CN115522236A - 一种vcp脉冲电镀填孔工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺及其应用，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀液中进行至少一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；所述正向脉冲的电流密度为1～10A/dm2，脉宽为10～800ms；所述反向脉冲的电流密度为3～100A/dm2，脉宽为0.5～100ms；所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min。本发明所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，可降低投资和生产成本；同时，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上进行更高难度的盲孔电镀，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
Description
技术领域
本发明属于印制电路板制造技术领域，涉及一种VCP脉冲电镀填孔工艺，尤其涉及一种VCP脉冲电镀填孔工艺及其应用。
背景技术
印制电路板(PCB或PWB)制造行业内，使用脉冲电源，通过电镀铜的方式进行盲孔填充，大多数都在水平电镀生产线上完成。但是，由于水平电镀设备结构复杂、加工精密度高、技术壁垒且专利限制多，因此，水平电镀生产线的投资成本一直居高不下，且维修和使用成本高。垂直连续电镀生产线(VCP)是一种电镀效率与生产能力都比较高的电镀线，投资成本比较低。
在大多数PCB厂家采用直流电镀或者直流盲孔填充电镀。但是，直流电镀或直流盲孔填充电镀会产生较大的凹坑，对盲孔的填充效果一般，且会导致印制线路板表面的铜层较厚。由于在VCP电镀生产线上的阴阳极距离通常为8～15cm，而水平电镀生产线上的阴阳极距离通常为1～2cm，VCP电镀生产线的阴阳极距离比水平电镀生产线大很多，阳极分布状态也不相同，因此难以将水平生产线上的脉冲电镀直接引入VCP电镀生产线。
CN114126201A公开了一种基于脉冲VCP电镀的PCB板及其制备工艺，包括PCB载体基板，工艺步骤为：S1.真空压合；S2.水平沉铜；S3.VCP电镀；S4.自贴干膜；S5.激光直写曝光；S6.干膜显影；S7.二次电镀；S8.碱性蚀刻；S9.元件焊接；S10.阻焊印刷。该发明通过在PCB的内部、侧部和顶部设置有散热部件，提高了散热效率，将VCP电镀与激光直写曝光相结合的方式进行PCB板的生产，通过脉冲电流VCP电镀，镀铜深度能力达到100％，镀层孔铜与面铜厚度为1:1，显著提高产品品质。但是，该基于脉冲VCP电镀的PCB板及其制备工艺对盲孔的填充效果一般。
CN105543940A公开了一种提升VCP电镀线电镀均匀性的装置，包括，电镀槽，所述电镀槽内部充填有电镀药水，所述电镀槽上方设置有飞巴，所述飞巴上固定有用于夹持电路板的夹具，每个飞巴由至少3个夹具组成，每个飞巴上相邻夹具用导线电连接，相邻飞巴用导线电连接。所述飞巴、夹具主体材质为不锈钢，可导电。将相邻的夹具、飞巴用导线电连接，减小了电阻，提高了电镀效率，同时，电源电流被平均分配到各夹具，有效减少了电镀铜层厚度的极差，大幅提升了电路板的电镀均匀性。还公开了一种提升VCP电镀线电镀均匀性的方法，在夹具之间互相电联的基础上，调整电镀电压、电流，进一步提升了电路板的电镀均匀性。但是，该提升VCP电镀线电镀均匀性的方法对盲孔的填充效果一般，且会导致印制线路板表面的铜层较厚。
目前公开的VCP电镀工艺都有一定的缺陷，存在着对盲孔的填充效果一般，且生产制造的印制线路板表面的电镀铜层较厚的缺点。因此，开发一种新型的VCP电镀工艺至关重要。
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VCP脉冲电镀填孔工艺及其应用，本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺在VCP电镀生产线上使用脉冲电镀进行盲孔填充，并为了配适VCP电镀生产线而设计了新的脉冲电镀工艺；所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，可降低投资和生产成本；同时，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上进行更高难度的盲孔电镀填充，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀液中进行至少一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
所述正向脉冲的电流密度为1～10A/dm2，脉宽为10～800ms；
所述反向脉冲的电流密度为3～100A/dm2，脉宽为0.5～100ms；
所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min。本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺在VCP电镀生产线上使用脉冲电镀进行盲孔填充，并为了适配VCP电镀生产线而设计了新的脉冲电镀工艺；所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，降低投资与生产成本；同时，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上进行更高难度的盲孔电镀填充，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺包括在镀液中进行至少一段脉冲电镀，例如可以是一段、两段、三段、五段、十段或二十段，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中正向脉冲的电流密度为1～10A/dm2，例如可以是1A/dm2、2A/dm2、3A/dm2、4A/dm2、5A/dm2、6A/dm2、7A/dm2、8A/dm2、9A/dm2或10A/dm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中正向脉冲的脉宽为10～800ms，例如可以是10ms、20ms、30ms、40ms、50ms、60ms、70ms、80ms、90ms、100ms、110ms、120ms、130ms、140ms、150ms、200ms、300ms、400ms、500ms、600ms、700ms或800ms，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中反向脉冲的电流密度为3～100A/dm2，例如可以是3A/dm2、4A/dm2、5A/dm2、6A/dm2、7A/dm2、8A/dm2、9A/dm2、10A/dm2、20A/dm2、30A/dm2、40A/dm2、50A/dm2、60A/dm2、70A/dm2、80A/dm2、90A/dm2或100A/dm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中反向脉冲的脉宽为0.5～100ms，例如可以是0.5ms、0.6ms、0.7ms、0.8ms、0.9ms、1ms、3ms、5ms、8ms、10ms、12ms、15ms、18ms、20ms、22ms、25ms、27ms、30ms、40ms、50ms、60ms、70ms、80ms、90ms或100ms，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min，例如可以是10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、70min、80min、90min或100min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为6～20cm，例如可以是6cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm或20cm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为6～15cm。
