CN110172717A - 一种陶瓷基板的镀铜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种陶瓷基板的镀铜方法,涉电学镀铜技术领域。该方法包括:S1,将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上;其中,第一挂具由具有导电性的材料制成;S2,表面预处理;S3,第一次电镀铜,获得初始镀件;S4,清洗;S5,将初始镀件从第一挂具转移安装到第二挂具上;其中,第二挂具为第一挂具除去安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成;S6,表面预处理;S7,第二次电镀铜,获得镀铜陶瓷基板;S8,清洗。经上述镀铜方法在陶瓷基板上形成的铜镀层均匀度良好,有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电学镀铜技术领域,且特别涉及一种陶瓷基板的镀铜方法。
背景技术
陶瓷基板具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗,是新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热封装材料。可应用于大功率电力半导体模块、半导体致冷器、电子加热器、功率控制电路、汽车电子、太阳能电池板组件、激光等领域。陶瓷基板的表面往往需要进行镀铜处理。
一般的陶瓷基板镀铜工艺为:将陶瓷基板安装于挂具中,再将挂具放入装有电镀液的镀铜槽中,待镀的陶瓷基板做阴极,在电源的作用下,作为阳极的金属铜被氧化成铜离子进入电镀液中,铜离子则会在电场作用下向阴极移动,并在陶瓷基板表面被还原沉积形成铜镀层。
但本申请的发明人发现,在镀铜过程中,铜离子在电场作用下定向向阴极移动,但由于电力线分布不均匀,导致陶瓷基板上的铜镀层厚度均匀度较差,这将会影响后续封装及成品的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷基板的镀铜方法,此镀铜方法能够有效地提高陶瓷基板铜镀层的均匀度,适用于工业化应用。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供一种陶瓷基板的镀铜方法,包括以下步骤:
S1,将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上;其中,所述第一挂具由具有导电性的材料制成;
S2,对所述第一挂具和所述陶瓷基板进行表面预处理;
S3,第一次电镀铜:所述第一挂具悬挂于镀铜槽的阴极棒上,将表面预处理过的所述陶瓷基板完全浸没在电镀液进行第一次电镀铜,使所述陶瓷基板表面形成第一铜层,获得初始镀件;其中,第一次电镀铜的工作温度保持在20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2;所述初始镀件包括所述陶瓷基板和在所述陶瓷基板表面形成的所述第一铜层;
S4,将所述初始镀件和所述第一挂具进行清洗;
S5,将所述初始镀件从所述第一挂具转移安装到第二挂具上;其中,所述第二挂具为所述第一挂具除去所述安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成;
S6,对所述第二挂具以及所述初始镀件进行表面预处理;
S7,第二次电镀铜:所述第二挂具悬挂于所述镀铜槽的阴极棒上,所述初始镀件完全浸没在所述电镀液中进行第二次电镀铜,使所述第一铜层表面形成第二铜层,获得镀铜陶瓷基板;其中,所述第二次电镀铜的工作温度保持20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2;
S8,将所述镀铜陶瓷基板及所述第二挂具进行清洗。
进一步地,所述第一次电镀铜的时间与所述第一铜层的厚度的关系公式和所述第二次电镀铜的时间与所述第二铜层的厚度的关系公式均为:
其中,H为所述第一铜层的厚度或所述第二铜层的厚度;I为电流,单位A;t为镀铜时间,单位min;S为所述陶瓷基板的表面积,单位dm2;η为电流效率,取值范围95%~98%。
进一步地,所述第一铜层的厚度和所述第二铜层的厚度之和为50~100μm。
进一步地,所述第一铜层的厚度与所述第二铜层的厚度比为1.5~2.8:1。
进一步地,选用磷铜球作为阳极。
进一步地,所述表面预处理步骤按以下步骤顺序依次进行:
S21,脱脂:浸泡在表面活性剂中60~120s;
S22,酸洗:浸泡在酸中30~90s;
S23,双水洗:依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s;
