一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法

技术领域

本发明涉及一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，属于电路板镀铜技术领域。

背景技术

化学镀铜是制造电路板常见的一种工艺，也叫沉铜，在电路板上进行化学镀铜是为了使电路板中各层之间具有良好的导电性能。传统化学镀铜工艺是先清理PCB基板，去除毛刺、清洗杂质后活化，在基材表面附着一层活性较高的金属粒子，然后在一定条件下与电镀液中的铜发生氧化还原反应。但是在该反应下会生成氢气，在置换铜层的过程中不断产生氢气，氢气易于附着在铜层表面，导致生成的铜层中产生大量的空隙，使镀铜层的韧性不足。

现有技术中往往采用在电镀铜液中加入金属钯等易于吸附氢气的颗粒减少氢气对镀铜层的影响，但是往往金属颗粒难以充分分散接触镀铜层各个位置的氢气，还是会出现局部不均的氢脆现象。因此，提供一种能够有效解决电镀铜氢脆问题的电镀方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，解决现有技术中氢气导致镀铜层出现凹坑、空隙使得脆性较大的问题，本发明的方法能够大大减少镀铜过程中氢气在基材表面的附着，减少铜镀层的氢脆现象，从而提高铜镀层的韧性。

本发明提供了一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

(1)取PCB板加入除油液中进行超声除油处理5-10min，优选6-8min，再置于弱碱液中进行二次清洗2-5min，优选3-4min；

(2)将步骤(1)中清洗干净的PCB板置于35℃下进行0.5-1min的微蚀处理；优选0.7-0.8min,微蚀剂优选采用过硫酸氢钾。

(3)将微蚀处理后的PCB板浸润2-5min，优选3-4min；

(4)将浸润后的PCB板在低温下进行活化；

(5)调节镀铜液中的温度至30-35℃，优选32℃，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

进一步地，在步骤(1)中所述除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇。

进一步地，在步骤(1)中所述弱碱液为质量分数为1-6％的碳酸氢钠溶液，所述二次清洗的温度为30-40℃，优选36℃。

进一步地，在步骤(3)中所述浸润的温度为40-50℃，优选45℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动。

进一步地，在步骤(4)中，所述活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为10-50℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡3-10min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在45-50℃，活化5min。优选的，活化的温度为30-40℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡4min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在50℃，活化5min。

进一步地，所述低钯浓度的活化液中钯的浓度为7-9ppm，优选8ppm。

进一步地，在步骤(5)中所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚、椰油酸甲基单乙醇酰胺、羟乙基纤维素中的一种或几种。优选聚氧乙烯醚。

进一步地，所述镀铜液的pH值为7.5-8.5。

本发明提供了另一种发明内容，一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅1-6份、非离子表面活性剂0.5-5份、硫酸铜20-50份、络合剂10-40份、稳定剂0.01-0.5份、pH调节剂、余量为纯水。

优选的，一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅3-5份、非离子表面活性剂1-2份、硫酸铜30-40份、络合剂20-30份、稳定剂0.05-0.2份、pH调节剂、余量为纯水.

进一步地，所述络合剂为酒石酸钾钠，所述pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为7.5-8.5即可，所述稳定剂为巯基苯并噻唑。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下技术效果：

1、本申请通过在活化过程中先对PCB板进行低温的浸泡使其温度保持在较低温的状态，当活性液的温度突然迅速上升时，基材的温度会比活性液低，更利于PCB板活化时吸附带有负电位的钯颗粒，能够使其吸附更多的钯颗粒，有利于增加镀铜层的厚度；

2、本申请中的化学镀铜液中加入纳米二氧化硅，纳米二氧化硅为液体，能够在镀铜液中自由分散，有利于进入与镀铜时产生的氢气接触并吸附，由于二氧化硅的表面具有许多活性位点，可以与氢键形成强烈的互相作用，从而促进二氧化硅表面对氢气的吸附，减少氢气在镀铜层的附着，从而大大降低氢脆现象。

3、本申请中加入非离子表面活性剂，由于镀铜液环境为弱碱性，非离子表面活性剂在弱碱性环境中具有非常好的分散效果，能够大大减少镀铜液体系中的表面张力，使氢气更易于逸出，脱离镀铜层，有效减少镀铜层的氢脆现象。