优选地，所述脉冲电镀中镀液的温度为30～45℃，例如可以是30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、42℃或45℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为38～42℃。
作为本发明一种优选的技术方案，所述正向脉冲的电流密度为3.5～10A/dm2，例如可以是3.5A/dm2、4A/dm2、4.5A/dm2、5A/dm2、5.5A/dm2、6A/dm2、6.5A/dm2、7A/dm2、7.5A/dm2、8A/dm2、8.5A/dm2、9A/dm2、9.5A/dm2或10A/dm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述正向脉冲的脉宽为20～500ms，例如可以是20ms、30ms、40ms、50ms、60ms、70ms、80ms、90ms、100ms、110ms、120ms、130ms、140ms、150ms、200ms、250ms、300ms、350ms、400ms、450ms或500ms，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述反向脉冲的电流密度为10～80A/dm2，例如可以是10A/dm2、15A/dm2、20A/dm2、25A/dm2、30A/dm2、35A/dm2、40A/dm2、45A/dm2、50A/dm2、55A/dm2、60A/dm2、65A/dm2、70A/dm2、75A/dm2或80A/dm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述反向脉冲的脉宽为1～30ms，例如可以是1ms、2ms、3ms、4ms、5ms、6ms、7ms、8ms、10ms、12ms、14ms、16ms、18ms、20ms、22ms、24ms、26ms、28ms或30ms、，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为25～60min，例如可以是25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:(2～15)，例如可以是1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或1:15，优选为1:(3～8)。
优选地，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为(5～30):1，例如可以是5:1、7:1、10:1、12:1、15:1、17:1、20:1、22:1、25:1、27:1或30:1；优选为(15～25):1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行第一停顿，再进行反向脉冲。
优选地，所述第一停顿的时间为0.1～2ms，例如可以是0.1ms、0.3ms、0.5ms、0.7ms、1ms、1.2ms、1.4ms、1..6ms、1.8ms或2ms，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行第二停顿，再进行正向脉冲。
优选地，所述第二停顿的时间为0.1～2ms，例如可以是0.1ms、0.3ms、0.5ms、0.7ms、1ms、1.2ms、1.4ms、1.6ms、1.8ms或2ms，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述镀液包括镀铜液。
优选地，所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源。
作为本发明一种优选的技术方案，所述镀铜液中铜离子的浓度为35～75g/L，硫酸根离子的浓度为30～150g/L，氯离子浓度为0.03～0.12g/L，亚铁离子浓度为1～30g/L，电解后三价铁离子浓度为1～12g/L。
本发明镀铜液中铜离子的浓度为35～75g/L，例如可以是35g/L、40g/L、45g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L或75g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明镀铜液中硫酸根离子的浓度为30～150g/L，例如可以是30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L、90g/L、100g/L、110g/L、120g/L、130g/L、140g/L或150g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明镀铜液中氯离子浓度为0.03～0.12g/L，例如可以是0.03g/L、0.04g/L、0.05g/L、0.06g/L、0.07g/L、0.08g/L、0.09g/L、0.1g/L、0.11g/L或0.12g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明镀铜液中亚铁离子浓度为1～30g/L，例如可以是1g/L、3g/L、5g/L、7g/L、9g/L、10g/L、12g/L、15g/L、17g/L、20g/L、22g/L、25g/L、27g/L或30g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明镀铜液中三价铁离子浓度为1～12g/L，例如可以是1g/L、2g/L、5g/L、7g/L、9g/L、10g/L或12g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述镀铜液中三价铁离子浓度为1.5～4.9g/L，例如可以是1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、3.6g/L、3.7g/L、3.8g/L、3.9g/L、4g/L、4.1g/L、4.2g/L、4.3g/L、4.4g/L、4.5g/L、4.6g/L、4.7g/L、4.8g/L或4.9g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述铁源包括铁氧化物、铁氢氧化物或铁盐中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括铁氧化物与铁氢氧化物的组合，铁氢氧化物与铁盐的组合，或铁氧化物、铁氢氧化物与铁盐的组合。
优选地，所述铁盐包括硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁、硝酸亚铁、甲基磺酸亚铁或甲基磺酸铁中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硫酸亚铁与硫酸铁的组合，硫酸铁与硝酸铁的组合，硝酸铁与硝酸亚铁的组合，硝酸亚铁与甲基磺酸亚铁的组合，甲基磺酸亚铁与甲基磺酸铁的组合，硫酸亚铁、硫酸铁与硝酸铁的组合，或硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁与硝酸亚铁的组合。。
优选地，所述氯源包括氯化钠、氯化钾或盐酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氯化钠与氯化钾的组合，氯化钾与盐酸的组合，或氯化钠、氯化钾与盐酸的组合。
示例性地，作为本发明一种优选的技术方案，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行至少一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
所述正向脉冲的电流密度为3.5～10A/dm2，脉宽为20～500ms，所述反向脉冲电流密度为10～50A/dm2，脉宽为1～30ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:(3～8)，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为(15～25):1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行0.1～2ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行0.1～2ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为6～20cm，优选为6～15cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为20～45℃，优选为38～42℃；