S24,热水洗:浸泡在50~80℃的热水中50~75s。
进一步地,所述酸洗步骤当中的酸为体积分数为2~7%的H2SO4。
进一步地,所述清洗的步骤按以下步骤顺序依次进行:
S41,喷淋水洗:用水喷淋30~90s;
S42,双水洗:依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s;
S43,热水洗:浸泡在50~80℃的热水中50~75s。
进一步地,所述电镀液包括以下成分配置而成:H2SO4 160-190g/L、CuSO4 60-90g/L、Cl-离子50-70ppm、平整剂5-20ml/L和光亮剂3-5ml/L。
进一步地,所述第一挂具由不锈钢制成。
本发明实施例的一种陶瓷基板的镀铜方法的有益效果是:
(1)本申请的发明人发现使用导电材料制成的第一挂具,陶瓷基板表面形成的铜镀层中间厚边缘薄(如图3a所示),而使用绝缘材料将除陶瓷基板以外的部分进行包裹的第二挂具时,陶瓷基板表面的铜镀层则为中间薄边缘厚(如图3b所示)。正因为本申请的发明人发现了使用不同挂具形成不同形态铜度层的这一特点,本申请先使用第一挂具在陶瓷基板表面形成中间厚边缘薄的第一铜层后,再将含有第一铜层的陶瓷基板转移到第二挂具上再次进行电镀,从而可在第一铜层表面形成中间薄边缘厚的第二铜层,第一铜层和第二铜层的形状互补,最终形成均匀度良好的铜镀层(如图3c所示),大大改善了铜镀层厚度均匀度较差的问题,有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。
(2)通过对陶瓷基板和初始镀件的预处理步骤和清洗步骤,提高了陶瓷基板和第一铜层表面的清洁度,为后续的电镀铜步骤提供良好的铜镀层结合力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的第一挂具的结构示意图;
图2为本发明提供的第二挂具的结构示意图;
图3为使用不同挂具电镀时在陶瓷基板上形成的不同铜镀层的结构示意图;其中,图3(a)为使用第一挂具电镀时在陶瓷基板形成第一铜层的结构示意图;图3(b)为使用第二挂具电镀时在陶瓷基板形成第二铜层的结构示意图;图3(c)为使用第一挂具和第二挂具电镀时在陶瓷基板形成的铜镀层的结构示意图;
图4为本发明提供的镀铜槽的结构示意图;
图5为使用第一挂具电镀时,镀铜槽内电力线分布示意图;
图6为使用第二挂具电镀时,镀铜槽内电力线分布示意图;
图7为计算陶瓷基板的铜镀层均匀度时,需测量的五个铜镀层厚度部位的方位示意图。
图标:1-第一挂具;11-安装孔;12-与阴极棒接触部位;2-第二挂具;21-绝缘材料;3-陶瓷基板;31-第一铜层;32-第二铜层;4-镀铜槽;5-阳极;6-电镀液;7-电力线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种陶瓷基板的镀铜方法,包括以下步骤:
S1,将陶瓷基板3安装在第一挂具1的安装孔11上;其中,第一挂具1由具有导电性的材料制成。
如图1所示,第一挂具1包括导电的挂具本体,挂具本体上开设多个用于安装陶瓷基板3的安装孔11。在本发明一较佳实施例中,安装孔11在第一挂具1的挂具本体上形成4×4的阵列排布,即每副第一挂具1最多同时安装4×4片陶瓷基板3。例如本实施例中的陶瓷基板3为方形,长度大约为115mm。相邻两个安装孔11之间的间距(一个陶瓷基板3的边缘到另一个陶瓷基板3边缘的距离)为30mm。合理安排安装孔11之间的间距和陶瓷基板3的数量,能够保证多个陶瓷基板3的电流的均匀性,形成的铜层会更为均匀。需要说明的是,可通过卡合或者螺丝固定的方式将陶瓷基板3安装在第一挂具1的安装孔11中,但不限于此,只要能把陶瓷基板3安装在第一挂具1上即可。
进一步地,第一挂具1由不锈钢制成,保证在其具备导电性能的同时,又因不锈钢材料的惰性性质,不会与电镀液6等其他液体发生反应,避免损坏第一挂具1。
除此之外,将陶瓷基板3安装到第一挂具1之前,陶瓷基板3需要进行溅镀钛、溅镀铜处理,这些溅镀金属层能使陶瓷基板3在电镀铜步骤中具有较好的铜镀层结合力。
S2,对第一挂具1和陶瓷基板3进行表面预处理。通过表面预处理步骤,除去第一挂具1和陶瓷基板3表面的杂质,提高清洁度,一是可以避免挂具表面的杂质污染电镀液6,二是提高陶瓷基板3表面的清洁度,更利于铜镀层的结合。
进一步地,表面预处理的步骤包括:
S21,脱脂:将陶瓷基板3和第一挂具1浸泡在表面活性剂中60~120s。更为优选地,将陶瓷基板3浸泡在表面活性剂中90s,除去陶瓷基板3与第一挂具1上绝大部分油脂。
