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CN108601244A - 一种刚挠多层印制板孔金属化技术 - Google Patents

一种刚挠多层印制板孔金属化技术 Download PDF

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CN108601244A CN201810353033.2A CN201810353033A CN108601244A CN 108601244 A CN108601244 A CN 108601244A CN 201810353033 A CN201810353033 A CN 201810353033A CN 108601244 A CN108601244 A CN 108601244A
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Abstract

本发明介绍了一种刚挠多层印制板孔金属化技术，包括在刚挠多层印制板制造过程中。按照常规孔金属化工艺要求进行孔清洁调整、微蚀刻、预浸、胶体钯催化和解胶处理后，进行酸性化学镀铜，通过常规电镀铜工艺镀铜至3‑5微米，按要求烘板，完成孔金属化。该技术提高了孔金属化铜镀层与孔壁基材的结合力和镀铜层抗拉强度，避免了高温条件下，孔金属化镀层与基材分离、孔壁镀层断裂等问题，同时化学镀溶液不含甲醛有利环保。该技术无需更换生产设备，易于操作和控制，提升了刚挠多层印制板品质。

Description

一种刚挠多层印制板孔金属化技术
技术领域
本发明涉及特殊印制板的制作领域，包括在刚挠多层印制板制作过程中，介绍了一种在刚挠多层印制板完成钻孔和孔内去钻污凹蚀处理后，按照常规商用印制板孔金属化工艺要求进行孔清洁调整处理、微蚀刻处理、预浸溶液处理、胶体钯溶液催化和解胶处理，进行本发明的酸性化学镀铜，按照常规电镀铜工艺加厚铜层厚度至3-5微米，再按本发明要求进行烘板，完成刚挠多层印制板的孔金属化，接着按多层印制板生产工艺要求进行后续加工。
本发明提高了刚挠多层印制板孔金属化铜镀层与孔壁基材的结合力，以及孔壁金属化镀铜层抗拉强度，避免了在后续刚挠多层印制板加工和电子元器件焊接等高温操作下，孔金属化镀层与基材分离，以及孔壁镀层断裂等问题，同时由于使用酸性化学镀铜不含甲醛，有利于环保。本发明可使用现有印制板孔金属化生产设备，易于操作和控制，提升了刚挠多层印制板品质。
背景技术
刚挠多层印制板由于可以实现电子产品的立体组装，使电子产品组装件变得更加灵巧、轻便，大大减少电子产品装接时过多引线插接与焊接，大幅度提高了电子产品可靠性。近几年在民用和军用，已经航空航天等领域被广泛使用。但是由于刚挠多层印制板使用的聚酰亚胺和丙烯酸薄膜材料特性，这些材料不耐碱，丙烯酸材料Z轴热膨胀系数(25-270℃，500ppm/℃)大，造成刚挠多层印制板层间互连的金属化孔出现孔壁镀层与基材分离、孔壁镀层断裂等严重电气互连失效故障，已成为制约刚挠多层印制板广泛使用的主要因素。
具有关资料介绍，国内外一些研制生产刚挠多层印制板的企业都在进行相关方面的研究，他们的研究主要集中在一下两方面。一是孔壁基材在孔金属化之前的处理，包括孔壁基材的化学和/或等离子体表面改性处理；。二是孔金属化溶液本身，目前孔金属化工艺主要要一下两种方式：第一种方式使用碱性化学镀铜体系工艺完成孔壁基材的金属化，可能不同牌号的碱性化学镀铜溶液在铜的沉积速度和厚度上有些差别，但沉积铜层在性能上大同小异；第二种方式不使用化学镀铜，而采用直接电镀工艺，目前直接电镀工艺有三种体系，包括钯体系、炭黑体系和高分子聚合物体系。这三种体系都是通过在孔壁基材上吸附一层导电物质后，再在其上电镀铜。直接电镀工艺对工艺控制要求高，稍有不慎就会发生孔壁有些地方没有镀上铜的空洞现象，目前使用的印制板制造厂家不多，直接电镀用于刚挠多层印制板孔金属化的更少。
本发明开发了一种新型酸性化学镀铜溶液取代之前广泛采用的碱性化学镀铜工艺，并且在电镀加厚铜层至3-5微米时采用本发明的烘烤工艺。本发明的酸性化学镀铜溶液是一种非自催化的化学镀铜体系，与碱性化学镀铜的自催化体系不同，其化学沉积的铜层厚度薄，小于0.5微米，并且不会随化学镀时间的延长而增厚，特别有利于化学镀铜层的厚度控制。而碱性化学镀铜是自催化体系，厚度不易控制，随时间延长会不断增厚，由于化学铜层的机械性能较电镀铜差，在保证后续导电的情况下应越薄越好；同时酸性化学镀铜晶粒细小、结晶致密、镀层孔隙率小，与基材结合力高；电镀铜加厚后通过烘烤处理，会进一步提高孔壁镀层与基材结合力。本发明技术使刚挠结合多层印制板孔金属化的镀层与基材的结合力提高，并改善了镀铜层机械强度，避免孔壁镀层分离开裂的情况发生。
本发明与之前方法相比主要有以下四方面优点：
一是本发明制作的金属化孔的化学镀铜层厚度薄，小于0.5微米并可控，而之前的碱性化学镀铜厚度一般2-3微米，且不易控制，本发明有利于提高孔壁镀层的机械性能；
二是本发明使用酸性化学镀铜溶液的PH值在4以下，不会与刚挠多层印制板孔壁基材的丙烯酸和聚酰亚胺材料发生作用。而之前的碱性化学镀铜PH在10以上，会与刚挠多层印制板孔壁基材的丙烯酸和聚酰亚胺材料发生作用，造成基材溶胀，降低化学沉积铜镀层与基材结合力；
