一种超填孔镀铜工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，它包括如下步骤：a、将待镀的盲孔板在稀硫酸溶液中活化处理1-10min，水洗、吹干后，将待镀板垂直固定于1500mL赫尔槽的中间位置，槽两端放置磷含量为0.04-0.065%的磷铜板为阳极；b、配制镀液；c、通电开始电镀，先在0.5-2ASD的电流密度下电镀5-30min，然后将电流密度增大至0.5-4ASD，继续电镀10-20min，整个电镀过程在静态下完成，时至，断电，取出阴极盲孔板，用蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。本发明可以在镀液完全没有强制对流的情况下，在不增加面铜的厚度的同时，保证盲孔具有较高的填孔率。
【专利说明】一种超填孔镀铜工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及PCB电镀【技术领域】，更具体的是涉及一种超填孔镀铜工艺。
【背景技术】
[0002] 电镀盲孔技术是实现半导体高密度互联的有效手段，更是促进电子产品日趋小型 化的秘密武器。近年来，随着市场要求的不断提高，PCB板电镀盲孔技术也在不断的发展完 善，具体表现在以下几个方面：第一，可溶性的磷铜阳极逐渐被惰性阳极配合氧化铜粉末补 加所取代；第二，在垂直电镀技术不断更新完善的同时，水平电镀技术也得到长足发展，此 夕卜，脉冲技术应用于电镀填孔工艺也被提上日程；第三，在作为电镀盲孔技术"软件"的填孔 配方方面，各种新型的添加剂及添加剂组合被开发研究，并成功应用于实际生产。
[0003] 就目前的市场情况来看，由于水平电镀生产线成本较高，脉冲电镀技术在短时间 内还难以大规模应用于工业生产，因此，采用直流电源配合垂直电镀技术进行电镀盲孔的 方法在今后较长的时间内仍会占据国内大部分市场。在垂直电镀生产线上对盲孔板进行电 镀时，为了增大盲孔内镀液的交换效率，除了用机械力使阴极待镀板上下振动或左右摆动 夕卜，往往还对阴极板施加打气、侧喷或射流等操作，改善填孔效果。虽然这些操作能在一定 程度上提高盲孔的填孔率，降低槽压，但是增添的附加设备大大提高了垂直电镀线的生产 成本，且由于侧喷或射流的不均匀性导致阴极板上不同区域的盲孔的填孔率不均匀也是不 可避免的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种在不增加面铜厚度的 情况下，保证盲孔有较高的填孔率，同时填孔效果不受镀液强制对流的影响，以减少垂直电 镀生产线上的附加设备与操作，降低生产成本的超填孔镀铜工艺。
[0005] 本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种超填孔镀铜工艺，其特征 在于，它包括如下步骤： a、 将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 - 10 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔）的中间位 置，槽两端放置磷含量为〇. 04 - 0. 065 %的磷铜板为阳极； b、 配制镀液，基础液由 100 - 250 g/L 的 CuS04 · 5H20、40 - 150 g/U^H2S0jP 10 -200 ppm的Cr离子组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的抑制剂、 1 - 10 mL的加速剂，以及0.5 - 5 mL的整平剂，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合 均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静置1 - 20 min，使镀液充分润湿盲孔； c、 通电开始电镀，先在0.5 - 2 ASD的电流密度下电镀5 - 30 min，然后将电流密度增 大至0.5 - 4 ASD，继续电镀10 - 120 min，整个电镀过程在静态(无强制对流）下完成，时 至，断电，取出阴极盲孔板，用蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0006] 作为上述方案的进一步说明，优选地，所述步骤a中的活化时间为1 min。
[0007] 在所述步骤b中的抑制剂是分子量为6000的聚乙二醇（PEG6000)。
[0008] 在所述步骤b中的抑制剂是一种聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段嵌段聚合 物，分子量为2900 (EPE2900)。
[0009] 在所述步骤b中的加速剂是聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS)。
[0010] 在所述步骤b中的加速剂是苯基二硫丙烷磺酸钠（BSP)。
[0011] 在所述步骤b中的抑制剂是四氢噻唑硫酮（H1)。
[0012] 在所述步骤b中的整平剂是健那绿（JGB)。
[0013] 在所述步骤b中的整平剂是乙烯硫脲（N)和2-巯基苯并咪唑（M)的混合物。
[0014] 在所述步骤c中的电镀过程是在有强制对流，并持续鼓气的情况下完成的。
[0015] 本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是： 本发明以一种嵌段聚醚为抑制剂，配合优选的加速剂与整平剂，在镀液无强制对流，如 侧喷或射流的情况下，仍能保证较高的填孔率与适当的面铜厚度，此工艺简化了垂直电镀 生产线的设备配置，节约了电能消耗，降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1 (a)是由实施例15得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片； 图1 (b)是由实施例16得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片； 图1 (c)是由实施例17得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片； 图1 (d)是由实施例18得到的电镀盲孔的剖面金相显微镜图片。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详述。