所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min，优选为25～60min。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述VCP脉冲电镀填孔工艺的应用，所述VCP脉冲电镀填孔工艺用于制造印制电路板。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺在VCP电镀生产线上使用脉冲电镀进行盲孔填充，并为了适配VCP电镀生产线而设计了新的脉冲电镀工艺；所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，投资与生产成本较低；同时，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上进行更高难度的盲孔电镀填充，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
附图说明
图1为实施例1中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片。
图2为实施例2中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片。
图3为实施例5中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片。
图4为对比例1中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片。
具体实施方式
下面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，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行三段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
第一段脉冲电镀：
正向脉冲的电流密度为4.6A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为26A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:5.65，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
第一段脉冲电镀的时间为10min；
第二段脉冲电镀：
正向脉冲的电流密度为5A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为30A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:6，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
第二段脉冲电镀的时间为10min；
第三段脉冲电镀：
正向脉冲的电流密度为5.2A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为34A/dm2，脉宽为5ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:6.54，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为16:1；
第三段脉冲电镀的时间为10min；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为13cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为40℃；
所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源，所述镀铜液中铜离子的浓度为67g/L，硫酸的浓度为50g/L，氯离子浓度为0.07g/L，亚铁离子浓度为18g/L，电解后镀液中三价铁离子浓度为4g/L。
实施例2
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行五段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
第一段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为4.9A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为26A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:5.3，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第一段脉冲电镀的时间为8min；
第二段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为5A/dm2，脉宽为800ms，所述反向脉冲电流密度为29A/dm2，脉宽为100ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:5.8，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为8:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第二段脉冲电镀的时间为8min；
第三段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为5.2A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为31A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:5.96，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第三段脉冲电镀的时间为8min；
第四段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为5.3A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为32A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:6，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第四段脉冲电镀的时间为8min；
第五段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为5.4A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为34A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:6.3，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第五段脉冲电镀的时间为8min；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为10cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为40℃；
所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源，所述镀铜液中铜离子的浓度为70g/L，硫酸的浓度为60g/L，氯离子浓度为0.08g/L，亚铁离子浓度为20g/L，电解后镀液中三价铁离子浓度为1.5g/L。
实施例3
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行二段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
