一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝的製作方法
2023-06-08 16:34:21 1
一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於電鍍領域，尤其使使用在電路板生產製造中鍍銅過程中的一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝，電鍍液包括硫酸銅溶液和分散劑，其特徵在於：將加入鍍銅液的鍍槽置於數控超聲發生器中，將準備好的印製線路板置入鍍液中，電鍍過程中施加一定超聲功率的超聲波強化電鍍。利用超聲波增強電鍍銅所得鍍層外表細膩，光澤度好，晶粒也較均勻，且覆蓋緊密，結合力和耐腐蝕性能明顯優於無超聲波輔助作用下所得鍍層，鍍層綜合性能優良。
【專利說明】一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及電鍍領域，尤其使使用在電路板生產製造中鍍銅過程中的一種一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝。
【背景技術】
[0002]早在本世紀初就已發現明膠，甘氨酸，胱氨酸和硫脲等物質能使硫酸銅鍍液得到光亮的鍍層。五十年代後曾經有以硫脲或硫脲分別同糊精，巰基苯並噻唑等多種物質配合作為酸性硫酸鹽鍍銅光亮劑的專利，這些添加劑雖然能使鍍層光亮，晶粒細化，但鍍層的機械性能卻不能滿足要求，如:明膠等添加劑導致鍍層夾雜，鍍層脆性和孔隙率增加；而硫脲組成的添加劑會大大降低鍍層的柔軟性，且容易分層而使鍍層機械性能降低。到七十年代，有關聚合物，有機染料或較複雜的含硫，含氮化物組合的添加劑面世，可以獲得高度整平，光亮，柔軟良好我國對光亮酸性鍍銅添加劑的研製始於七十年代，七十年代初，中科院計算所與北大化學系合作，在國內率先研製出高分散能力光亮酸性鍍銅液，採用高酸低銅配方，使鍍液分散能力好，外觀及機械性能均好。同時，四機部無氰電鍍工作組收集和整理了國外大量的文獻和專利，並組織了技術攻關，在大量科學試驗和生產實踐的基礎上，於七十年代末期，推出了用於印製板鍍銅的電鍍添加劑SH-110，用這種添加劑，與其它材料相配合，可以獲得光亮，整平的銅鍍層，鍍液具有良好的分散能力和深鍍能力，即使在40°C下，也能正常進行工作而不會分解，尤其適用於印製板鍍銅，電子部15所先後推出了以LC151和LC153為光亮劑的高分散能力酸性鍍銅液，同樣可以在10_40°C下正常工作。然而用這些添加劑獲得的銅鍍層上有層增水亮膜，必須經過酸或鹼液將這層膜破壞，才不致影響銅層與其它鍍層的結合力。為此又推出了 LC154和FDT-1兩種的銅鍍層。添加劑，消除了銅層表面的增水膜，鍍層質量有了很大提高。
[0003]硫酸銅電鍍在PCB電鍍中佔著極為重要的地位，酸銅電鍍的好壞直接影響電鍍銅層的質量和相關機械性能，並對`後續加工產生一定影響。只有板面及孔內鍍層厚度均勻，才能保證鍍層有足夠的強度和導電生。這就需要鍍液有良好的分散能力和深鍍能力。隨著印製板向高密度，高精度方向的發展，板厚(≤7.2_)，小孔(O) <0.35mm), 2.54mm網格內布五根線或五根線以上的印製板對鍍銅技術提出了更高的要求。現有行業中的電鍍液的鍍制性能已經難以滿足對高密度、高精度電路板的鍍銅要求。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種可以滿足高密度、高精度印刷電路板上鍍銅要求的電鍍工藝。
[0005]為了達到上述的技術目的，本發明採用的技術解決方案包括一下技術內容:一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝，電鍍液包括硫酸銅溶液和分散劑，其特徵在於:將加入鍍銅液的鍍槽置於數控超聲發生器中，將準備好的印製線路板置入鍍液中，電鍍過程中施加一定超聲功率的超聲波強化電鍍。[0006]上述超聲波的施加功率為40-100W。
[0007]在上述的電鍍銅液中的主要組分為硫酸銅溶液，硫酸銅溶液的組分為硫酸銅50—90g/L，硫酸160—200g/L，氯離子35—80ppm。硫酸銅溶液的組分的最佳配置比例為硫酸銅75g/L,硫酸180g/L,氯離子60ppm。在使用上述濃度的硫酸銅溶液中添加分散劑可以使電鍍銅液的鍍制性能得到顯著的提升。
[0008]主要採用的分散劑為含有磺基琥珀酸脂基和氧乙烯基的鈉鹽溶液。分散劑包括琥珀酸的烷基脂類磺酸鈉鹽，含胺的琥珀酸脂鈉鹽，含乙氧基的琥珀酸脂鈉鹽。在鍍液中添加範圍為0.05 — 5g/L，最佳為0.12g/L。例如醇醚磺基琥珀酸單脂二鈉(DAPS)、丁二酸二戊脂磺酸鈉(AY-65)、1-磺醯琥珀酸脂一2—氧乙烯基一3—羥基一4一琥珀酸鈉(TPS03)，丁二酸二己酯磺酸鈉(MA-80)，丁二酸烷基聚氧乙烯醚單酯磺酸二鈉鹽(A-102)等能夠有效提聞鍛層的質量。
[0009]電鍍銅溶液中添加的結晶細化劑，其成分為苯駢噻唑或苯駢咪唑，用量為0.05—lOppm，最佳為0.2 — 5ppm。例如2—巰基苯駢咪唑(M)可在較寬的溫度範圍內鍍出整平和韌性良好的全光亮鍍層，可以擴大鍍層的光亮範圍。
