CN114411214A - 一种铜基板电镀铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜基板电镀铜的方法，包括以下步骤：采用无光泽剂的第一电镀液对铜基板进行电镀，以在铜基板上形成第一镀铜层；而后采用含光泽剂的第二电镀液对铜基板进行电镀，以在第一镀铜层上形成第二镀铜层。本发明通过优化工艺流程，先采用无光泽剂的电镀液进行电镀，铜离子沉积会沿着铜基材的结晶继续进行外延生长，成为单纯的铜结晶，从而在铜基材上电镀形成一层无杂质的第一镀铜层，再在第一镀铜层上采用含有光泽剂的电镀液进行电镀形成一层平整光亮的第二镀铜层，避免了电镀毛刺和针孔的问题，且本发明方法具有加工成本低、流程简单和效果好的特点。

Description

一种铜基板电镀铜的方法
技术领域
本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种铜基板电镀铜的方法。
背景技术
随着高科技的蓬勃发展，电子产品日趋智能及复杂化，电子元件的体积趋于微小化，单位面积上的密集度也愈来愈高，而这种情况带来的直接影响是电子产品在运行过程中产生的热量越来越大。倘若没有良好的散热方式来排除电子所产生的热，这些过高的温度将导致电子元件产生电子游离与热应力等现象，造成整体的稳定性降低，以及缩短电子元件本身的寿命；电路板上的发热电子元器件的过热保护一般是采用散热器，散热器可以采用普通散热器或者热管散热器，并且在散热器的基础上可以进一步的采用强迫风冷。
现有使用绝缘材料(如FR4)为基板的印刷电路板本身已经不能满足大功率散热要求，因此，金属基板因其良好的散热效果而得到广泛的应用，而市场上现在使用的金属基板，普遍地是采用铜基或铝基作为金属基。
印制电路板中的铜基板具有通过大电流、高导热的性质，在电路板行业中具有不可替代的位置；但铜基板的铜基材一般是火法精炼的板材，这种基材表面和内部均含有一些微量的杂质，直接在这种铜基材上采用常规的电镀液进行电镀铜，会出现晶界不明显的现象，在表面不均匀地吸附有机光泽剂，造成沉积铜离子在局部位置出现极化，这个极化产生的凸起还会在光泽剂(即加速剂)的作用下一直持续下去，直至电镀完成，形成肉眼可见的毛刺(如图1所示)，还会出现电镀针孔等问题(如图2所示)，甚至出现铜基板电镀孔内的毛刺堵塞插件孔的现象。
发明内容
本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种铜基板电镀铜的方法，先采用无光泽剂的电镀液进行电镀，铜离子沉积会沿着铜基材的结晶继续进行外延生长，成为单纯的铜结晶，再采用有光泽剂的电镀液进行电镀，避免了电镀毛刺和针孔的问题。
第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铜基板电镀铜的方法，包括以下步骤：
S1、采用无光泽剂的第一电镀液对铜基板进行电镀，以在铜基板上形成第一镀铜层；
S2、而后采用含光泽剂的第二电镀液对铜基板进行电镀，以在第一镀铜层上形成第二镀铜层。
进一步的，步骤S1中，电镀时的电压为0.5-1.2V，电镀时间为10min以上。
进一步的，步骤S1中，电镀后控制所述第一镀铜层的厚度≥3μm。
进一步的，步骤S1中，无光泽剂的第一电镀液包括浓度为250g/L的硫酸、浓度为75g/L的五水硫酸铜和60ppm的氯离子。
进一步的，步骤S2中，电镀时的电流密度为3ASD。
进一步的，步骤S2中，第二电镀液中光泽剂的浓度为1.5-4.0mL/L，氯离子的浓度为45*10-3～85*10-3g/L。
进一步的，步骤S2中，第二电镀液电镀时的温度控制在25-35℃。
进一步的，在步骤S1之前还包括以下步骤：
S01、在铜基板上钻孔；
S02、而后通过沉铜使孔金属化。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过优化工艺流程，先采用无光泽剂的电镀液进行电镀，铜离子沉积会沿着铜基材的结晶继续进行外延生长，成为单纯的铜结晶，从而在铜基材上电镀形成一层无杂质的第一镀铜层，再在第一镀铜层上采用含有光泽剂的电镀液进行电镀形成一层平整光亮的第二镀铜层，避免了电镀毛刺和针孔的问题，且本发明方法具有加工成本低、流程简单和效果好的特点；另外，无光泽剂的电镀液电镀效率比有光泽剂的电镀液电镀效率高很多，因此本发明方法也可有效提高电镀效率和生产效率。
附图说明
图1为现有技术中在铜基材上电镀后产生毛刺的局部扫描电子显微镜图像；
图2为现有技术中在铜基材上电镀后产生针孔的局部扫描电子显微镜图像；
图3为实施例中在铜基板上形成第一电镀层后的局部扫描电子显微镜图像；
图4为实施例中在铜基板上形成第二电镀层后的局部扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
电镀有机添加剂的作用--有机物吸附的作用，如下：
光泽剂(Brightener)，光泽剂会在氯离子协助下会产生一种“去极化”或压低“过电位”的作用，因而会出现加速镀铜的效应，故又称加速剂。且因此剂还将进入镀铜层中参与结构，会影响或干预到铜原子沉积的自然结晶方式，促使变成更为细腻的组织，故又称为细晶剂。
整平剂(Leveller)，此剂与Cu2+一样带有很强的正电性，很容易被吸着在被镀件表面电流密度较高处(即负电极性较强处)，并与铜离子出现竞争的场面，使得铜原子在高电流处不易落脚，但却又不致影响低电流区的镀铜，使得原本起伏不平的表面变得更为平坦，因而称为Leveller。
