CN116752205A - 一种pcb生产过程中的甲基磺酸镀铜液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，其包含甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子。本发明公开的甲基磺酸体系镀铜液，可应用于PCB镀铜，甲基磺酸可以为镀铜液提供酸性条件，从而使铜盐可以更好地溶解在甲基磺酸中，以甲基磺酸铜为主盐的镀铜液比以硫酸铜为主盐的镀铜液具有更快的沉积速度和更好的化学稳定性；特别地，芳香酮类主光亮剂具有强烈的提高镀液阴极极化作用。主光亮剂和辅助光亮剂两者搭配使用能够产生无晶须或无树枝状、光泽或光亮的镀层。氯离子与抑制剂结合并吸附在阴极表而，可以抑制高电流区铜的沉积速率，改善电镀的均匀性，另外氯离子也帮助阳极腐蚀、产生均匀的阳极膜从而有助于阳极的溶解，使铜离子均匀析出，得到的PCB板具有柔软、平整度高和细致紧密等优点。
Description
技术领域
本发明涉及线路板镀铜技术领域，特别是涉及一种PCB生产过程中一种完全有别于现行硫酸体系镀铜溶液。
背景技术
电解镀铜在工业中有多种应用。例如，它也被用做装饰性镀膜和防腐蚀膜。此外，它也被用于电子工业中，来制造印刷线路板和半导体。在线路板的制造过程中，镀铜可用于形成在线路板表面上的线路层和用于穿过印刷线路板表面之间的通孔的壁面的传导层。
为了获得光泽平整的覆铜层，电镀铜溶液中的有机添加剂的添加尤为关键。电镀铜溶液中有机添加剂包括光亮剂(加速剂)、流平剂(整平剂)、抑制剂(运载剂)，其中，光亮剂是镀铜层光泽的主要作用成分。
传统酸性镀铜有机添加剂中的光亮剂的主要为聚二硫二丙烷磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠，N,N-二甲基硫代丙烷磺酸钠，噻唑啉二硫代丙烷磺酸钠等，虽然这些光亮剂普适性较高，光泽性良好，但是无法完全覆盖行业要求，比如可溶性阳极铜球在现有的电镀体系中的阳极膜层过厚，阳极膜层容易掉落堵塞阳极袋，必须定期清洗阳极铜球，造成阳极铜球的损耗较大，并且部分阳极泥渣溶入槽液中，污染了槽液，加速了镀铜槽液的更换频率，而废槽液的排放容易造成环境的污染，增加了环保的压力。再有传统的电镀光亮剂在高电流密度下(35-50ASF)持续电镀，会造成阳极铜球膜层的严重剥落，造成槽液中的亚铜离子提升，在电镀板件的铜层表面形成铜丝状镀点，影响镀铜的品质。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，开发一种PCB生产过程中一种完全有别于现行硫酸铜溶液体系镀铜溶液。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，包括如下各组分：
甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子，所述主光亮剂为含有羰基的芳香族化合物，其特征是分子结构中含有一个羰基，且其羰基碳原子上连有一个烃基和一个芳香环。这些成份组成的光亮剂具有良好的光亮作用，获得的镀层结晶细致、光亮，不易剥落，具有很好的可焊性。
主光亮剂配以辅助光亮剂使用使镀层具有更好的光亮性、均匀性和柔和性，在两者协同作用下使镀层晶粒细化并扩大光亮范围。
作为本发明进一步的方案：所述铜离子来源是甲基磺酸铜。
作为本发明进一步的方案：所述的甲基磺酸铜中Cu2+离子的浓度为2～12g/L。
作为本发明进一步的方案：所述甲基磺酸浓度为50～80g/L。
作为本发明进一步的方案：所述分散剂为脂肪酸聚氧乙烯酯，浓度为0.8～1.4g/L。
作为本发明进一步的方案：所述抑制剂为环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)中的至少一种，浓度为0.9～1.2g/L。
作为本发明进一步的方案：所述主光亮剂为对-氯苄叉丙酮、乙烯基苯甲酮、苄叉丙酮、糠叉丙酮中的至少一种，浓度为0.4～1g/L。
作为本发明进一步的方案：所述辅助光亮剂为邻甲酚酞，浓度为0.1～0.5g/L。
作为本发明进一步的方案：所述整平剂为聚乙烯亚胺烷基盐，浓度为0.1～0.5g/L。
作为本发明进一步的方案：所述氯离子浓度为0.3～0.6g/L。
将甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子按质量比为(3～10)：(50～80)：(1～1.4)：(0.9～1.2)：(0.5～1)：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)：(0.3～0.5)混合均匀得到一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液。
本发明具有的有益效果：本发明公开的甲基磺酸体系镀铜液，可应用于PCB镀铜，甲基磺酸可以为镀铜液提供酸性条件，从而使铜盐可以更好地溶解在甲基磺酸中，以甲基磺酸铜为主盐的镀铜液比以硫酸铜为主盐的镀铜液具有更快的沉积速度和更好的化学稳定性；特别地，芳香酮类主光亮剂具有强烈的提高镀液阴极极化作用。主光亮剂和辅助光亮剂两者搭配使用能够产生无晶须或无树枝状、光泽或光亮的镀层。氯离子与抑制剂结合并吸附在阴极表而，可以抑制高电流区铜的沉积速率，改善电镀的均匀性，另外氯离子也帮助阳极腐蚀、产生均匀的阳极膜从而有助于阳极的溶解，使铜离子均匀析出，得到的PCB板具有柔软、平整度高和细致紧密等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明公开的实施方式的用于印制PCB板的镀铜方法的流程图。
图2～4为本发明公开的实施例1、实施例2和对比实施例1的PCB板SEM照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。但本发明的内容不限于此。
实施例1
本实施例提供一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述镀铜液包括如下含量的各组分：甲基磺酸铜4.3％，甲基磺酸92.2％，脂肪酸聚氧乙烯酯1.1％，环氧乙烷1.1％，糠叉丙酮0.54％，邻甲酚酞0.22％，聚乙烯亚胺烷基盐0.22％，氯离子0.32％。
将前述的各种组分混合均匀得到镀铜液。
