专利名称：一种镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其尤指一种无甲醛的镀通孔制造方法，其是将印刷电路板于钻孔后，而无须使用任何一种含有甲醛的化学混合药液，去镀上一金属铜的方法。
背景技术：
印刷电路板是提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是所有电子产品不可或缺的主要基础零件。由于印刷电路板的设计品质好坏，不但直接影响电子产品的可靠度外，亦可左右系统产品整体的竞争力，因此电路板可说是电子系统产品之母。印刷电路板由于其产品的造价及获利率高，在过去十年间已风起云涌地成为各国发展的重点，在台湾，由于电路板产业是仅次于集成电路，产值名列全台湾第二的产业(1995年的年产值即已达到459亿元新台币)，对台湾总体经济的贡献卓著。然而，印刷电路板制造方法中使用的材料与化学原料之多，其制造方法的繁复，若没有有效的管理，将会造成环境的莫大影响。因此，如何降低其对环境的冲击，又能兼顾产业持续的发展，是该产业的当务之急。
镀通孔的目的在于使经钻孔后的非导体通孔，在其孔壁上沉积一层密实牢固并具导电性的金属铜层，做为后续电镀铜的基材(substrate)。目前最常用的镀通孔制造方法为无电镀铜(electroless copper)，又称为化学镀铜的方法。请参阅图1，其是为已知的镀通孔制造方法的流程图；如图所示，其步骤是包含有步骤10，以碱性清洁液(cleaner)去除基板通孔及表面的微粒、指纹的整孔/调整(conditioner)单元；步骤20，使用硫酸/双氧水、过硫酸钠或过硫酸铵等溶液，轻微溶蚀铜箔基板表面以增加粗糙度，使后续在进行活化过程时，与触媒有较佳密着性的微蚀(microetch)单元；步骤30，将电路板浸置于含氯化亚锡及氯化钯的酸性槽液中，使触媒(钯)被还原并沉积于基板通孔及表面上的催化/活化(catalyst)单元；步骤40，溶解去除过量的胶体状锡，使钯完全地裸露出来，做为化学铜沉积的底材的加速化(accelerator)单元；以及步骤50，将上述导体化处理后的电路板浸置于化学铜槽液中，槽液中的二价铜离子即被还原成金属铜，并沉积于基板通孔及表面上的化学镀铜(electroless copper)单元。
此方法的优点为控制容易且成本低廉，并且亦可得到不错的品质，其缺点则为需时冗长，并且在制造方法中会使用甲醛(一种致癌物质)，若管理不当会造成环境的严重污染及对于工厂的作业员及民众健康的危害，此外，这种制造方法使用非常大量的水，而多种螯合剂的使用则是增加了废水处理的困难及成本。
本发明的内容因此，如何针对上述问题而提出一种镀通孔的无甲醛电解厚铜湿式制造方法，不仅可改善传统使用甲醛的缺点，长久以来一直是使用者热切盼望及本发明人念兹在兹，而本发明人基于多年从事于印刷电路板的镀通孔相关产品的研究、开发、及销售实务经验，乃思及改良的意念，穷其个人的专业知识，经多方研究设计、专题探讨，终于研究出一种镀通孔的无甲醛湿式制造方法改良，可解决上述的问题。于是本发明的主要目的，在于提供一种镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，将印刷电路板完成钻孔后导通孔内壁，镀上一金属铜，通过本发明的镀通孔的湿式镀铜制造方法，其加入的试剂不含有甲醛，可降低环境公害及提升操作人员的安全。
传统的印刷电路板于层间导通孔道成形后需于其上布建金属铜层，以完成层间电路的导通；先以重度刷磨及高压冲洗的方式清理孔上的毛头及孔中的粉屑，再以高锰酸钾溶液去除孔壁铜面上的胶渣；再于清理干净的孔壁上浸泡附着上锡钯胶质层，再将其还原成金属钯；将电路板浸于化学铜溶液中，藉着钯金属的催化作用将溶液中的铜离子还原沉积附着于孔壁上，形成通孔电路；再以硫酸铜浴电镀的方式将导通孔内的铜层加厚到足够抵抗后续加工及使用环境冲击的厚度。
本发明其后通过一种湿式的电解金属铜，将镀通孔的带入一无须使用甲醛的制造方法，其主要是将一电路板钻孔后，加入一试剂，以调整孔壁上紊乱的电荷至均匀一致的电荷排列，使用一硫酸/双氧水、一过硫酸钠或一过硫酸铵等溶液，轻微溶蚀板面铜箔产生均匀的微粗糙现象；将该印刷电路板预先浸泡于含一氯化钠及一氯化亚锡的酸液中；再加入一胶体触媒活化剂于导通孔的孔壁上，使其附着于孔壁上；随后将孔壁上的原子清除，只留下钯原子或铜原子的其中之一；接着将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上，以增加孔壁的导电性；以及将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上，以达导通电流的效果。
本发明加入的试剂是为一均化剂；该均化剂的浓度为0.01～10％V/V；该加入的试剂的步骤时，其操作温度是为15～60℃，操作时间1～5分钟。该硫酸其浓度为1～10％V/V；该双氧水其浓度为5～10％V/V；该加入的胶体触媒活化剂其是选自锡钯或锡铜的混合金属原子胶体；该加入的胶体触媒活化剂是为一钯盐或铜盐；该钯盐或铜盐其总浓度是为10～600ppm/l。该加入的胶体触媒活化剂是为一锡盐。该锡盐是为0.6～30g/l。该加入的胶体触媒活化剂的步骤，其操作温度为20～50℃，时间为1～9分钟。将孔壁上的原子清除的步骤中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子；该氟硼酸及硫酸混合溶液的总浓度为0.1～20％V/V；将孔壁上的原子清除的步骤中，其操作条件是于室温下，1～5分钟；该含硫原子化合物的浓度为0.1～20％V/V；将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上的步骤中，其操作条件是于室温下，1～5分钟；将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上的步骤中，是以一电解方式将其金属铜镀于孔壁之下；该镀铜液是包含有硫酸、硫酸铜及氯离子。硫酸的浓度为8～15％V/V。硫酸铜的浓度为60～100g/l；氯离子的浓度为30～120ppm/l。将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上的步骤中，其操作条件是于室温下，电流0.5～4ASD，时间为2～30分钟；该氯化钠的浓度为10～300g/l及氯化亚锡的浓度为1～100g/l。