第一段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为3.5A/dm2，脉宽为500ms，所述反向脉冲电流密度为10.5A/dm2，脉宽为30ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:3，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为16.67:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行2ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行2ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第一段脉冲电镀的时间为10min；
第二段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为10A/dm2，脉宽为10ms，所述反向脉冲电流密度为100A/dm2，脉宽为0.5ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:10，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行0.1ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行0.1ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第二段脉冲电镀的时间为15min；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为6cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为35℃；
所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源，所述镀铜液中铜离子的浓度为70g/L，硫酸的浓度为70g/L，氯离子浓度为0.1g/L，亚铁离子浓度为15g/L，电解后镀液中三价铁离子浓度为1g/L。
实施例4
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行二段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
第一段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为3.25A/dm2，脉宽为150ms，所述反向脉冲电流密度为10Adcm2，脉宽为8ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:3.1，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为18.75:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行0.6ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行1.5ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第一段脉冲电镀的时间为30min；
第二段脉冲电镀：
所述正向脉冲的电流密度为7A/dm2，脉宽为20ms，所述反向脉冲电流密度为50A/dm2，脉宽为1ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:7.14，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行1.5ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行0.6ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
第二段脉冲电镀的时间为30min；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为20cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为40℃；
所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源，所述镀铜液中铜离子的浓度为67g/L，硫酸的浓度为60g/L，氯离子浓度为0.06g/L，亚铁离子浓度为15g/L，电解后镀液中三价铁离子浓度为4.9g/L。
实施例5
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
正向脉冲的电流密度为4.6A/dm2，脉宽为80ms，所述反向脉冲电流密度为26A/dm2，脉宽为4ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:5.65，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为20:1；
脉冲电镀的时间为30min；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为13cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为40℃；
所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源，所述镀铜液中铜离子的浓度为65g/L，硫酸的浓度为60g/L，氯离子浓度为0.08g/L，亚铁离子浓度为15g/L，电解后镀液中三价铁离子浓度为4g/L。
实施例6
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，除脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为5cm外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，除脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为20cm外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，除脉冲电镀中镀液的温度为25℃外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种VCP脉冲电镀填孔工艺，除脉冲电镀中镀液的温度为50℃外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种VCP直流电镀填孔工艺，所述VCP直流电镀填孔工艺包括印制电路板在镀铜液中进行直流电镀，直流电镀的电流密度为2.5A/dm2，直流电镀的时间为50min。
实施例1～9与对比例1中的印制电路板的板厚为1.0mm，双面钻有的盲孔孔径为100μm，深度为60μm；前处理工艺包括印制电路板经过化学镀铜获得底铜厚度为0.3～0.5μm的铜层后，再使用8～10％硫酸溶液在室温下浸泡1～1.5min，闪镀后使镀层的厚度加厚至3～5μm。
以实施例1～9中经过VCP脉冲电镀填孔工艺的印制线路板与对比例1中经过VCP直流电镀填孔工艺的印制线路板进行测试，所述测试包括：取印制线路板的盲孔位置进行切片，采用型号为BX53MTRF-S奥林巴斯金相显微镜在200倍率下观察填充效果，测得的凹坑情况与镀铜层的厚度如表1所示，实施例1中盲孔位置测得的金相图片如图1所示，实施例2中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片如图2所示，实施例5中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片如图3所示，对比例1中印制线路板的盲孔位置测得的金相图片如图4所示；
表1
| 凹坑情况 | 镀铜层的厚度(μm) | |
| 实施例1 | 无凹坑 | 7 |
| 实施例2 | 无凹坑 | 6 |
| 实施例3 | 无凹坑 | 10 |
