铜基底上化学镀金属的方法及由其制备而成的印刷电路板和晶圆与流程

本发明涉及化学镀金属的技术领域，特别涉及铜基底上化学镀金属的方法及由其制备而成的印刷电路板和晶圆。

背景技术：

随着电子产品的不断发展，其电器元件的线路设计也越来越复杂，复杂印制电路板或晶圆要求其最后的表面处理工艺具有更多功能，平整性要求也越来越高。化学镍金或镍钯金工艺集可焊性、可接触导通性、可打线和可散热等功能于一体，已经成为了印制电路板或晶圆上(主要成分是硅)铜基底表面处理的主流之一。

化学镍金工艺一般包括以下步骤：除油、微蚀、预浸、活化、后浸、化学镀镍、化学镀金、烘干，每个工序之间可以经过1～2次的水洗，若进行化学镀镍钯金，则在上述化学镀镍和化学镀金之间进行化学镀钯步骤。无论是哪种工艺，均需先在铜面上沉积镍金属，由于铜表面无法自发地驱动镍离子的还原而实现非电解镍沉积，因此在化学镀镍之前须对电路板上的金属铜面进行活化。

在铜表面形成薄的钯层作为化镍的催化触媒，进而产生镍的非电解沉积。但这种化学镀镍的方法通常会使钯金属不仅在铜面上沉积而且还会在电路板上的其他非施镀面上沉积(例如防焊油墨、干膜或裸露的线路板基材)，从而导致后续的镍不仅在铜线上，而且还在铜线附近的板面上沉积，这种现象被称为“渗镀”。轻微时，在电路板面上产生点状沾金，严重时将导致铜面周围长胖，更严重时将导致线路间或接触垫间的架桥短路，特别是在线宽和线距为约75μm或更小的高密度电路中更容易出现短路现象。

目前，预防“渗镀”现象出现的方法有2种方法：(1)通过调整预浸液配方或者活化槽的条件使钯催化剂尽可能地少附着在非施镀面上，(2)通过调整化镍槽的配方使得镍槽中的镍离子更有选择性地沉积在施镀面上，而尽可能少沉积在非施镀面上。其中，方法(1)中若调整预浸液配方，则往往需要加入特殊的添加剂，所加入的添加剂可能会影响后续镀层与基材的结合力，或者存在环境不友好等问题，而调整活化槽的条件，例如降低活化槽温度，则需要考虑到活化槽的稳定性，工序更复杂并且较难控制。方法(2)中若通过调整化镍槽的配方，则也存在类似于调整预浸液配方的问题，即加入的添加剂可能对后续镀层的可靠性造成影响。

因此，寻找一种易于操作，并且无须改变现有工艺中各步骤槽液配方的防渗镀方法需求尤其迫切。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种铜基底上化学镀金属的方法及由其制备而成的印刷电路板或晶圆。该方法无须改变现有工艺中各步骤槽液配方的基础上有效地防止渗镀现象的发生。

一种铜基底上化学镀金属的方法，包括以下步骤：除油、微蚀、预浸、活化、化学镀金属；

且在所述活化的步骤之前将所述铜基底及其附着的表面温度降至20℃以下。

在其中一实施例中，所述化学镀金属是沉镍金或沉镍钯金。

在其中一实施例中，在所述预浸的步骤中，将所述铜基底及其附着的表面温度降至20℃以下。

在其中一实施例中，在所述预浸的步骤中，将所述铜基底及其附着的表面温度降至15℃以下。

在其中一实施例中，在所述预浸步骤中，在用于预浸的预浸槽外设置水浴套，以将所述铜基底及其附着的表面温度降低至所需温度。

在其中一实施例中，预浸时间为1-4分钟。

在其中一实施例中，在所述活化的步骤中，在温度为20℃-30℃的条件下进行活化。

上述铜基底上化学镀金属的方法在制备印制电路板或晶圆中的应用。

一种印刷电路板，包括采用上述的铜基底上化学镀金属的方法制备而成的金属层。

一种晶圆，包括采用上述铜基底上化学镀金属的方法制备而成的金属层。

上述铜基底上化学镀金属的方法通过在活化的步骤之前将铜基底及其附着的表面温度降至20℃以下，可以有效地防止后续铜基地上化学镀金属的过程中出现渗镀的现象。且无须对各槽液配方进行调整，进而避免影响金属层的可靠性，也同时降低了环境危害。