为使贵审查委员对本发明的结构特征及所实现的功效有更进一步的了解与认识，以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后
图1是已知的镀通孔制造方法的流程图。
图2是本发明的一较佳实施例的制造方法流程图。
具体实现方式于制作PCB板，其里头包含埋孔或是肓孔的话，每一层板子在粘合前必须要先钻孔与电镀。如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。
在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔壁里头必须经过电镀(镀通孔技术，Plated-Through-Hole technology，PTH)。在孔壁内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能够彼此连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。这是因为环氧树脂的高速钻孔发热后会产生一些物理及化学变化，如胶渣、节瘤等，而它会覆盖住内部PCB层，所以要先清掉。清除与电镀动作都会在化学制造方法中完成。
印刷电路板生产线中最重要的制造方法一镀通孔的清洁生产技术；镀通孔的目的在于使经钻孔后的非导体通孔壁上沉积一层密实牢固并具导电性的金属铜层，做为后续电镀铜的基材。目前最为常用的镀通孔制造方法为无电镀铜，又称为化学镀铜的方法。
请参阅图2所示，其是为本发明的一较佳实施例的制造方法流程如；如图所示，本发明其是提供一无甲醛的镀通孔的制造方法，其主要的步骤其是包含有步骤100，将印刷电路板钻孔后，加入一试剂，以调整孔壁上紊乱的电荷至均匀一致的电荷排列；步骤110，使用一硫酸/双氧水、一过硫酸钠或一过硫酸铵等溶液，轻微溶蚀该印刷电路板表面以增加粗糙度；步骤120，将该印刷电路板预先浸泡于含一氯化钠及一氧化亚锡的酸液中；步骤130，加入一胶体触媒活化剂于导通孔的孔壁上；步骤140，将孔壁上的原子清除，只留下钯原子或铜原子的其中之一；步骤150，将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上，以增加孔壁的导电性；以及步骤160，将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上。
于步骤100中，所加入的试剂是为一均化剂，此剂的全名为PVI，其浓度为0.01～10％V/V，其操作温度是为15～60℃，操作时间1～5分钟，此试剂可配成酸性或碱水溶液，两者皆可适用。
于步骤110，硫酸其浓度为1～10％V/V，双氧水其浓度为5～10％V/V。
于步骤120，其是通过氯化钠及氯化亚锡的酸液以使该印刷电路板净化，以延展胶体触媒活化剂的使用期限及寿命，而该氯化钠的浓度为10～300g/l及氯化亚锡的浓度为1～100g/l。
于步骤130中，其中该加入的胶体触媒活化剂其是选自锡钯或锡铜的混合金属原子胶体，其是包含有一钯盐或铜盐，其操作浓度是为10～600ppm/l；及一锡盐，其操作浓度是为0.6～30g/l，其操作温度为20～50℃，时间为1～9分钟。
于步骤140中，其将孔壁上的原子清除的步骤中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子，总浓度为0.1～20％V/V，其操作条件是于室温下，1～5分钟。
于步骤150中，该含硫原子化合物的浓度为0.1～20％V/V，其操作条件是于室温下，1～5分钟。
于步骤160中，其是以一特殊镀铜液将其镀于孔壁之上，其中该镀铜液是包含有硫酸、硫酸铜及氯离子，其中该硫酸的浓度为8～15％V/V、硫酸铜的浓度为60～100g/l及该氯离子的浓度为30～120ppm/l，其操作条件是于室温下，电流0.5～4ASD，时间为2～30分钟。
传统的无电镀铜主要是用甲醛当成还原剂，由于甲醛的致癌性质，因此本发明其是提供一无甲醛制造方法的镀通孔技术，提供于使用均化剂、硫酸及双氧水以使孔壁上紊乱的电荷，将其调整为均匀一致的电荷排列，同时使板面铜箔产生均匀的微粗糙现象，并于添加胶体活化触媒后，添加含硫原子化合物并固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上，以增强其孔壁导电性，通过这样的步骤就不需使用含有甲醛的镀通孔制造方法。
故本发明实为一具有新颖性、进步性及可供产业利用，应符合我国专利法所规定的专利申请要件无疑，依法提出发明专利申请。
惟以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，但凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。
权利要求