S22,酸洗:将脱脂后的陶瓷基板3和第一挂具1浸泡在酸中30~90s。更为优选地,将脱脂后的陶瓷基板3浸泡在酸中60s,除去陶瓷基板3氧化、粗化表面,使电镀铜的铜层结合力更好。
进一步地,酸洗步骤当中的酸为体积分数为2~7%的H2SO4。更为优选地,选用酸为体积分数为4%的H2SO4,在保证能去除陶瓷基板3表面的氧化、粗化表面的同时,也能避免酸度过高腐蚀第一挂具1。
S23,双水洗:将酸洗后的陶瓷基板3和第一挂具1先后依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s。更为优选地,将酸洗后的陶瓷基板3先后依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s,去除陶瓷基板3表面和第一挂具1上的酸残留。
S24,热水洗:将双水洗后的陶瓷基板3和第一挂具1浸泡在50~80℃的热水中50~75s。更为优选地,将双水洗后的陶瓷基板3浸泡在60℃的热水中60s,进一步去除陶瓷基板3表面和第一挂具1上的酸残留,提高陶瓷基板3的铜镀层结合力。
S3,第一次电镀铜:第一挂具1悬挂于镀铜槽4的阴极棒上,将表面预处理过的陶瓷基板3完全浸没在电镀液6进行第一次电镀铜,使陶瓷基板3表面形成第一铜层31,获得初始镀件;其中,第一次电镀铜的工作温度保持在20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2;初始镀件包括陶瓷基板3和在陶瓷基板3表面形成的第一铜层31。
进一步地,选用磷铜球作为阳极5,放置在悬挂于阳极棒的钛篮里面。磷铜球的晶粒细小且分布均匀,电镀时阳极膜形成快速且均匀,铜离子释放稳定,电镀后形成的铜镀层更光亮均匀。
进一步地,电镀液6包括以下成分配置而成:H2SO4 160-190g/L、CuSO460-90g/L、Cl-离子50-70ppm、平整剂5-20ml/L和光亮剂3-5ml/L。采用本配方的电镀液6,可以保证电镀液6的分散能力与深镀能力。
在本实施例的第一次电镀铜的过程中,如图4所示,将安装有陶瓷基板3的第一挂具1悬挂在镀铜槽4的阴极棒上且使第一挂具1位于两个磷铜球阳极5之间。接通电源后,由于第一挂具1以及陶瓷基板3均具备导电性,电镀时,第一挂具1会分走陶瓷基板3边缘的电流,使得陶瓷基板3的中间部位的电力线7比边缘部位的电力线7密集(如图5所示),陶瓷基板3中间部位电力线7密集,电流密度大,电镀速度快,因此最终形成中间厚边缘薄的第一铜层31(如图3a所示),从而获得初始镀件。需要说明的是,在本发明中所述的电力线7指的是图示电场分布的虚设的有向曲线族。曲线上每一点的切线方向与该点电场方向一致。
S4,将初始镀件和第一挂具1进行清洗,用于除去第一挂具1和初始镀件上的电镀液6,避免残余电镀液6影响后续电镀铜过程。
进一步地,清洗的步骤包括:
S41,喷淋水洗:将初始镀件和第一挂具1用水喷淋30~90s。更为优选地,将初始镀件用水喷淋60s,初步除去残留电镀液6。
S42,双水洗:将初始镀件和第一挂具1先后浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s。更为优选地,将初始镀件先后浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s,进一步去除残余电镀液6。
S43,热水洗:将初始镀件和第一挂具1浸泡在50~80℃的热水中50~75s。更为优选地,将初始镀件浸泡在60℃的热水中60s,确保残余电镀液6去除完全。
S5,将初始镀件从第一挂具1转移安装到第二挂具2上;其中,第二挂具2为第一挂具1除去安装孔11以及与阴极棒接触部位12以外的表面均匀涂覆绝缘材料21而形成。
如图2所示,第二挂具2为第一挂具1除去安装孔11以及与阴极棒接触部位12以外的表面均匀涂覆绝缘材料21而形成。与阴极棒接触部位12不涂覆绝缘材料21是保证电流可通过该部位流到安装孔11处,并将电流导向陶瓷基板3,确保接通电源时,除去陶瓷基板3以外的第二挂具2的其他部位均不具备导电性。需要说明的是,第二挂具2涂覆的绝缘材料21可以选用例如聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、氯丁橡胶、聚乙烯醇缩醛、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等绝缘材料21。在挂具本体上涂覆绝缘材料21,除了可以改变电流分布外,还能够避免铜离子沉积在挂具上,造成铜离子浪费。
S6,对第二挂具2以及初始镀件进行表面预处理。通过表面预处理步骤,除去第一挂具1和第一铜层31表面的杂质,提高清洁度,提高第一铜层31表面的清洁度可增加第二次电镀铜的铜镀层的结合力。
