CN115679305B - 一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺。为了提高印制板用铝箔表面化学镀铜的镀层质量以及生产效率，本发明从化学镀铜沉积速率、铜覆盖率以及化学镀液的稳定性三个维度进行考察，最终将化学镀铜液的组成确定为五水硫酸铜32‑53g/L、次亚磷酸钠26‑39g/L、山梨醇62‑103g/L、2‑巯基苯并噻唑5‑13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.0‑10.2。经过上述镀铜液处理后，可以获得覆盖率超过99%的化学镀铜层。
Description
技术领域
本发明涉及铝箔表面化学镀铜领域，具体涉及一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺。
背景技术
通常把在敷有强导体的基板上，按设计制成的提供元器件之间电气连接的导电图形称为印制线路，把印制线路的成品板成为印制板，简称PCB。印制板具有减少布线差错、体积小、重量轻、可自动化生产等优点而得到了广泛应用。
化学镀铜是印制板常见的表面化学镀铜处理工艺。然而，化学镀铜的沉积速率如果过慢，则基材表面吸附的催化剂颗粒会脱附到镀液中，造成材料表面沉积不上镀层，出现漏镀的现象；而如果沉积速率过快，则会造成镀液不稳定，可能使部分待镀表面有来自溶液分解的铜粉吸附在表面，产生溢镀现象，形成异常凸起。针对上述问题，提高印制板表面的化学镀铜质量迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺，该方法可以提高印制板用铝箔表面铜镀层的质量。
一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺，包括以下步骤：
预处理：以铝箔为基材，用乙醇和NaOH溶液先后对其进行清洗处理，之后，用去离子水除去表面残留的处理剂；
敏化处理：用5-10%SnCl2和8-12%HCl的混合溶液对铝箔进行敏化处理，处理温度为35-40℃，处理时间为30-45min；
活化处理：用30-35ml/L的HCl和0.15-0.2g/L的氯化钯溶液在35-40℃下对铝箔进行活化处理，处理时间25-30min；
化学镀铜：活化处理后的铝箔无需水洗，直接放入化学镀铜液中，其中，化学镀铜液由以下物质组成：五水硫酸铜32-53g/L、次亚磷酸钠26-39g/L、山梨醇62-103g/L、2-巯基苯并噻唑5-13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.0-10.2。
优选地，镀铜前还包括对铝箔进行钻孔处理。
优选地，所述钻孔处理需要使用润滑剂。
优选地，所述润滑剂包括水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂，其中，树脂包括水溶性丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种；表面活性剂选自PlurafacLF221、DF40、CA60、TEGOPREN 5840中的一种或多种；水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂的用量比为70∶10-20∶10-15∶5-8。
优选地，所述化学镀铜的温度为50-60℃。
优选地，化学镀铜层的厚度为9.8-10.2μm。
优选地，所述敏化处理过程需不间断搅拌。
优选地，所述化学镀铜的沉积速率为6μm·h-1-11μm·h-1。
优选地，化学镀铜的铜覆盖率超过99%。
为了提高印制板用铝箔表面化学镀铜的镀层质量以及生产效率，本发明从化学镀铜沉积速率、铜覆盖率以及化学镀液的稳定性三个维度进行考察，最终将化学镀铜液的组成确定为五水硫酸铜32-53g/L、次亚磷酸钠26-39g/L、山梨醇62-103g/L、2-巯基苯并噻唑5-13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.0-10.2。经过上述镀铜液处理后，可以获得覆盖率超过99%的化学镀铜层。
具体实施方式
下面通过具体试验例来验证本发明的技术效果，但是本发明的实施方式不局限于此。
试验例1
预处理：以铝箔为基材，用乙醇和NaOH溶液先后对其进行清洗处理，处理时间根据铝箔表面的杂质情况而定，之后，用去离子水除去表面残留的处理剂；
敏化处理：用5%SnCl2和8%HCl的混合溶液对铝箔进行敏化处理，处理温度为38℃，处理时间为40min，敏化处理过程需不间断搅拌；
活化处理：用30ml/L的HCl和0.15g/L的氯化钯溶液在38℃下对铝箔进行活化处理，处理时间25min；
化学镀铜：活化处理后的铝箔无需水洗，直接放入化学镀铜液中，其中，化学镀铜液由以下物质组成：五水硫酸铜32g/L、次亚磷酸钠26g/L、山梨醇62g/L、2-巯基苯并噻唑5mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.8。通过调整镀铜时间，使得铝箔表面的化学镀层厚度为10±0.2μm，化学镀铜温度为55℃。
试验例2
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中五水硫酸铜的用量为47g/L。
试验例3
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中五水硫酸铜的用量为68g/L。
试验例4
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中次亚磷酸钠的用量为35g/L。
试验例5
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中次亚磷酸钠的用量为43g/L。
试验例6
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中山梨醇的用量为80g/L。
试验例7
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中山梨醇的用量为103g/L。
试验例8
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中2-巯基苯并噻唑的用量为13mg/L。
试验例9
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中2-巯基苯并噻唑的用量为50mg/L。
试验例10
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中五水硫酸铜的用量为20g/L。
试验例11
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中五水硫酸铜的用量为90g/L。
试验例12
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中次亚磷酸钠的用量为15g/L。
试验例13
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中次亚磷酸钠的用量为60g/L。
试验例14
