一种印制线路板的水平化学沉铜液及其制备方法与流程

本发明涉及印制线路板加工
技术领域：
，特别涉及一种印制线路板的水平化学沉铜液及其制备方法。
背景技术：
：化学沉铜工艺被广泛应用于有通孔的印制线路板的生产加工中，其主要目的在于通过一系列化学处理方法在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度，一般情况下是1mil(25.4μm)或者更厚一些，有时甚至直接通过化学方法来沉积到线路铜厚度的。化学沉铜工艺是通过一系列必要的步骤而最终完成化学铜的沉积。沉铜原理用化学式表示为：cuso4+2hcho+4naoh→cu+naso4+2hcoona+2h2o+h2↑，其中由络合剂控制沉铜速率，由稳定剂控制化学镀铜液的稳定性，这其中每一个步骤对整个工艺流程都很重要。水平化学沉铜是由垂直化学沉铜发展而来的一项新工艺，其优点是高纵横比、hdi等高难度生产板能一次性通过、省人工、工序时间短、环保。但现阶段水平沉铜液使用时不够稳定，连续生产5天就会让化学铜槽滚轮结铜严重，会导致分层的报废，需要提高使用周期，且该溶液生产时做背光检测，背光等级在7-9级之间波动，而要求≥9级。具体体现在下面3个方面：1、化学铜槽换槽频率高，成本高，环保压力大；2、背光不稳定，在7-9级之间波动；3、化学铜槽滚轮5天即结铜。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种印制线路板的水平化学沉铜液及其制备方法和应用方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：一种印制线路板的水平化学沉铜液，包括沉铜原液a、沉铜原液b、沉铜原液m和甲醛，各组分的含量如下：其中，所述沉铜原液a包括硫酸铜45-55g/l，硫脲0.1-0.3g/l以及余量的纯水；所述沉铜原液b包括2,2'-联吡啶0.002-0.006g/l，1,10-菲罗啉0.01-0.04g/l以及余量的纯水；所述沉铜原液m包括氢氧化钠130-150g/l，酒石酸钾钠20-30g/l，次磷酸二氢钠1-5g/l以及余量的纯水。一种印制线路板的水平化学沉铜液，包括沉铜原液a、沉铜原液b、沉铜原液m和甲醛，各组分的含量如下：其中，所述沉铜原液a包括硫酸铜50g/l，硫脲0.2g/l以及余量的纯水；所述沉铜原液b包括2,2'-联吡啶0.004g/l，1,10-菲罗啉0.025g/l以及余量的纯水；所述沉铜原液m包括氢氧化钠140g/l，酒石酸钾钠25g/l，次磷酸二氢钠3g/l以及余量的纯水。本发明所述的沉铜液的工作温度为30-34℃。一种印制线路板的水平化学沉铜液的制备方法，包括如下步骤：s1、将硫酸铜、硫脲以及纯水混合配置成沉铜原液a备用；s2、将2,2′-联吡啶、1,10-菲罗啉以及纯水混合配置成沉铜原液b备用；s3、将酒石酸钾钠、次磷酸二氢钠以及纯水混合配置成沉铜原液m备用；s4、在纯水中，依次加入沉铜原液m、沉铜原液a、沉铜原液b、甲醛，搅拌均匀即得。本发明的水平化学沉铜液的应用方法，包括如下步骤：a)基板前处理，将印制线路板基板依次进行酸洗、二级逆流水洗、磨刷、超声波水洗、高压水洗、二级逆流水洗、膨松、二级逆流水洗、除胶渣、回收水洗、水洗、预中和、二级逆流水洗、中和、三级逆流水洗、整孔、三级逆流水洗、微蚀、三级逆流水洗、预浸、活化、三级逆流水洗、还原、三级逆流水洗，得到表面完全露出金属钯的印制线路基板；b)基板化学沉铜，在反应槽中加入化学沉铜液，维持溶液温度30-34℃，再将步骤a中经过前处理的基板浸入化学沉铜液中缓慢转动，通过金属钯的活化催化化学铜自催化反应，在基板及孔铜表面沉铜，反应时间为4-8min，基板表面沉铜厚度为0.3-0.6um。本发明的上述技术方案的有益效果如下：1、换槽频率降低，药液稳定性良好；2、保养周期由5天延长至15天；3、水平化学沉铜hdi生产时背光稳定在9级以上；4、化学沉铜槽滚轮稳定生产7天不会上铜。