S61,脱脂:将初始镀件和第二挂具2浸泡在表面活性剂中60~120s。更为优选地,将初始镀件浸泡在表面活性剂中90s,除去第一铜层31表面与第二挂具2上绝大部分油脂。
S62,酸洗:将脱脂后的初始镀件和第二挂具2浸泡在酸中30~90s。更为优选地,将脱脂后的初始镀件浸泡在酸中60s,除去第一铜层31粗化表面,使第二次电镀铜的铜层结合力更好。
进一步地,酸洗步骤当中的酸为体积分数为2~7%的H2SO4。更为优选地,选用酸为体积分数为4%的H2SO4。
S63,双水洗:将酸洗后的初始镀件和第二挂具2先后依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s。更为优选地,将酸洗后的初始镀件先后依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s,去除第一铜层31表面和第二挂具2上的酸残留。
S64,热水洗:将双水洗后的初始镀件浸泡在50~80℃的热水中50~75s。更为优选地,将双水洗后的初始镀件浸泡在60℃的热水中60s,进一步去除第一铜层31表面和第二挂具2上的酸残留,提高第一铜层31的结合力。
S7,第二次电镀铜:第二挂具2悬挂于镀铜槽4的阴极棒上,初始镀件完全浸没在电镀液6中进行第二次电镀铜,使第一铜层31表面形成第二铜层32,获得镀铜陶瓷基板3;其中,第二次电镀铜的工作温度保持20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2。
在本实施例中的第二次电镀铜的阳极5也选用磷铜球,电镀液6成分、电镀液6温度和电流密度也与第一次电镀铜相同。如图6所示,接通电源后,由于第二挂具2除去陶瓷基板3外都不具备导电性,陶瓷基板3边缘的电力线7比较密集,且会因为边缘效应最终形成边缘区域厚中间区域薄的第二铜层32(如图3b所示),从而获得镀铜陶瓷基板3。正因为使用第一挂具1形成第一铜层31和使用第二挂具2形成的第二铜层32形状可互补,使得最终在陶瓷基板3上形成的铜镀层均匀性良好(如图3c所示),大大改善了铜层厚度均匀度较差的问题,有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。
进一步地,在本发明的较佳实施例中,第一次电镀铜的时间与第一铜层31的厚度的关系公式和第二次电镀铜的时间与第二铜层32的厚度的关系公式均为:
其中,H为第一铜层31的厚度或第二铜层32的厚度;I为电流,单位A;t为镀铜时间,单位min;S为陶瓷基板3的表面积,单位dm2;η为电流效率,取值范围95%~98%。
在本实施例中,两次电镀铜的时间与需要电镀铜层的厚度相关,因此,需要在电镀铜之前将对铜镀层的厚度进行确认后,利用上述关系公式计算得出电镀时间,除了保证了铜镀层的厚度之外,还确保了形成的第一铜层31与第二铜层32的形状可以较为完美的互补,增加铜镀层的均匀性。
进一步地,在本发明的较佳实施例中,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之和为50~100μm。更为优选地,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之和为70~90μm,在该厚度范围内第一铜层31和第二铜层32形成的铜镀层均匀性较高。
进一步地,在上述实施例的基础上,在本发明一较佳实施例中,第一铜层31的厚度与第二铜层32的厚度比为1.5~2.8:1。更为优选地,第一铜层31的厚度与第二铜层32的厚度比为1.8~2.3:1,在上述电镀温度、电流密度及第一铜层31与第二铜层32的厚度比例的条件下形成的第一铜层31和第二铜层32的形状最为互补,形成的最终铜镀层的均匀度最好。
S8,将镀铜陶瓷基板3及第二挂具2进行清洗,除去第二挂具2和初始镀件上的电镀液6,避免残余电镀液6影响后续步骤。
进一步地,清洗的步骤包括:
S81,喷淋水洗:将镀铜陶瓷基板3和第二挂具2用水喷淋30~90s。更为优选地,将镀铜陶瓷基板3用水喷淋60s,初步除去残留电镀液6。
S82,双水洗:将镀铜陶瓷基板3和第二挂具2先后浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s。更为优选地,将镀铜陶瓷基板3先后浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s,进一步去除残余电镀液6。