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中山梨醇的用量为40g/L。
试验例15
与试验例1的区别仅仅在于：化学镀铜液中山梨醇的用量为120g/L。
进一步地，发明人用去离子水清洗试验例1-15的镀铜铝箔，并评价镀层的铜覆盖率，具体方法为：使用扫描电子显微镜得到SEM照片，以能够确定铜镀层的针孔、异常凸起等缺陷的亮度阈值，将SEM照片二值化，基于二值化后的图像，测定形成铜镀层的面积比率。
另一方面，发明人通过质量增加法测定试验例1-15中镀铜液的沉积速率。
各样品的试验结果如表1所示，其中，铜覆盖率低于99%定义为不合格，铜覆盖率介于99.0%-99.8%定义为合格，铜覆盖率高于99.8%定义为优秀。
表1 试验例1-15的试验结果
| 编号 | 沉积速率/μm·h<sup>-1</sup> | 铜覆盖率 |
| 试验例1 | 6.37 | 合格 |
| 试验例2 | 8.26 | 合格 |
| 试验例3 | 7.14 | 合格 |
| 试验例4 | 9.53 | 优秀 |
| 试验例5 | 10.71 | 合格 |
| 试验例6 | 8.57 | 合格 |
| 试验例7 | 8.21 | 合格 |
| 试验例8 | 6.40 | 合格 |
| 试验例9 | 6.97 | 合格 |
| 试验例10 | 5.31 | 不合格 |
| 试验例11 | 15.67 | 不合格 |
| 试验例12 | 4.13 | 不合格 |
| 试验例13 | 16.73 | 不合格 |
| 试验例14 | 12.89 | 不合格 |
| 试验例15 | 3.04 | 不合格 |
从表1可以看到，稳定剂2-巯基苯并噻唑对于化学镀铜的沉积速率影响不大，即使试验例9选用了过量的2-巯基苯并噻唑，沉积速率也是处于可接受的范围，但是，实际生产中，无需使用过多的稳定剂，因此，本发明将稳定剂的使用量控制为5-13mg/L。
另一方面，从试验结果来看，影响沉积速率的主要因素为铜源、还原剂次亚磷酸钠以及络合剂山梨醇的用量，且沉积速率直接影响镀铜质量，当沉积速率介于6μm·h-1-11μm·h-1之间时，可以获得令人满意的铜镀层质量，与之相对应的化学镀铜液组成则为：五水硫酸铜32-68g/L、次亚磷酸钠26-43g/L、山梨醇62-103g/L、2-巯基苯并噻唑5-13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.8。
接下来，我们对化学镀铜液的稳定性进行考察，具体方法为：在化学镀铜液中滴加15mL加速剂，并使化学镀液维持在65℃，采用500rpm的恒速磁力进行搅拌，并记录镀液开始变黑的时间，其中，加速剂由1g/L的氯化钯和10ml/L的盐酸溶液组成。
实验结果表明，在试验例1的化学镀液中其他成分不变的情况下，五水硫酸铜的含量超过53g/L时，化学镀液在90min内开始变黑，另外，同样是在试验例1的化学镀液中其他成分不变的情况下，次亚磷酸钠的含量超过39g/L时，化学镀液在90min内开始变黑。与之相对应的是，在试验例1的化学镀液中其他成分不变的情况下，山梨醇的含量为62-103g/L时，以及/或2-巯基苯并噻唑的含量为5-13mg/L时，都能保证化学镀液在90min内不出现变黑现象。
所以，根据化学镀液的稳定性试验，发明人最终将化学镀铜液的组成确定为：五水硫酸铜32-53g/L、次亚磷酸钠26-39g/L、山梨醇62-103g/L、2-巯基苯并噻唑5-13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.8。
接下来，将上述化学镀铜液应用于印制板用铝箔的表面镀铜工艺中，镀铜步骤顺序可以按照试验例1进行。另外，镀铜之前需对铝箔进行钻孔处理，钻孔处理需要选用合适的润滑剂，本发明使用的润滑剂包括水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂，其中，树脂包括水溶性丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种；表面活性剂选自PlurafacLF221、DF40、CA60、TEGOPREN 5840中的一种或多种；水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂的用量比为70∶10-20∶10-15∶5-8。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种印制板用铝箔表面化学镀铜处理工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
预处理：以铝箔为基材，用乙醇和NaOH溶液先后对其进行清洗处理，之后，用去离子水除去表面残留的处理剂；
敏化处理：用5-10%SnCl2和8-12%HCl的混合溶液对铝箔进行敏化处理，处理温度为35-40℃，处理时间为30-45min；
活化处理：用30-35ml/L的HCl和0.15-0.2g/L的氯化钯溶液在35-40℃下对铝箔进行活化处理，处理时间25-30min；
化学镀铜：活化处理后的铝箔无需水洗，直接放入化学镀铜液中，其中，化学镀铜液由以下物质组成：五水硫酸铜32-53g/L、次亚磷酸钠26-39g/L、山梨醇62-103g/L、2-巯基苯并噻唑5-13mg/L，并用氢氧化钠将pH值调至9.0-10.2。
2.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，镀铜前还包括对铝箔进行钻孔处理。
3.一种如权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述钻孔处理需要使用润滑剂。
4.一种如权利要求3所述的处理工艺，其特征在于，所述润滑剂包括水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂，其中，树脂包括水溶性丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或多种；表面活性剂选自Plurafac LF221、DF40、CA60、TEGOPREN 5840中的一种或多种；水、树脂、聚乙二醇和表面活性剂的用量比为70∶10-20∶10-15∶5-8。
5.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述化学镀铜的温度为50-60℃。
6.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，化学镀铜层的厚度为9.8-10.2μm。
7.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述敏化处理过程需不间断搅拌。
8.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述化学镀铜的沉积速率为6μm·h-1-11μm·h-1。
9.一种如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，化学镀铜的铜覆盖率超过99%。
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