本发明的沉铜原液a添加有微量硫脲作为安定剂，其与还原剂甲醛进行竞争反应而吸附活性铜，另外会与一价铜产生螯合反应，以防止铜失控沉积于滚轮上，减少换缸频率延长保养周期；沉铜原液m中添加少量次磷酸二氢钠，在不影响稳定性的前提下提高沉积速率，从而提高背光等级。附图说明图1为市购的沉铜液进行水平化学沉铜hdi生产时背光稳定性检测图，背光等级为8级；图2为本发明的沉铜液进行水平化学沉铜hdi生产时背光稳定性检测图，背光等级为10级；图3为市购的沉铜液使用中稳定生产5天，化学沉铜槽滚轮的状态图；图4为本发明的沉铜液使用中稳定生产10天，化学沉铜槽滚轮的状态图。具体实施方式为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。一种印制线路板的如下水平化学沉铜液，包括沉铜原液a、沉铜原液b、沉铜原液m和甲醛，各组分的含量：其中，所述沉铜原液a包括硫酸铜45-55g/l，硫脲0.1-0.3g/l以及余量的纯水，所述沉铜原液m包括氢氧化钠130-150g/l，酒石酸钾钠20-30g/l，次磷酸二氢钠1-5g/l以及余量的纯水，所述沉铜原液b包括2,2′-联吡啶0.002-0.006g/l，1,10-菲罗啉0.01-0.04g/l以及余量的纯水。实施例1配置的印制线路板的水平化学沉铜液，包括沉铜原液a、沉铜原液m、沉铜原液b和甲醛，各组分的含量如下：其中，所述沉铜原液a包括硫酸铜50g/l，硫脲0.2g/l以及余量的纯水，所述沉铜原液m包括氢氧化钠140g/l，酒石酸钾钠25g/l，次磷酸二氢钠3g/l以及余量的纯水，所述沉铜原液b包括2,2′-联吡啶0.002-0.006g/l，1,10-菲罗啉0.01-0.04g/l以及余量的纯水；所述沉铜液的工作温度为30-34℃。该印制线路板的水平化学沉铜液的制备方法，包括如下步骤：s1、将硫酸铜，硫脲以及余量的纯水混合配置成沉铜原液a备用；s2、将氢氧化钠，酒石酸钾钠，次磷酸二氢钠以及余量的纯水混合配置成沉铜原液m备用；s3、将2,2′-联吡啶，1,10-菲罗啉以及余量的纯水混合配置成沉铜原液b备用；s4、在纯水中，依次将沉铜原液m、沉铜原液a、沉铜原液b、甲醛，搅拌均匀即得。对比例1在实施例1中，不添加硫脲和次磷酸二氢钠，其他原料及其配比与实施例1相同。实施例2在实施例1中，所用的硫脲用同等质量的l-苹果酸替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例3在实施例1中，所用的硫脲用同等质量的2,6-二氨基吡啶替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例4在实施例1中，所用的次磷酸二氢钠用同等质量的十二烷基苯磺酸钠替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例5在实施例1中，所用的0.2g/l的硫脲用0.3g/l的硫脲替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例6在实施例1中，所用的0.2g/l的硫脲用0.4g/l的硫脲替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例7在实施例1中，所用的0.2g/l的硫脲用0.05g/l的硫脲替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例8在实施例1中，所用的0.2g/l的硫脲用0.1g/l的硫脲替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例9在实施例1中，所用的3g/l的次磷酸二氢钠用5g/l的次磷酸二氢钠替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例10在实施例1中，所用的3g/l次磷酸二氢钠用6g/l的次磷酸二氢钠替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例11在实施例1中，所用的3g/l次磷酸二氢钠用0.05g/l的次磷酸二氢钠替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。