| 实施例4 | 无凹坑 | 8 |
| 实施例5 | 较浅凹坑 | 11 |
| 实施例6 | 较深凹坑 | 15 |
| 实施例7 | 较深凹坑 | 18 |
| 实施例8 | 较深凹坑 | 15 |
| 实施例9 | 较深凹坑 | 20 |
| 对比例1 | 较深凹坑 | 18 |
由表1可得：
(1)以实施例1～4中VCP脉冲电镀填孔工艺制备得到的印制线路板的盲孔中无凹坑且镀铜层的厚度较小；本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺在VCP电镀生产线上使用脉冲电镀进行盲孔填充，并为了适配VCP电镀生产线而设计了新的脉冲电镀工艺；所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，投资与生产成本较低，所述VCP脉冲电镀填孔工艺能够得到质量较高的印制线路板；
(2)通过实施例1与实施例5的对比可知，本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺仅进行一段脉冲电镀时，虽然也能够得到质量较好的印制线路板，但是相对于多段脉冲电镀，一段脉冲电镀后盲孔中的凹坑更大且铜镀层的厚度更大；
(3)通过实施例1与实施例6和7的对比可知，本发明的脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离会影响盲孔中的凹坑情况与铜镀层的厚度；当阴极与阳极之间的距离过长时，会导致离子的传输过程较慢，会导致镀层的质量降低且会造成镀层的沉积不均匀，从而产生凹坑；当阴极与阳极之间的距离过短时，会导致离子的传输过程过快，阴极处离子的分布不均匀，从而导致沉积的镀层的质量降低，还会因此造成铜镀层沉积不均匀；
(4)通过实施例1与实施例8和9的对比可知，本发明中脉冲电镀中镀液的温度会影响盲孔中的凹坑情况与铜镀层的厚度；当镀液的温度过低时，会导致镀液中离子的传输速度变慢，且会造成阴极的极性下降，从而造成阴极沉积的铜镀层的质量降低与厚度的增加；当镀液中的温度过高时，会导致镀液中离子的传输速度变快，且会造成阴极的极性上升，还会造成阴极上沉积的铜镀层的沉积不均匀，从而产生凹坑；
(5)通过实施例1与对比例1的对比可知，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上运行更高难度的盲孔电镀，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
综上所述，本发明中VCP脉冲电镀填孔工艺在VCP电镀生产线上使用脉冲电镀进行盲孔填充，并为了适配VCP电镀生产线而设计了新的脉冲电镀工艺；所述VCP脉冲电镀填孔工艺对设备的要求较低，投资与生产成本较低；同时，相比于直流电度，脉冲电镀的用时较短，具有更高的生产效率，能够在VCP电镀生产线上进行更高难度的盲孔电镀，且能够避免直流电镀中频繁出现的凹坑过大与孔内空洞等不良现象。
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VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括印制电路板在镀液中进行至少一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
所述正向脉冲的电流密度为1～10A/dm2，脉宽为10～800ms；
所述反向脉冲的电流密度为3～100A/dm2，脉宽为0.5～100ms；
所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min。
2.根据权利要求1所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为6～20cm，优选为6～15cm；
优选地，所述脉冲电镀中镀液的温度为30～45℃，优选为38～42℃。
3.根据权利要求1或2所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述正向脉冲的电流密度为3.5～10A/dm2；
优选地，所述正向脉冲的脉宽为20～500ms；
优选地，所述反向脉冲的电流密度为10～80A/dm2；
优选地，所述反向脉冲的脉宽为1～30ms；
优选地，所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为25～60min。
4.根据权利要求1～3任一项所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:(2～15)，优选为1:(3～8)；
优选地，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为(5～30):1；优选为(15～25):1。
5.根据权利要求1～4任一项所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行第一停顿，再进行反向脉冲；
优选地，所述第一停顿的时间为0.1～2ms；
优选地，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行第二停顿，再进行正向脉冲；
优选地，所述第二停顿的时间为0.1～2ms。
6.根据权利要求1～5任一项所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述镀液包括镀铜液；
优选地，所述镀铜液的溶质包括：五水硫酸铜、浓硫酸、氯源与铁源。
7.根据权利要求6所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述镀铜液中铜离子的浓度为35～75g/L，硫酸根离子的浓度为30～150g/L，氯离子浓度为0.03～0.12g/L，亚铁离子浓度为1～30g/L，三价铁离子浓度为1～12g/L；
优选地，所述镀铜液中三价铁离子浓度为1.5～4.9g/L。
8.根据权利要求6或7所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述铁源包括铁氧化物、铁氢氧化物或铁盐中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述铁盐包括硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁、硝酸亚铁、甲基磺酸亚铁或甲基磺酸铁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述氯源包括氯化钠、氯化钾或盐酸中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1～8任一项所述的VCP脉冲电镀填孔工艺，其特征在于，所述VCP脉冲电镀填孔工艺包括在镀铜液中进行至少一段脉冲电镀，所述脉冲电镀包括重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；
所述正向脉冲的电流密度为3.5～10A/dm2，脉宽为20～500ms，所述反向脉冲电流密度为10～50A/dm2，脉宽为1～30ms；所述正向脉冲的电流密度与反向脉冲的电流密度比为1:(3～8)，所述正向脉冲的脉宽与反向脉冲的脉宽比为(15～25):1；
所述脉冲电镀的正向脉冲之后进行0.1～2ms的第一停顿，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀的反向脉冲之后进行0.1～2ms的第二停顿，再进行正向脉冲；
所述脉冲电镀中阴极与阳极之间的距离为6～20cm，优选为6～15cm；所述脉冲电镀中镀液的温度为20～45℃，优选为38～42℃；
所述VCP脉冲电镀填孔工艺的总时间为10～100min，优选为25～60min。
10.一种如权利要求1～9任一项所述VCP脉冲电镀填孔工艺的应用，其特征在于，所述VCP脉冲电镀填孔工艺用于制造印制电路板。
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- 2022-10-08 CN CN202211223030.XA patent/CN115522236A/zh active Pending
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