S83,热水洗:将镀铜陶瓷基板3和第二挂具2浸泡在50~80℃的热水中50~75s。更为优选地,将镀铜陶瓷基板3浸泡在60℃的热水中60s,确保残余电镀液6去除完全。待清洗步骤完成后,就可以将镀铜陶瓷基板3从第二挂具2上拆卸下来进入下一道工序。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法,包括以下步骤:
(1)将陶瓷基板3安装在第一挂具1的安装孔11上。
(2)对第一挂具1和陶瓷基板3进行表面预处理;其中,表面预处理步骤按照以下步骤顺序依次进行:
脱脂:浸泡在表面活性剂中90s;
酸洗:浸泡在体积分数为4%的H2SO中60s;
双水洗:依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s;
热水洗:浸泡在60℃的热水中60s。
(3)第一次电镀铜:第一挂具1悬挂于镀铜槽4的阴极棒上,选用磷铜球作为阳极5;使陶瓷基板3完全浸没在电镀液6进行第一次电镀铜,使得陶瓷基板3表面形成第一铜层31,获得初始镀件;其中,第一次电镀铜的工作温度保持在20~26℃之间,电流密度维持在1.7~2.2A/dm2之间,电镀液6包括以下成分配置而成:H2SO4 160-190g/L、CuSO4 60-90g/L、Cl-离子50-70ppm、平整剂5-20ml/L和光亮剂3-5ml/L。
(4)对初始镀件和第一挂具1进行清洗;其中,清洗步骤按照以下顺序进行:
喷淋水洗:用水喷淋60s。
双水洗:浸泡在两个注满水的水洗槽中各60s。
热水洗:浸泡在60℃的热水中60s。
(5)将初始镀件从第一挂具1转移安装到第二挂具2上;其中,第二挂具2为第一挂具1除去安装孔11以及与阴极棒接触部位12以外的表面均匀涂覆绝缘材料21而形成。
(6)对第二挂具2和初始镀件进行表面预处理;其中,本步骤中表面预处理步骤与步骤(2)中的表面预处理步骤一致。
(7)第二次电镀铜:第二挂具2悬挂于镀铜槽4的阴极棒上,选用磷铜球作为阳极5;使初始镀件完全浸没在电镀液6进行第二次电镀铜,使得第一铜层31表面形成第二铜层32,获得镀铜陶瓷基板3;其中,第二次电镀铜的工作温度、电流密度、电镀液6成分均与第一次电镀铜的相同。
其中,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之比为2:1,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度形成的铜镀层厚度为90μm。
(8)对镀铜陶瓷基板3和第二挂具2进行清洗;其中,本步骤中清洗步骤与步骤(4)中的清洗步骤一致。
实施例2
本实施例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法,与实施例1的区别之处在于:
步骤(7)第二次电镀铜中,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之比为1.8:1,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度形成的铜镀层厚度为70μm。
实施例3
本实施例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法,与实施例1的区别之处在于:
步骤(7)第二次电镀铜中,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之比为2.2:1,第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度形成的铜镀层厚度为80μm。
对比例1
本对比例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法,与实施例1的区别之处在于:
省略步骤(5)~(8),执行步骤(1)~(4),从而在陶瓷基板3表面形成一层厚90μm的铜镀层。
对比例2
本对比例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法,与实施例1的区别之处在于:
省略步骤(5)~(8),将步骤(1)~(4)当中的第一挂具1全部替换为第二挂具2后,执行步骤(1)~(4),从而在陶瓷基板3表面形成一层厚90μm的铜镀层。
将对比例1~2和实施例1~3进行铜镀层的均匀度进行对比,得到表1。其中,铜镀层均匀度的计算公式如下所示:
其中,Max为图7所示的五个铜镀层部位中最厚铜镀层部位的厚度,单位μm;Min为图7所示的五个铜镀层部位的当中最薄铜镀层的厚度,单位μm
表1.实施例1~3和对比例1~2铜镀层均匀度对照表
均匀度 | |
实施例1 | 12.6% |
实施例2 | 15.7% |
实施例3 | 14.3% |
对比例1 | 21.2% |
对比例2 | 24.7% |