附图说明

图1为一个实施例中提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅1份、非离子表面活性剂0.5份、硫酸铜20份、络合剂10份、稳定剂0.01份、pH调节剂、余量为纯水。

其中络合剂为酒石酸钾钠，pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为7.5即可，稳定剂为巯基苯并噻唑。

实施例2

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅6份、非离子表面活性剂5份、硫酸铜50份、络合剂40份、稳定剂0.5份、pH调节剂、余量为纯水。

其中络合剂为酒石酸钾钠，pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为8.5即可，稳定剂为巯基苯并噻唑。

实施例3

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅4份、非离子表面活性剂3份、硫酸铜35份、络合剂25份、稳定剂0.03份、pH调节剂、余量为纯水。

其中络合剂为酒石酸钾钠，pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为8即可，稳定剂为巯基苯并噻唑。

实施例4

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅3份、非离子表面活性剂1份、硫酸铜30份、络合剂20份、稳定剂0.05份、pH调节剂、余量为纯水。其中络合剂为酒石酸钾钠，pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为8即可，稳定剂为巯基苯并噻唑。

实施例5

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜液，包括以下重量份数的组分：纳米二氧化硅5份、非离子表面活性剂2份、硫酸铜40份、络合剂30份、稳定剂0.2份、pH调节剂、余量为纯水。其中络合剂为酒石酸钾钠，pH调节剂为碳酸氢钠，pH调节剂添加调节至体系pH值为8即可，稳定剂为巯基苯并噻唑。

实施例6

如图1所示，提出了一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

步骤S1：取PCB板加入除油液中进行超声除油处理5min，再置于弱碱液中进行二次清洗2min，；其中除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇，弱碱液为质量分数为1％的碳酸氢钠溶液，二次清洗的温度为30℃；

步骤S2：将步骤S1中清洗干净的PCB板置于35℃下进行0.5min的微蚀处理,微蚀剂优选采用过硫酸氢钾；

步骤S3：将微蚀处理后的PCB板浸润2min，浸润的温度为40℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动；

步骤S4：将浸润后的PCB板在低温下进行活化，活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为10-50℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡3min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在45℃，活化5min。低钯浓度的活化液中钯的浓度为7-9ppm。

步骤S5：调节镀铜液中的温度至30℃，镀铜液的pH值为7.5，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂聚氧乙烯醚的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

本实施例中的镀铜液为实施例3中的镀铜液。

实施例7

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

(1)取PCB板加入除油液中进行超声除油处理10min，再置于弱碱液中进行二次清洗5min；其中除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇，弱碱液为质量分数为6％的碳酸氢钠溶液，所述二次清洗的温度为40℃；

(2)将步骤(1)中清洗干净的PCB板置于35℃下进行1min的微蚀处理；微蚀剂优选采用过硫酸氢钾。

(3)将微蚀处理后的PCB板浸润5min，浸润的温度为50℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动；

(4)将浸润后的PCB板在低温下进行活化，活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为10-50℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡10min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在50℃，活化5min。低钯浓度的活化液中钯的浓度为9ppm。

(5)调节镀铜液中的温度至35℃，镀铜液的pH值为8.5，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂椰油酸甲基单乙醇酰胺的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

本实施例中的镀铜液为实施例3中的镀铜液。

实施例8

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

(1)取PCB板加入除油液中进行超声除油处理6min，再置于弱碱液中进行二次清洗3min；其中除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇，弱碱液为质量分数为2％的碳酸氢钠溶液，所述二次清洗的温度为34℃。

(2)将步骤(1)中清洗干净的PCB板置于35℃下进行0.7min的微蚀处理；微蚀剂优选采用过硫酸氢钾。

(3)将微蚀处理后的PCB板浸润3min，浸润的温度为42℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动；

(4)将浸润后的PCB板在低温下进行活化，活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为30-40℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡4min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在50℃，活化5min。低钯浓度的活化液中钯的浓度为8ppm。

(5)调节镀铜液中的温度至32℃，镀铜液的pH值为7.5，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂羟乙基纤维素的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

本实施例中的镀铜液为实施例3中的镀铜液。

实施例9

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

(1)取PCB板加入除油液中进行超声除油处理8min，再置于弱碱液中进行二次清洗4min；其中除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇，弱碱液为质量分数为5％的碳酸氢钠溶液，所述二次清洗的温度为38℃。