[0018] 实施例1 本发明超填孔镀铜工艺步骤包括： 一、 首先将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 -10 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔)的中间 位置，槽两端放置磷含量为0. 04 - 0. 065 %的磷铜板为阳极； 二、 配制镀液，基础液由 100 - 230 g/L 的 CuS04.5H20、40 - 150 8/1的4504和10 -200 ppm的Cr离子组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的抑制剂、 1 - 10 mL的加速剂，以及0.5 - 5 mL的整平剂，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合 均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静置1 - 20 min，使镀液充分润湿盲孔； 三、 通电开始电镀，先在0.5 - 2 ASD的电流密度下电镀5 - 30 min，然后将电流密度 增大至0.5 - 4 ASD，继续电镀10 - 120 min，整个电镀过程在静态(无强制对流）下完成， 时至，断电，取出阴极盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0019] 本实施方式中添加剂均为实验前已经配制好的浓缩液。
[0020] 本实施方式中采用先小后大两种不同的电流密度进行电镀有利于提高填孔率。
[0021] 实施例2 本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一中的活化处理时间为1 min。其它步骤 及参数与【具体实施方式】一相同。
[0022] 实施例3 本实施方式与上述实施例的不同的是步骤二中的基础液由100 - 200 g/L的 CuS04*5H20、100 - 150 g/I^3H2S0jP 50 - 100 ppm 的 Cr 离子组成。其它步骤及参数与
【具体实施方式】一或二相同。
[0023] 实施例4 本实施方式与【具体实施方式】三不同的是步骤二中的基础液由180 - 250 g/L的 CuS04 · 5H20、40 - 80 g/L的H2S04和10 - 60 ppm的Cr离子组成。其它步骤及参数与具 体实施方式三相同。
[0024] 实施例5 本实施方式与【具体实施方式】一至四不同的是步骤二中的抑制剂是PEG6000。其它步骤 及参数与【具体实施方式】一至四相同。
[0025] 实施例6 本实施方式与【具体实施方式】五不同的是步骤二中的抑制剂是EPE2900。其它步骤及参 数与【具体实施方式】五相同。
[0026] 实施例7 本实施方式与【具体实施方式】一至六不同的是步骤二中的加速剂是SPS。其它步骤及参 数与【具体实施方式】一至六相同。
[0027] 实施例8 本实施方式与【具体实施方式】七不同的是步骤二中的加速剂是BSP。其它步骤及参数与
【具体实施方式】七相同。
[0028] 实施例9 本实施方式与【具体实施方式】一至八不同的是步骤二中的抑制是H1。其它步骤及参数与
【具体实施方式】一至八相同。
[0029] 实施例10 本实施方式与【具体实施方式】九不同的是步骤二中的抑制是JGB。其它步骤及参数与具 体实施方式九相同。
[0030] 实施例11 本实施方式与【具体实施方式】十不同的是步骤二中的抑制是N和Μ的混合物。其它步骤 及参数与【具体实施方式】十相同。
[0031] 实施例12 本实施方式与【具体实施方式】一至i^一不同的是步骤三中先在0.5 - 1 ASD的电流密度 下电镀15 - 30 min，然后将电流密度增大至1 - 4 ASD，继续电镀30 - 90 min。其它步骤 及参数与【具体实施方式】一至十一相同。
[0032] 实施例13 本实施方式与【具体实施方式】十二不同的是步骤三中先在1 - 2 ASD的电流密度下电镀 10 - 30 min，然后将电流密度增大至1 - 3 ASD，继续电镀60 - 120 min。其它步骤及参 数与【具体实施方式】十二相同。
[0033] 实施例14 本实施方式与【具体实施方式】一至十三不同的是步骤三中的电镀过程是在强制对流(持 续鼓气）的情况下完成的。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至十三相同。本实施方式中 采用强制对流的方法制备电镀填孔样品是为了与在完全静态下制备的填孔样品做对比。
[0034] 实施例15 本实施方式中超填孔镀铜工艺的流程为： 一、 首先将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔）的中间位 置，槽两端放置磷含量为〇. 04 - 0. 065 %的磷铜板为阳极； 二、 配制镀液，基础液由220 g/L的CuS04 ·5Η20、55 g/L的H2S04和60 ppm的Cl_离子 组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的PEG、1 - 10 mL的SPS，以及 0.5 - 5 mL的JGB，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静 置5 min，使镀液充分润湿盲孔； 三、 通电开始电镀，先在1 ASD的电流密度下电镀30 min，然后将电流密度增大至2 ASD，继续电镀90 min，整个电镀过程在强制对流(持续鼓气）的情况下完成，时至，断电，取 出阴极盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0035] 采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图1(a)所示， 面铜厚度为28 μ m。