[0010]另外在電鍍銅液中還可以有光亮劑，其成分為硫代丙烷基磺酸鈉，用量為I一20ppm，最佳為2 — lOppm。例如SP、SH110，其與M、N、MBT配合使用效果顯著，使用範圍寬，適於線路板電鍍銅。
[0011]上述的電鍍銅液在各組分添加完成之後，需要進行多次過濾之後，在進行激烈的空氣攪拌和機械式陰極移動處理，度為0.6 — 1.5米/分鐘，並在電鍍的過程中持續保持溶液循環。 [0012]通過採用上述的技術解決方案，本發明獲得了以下技術優點和效果:
[0013](I)超聲波在電鍍過程中對鍍液起到既強烈又均勻的攪拌作用，這種作用可以始終保持材料表面的清潔，使Cu離子在鎂合金表面的放電過程均勻平穩，從而改善鍍層的均勻性和光潔度。另一方面，超聲波還可以促進晶核的形成，使晶核的產生速度大大超過晶粒的生長速度，從而細化鍍層組織。
[0014](2)超聲波強化電鍍增加了鍍層的結合力，因為超聲波強烈、均勻的攪拌作用使鎂合金表面始終保持清潔，從而提高了鍍層的結合力。
[0015](3)採用在本發明通過使用的添加劑以含磺基琥珀酸脂基和氧乙烯基的鈉鹽的陰離子表面活性劑為分散劑，顯著的提高了電鍍銅液的綜合電鍍性能，使其具有高分散性能，優良的延展性，良好的均鍍能力，在線路板製作穿孔電鍍時更具特色；通過添加結晶細化劑，可在較寬的溫度範圍內鍍出整平和韌性良好的全光亮鍍層，可以擴大鍍層的光亮範圍，進一步提聞了鍛層的質量。
【具體實施方式】
[0016]為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0017]在印製線路板生產中，隨著目前產品結構的提高，各種電子產品走「小」的情況下，要求電子產品各元氣件及配件複雜而簡小，線路板也隨之這樣的變化，主要體現在線寬線距的變小，孔徑的變小。也有那些具有大量獨立孔的線路板，其要求更高，更苛刻，最大的難題在於其板面獨立孔與線路的均一性能相差很大，如果本身電鍍的設備有限，那麼就容易造成高電流位孔小，低電流位厚度不足的嚴重現象，在這樣的情況下，其要求電鍍添加劑的性能可以適應這樣的線路板電鍍要求。
[0018]在印製線路板生產中，隨著孔徑比的增大，孔鍍層的均一性也越來越差，特別是現在講究效率的基礎上，電鍍的電流密度基本都較大，要確保孔鍍層的均一性就必須要求鍍銅添加劑的均鍍性十分優良。在這套產品中特別強調了此性能的效果，
[0019]在本發明中的核心內容是在有技術的基礎上，利用超聲波增強電鍍銅所得鍍層外表細膩，光澤度好，晶粒也較均勻，且覆蓋緊密，結合力和耐腐蝕性能明顯優於無超聲波輔助作用下所得鍍層，鍍層綜合性能優良。
[0020]實施例一
[0021]電鍍銅液的各組分配比如下:
[0022]硫酸銅:50g/L
[0023]硫酸:160g/L
[0024]氯離子濃度:35ppm
[0025]分散劑使用:醚磺基琥珀酸單脂二鈉(DAPS)添加比例為:0.05g/L
[0026]結晶細化劑:2—巰基苯駢咪唑(M)添加比例為:0.5ppm
[0027]光亮劑:硫代丙烷基磺酸鈉添加比例為:Ippm
[0028]溫度:20—30°C
[0029]電流密度:2A/dm2
[0030]陽極電流密度:I A/dm2
[0031]超聲波的施加功率為40W
[0032]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為0.6米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0033]實施例2:
[0034]電鍍銅液的各組分配比如下:
[0035]硫酸銅:90g/L
[0036]硫酸:200g/L
[0037]氯離子濃度:80ppm
[0038]分散劑使用:丁二酸二戊脂磺酸鈉(AY-65)添加比例為:10g/L
[0039]結晶細化劑:疏基苯並卩Jl唑添加比例為:0.2ppm
[0040]光亮劑:噻唑啉丙烷磺酸鈉添加比例為:5ppm
[0041]溫度:20—30°C
[0042]電流密度:3/dm2
[0043]陽極電流密度:I A/dm2
[0044]超聲波的施加功率為100W
[0045]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為I米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0046]實施例3:(最佳實施例)
[0047]電鍍銅液的各組分配比如下:[0048]硫酸銅:75g/L
[0049]硫酸:180g/L
[0050]氯離子濃度:60ppm
[0051]分散劑使用:1_磺醯琥珀酸脂一2—氧乙烯基一3—羥基一4一琥珀酸鈉(TPS03)添加比例為:2.5g/L
[0052]結晶細化劑:2—巰基苯駢咪唑(M)添加比例為:0.4ppm
[0053]光亮劑:聚二硫二丙烷磺酸鈉添加比例為:3ppm
[0054]溫度:20-30°C
[0055]電流密度:2.2A/dm2