三是本发明酸性化学镀铜比碱性化学镀铜晶粒细小、结晶致密、镀层孔隙率小，与基材结合力高；
四是本发明采用在电镀铜加厚至3-5微米时通过规定的烘烤处理，会进一步提高孔壁镀层与基材结合力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种刚挠多层印制板孔金属化的方法，制作出的金属化孔孔壁镀层与基材结合力强，机械性能优越，避免了刚挠多层印制板金属化孔孔壁镀层分离和镀层开裂等问题。
为了实现解决上述技术问题的目标，本发明采用如下技术方案：本发明的一种刚挠多层印制板孔金属化方法，包括在刚挠多层印制板的生产过程中。刚挠多层印制板按照工艺要求完成本发明的酸性化学镀铜之后，进行常规电镀铜工艺加厚铜层厚度至3-5微米，再按本发明要求进行烘板，完成刚挠多层印制板的孔金属化，接着按刚挠多层印制板生产工艺要求进行后续常规加工。该方法可以使用常规多层印制板孔金属化生产设备，只需要将碱性化学镀铜溶液换成酸性化学镀铜溶液，需增加印制板烘烤设备。
具体过程为：
步骤一，按照工艺要求完成刚挠多层印制板的钻孔、孔内去钻污凹蚀、孔清洁调整处理、微蚀刻处理、预浸溶液处理、胶体钯溶液催化和解胶处理。
步骤二，进行本发明的酸性化学镀铜。酸性化学镀铜溶液的配方和工艺参数如下：
硫酸铜5-15克/升、乙二胺四乙酸二钠10-30克/升、次亚磷酸钠30-60克/升、柠檬酸15-20克/升、阳离子表面活性剂A 0.5-2毫升/升。PH值2-4(可用稀硫酸或氢氧化钠溶液调整)；工作温度40-60℃；操作时间25-35分钟。所有化学试剂均为化学纯。
步骤三，按照常规印制板镀铜工艺进行全板电镀铜加厚，镀铜层厚度要求3-5微米。
步骤四，烘板，将经过全板电镀铜加厚的刚挠多层印制板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中烘板，烘烤温度80℃-110℃，时间60-120分钟。
步骤五，接着按刚挠多层印制板生产工艺要求进行后续加工。
通过采用上述方法，本发明具有以下有益效果：
本发明制作的金属化孔的化学镀铜层厚度薄，小于0.5微米并可控，而之前的碱性化学镀铜厚度一般2-3微米，且不易控制，本发明有利于提高孔壁镀层的机械性能；
本发明使用酸性化学镀铜溶液的PH值在4以下，不会与刚挠多层印制板孔壁基材的丙烯酸和聚酰亚胺材料发生作用。而之前的碱性化学镀铜PH在10以上，会与刚挠多层印制板孔壁基材的丙烯酸和聚酰亚胺材料发生作用，造成基材溶胀，降低化学沉积铜镀层与基材结合力；
本发明酸性化学镀铜比碱性化学镀铜晶粒细小、结晶致密、镀层孔隙率小，与基材结合力高；
本发明采用在电镀铜加厚后通过规定的烘板处理，会进一步提高孔壁镀层与基材结合力；
本发明孔金属化技术未使用甲醛溶液，有利于环境保护。甲醛有较强的挥发性，是公认的致癌物。
附图说明
图1是示例中6层刚挠多层印制板热冲击试验后金属化孔金相照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
实施示例
本例制作6层刚挠多层印制板，中间包含2层挠性电路，两边分别有2层刚性电路层。共计10块。按照刚挠多层印制板工艺要求完成挠性内层板、刚性内层板制作、内层粗化、叠层、层压、钻孔之后，进入孔金属化过程，具体孔金属化过程为：
步骤一，按照工艺要求完成刚挠多层印制板的等离子体孔内去钻污凹蚀，要求凹蚀深度5-20微米，接着在印制板孔金属化生产线上，使用商用孔清洁调整溶液、微蚀刻溶液、预浸溶液、胶体钯溶液催化和解胶处理，具体工艺参数按照供应商要求。
步骤二，进行本发明的酸性化学镀铜。该例中使用150升酸性化学镀铜溶液的配方和工艺参数如下：
五水硫酸铜10克/升、乙二胺四乙酸二钠25克/升、次亚磷酸钠40克/升、柠檬酸20克/升、阳离子表面活性剂A 1.5毫升/升。PH值3.5(可用稀硫酸或氢氧化钠溶液调整)；工作温度55℃；操作时间30分钟。所有化学试剂均为化学纯。
以1升酸性化学镀铜溶液配制过程如下：先去温的去离子水(50℃左右)700毫升，加入乙二胺四乙酸二钠25克，搅拌使其完全溶解后加入五水硫酸铜10克，再依次加入柠檬酸20克，阳离子表面活性剂A 1.5毫升，次亚磷酸钠40克，等完全溶解后，使用40％硫酸调PH值至3.5，再使用去离子水补溶液至1升。
步骤三，按照常规印制板镀铜工艺进行全板电镀铜加厚，电流密度1.5安培/平方分米，时间10分钟。
镀铜层厚度要求3-5微米。
步骤四，烘板，将经过全板电镀铜加厚的刚挠多层印制板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中烘板，烘烤温度105℃，时间80分钟。
步骤五，接着按刚挠多层印制板生产工艺要求进行贴膜、图形转移、图形镀铜、去膜、蚀刻、退锡、印刷阻焊、热风整平、印字符、外形加工等后续作业。
在完成后续所有工艺制作的10块6层刚挠结合多层印制板上每块取样，进行288℃热冲击试验后，金相剖切检查金属化孔性能，均未发现金属化孔孔壁镀层分离和孔壁镀层开裂的情况，如图1所示，满足相关标准要求。