由于整平剂带正电性，在铜面作为阳极时，整平剂会从阳极上剥离，调整阳极的电压就可以调控整平剂在阳极附着的密度，从而可以控制阳极铜面被腐蚀的微观粗糙度。
有机添加剂一方面置换被吸附的抑制剂促进铜的成核，另一方面优先吸附在某些活性较高、生长速率较快的晶面上使得吸附金属离子进入这些活性点有困难，于是这些晶面的生长速率下降这样就可能使整个晶面的生长速度均匀形成结构致密、定向排列整齐的晶体。
粗化前的铜面结晶需要越细腻越好，有利于产生低轮廓的晶间腐蚀。
实施例
本实施例所示的一种铜基板电镀铜的方法，依次包括以下步骤：
a、采用无光泽剂的第一电镀液对铜基板进行全板电镀，以在铜基板的铜基材上形成第一镀铜层(如图3所示)。
其中,电镀时的电压为0.5-1.2V，电镀时间为10min以上，并使电镀后控制第一镀铜层的厚度≥3μm，在实际生产验证中，第一镀铜层的最低厚度需要保证在3微米厚才能消除基底的铜基的影响，避免出现电镀毛刺和针孔的问题；在一具体应用案例中，通过电镀60min将第一镀铜层镀至30μm的厚度，无光泽剂的电镀液电镀效率比有光泽剂的电镀液电镀效率高很多，适当延长无光泽剂的电镀液的电镀时间也可有效提高电镀效率和生产效率。
具体的，该无光泽剂的第一电镀液包括质量百分比浓度为250g/L的硫酸、质量百分比浓度为75g/L的五水硫酸铜和60ppm的氯离子。
b、而后采用含光泽剂的第二电镀液对铜基板进行全板电镀，以在第一镀铜层上形成第二镀铜层(如图4所示)；电镀时的电流密度为3ASD，将第二镀铜层的厚度电镀至所需的铜厚度为止。
其中，第二电镀液中光泽剂的质量百分比浓度为1.5-4.0mL/L，氯离子的质量百分比浓度为45*10-3～85*10-3g/L；且第二电镀液电镀时的温度控制在25-35℃。
本实施例中，该铜基板为内层或外层具有铜基的的多层板，且在步骤a之前，多层板先依次经过钻孔和沉铜，上述工序具体如下：
(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板、半固化片和铜基材，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz。
(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。
(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将芯板、半固化片、铜基材按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成多层板。
(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在多层板上进行钻孔加工。
(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm。
实施例2
针对一些表面粗糙度要求比较低的板，本实施例所示的一种铜基板电镀铜的方法，其与实施例1的不同之点在于减少了步骤b，只采用步骤a中不含光泽剂的第一电镀液进行全板电镀，直接在铜基材上电镀上一层设计所需厚度的镀铜层。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种铜基板电镀铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用无光泽剂的第一电镀液对铜基板进行电镀，以在铜基板上形成第一镀铜层；
S2、而后采用含光泽剂的第二电镀液对铜基板进行电镀，以在第一镀铜层上形成第二镀铜层。
2.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S1中，电镀时的电压为0.5-1.2V，电镀时间为10min以上。
3.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S1中，电镀后控制所述第一镀铜层的厚度≥3μm。
4.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S1中，无光泽剂的第一电镀液包括浓度为250g/L的硫酸、浓度为75g/L的五水硫酸铜和60ppm的氯离子。
5.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S2中，电镀时的电流密度为3ASD。
6.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S2中，第二电镀液中光泽剂的浓度为1.5-4.0mL/L。
7.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，步骤S2中，第二电镀液电镀时的温度控制在25-35℃。
8.根据权利要求1所述的铜基板电镀铜的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括以下步骤：
S01、在铜基板上钻孔；
S02、而后通过沉铜使孔金属化。
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