为测试该镀铜溶液的稳定性，向该溶液中连续鼓入空气48h，该混合溶液始终保持澄清透亮而未见浑浊，表明该镀铜液具有很好的稳定性。
以该镀铜液为电镀液，以电镀级的磷铜球为阳极，以经过预处理的PCB板为阴极，在温度为30℃，电流密度4A/dm2的条件下施镀6min，得到了均匀细致、致密度高的光亮镀铜层，镀铜层平均厚度经测定为5μm，满足图形电镀保护电路所需厚度要求。在上述相同条件下连续多批次进行镀铜，获得一批镀铜PCB板。镀铜结束后，分析镀铜液中Cu2+等主要成分，发现其浓度基本保持不变，而阳极的磷铜球减重350g。
实施例2
本实施例提供一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液,所述镀铜液包括如下含量的各组分：甲基磺酸铜9.7％，甲基磺酸84.5％，脂肪酸聚氧乙烯酯1.5％，环氧丙烷1.5％，苄叉丙酮1％，邻甲酚酞0.6％，聚乙烯亚胺烷基盐0.6％，氯离子0.6％。
本实施例的制备工艺与应用方法均同实施例1。
为测试该镀铜溶液的稳定性，向该溶液中连续鼓入空气48h，该混合溶液始终保持澄清透亮而未见浑浊，表明该镀铜液具有很好的稳定性。
以该镀铜液为电镀液，以电镀级的磷铜球为阳极，以经过预处理的PCB板为阴极，在温度为35℃，电流密度5A/dm2的条件下施镀6min，得到了均匀细致、致密度高的光亮镀铜层，镀铜层平均厚度经测定为8μm，满足图形电镀保护电路所需厚度要求。在上述相同条件下连续多批次进行镀铜，获得一批镀铜PCB板。镀铜结束后，分析镀铜液中Cu2+等主要成分，发现其浓度基本保持不变，而阳极的磷铜球减重400g。
对比实施例1
本对比例的配方与使用方法同实施例1，不同之处在于：不添加辅助光亮剂。
为测试该镀铜溶液的稳定性，向该溶液中连续鼓入空气，当鼓入空气到10h后，该混合溶液开始逐渐浑浊，发现该镀铜液稳定性不佳。在同等条件下施镀，获得的镀铜不均匀，疏松多孔洞且镀层发暗，不能满足图形电镀保护电路所需要求。
实施例1、实施例2和对比实施例1镀铜后PCB板的SEM照片见图2～4。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
表1为本发明公开的实施例1、实施例2和对比实施例1的测试结果对比表。
表1本发明公开的实施例1、实施例2和对比实施例1的测试结果对比表
Claims (10)
1.一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，其特征在于，一种PCB生产过程中一种完全区别于适合高速电镀铜的现行硫酸体系镀铜液的甲基磺酸镀铜液，所述的甲基磺酸镀铜液包含甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子。本发明公开的甲基磺酸镀铜液的制备方法，其特征在于：甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子的质量比为(2～12)：(50～80)：(0.8～1.4)：(0.9～1.2)：(0.4～1)：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)：(0.3～0.6)。
2.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，其特征在于，所述的甲基磺酸铜中Cu2+离子的浓度为2～12g/L。
3.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述甲基磺酸浓度为50～80g/L。
4.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述分散剂为脂肪酸聚氧乙烯酯，脂肪酸聚氧乙烯酯浓度为0.8～1.4g/L。
5.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述抑制剂为聚醚类化合物，如聚乙二醇氧化乙基得到的共聚物，浓度为0.9～1.2g/L。
6.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述主光亮剂为含有羰基的芳香族化合物，其特征是分子结构中含有一个羰基，且其羰基碳原子上连有一个烃基和一个芳香环，所述主光亮剂具体为对-氯苄叉丙酮、乙烯基苯甲酮、苄叉丙酮、糠叉丙酮中的至少一种，浓度为0.4～1g/L。
7.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述辅助光亮剂为邻甲酚酞，浓度为0.1～0.5g/L。
8.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述整平剂为聚乙烯亚胺烷基盐，浓度为0.1～0.5g/L。
9.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，所述氯离子浓度为0.3～0.6g/L。
10.根据权利要求1所述的一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液，将甲基磺酸铜、甲基磺酸、分散剂、抑制剂、主光亮剂、辅助光亮剂、整平剂和氯离子按质量比为(3～10)：(50～80)：(1～1.4)：(0.9～1.2)：(0.5～1)：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)：(0.3～0.5)混合均匀得到一种PCB生产过程中的甲基磺酸镀铜液。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310707221.1A Pending CN116752205A (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 一种pcb生产过程中的甲基磺酸镀铜液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116752205A (zh) |
-
2023
- 2023-06-15 CN CN202310707221.1A patent/CN116752205A/zh active Pending
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