由表1可见,使用第一挂具1和第二挂具2进行两次电镀铜的实施例1~3,铜镀层拥有较好的均匀度,均匀度维持在15%,尤其是当第一铜层31的厚度和第二铜层32的厚度之比为2:1时,均匀度最好。但对比例1~2的铜镀层均匀度较差,维持在20%~25%。此现象说明了使用不同挂具形成的第一铜层31和第二铜层32的形状互补,最终形成均匀性良好的铜镀层,大大改善了铜镀层厚度均匀度较差的问题,有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上;其中,所述第一挂具由具有导电性的材料制成;
S2,对所述第一挂具和所述陶瓷基板进行表面预处理;
S3,第一次电镀铜:所述第一挂具悬挂于镀铜槽的阴极棒上,将表面预处理过的所述陶瓷基板完全浸没在电镀液进行第一次电镀铜,使所述陶瓷基板表面形成第一铜层,获得初始镀件;其中,第一次电镀铜的工作温度保持在20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2;所述初始镀件包括所述陶瓷基板和在所述陶瓷基板表面形成的所述第一铜层;
S4,将所述初始镀件和所述第一挂具进行清洗;
S5,将所述初始镀件从所述第一挂具转移安装到第二挂具上;其中,所述第二挂具为所述第一挂具除去所述安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成;
S6,对所述第二挂具以及所述初始镀件进行表面预处理;
S7,第二次电镀铜:所述第二挂具悬挂于所述镀铜槽的阴极棒上,所述初始镀件完全浸没在所述电镀液中进行第二次电镀铜,使所述第一铜层表面形成第二铜层,获得镀铜陶瓷基板;其中,所述第二次电镀铜的工作温度保持20~26℃之间,电流密度为1.7~2.2A/dm2;
S8,将所述镀铜陶瓷基板及所述第二挂具进行清洗。
2.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述第一次电镀铜的时间与所述第一铜层的厚度的关系公式和所述第二次电镀铜的时间与所述第二铜层的厚度的关系公式均为:
其中,H为所述第一铜层的厚度或所述第二铜层的厚度;I为电流,单位A;t为镀铜时间,单位min;S为所述陶瓷基板的表面积,单位dm2;η为电流效率,取值范围95%~98%。
3.根据权利要求2所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述第一铜层的厚度和所述第二铜层的厚度之和为50~100μm。
4.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述第一铜层的厚度与所述第二铜层的厚度比为1.5~2.8:1。
5.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,选用磷铜球作为阳极。
6.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述表面预处理步骤按以下步骤顺序依次进行:
S21,脱脂:浸泡在表面活性剂中60~120s;
S22,酸洗:浸泡在酸中30~90s;
S23,双水洗:依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s;
S24,热水洗:浸泡在50~80℃的热水中50~75s。
7.根据权利要求6所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述酸洗步骤当中的酸为体积分数为2~7%的H2SO4。
8.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述清洗的步骤按以下步骤顺序依次进行:
S41,喷淋水洗:用水喷淋30~90s;
S42,双水洗:依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40~80s;
S43,热水洗:浸泡在50~80℃的热水中50~75s。
9.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述电镀液包括以下成分配置而成:H2SO4 160-190g/L、CuSO4 60-90g/L、Cl-离子50-70ppm、平整剂5-20ml/L和光亮剂3-5ml/L。
10.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法,其特征在于,所述第一挂具由不锈钢制成。
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