此外，上述方法相比于传统的降低活化槽的温度的方法，可以有效地减少漏镀问题的出现。传统降低活化槽的温度的方法中，在降低温度的同时过低的活化槽温度使得槽液活化能力降低，而通常活化槽中的温度需要在20℃～30℃，若低于此温度则会导致活化能力不足，使后续化学镀金属出现漏镀的情形，这是不能接受的，故而该方法的应用受到限制。基于上述原因，技术人员通常认为温度过低均会导致后续出现漏镀问题，而上述铜基底上化学镀金属的方法克服了上述技术偏见，通过降低板面温度既保证了预浸液和活化槽本身的性能，又能防止渗镀问题的出现，为后续铜基底上化学镀金属的工艺技术改进提供了新思路。

附图说明

图1为使用实施例1方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图2为使用实施例2方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图3为使用实施例3方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图4为使用实施例4方法处理后晶圆上沉镍钯金的金相图；

图5为使用实施例5方法处理后晶圆上沉镍钯金的金相图；

图6为使用对比例1方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图7为使用对比例2方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图8为使用对比例3方法处理后印制电路板铜线上沉镍金的金相图；

图9为使用对比例4方法处理后晶圆上沉镍钯金的金相图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下具体实施方式中，如无特殊说明，均为常规方法；以下具体实施方式所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

本发明中所使用的降低板面温度的方法是目前常规的降温方法，只要不会影响沉镍金工艺的稳定性和连续性都可以被用于降低板面温度，优选地，降温的方法可以是浸泡法，冷风降温法等。

下述实施例中，印制电路板规格是11.5cm*12cm，fr4材质的覆铜电路板，线宽/线距＝50μm/50μm。晶圆规格是直径2cm的硅圆板，线宽40μm，线距10μm。

下述实施例中，印制电路板或者晶圆表面温度使用thermometercenter-309数显温度表进行检测。

本发明实施例中，观察铜基底防渗镀外观的设备是金相显微镜(奥林巴斯bx51)。

本发明沉镍金或沉镍钯金工艺中各步骤所使用的药水可以是行业内的常规产品或配方，并不是必须按照下列步骤中所列药水的产品，其中的水洗使用去离子水冲洗基板1分钟。

实施例1印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至20℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(7)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到实施例1的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图1所示。

实施例2印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至15℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(7)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到实施例2的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图2所示。

实施例3印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至8℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(7)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到实施例3的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图3所示。

实施例4晶圆上沉镍钯金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉钯→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至20℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉钯：使用含有氯化钯0.04mol/l，乙二胺0.5mol/l，乙二胺四乙酸0.05mol/l，次磷酸钠0.2mol/l的钯液进行镀钯，ph6.5，温度55℃，时间10分钟。

(7)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(8)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到实施例4的晶圆上的镍钯金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图4所示。

实施例5晶圆上沉镍钯金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉钯→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至14℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉钯：使用含有氯化钯0.04mol/l，乙二胺0.5mol/l，乙二胺四乙酸0.05mol/l，次磷酸钠0.2mol/l的钯液进行镀钯，ph6.5，温度55℃，时间10分钟。

(7)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(8)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到实施例5的晶圆上的镍钯金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图5所示。

对比例1印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，处理时间为2分钟，印刷电路板温度为25℃。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(7)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到对比例1的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图6所示。

对比例2印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至23℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(7)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到对比例2的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图7所示。

对比例3印制电路板上沉镍金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，，在预浸槽外装设水浴套，以使得预浸槽的温度能降低至23℃，处理时间为2分钟。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)水洗：使用去离子水冲洗基板2分钟，使基板温度为15℃。