[0056]陽極電流密度:I A/dm2
[0057]超聲波的施加功率為80W
[0058]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為1.2米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0059]實施例 4:
[0060]電鍍銅液的各組分配比如下:
[0061]硫酸銅:75g/L
[0062]硫酸:180g/L
[0063]氯離子濃度:60ppm
[0064]分散劑使用:丁二酸二己酯磺酸鈉(MA-80)添加比例為:2.5g/L
[0065]結晶細化劑:2—巰基苯駢咪唑(M)添加比例為:0.4ppm
[0066]光亮劑:聚二硫二丙烷磺酸鈉添加比例為:4ppm
[0067]溫度:20—30°C
[0068]電流密度:2.5A/dm2
[0069]陽極電流密度:I A/dm2
[0070]超聲波的施加功率為60W
[0071]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為I米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0072]實施例5:
[0073]電鍍銅液的各組分配比如下:
[0074]硫酸銅:60g/L
[0075]硫酸:170g/L
[0076]氯離子濃度:65ppm
[0077]分散劑使用:丁二酸烷基聚氧乙烯醚單酯磺酸二鈉鹽(A-102)添加比例為:4.5g/L
[0078]結晶細化劑:疏基苯並卩Jl唑添加比例為:0.2ppm
[0079]光亮劑:噻唑啉丙烷磺酸鈉添加比例為:5ppm
[0080]溫度:20—30°C
[0081]電流密度:2.5A/dm2
[0082]陽極電流密度:1.8A/dm2[0083]超聲波的施加功率為70W
[0084]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為1.5米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0085]實施例6:
[0086]電鍍銅液的各組分配比如下:
[0087]硫酸銅:40g/L
[0088]硫酸:190g/L
[0089]氯離子濃度:45ppm
[0090]分散劑使用:丁二酸烷基聚氧乙烯醚單酯磺酸二鈉鹽(A-102)添加比例為:lg/L
[0091]溫度:20—30°C
[0092]電流密度:1.8A/dm2
[0093]陽極電流密度:1.4A/dm2
[0094]超聲波的施加功 率為75W
[0095]按照上述的組分配置的電鍍銅液，經過多次過濾，激烈空氣攪拌，機械式陰極移動，其移動速度控制在為1.5米/分鐘，並在電鍍過程中持續保持電鍍銅液循環。
[0096] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
【權利要求】
1.一種高密度高精度印製線路板電鍍銅工藝，電鍍液包括硫酸銅溶液和分散劑，其特徵在於:將加入鍍銅液的鍍槽置於數控超聲發生器中，將準備好的印製線路板置入鍍液中，電鍍過程中施加一定超聲功率的超聲波強化電鍍。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述超聲波的施加功率為40-100W。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的分散劑為該含磺基琥珀酸脂基和氧乙烯基的鈉鹽溶液。
4.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:分散劑包括琥珀酸的烷基脂類磺酸鈉鹽，含胺的琥珀酸脂鈉鹽，含乙氧基的琥珀酸脂鈉鹽。
5.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:所述的分散劑在硫酸銅鍍液中添加範圍為 0.05-5g/L。
6.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:所述的分散劑在硫酸'銅鍍液中添加範圍最佳為0.l_2g/L。
7.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:所述的硫酸銅溶液的組分為硫酸銅50-90g/L，硫酸 160-200g/L，氯離子 35_80ppm。
8.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:硫酸銅溶液的組分的最佳配置比例為硫酸銅75g/L,硫酸180g/L,氯離子60ppm。
9.根據權利要求2所述的工藝，其特徵在於:所述的電鍍銅液中還包括有結晶細化劑和光亮劑。
【文檔編號】H05K3/18GK103806031SQ201210444599
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】林永峰 申請人:無錫新三洲特鋼有限公司