Claims (3)

1.一种刚挠多层印制板孔金属化技术，其特征是：包括在刚挠多层印制板的生产过程中，在刚挠多层印制板完成钻孔和孔内去钻污凹蚀处理后，按照常规商用印制板孔金属化工艺要求进行孔清洁调整处理、微蚀刻处理、预浸溶液处理、胶体钯溶液催化和解胶处理后，进行酸性化学镀铜，再按照常规电镀铜工艺加厚铜层厚度至3-5微米，然后进行烘板，完成刚挠多层印制板的孔金属化，接着按刚挠多层印制板生产工艺要求进行后续加工。
2.根据权利要求1所述刚挠多层印制板孔金属化技术，其特征是使用酸性化学镀铜溶液替代之前的碱性化学镀铜溶液。酸性化学镀铜溶液的配方和工艺参数如下：硫酸铜5-15克/升、乙二胺四乙酸二钠10-30克/升、次亚磷酸钠30-60克/升、柠檬酸15-20克/升、阳离子表面活性剂A 0.5-2毫升/升。PH值2-4(可用稀硫酸或氢氧化钠溶液调整)；工作温度40-60℃；操作时间25-35分钟。所有化学试剂均为化学纯。
3.根据权利要求1所述刚挠多层印制板孔金属化技术，其特征是烘板，将经过全板电镀铜加厚的刚挠多层印制板放入烘箱或类似加热排风良好的装置中烘板，烘烤温度80℃-110℃，时间60-120分钟。
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