(6)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(7)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(8)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到对比例3的电路板上的镍金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图8所示。

对比例4晶圆上沉镍钯金

工艺流程：除油→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→沉镍→水洗→沉钯→水洗→沉金→水洗→吹干

(1)除油：使用广东东硕科技有限公司产品ts-acidclean6189除油剂，操作温度为35℃，处理时间为5分钟。

(2)微蚀：微蚀剂由100g/l过硫酸钠和2％(v/v)硫酸组成，操作温度为30℃，处理时间为2分钟。

(3)预浸：采用1％硫酸处理，处理时间为2分钟，晶圆表面温度为25℃。

(4)活化：使用广东东硕科技有限公司产品ts-activatorla活化液，操作温度为26℃，处理时间为3分钟。

(5)沉镍：沉镍使用广东东硕科技有限公司产品化学沉镍金5183lmp系列药水，操作温度为82℃，处理时间为25分钟。

(6)沉钯：使用含有氯化钯0.04mol/l，乙二胺0.5mol/l，乙二胺四乙酸0.05mol/l，次磷酸钠0.2mol/l的钯液进行镀钯，ph6.5，温度55℃，时间10分钟。

(7)沉金：沉金使用广东东硕科技有限公司产品浸金5185系列药水，操作温度85℃，处理时间为8分钟。

(8)吹干：使用风筒吹干，温度65℃左右，得到对比例4的晶圆上的镍钯金层，其放大50倍的金相显微镜照片如图9所示。

结果分析：

图1-图3分别采用实施例1～实施例3的方法处理印制电路板后铜线上沉镍金的金相图。其中，实施例1在活化的步骤之前将印刷电路板的表面温度控制在20℃，实施例2在活化的步骤之前将印刷电路板的表面温度控制在15℃，实施例3在活化的步骤之前将印刷电路板的表面温度控制在8℃。从图1-图3中可以看出，实施例1～实施例3均有效地防止铜线路之间的渗镀，除了某些点上出现轻微渗镀的情况外，线路未出现铜路之间因渗镀出现连接短路的缺陷。说明本发明的方法无须改变现有工艺中各步骤槽液配方的基础上能够有效地防止渗镀现象的发生。

图4和图5分别采用实施例4和实施例5的方法处理晶圆后铜线上沉镍钯金的金相图。其中实施例4在活化的步骤之前将晶圆的表面温度控制在20℃，实施例5在活化步骤之前将晶圆的表面温度控制在14℃。从图4和图5中可见，实施例4有少量位置出现渗镀，实施例5出现的渗镀情况比实施例4更少，防渗镀的效果较好。

图6-图9分别采用对比例1～对比例3的方法处理印制电路板后的铜线上沉镍金的金相图以及对比例4的方法处理晶圆后的铜线上沉镍钯金的金相图。从图6-图9可以看出，铜路上出现多处因渗镀而短路的情况，这是在沉镍金或沉镍钯金产品中都是不能被接受的。具体地，对比例1是使用常规的预浸方法处理电路板，未进行降温处理(表面温度为25℃)，从图6可见，未经过降温处理的电路板在后续的沉镍金过程中出现了9处因渗镀而造成铜路连接短路的情况。对比例2对基板预浸温度比对比例1低2℃，比实施例1高3℃，从图7可以看出，线路毛边的问题比对比例1和对比例3稍好，但仍然有8处因渗镀而出现铜路连接短路的问题。说明活化前的印刷电路板的表面温度对后续工艺具有较大的影响。此外，对比例3是在活化后再对电路板进行降温水洗，从图8可以看出，渗镀问题与对比例1类似，说明在活化后再对电路板降温处理基本没有防渗镀效果。对比例4是使用常规的预浸方法处理晶圆，未进行降温处理(表面温度为25℃)，从图9可见，晶圆线路之间有成片的因渗镀而出现线路短路的情形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。