[发明专利]适用于印制板孔金属化的电化镀铜

说明书

技术领域

本发明属化工领域，应用于印制板的“孔金属化”，是印制板行业的一项重大技术革新。另外在塑料、陶瓷等基体上的电镀，应用也很广泛。

技术背景

在印制板的制造中，对化学镀铜性能的主要要求是镀铜层的结合力和韧性。因为印制板制成后，还要焊接各种元件，使用时会发热，而铜与层压板的膨胀系数差别较大，分别是0.68×10⁵/度和12.8×10⁵/度，相差18.8倍，若结合力和延伸率不好，当焊接元件时，受到热冲击，化学镀铜层与层压板之间就会产生很大的内应力，致使化学镀铜层与层压板之间分离或断裂。化学镀铜层的韧性也是主要的性能指标，要求镀铜层的延伸率必须≥15％，我们已知化学镀铜层的延伸率为4-7％，电镀铜层延伸率为15-25％，可见化学镀铜层的延伸率根本不达标。因此，印制板受到热冲击或振动等情况下，化学镀铜层容易断裂并与层压板分离，这是长期未能解决的致命伤。

另外我们从化学镀铜液中的化学反应，也可判断化学镀铜层夹杂，延伸率不好。化学镀铜液中的自催化反应(Pa⁰催化)：

Cu²⁺+2HCHO+4OH^-→Cu+H₂+2HCOO^-+2H₂O                       (1)

反应(1)中的阴极反应为：Cu²⁺+2e^-→Cu                      (2)

反应(1)中的阳极反应为：2HCHO+4OH^-→H₂+2HCOO^-+2H₂O+2e^-    (3)

除了上述反应外，还进行如下的有害副反应，它们导致镀液不稳定和镀层质量恶化：

2Cu²⁺+HCHO+5HO^-→Cu₂O↓+HCOO^-+3H₂O    (4)

Cu₂O+H₂O→Cu+Cu²⁺+2OH^-                (5)

反应(4)为液相中的化学氧化还原反应，它所形成的Cu₂O在碱性溶液中会发生歧化反应而形成金属铜。Cu₂O和Cu分散在镀液中，成为镀液自发分解的催化中心，这是造成镀液不稳定的根本原因。Cu₂O还可夹杂于化学镀铜层中而影响镀层韧性。反应(4)是难以避免的，这种影响必然存在。根据《刚性印制电路》梁瑞林编著，通过化学镀铜而形成的铜箔的延展性比电解铜箔和电镀铜箔的延展性差得多。

发明内容

针对现有技术中化学镀铜铜层疏松，结合力和延伸率不好等缺陷，本发明提供了一种适用于印制板孔金属化的电化镀铜溶液和用该溶液进行电化镀铜的方法，该方法将电镀铜和化学镀铜结合，是针对印制板孔金属化的直接应用，加强了镀铜层与绝缘基板的结合力，也改善延伸率，并且明显提高了镀覆速度。

本发明的一种适用于印制板孔金属化的电化镀铜溶液，每升该溶液中包含溶质的质量如下：

每升该溶液中包含溶质的质量优选如下：

所述的导电剂为氯化钠、硫酸钠、硫酸钙、氯化氨、碘化钾、溴化钾、碳酸钠或氯化钾。

所述的致密剂为硫酸镍、硫酸锌、氯化锡、氯化镍、氯化亚锡或硝酸银；

所述的稳定剂为甲醇、乙醇、丙醇或甘油。

在电化镀铜溶液中加入导电剂和致密剂可增加镀铜层与绝缘基板的致密性、结合力和镀覆速度。稳定剂在反应2分钟后加入，可以使化学镀铜的速度变慢，突显电镀铜。

用上述电化镀铜溶液进行电化镀铜的方法，具体步骤为：接通直流电源，以铜板作为阳极，电化镀样品作为阴极，阳极与阴极的面积比为2-3∶1，控制阴极电流密度为0.5A/dm²-2A/dm²，控制pH值为12-13，在45℃-55℃的温度下，将电化镀样品在上述电化镀铜溶液中镀覆25min-35min，其中上述电化镀铜溶液中的稳定剂在镀覆2min-3min加入。本发明的电化镀铜装置示意图如图7所示。