一种填孔镀铜工艺和应用
文献发布时间：2024-04-18 20:01:23
技术领域
本发明涉及材料电化学技术领域，具体涉及一种填孔镀铜工艺和应用。
背景技术
随着显示面板的技术不断取得进步，目前的显示产品不论是液晶显示面板还是有机电致发光显示面板等，都在朝着更高密度、窄边框、高开口率以及触控显示等方向发展。通常，先进显示面板制作时需采用双层套孔的结构，对两层树脂膜层进行挖空处理，露出金属走线并形成金属连接，通孔内需填充ITO电极层，可能还要求填充金属，即通孔填孔。
通孔填孔的技术难点在于实现通孔内的无孔隙填充，如果金属在孔口沉积速率过快则易导致孔中间部位未及时填充满金属而出现孔洞，影响面板信号传输稳定性，并可能产生一系列其他不良影响。电镀填充效果主要受电镀溶液中各添加剂组成、浓度及电镀方法影响。与盲孔自底向上沉积镀铜不同，通孔填孔工艺中金属沉积模式应为“类X型”，即采用适宜的电镀铜溶液及电镀方法使铜在通孔内部中间部位预先相连填满，再向两面孔口逐渐同步填充，最终形成高效密封导通的铜材料，实现通孔无孔隙的金属化制作。
显示面板常遇到厚度较深且内径较小的通孔，常规硫酸铜填孔镀铜液体系中铜离子浓度不能太高，否则容易析出，较难实现这一深微孔的填充要求，为实现通孔的有效填充就需要开发与之相匹配的电镀铜通孔填孔溶液及技术。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种填孔镀铜工艺，
本发明的第一方面的实施例提出了一种填孔镀铜工艺，包括：PTH沉铜后进行填孔电镀；本发明的填孔铜镀工艺满足对镀铜液中氯离子的有效控制，进而达到良好的填孔效果，有效提高镀铜层的延展性和可靠性，满足印制线路板行业的应用要求。
一种填孔镀铜工艺，包括：PTH沉铜后进行填孔电镀；
所述填孔电镀的步骤包括使用填孔镀铜液，所述填孔镀铜液包括：承载剂、整平剂和光亮剂，所述承载剂包括含聚醇类化合物1-5wt％、所述光亮剂包括含硫有机物1-5wt％、所述整平剂包括含氮有机物1-5wt％和甲醛10-30wt％；
所述聚醇类化合物包括聚丙二醇、聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇单乙醚中的至少一种；
所述含硫有机物包括巯基乙酸、巯基乙酸钠和巯基丙酸钠中的至少一种；
所述含氮有机物包括乙二胺己二胺和三乙烯四胺中的至少一种。
根据本发明的第一方面的实施例至少具有以下有益效果：
1、本发明的填孔铜镀工艺，有良好的的填孔效果，能够满足填3、4、5mil镭射孔时，dimple小于15μm。
2、本发明对通孔有良好的深镀能力，对于AR值6：1，孔径0.2mm的孔，TPmin：71.05％，而TPave：90.96％。而对于AR值4:1，孔径为0.35mm的孔，TPmin：85.26％，而TPave：108.08％。
3、本发明的填孔铜镀工艺能同步填盲孔和导通孔电镀铜.特殊整平剂设计，可增加填孔效果和减少板面铜的沉积--电镀铜粒子具有光亮、结晶细密、延展性好和极佳的均匀性，聚醇类化合物:聚醇类化合物，与氯离子一起作用抑制电镀速率，使高低电流区的差异降低(即増大极化电阻)，含硫有机物:含硫有机物，铜离子加速在阴极还原，使铜层结构变得更细致，含氮有机物:含氮有机物，吸附在高电流密度区(凸起区或转角处)，使该处的电镀速度趋缓。
4、本发明在PTH后，不经过预浸直接实现填孔电镀。
5.本发明的填孔镀铜液在酸性镀铜工艺中针对于填盲孔的HDI产品所设计，适用于可溶性阳极于垂直连续性电镀线或传统龙门架式电镀线。能同步填盲孔和导通孔电镀铜特殊整平剂设计，可增加填孔效果和减少板面铜的沉积--电镀铜粒子具有光亮、结晶细密、延展性好和极佳的均匀性。
6.本发明的填孔铜镀工艺可用直流电镀法和可溶解性阳极生产。
根据本发明的一些实施例，所述填孔镀铜工艺中，所述PTH沉铜前还包括前处理，所述前处理的步骤包括除油、水洗、酸洗。
根据本发明的一些实施例，所述除油的过程除油剂，所述除油剂包括电镀除油剂PP601plus。
上述除油剂PP601plus为博美公司在售产品，含有特别的有机酸和表面活性剂，有效地去除层压板覆铜箔、化学铜或电镀铜表面的手指印和油污。
根据本发明的一些实施例，所述填孔镀铜液还包括基础液；所述基础液包括：氯离子溶液、硫酸铜和硫酸，
所述氯离子溶液中Cl
根据本发明的一些实施例，所述氯离子来源为氯化钠、氯化钾、氯化铜和盐酸中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述电镀过程中调节电流的电流密度为15～18ASF。
根据本发明的一些实施例，所述电镀过程中的温度为22～25℃。
根据本发明的一些实施例，所述的填孔镀铜工艺还包括预处理，所述预处理包括依次进行的除油和水洗。