(2)将步骤(1)中清洗干净的PCB板置于35℃下进行0.8min的微蚀处理；微蚀剂优选采用过硫酸氢钾。

(3)将微蚀处理后的PCB板浸润4min，浸润的温度为45℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动；

(4)将浸润后的PCB板在低温下进行活化，活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为30-40℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡4min，然后快速升温至45℃，停止升温，调整温度保持在50℃，活化5min。低钯浓度的活化液中钯的浓度为8ppm。

(5)调节镀铜液中的温度至32℃，镀铜液的pH值为8，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂聚氧乙烯醚的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

本实施例中的镀铜液为实施例3中的镀铜液。

实施例10

一种提高铜层韧性的PCB化学镀铜方法，包括以下操作步骤：

(1)取PCB板加入除油液中进行超声除油处理7min，再置于弱碱液中进行二次清洗3min；其中除油液为有机混合溶剂，该有机混合溶剂包括质量分数比为2:7的丙醇和异丙醇，弱碱液为质量分数为3％的碳酸氢钠溶液，所述二次清洗的温度为36℃。

(2)将步骤(1)中清洗干净的PCB板置于35℃下进行0.8min的微蚀处理；微蚀剂优选采用过硫酸氢钾。

(3)将微蚀处理后的PCB板浸润3min，浸润的温度为45℃，浸润时将浸润液加压并保持与PCB板相对运动；

(4)将浸润后的PCB板在低温下进行活化，活化采用低钯浓度的活化液，活化的温度为10-50℃，活化前将PCB板置于活化液中浸泡5min，然后快速升温至50℃，停止升温，调整温度保持在50℃，活化5min。低钯浓度的活化液中钯的浓度为8ppm。

(5)调节镀铜液中的温度至32℃，镀铜液的pH值为8，加入含有纳米二氧化硅和非离子表面活性剂聚氧乙烯醚的复合镀铜剂，充分混合均匀后，将活化后的PCB板置于镀铜液中镀铜处理。

本实施例中的镀铜液为实施例3中的镀铜液。

对比例1

取实施例3中的镀铜液，其中不加纳米二氧化硅。其他镀铜方法与实施例10一致。

对比例2

取实施例3中的镀铜液，其中加纳米二氧化硅的含量为1份。其他镀铜方法与实施例10一致。

对比例3

取实施例3中的镀铜液，其中不加非离子表面活性剂。其他镀铜方法与实施例10一致。

对比例4

取实施例3中的镀铜液，其中加非离子表面活性剂的含量为0.5份。其他实施与实施例6一样

对比例5

活化时直接将PCB板置于镀铜液中，保持45℃活化5分钟，其他实施与实施例10一样。

取实施例6-10的镀铜后的PCB板与对比例1-5中镀铜后的PCB板，通过肉眼观察和扫描电镜下2000倍进行观察，并测试其厚度，观察到的镀铜层情况如表1所示。

表1各实施例和对比例镀铜层数据

由实施例6-10和对比例1的数据可见，本申请的镀铜液中添加的纳米二氧化硅确实能够有效吸附氢气，减少氢气在铜层中的附着，使制备的铜层有光泽，减少镀层中的空隙，降低脆性，提高韧性。由对比例2的数据可见，本申请公开的纳米二氧化硅添加量才具有较好的吸附氢气的效果。由对比例3的数据可见，添加非离子表面活性剂，由于镀铜液环境为弱碱性，非离子表面活性剂在弱碱性环境中具有非常好的分散效果，能够有效加快氢气的逸出，对于减少镀层中的空隙，从而降低脆性提高韧性具有明显的效果。由对比例4的数据可见，本申请公开的非离子表面活性剂添加量才具有较好的分散效果。

由对比例5可见，完全按照本申请方法实施的镀铜层较厚，活化过程先对PCB板进行低温的浸泡使其温度保持在较低温的状态，当活性液的温度突然迅速上升时，基材的温度会比活性液低，利于PCB板活化时吸附带有负电位的钯颗粒，确实能够使其吸附更多的钯颗粒，从而在镀铜中形成更厚的镀铜层。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。