实施例12在实施例1中，所用的3g/l次磷酸二氢钠用1g/l的次磷酸二氢钠替换，其他原料及其配比与实施例1相同，制备成水平化学沉铜液。为了确定本发明两种添加剂的最佳添加量，发明人进行了大量的研究实验，具体情况如下：实验1：不同实施例对沉铜背光的影响配制等量的实施例1-12的沉铜组合液和对比例1的水平化学沉铜液，运用上述配制好的溶液对同样品质同样大小的pcb板进行沉铜生产：a)基板前处理，将印制线路板基板依次进行酸洗、二级逆流水洗、磨刷、超声波水洗、高压水洗、二级逆流水洗、膨松、二级逆流水洗、除胶渣、回收水洗、水洗、预中和、二级逆流水洗、中和、三级逆流水洗、整孔、三级逆流水洗、微蚀、三级逆流水洗、预浸、活化、三级逆流水洗、还原、三级逆流水洗，得到表面完全露出金属钯的印制线路基板；基板前处理为常规的处理过程，其目的是为了得到可以化学沉铜的pcb板材，其他可以得到符合化学沉铜要求的处理方法也是可行的；b)基板化学沉铜，在反应槽中加入化学沉铜液，沉铜槽液中沉铜原液a50ml/l；沉铜原液m110ml/l；沉铜原液b1.5ml/l；甲醛20ml/l；温度为30-34℃，再将选取与hdi所用板材同一类的pcb板材作为测试基板，将基板浸入化学沉铜液中缓慢转动，通过金属钯的活化催化化学铜自催化反应，在基板及孔铜表面沉铜，反应时间为4-8min，基板表面沉铜厚度为0.3-0.6um。沉铜完毕取出测试板进行背光测试，步骤如下：1、剪下板子上预留的切片孔，用研磨机把所取切片磨到一排孔的中心线；2、用研磨机研磨，使切片厚度小于1/8英寸；3、将切片放在光学显微镜的光源上面，放大50倍或100倍去观测孔内铜层的覆盖情况，实验结果如表1。表1实施例1-12的沉铜组合液和对比例1的水平化学沉铜液背光测试结果。表1外观背光等级实施例1粉红色10级(见图1)实施例2粉红色10级实施例3棕色8级实施例4棕色8级实施例5粉红色10级实施例6粉红色9级实施例7粉红色9级实施例8粉红色10级实施例9粉红色10级实施例10粉红色9级实施例11粉红色9级实施例12粉红色10级对比例1棕色8级(见图2)由表1可知，实施例1、2、5、8、9和12的背光等级为满级10级(等级越高，品质越好)。实验2：不同实施例对化学槽滚轮上铜的影响取实验1背光等级为10级的实施例和对比例进行研究，即对实施例1、2、5、8、9和12与对比例进行研究。配制等量的实施例1、2、5、8、9和12的沉铜组合液和对比例1的水平化学沉铜液，运用上述配制好的溶液对同样品质同样大小的pcb板在生产线进行沉铜生产：基板前处理和基板化学沉铜的步骤与实验1一致。生产线连续生产，肉眼检查沉铜槽滚轮上铜情况，结果如表2。表2沉铜槽滚轮上铜情况实施例1连续生产10天轻微上铜(见图4箭头)实施例2连续生产5天严重上铜实施例5连续生产8天轻微上铜实施例8连续生产8天轻微上铜实施例9连续生产8天轻微上铜实施例12连续生产8天轻微上铜对比例1连续生产5天严重上铜(见图3箭头)由表2可知，实施例1中0.2g/l的硫脲和3g/l的次磷酸二氢钠的浓度是最佳浓度，由实施例5、8、9和12可以得出适合生产的硫脲浓度范围是0.1-0.3g/l，次磷酸二氢钠的浓度范围是1-5g/l。由表1和表2可知，添加了硫脲和次磷酸二氢钠的实施例的背光要比对比例高至少两个等级，沉铜槽滚轮也比对比例的多坚持至少3天。由各实施例进行的此两个试验，我们也得出了两种添加剂的最佳范围。因此我们得出结论，采用本发明方法改进后的水平化学沉铜液背光级数高且稳定、连续生产性能稳定、保养周期长，对环保和生产成本的节省都具有明显的优势。以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12