
2.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：通过振动一个振动叶片来达到振动搅拌处理槽的目的，叶片的振动幅度为0.5至3.0mm，振动频率为每分钟200至800次。
3.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：通过孔径为200至400μm扩散装置产生的气泡完成充气过程。
4.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件的摇动幅度为10至100mm，摇动频率为每分钟10至30次。
5.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件的振动幅度为0.5至1.0mm，振动频率为每分钟100至300次。
6.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：通过振动一个振动叶片来达到振动搅拌处理槽的目的，叶片的振动幅度为0.5至3.0mm，振动频率为每分钟200至800次；通过孔径为200至400μm扩散装置产生的气泡完成充气过程；镀敷件的摇动幅度为10至100mm，摇动频率为每分钟10至30次；镀敷件的振动幅度为0.5至1.0mm，振动频率为每分钟100至300次。
7.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件的每个孔的开口尺寸小于0.1mm。
8.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件为层状板，其表面由塑料制成。
9.根据权利要求1所述的镀敷方法，其特征在于，(a)通过操作(A)一个用于处理槽的振动搅拌装置来执行振动搅拌处理槽的步骤；(b)通过操作(B)一个用于处理槽的充气装置来执行在处理槽中充气的步骤；(c)通过操作(C)一个用于摇动悬挂镀敷件的电极棒的装置来执行摇动镀敷件的步骤；(d)通过操作(D)一个经电极棒向镀敷件施加振动的装置来执行对镀敷件施加振动的步骤，其中使用振动马达使振幅为0.5至1.0mm，该马达的频率被变换器调至10至60Hz，并且清洗槽、化学镀槽和电镀槽都被用作处理槽。
10.根据权利要求9所述的镀敷方法，其特征在于：振动搅拌装置(A)包括含有一个振动马达的振动产生装置，振动幅度为0.5至3.0mm、振动频率为每分钟200至800次的振动搅拌装置，一个振动叶片一级或多级固定于振动棒上，该振动棒与振动产生装置联锁以便在处理槽中振动，变换器用于控制振动搅拌装置(A)的振动马达以便产生频率范围为10至500赫兹的任何频率的振动，以及在振动产生装置和振动搅拌装置的连接部分的振动应力分散装置；而充气装置(B)包括陶瓷扩散管道，每个管道的孔径尺寸设定为200至400微米，孔积率设定为30至40％；摇动装置(C)通过电极棒在镀敷件上产生摇动幅度为10至100mm、摇动频率为每分钟10至30次的摇动；装置(D)振动以便对镀敷件施加频率为每分钟100至300次的振动。
11.根据权利要求9所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件的每个孔的开口尺寸小于0.1mm。
12.根据权利要求9所述的镀敷方法，其特征在于：镀敷件为层状板，其表面由塑料制成。
13.根据权利要求9所述的镀敷方法，其特征在于：处理槽包括至少一个清洗槽、一个第一水洗槽、一个催化槽、一第二催化槽、一个化学镀槽、一个第三水洗槽、一个电镀槽、及一个第四水洗槽，其排列顺序为从预处理步骤至镀敷步骤，每隔固定的时间将镀敷件在不同槽之间移动。
14.根据权利要求10所述的镀敷方法，其特征在于：装置(D)上振动马达的频率与振动搅拌装置(A)上振动马达的频率之比设定为50-65％。
15.根据权利要求10所述的镀敷方法，其特征在于：借助于氟基聚合物膜，通过振动叶片固定元件以夹心方式固定振动搅拌装置的振动叶片。
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