[0036] 实施例16 本实施方式中超填孔镀铜工艺的流程为： 一、 首先将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔）的中间位 置，槽两端放置磷含量为〇. 04 - 0. 065 %的磷铜板为阳极； 二、 配制镀液，基础液由220 g/L的CuS04 ·5Η20、55 g/L的H2S04和60 ppm的Cl_离子 组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的PEG、1 - 10 mL的SPS，以及 0.5 - 5 mL的JGB，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静 置5 min，使镀液充分润湿盲孔； 三、 通电开始电镀，先在1 ASD的电流密度下电镀30 min，然后将电流密度增大至2 ASD，继续电镀90 min，整个电镀过程在静态(无强制对流）下完成，时至，断电，取出阴极盲 孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0037] 采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图1(b)所示， 面铜厚度为31 μ m。
[0038] 实施例17 本实施方式中超填孔镀铜工艺的流程为： 一、首先将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔）的中间位 置，槽两端放置磷含量为0.04 - 0.065 %的磷铜板为阳极；二、配制镀液，基础液由220 g/ L的CuS04 ·5Η20、55 g/L的H2S04和60 ppm的Cl-离子组成，在不断搅拌的情况下，向基础 液中顺序加入5 - 50 mL的EPE2900、1 - 10 mL的SPS，以及0. 5 - 5 mL的JGB，然后加入 去离子水定容为1500 mL，混合均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静置5 min，使镀液充分润湿盲 孔； 三、通电开始电镀，先在1 ASD的电流密度下电镀30 min，然后将电流密度增大至2 ASD，继续电镀90 min，整个电镀过程在强制对流(持续鼓气）的情况下完成，时至，断电，取 出阴极盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0039] 采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图1(c)所示， 面铜厚度为28 μ m。
[0040] 实施例18 本实施方式中超填孔镀铜工艺的流程为： 一、 首先将待镀的盲孔板(盲孔直径150 μ m，孔深75 μ m)在稀硫酸溶液中活化处理1 min，水洗、冷风吹干后，将待镀板垂直固定于1500 mL赫尔槽(槽底部有打气孔）的中间位 置，槽两端放置磷含量为〇. 04 - 0. 065 %的磷铜板为阳极； 二、 配制镀液，基础液由220 g/L的CuS04*5H20、55 8/1的4504和60 ppm的C1-离子 组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的EPE2900U - 10 mL的SPS， 以及0.5 - 5 mL的JGB，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合均匀后，缓慢注入赫尔槽 中，静置5 min，使镀液充分润湿盲孔；三、通电开始电镀，先在1 ASD的电流密度下电镀30 min，然后将电流密度增大至2 ASD，继续电镀90 min，整个电镀过程在静态(无强制对流)下 完成，时至，断电，取出阴极盲孔板，用大量蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
[0041] 采用本实施方式制备的电镀填孔样品的盲孔剖面金相显微照片如图1(d)所示， 面铜厚度为28 μ m。
[0042] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明 的保护范围。
【权利要求】
1. 一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，它包括如下步骤： a、 将待镀的盲孔板在稀硫酸溶液中活化处理1 - 10 min，水洗、吹干后，将待镀板垂直 固定于1500 mL赫尔槽的中间位置，槽两端放置磷含量为0.04 - 0.065 %的磷铜板为阳 极； b、 配制镀液，基础液由 100 - 250 g/L 的 CuS04.5H20、40 - 50 g/I^3H2S0jP10 -200 ppm的Cr离子组成，在不断搅拌的情况下，向基础液中顺序加入5 - 50 mL的抑制剂、 1 - 10 mL的加速剂，以及0.5 - 5 mL的整平剂，然后加入去离子水定容为1500 mL，混合 均匀后，缓慢注入赫尔槽中，静置1 - 20 min，使镀液充分润湿盲孔； c、 通电开始电镀，先在0.5 - 2 ASD的电流密度下电镀5 - 30 min，然后将电流密度增 大至0.5 - 4 ASD，继续电镀10 - 20 min，整个电镀过程在静态下完成，时至，断电，取出阴 极盲孔板，用蒸馏水冲洗，冷风吹干后，即得样品。
2. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，所述步骤a中的活化时间 为 1 min。
3. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤b中的抑制剂 是 PEG6000。
4. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，所述抑制剂是EPE2900。
5. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，所述步骤b中的加速剂是 SPS。
6. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤b中的加速剂 是 BSP。
7. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤b中的抑制剂 是氏。
8. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤b中的整平剂 是 JGB。
9. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤b中的整平剂 是N和Μ的混合物。
10. 根据权利要求1所述的一种超填孔镀铜工艺，其特征在于，在所述步骤c中的电镀 过程是在有强制对流，并持续鼓气的情况下完成的。
【文档编号】C25D3/38GK104109886SQ201310139989
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】谢金平, 肖宁, 范小玲, 李宁 申请人:广东致卓精密金属科技有限公司