根据本发明的第二方面的实施例，提出了一种智能手机板填孔镀铜工艺，所述智能手机板由所述的孔镀铜工艺制备得到。
附图说明
图1为实施例1的镀铜结晶图；
图2实施例1的填孔镀铜液填孔镀铜后的效果图。
具体实施例
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。铜镀结晶图如图1所示可以看出，镀铜结晶细密，均匀。由图2可以看出本工艺有效降低了面铜厚度，盲孔填孔效果优良。
实施例2：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留。
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜271g/L，氯离子溶液65ppm，聚醇类化合物21.1mL/L，含硫有机物0.97mL/L，含氮有机物26.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
实施例3：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留。
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.1mL/L、硫酸铜270g/L，氯离子溶液69ppm，含氮有机物20.7mL/L，含硫有机物0.99mL/L，含氮有机物25.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
实施例4：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留。
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：1.5mm，孔径：4mil。
本实施例制备得到的盲孔切片填充饱满，浸锡(288℃)6次无断铜现象。
实施例5：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：1.5mm，孔径：5mil。
实施例6：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸22mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.1mL/L，含硫有机物0.89mL/L，含氮有机物26.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：0.9mm，孔径：5mil。
实施例7：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：0.9mm，孔径：0.2mil，TPmin为71.05％，TPave为90.96％。
实施例8：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：0.9mm，孔径：0.25mil，TPmin为73.59％，TPave为90.76％。
实施例9：
本实施例提供了一种填孔镀铜工艺，具体步骤为：
A1：在电路板镀铜之前，首先对电路板进行除油处理，将电路板放入到盛放除油药水的缸体中；
A2：完成除油处理之后，取出电路板进行双水洗，去除电路板表面的药水残留；
A3：对A2步骤操作后的电路板进行浸酸处理，再进行镀铜处理；
A4：对步骤A3操作后的电路板进行填孔电镀，配制镀液：控制镀槽内的每升镀液中所含各组分的含量为：硫酸20.3mL/L、硫酸铜274g/L，氯离子溶液66ppm，聚醇类化合物22.4mL/L，含硫有机物0.87mL/L，含氮有机物28.5mL/L余量为去离子水，并控制镀槽内的温度为22℃，控制电流密度为15ASF，控制料板夹的单边摇摆幅度为4cm，电镀时间为65min。
本实施例得到的镀层厚度的分析测试结果如表1所示。
板厚：0.9mm，孔径：0.3mil，TPmin为76.26％，TPave为88.08％。
测试例1
表1为实施例得到的铜镀层填盲孔性能和均镀能力的分析测试结果。
将实施例所述孔填充导电液进行盲孔填充测试：以带有盲孔的电路板为阴极，不溶性钛网为阳极，电镀过程的电流密度为15ASF～18ASF，电镀过程的喷淋频率为25Hz～35Hz，电镀过程的循环量为3～5倍体积循环量，预处理包括依次进行的上板、除油、热水洗、水洗和酸洗。电镀时间为40min。
表1测试结果
上述实施例为本发明较佳的实施例，但本发明的实施例并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。