1.一种镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其是将印刷电路板导通孔内壁镀上一层金属铜，其特征在于主要步骤是至少包括将印刷电路板钻孔后，加入一试剂，以调整孔壁上紊乱的电荷至均匀一致的电荷排列；使用一硫酸/双氧水、一过硫酸钠或一过硫酸铵溶液，轻微溶蚀该印刷电路板表面以增加粗糙度；将该印刷电路板预先浸泡于含一氯化钠及一氯化亚锡的酸液中；加入一胶体触媒活化剂于导通孔的孔壁上；将孔壁上的原子清除，只留下钯原子或铜原子的其中之一；将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上，以增加孔壁的导电性；以及将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上。
2.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于加入的试剂是为一均化剂。
3.如权利要求2所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该均化剂的浓度为0.01～10％V/V。
4.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该加入的试剂的步骤时，其操作温度是为15～60℃，操作时间1～5分钟。
5.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该硫酸其浓度为1～10％V/V。
6.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该双氧水其浓度为5～10％V/V。
7.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该加入的胶体触媒活化剂其是选自锡钯或锡铜的混合金属原子胶体。
8.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该加入的胶体触媒活化剂是为一钯盐或铜盐。
9.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该钯盐或铜盐其总浓度是为10～600ppm/l。
10.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该加入的胶体触媒活化剂是为一锡盐。
11.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该锡盐是为0.6～30g/l。
12.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该加入的胶体触媒活化剂的步骤，其操作温度为20～50℃，时间为1～9分钟。
13.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于将孔壁上的原子清除的步骤中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子。
14.如权利要求13所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该氟硼酸及硫酸混合溶液的总浓度为0.1～20％V/V。
15.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于将孔壁上的原子清除的步骤中，其操作条件是于室温下，1～5分钟。
16.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该含硫原子化合物的浓度为0.1～20％V/V。
17.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上的步骤中，其操作条件是于室温下，1～5分钟。
18.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上的步骤中，是以一电解方式将其金属铜镀于孔壁之下。
19.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该镀铜液是包含有硫酸、硫酸铜及氯离子。
20.如权利要求19所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于硫酸的浓度为8～15％V/V。
21.如权利要求19所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于硫酸铜的浓度为60～100g/l。
22.如权利要求19所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于氯离子的浓度为30～120ppm/l。
23.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上的步骤中，其操作条件是于室温下，电流0.5～4ASD，时间为2～30分钟。
24.如权利要求1所述的镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其特征在于该氯化钠的浓度为10～300g/l及氯化亚锡的浓度为1～100g/l。
全文摘要
本发明是有关于一种镀通孔的无甲醛电解厚铜制造方法，其是将镀通孔的带入一无须使用甲醛的制造方法，其主要是将一电路板钻孔后，以调整孔壁上紊乱的电荷至均匀一致的电荷排列，同时使板面铜箔产生均匀的微粗糙现象；再加入一胶体触媒活化剂于导通孔的孔壁上，使其附着于孔壁上；将孔壁上的原子清除，只留下钯原子或铜原子的其中之一；将含硫原子化合物固着于孔壁上的钯原子或铜原子之上，以增加孔壁的导电性；以及将被覆性优良的镀铜液镀于孔壁上，以达导通电流的效果。
文档编号C25D5/54GK1505461SQ0215364
公开日2004年6月16日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者叶清祥, 胡庶鼎 申请人:叶清祥, 胡庶鼎