[发明专利]一种多层印制电路板制造用铜表面处理液及处理方法

说明书

一种多层印制电路板制造用铜表面处理液及处理方法，属于印制电路技术领域。本发明将铜表面粗化与提升层间结合力的介质层性能优化分两段处理，其中铜表面粗化所用处理液包括碱金属过氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐、多羟基聚合物、金属络合剂、铜金属缓蚀剂和钼酸盐添加剂，各组分质量浓度分别是20～50g/L、30～60g/L、30～60g/L、3.5～10g/L、30～60g/L、3～8g/L和6～30g/L；介质层优化所用处理液包括碱金属硫化物、碱金属磷酸盐和硅烷偶联剂，各组分质量浓度分别是10～30g/L、40～160g/L和7.5～30g/L。本发明与现有工艺具有较好的相容性，铜表面低粗糙度改性可达到IPC标准，有利于多层板制造技术应对印制电路板传输信号高频化带来的挑战。

技术领域

本发明属于印制电路技术领域，具体涉及一种多层印制电路板制造用铜表面处理液及处理方法。

背景技术

5G(第五代通信技术技术)概念自2012年8月提出之来，一直备受关注。5G所要求的信号频率非常高，最高频率可达300GHz,而4GLTE则是2.6GHz。随着电子技术的发展，5G通信技术、物联网、车联网等新兴应用领域的出现，高频高速信号高质量传递成为新一代印制电路板必须具备的特性，通信类PCB朝着线路低粗糙度、高密度互连与高信号完整性(信号在传输路径上的质量)等方向发展，这对制造印制电路板电子线路的专用材料—铜表面处理技术提出了更高的要求。当信号传输频率超过GHz时，对高速信号传输造成损失的因素主要由两部分组成，一个是传输信号的导体所产生导体损失，此部分主要是有导体表面粗糙度而引起的，另一方面是覆铜基板介质层所产生的介质损耗。因此，高频高速信号高质量传递需要满足层间结合力、耐热冲击能力的要求的同时降低多层印制电路板中铜的表面粗糙度，这使得铜表面处理已然成为当下的研究热点。

以蚀刻铜制造电子线路是目前印制电路制造的铜表面处理主流技术，采用多层叠加形成多层电路结构是提升印制电路布线密度，缩小印制电路尺寸的基本策略。目前，在印制电路板制造领域，对铜表面处理与改性较成熟的技术有：棕化技术、黑化技术、化学镀技术、电镀技术、等离子体处理技术、超声波处理技术、溅射、离子注入技术等多种，其中前四种具有明显的成本优势，采用的生产企业最多，但是在保持信号完整性要求的方面仍存在问题。以铜表面蚀刻为核心的棕化技术、黑化技术由于会产生较大的表面粗糙度，在增大铜表面结合面积、表面结合力等方面具有较大的优势，但在降低高频信号传输损耗方面十分不利。这是因为传统棕化技术、黑化技术的核心点在于：在酸性条件下(如H₂SO₄)、利用双氧水(H₂O₂)的氧化作用将铜表面的铜单质氧化为Cu₂O、CuO等，部分铜氧化物被H₂SO₄溶解进入溶液而在表面形成凸凹，达到增加表面积的目的。残留铜盐氧化物可与棕化液中的添加剂(含有N、O、S杂环有机化合物，如缓蚀剂、交联剂、增塑剂和稳定剂)形成与树脂具有更强亲和力的有机金属化合物薄膜层，并可与树脂发生固化交联反应，从而达到提高层间结合之目的。但酸性体系H₂O₂的氧化能力很强，反应速率可控性较差，同时铜氧化物大量溶解形成的凸凹表面不利于高频信号传输。例如中国专利《一种棕化液及棕化方法》(申请号：CN201710606689.6)提出了一种包含硫酸铜、氯化物等组分的印制电路板铜表面棕化液及棕化方法，处理后的多层板耐热、耐冲击性能等皆可达到标准。但是该专利中用到对人体伤害较大的硝酸，并且步骤较多，操作复杂；中国专利《一种TiAl金属间化合物电解等离子表面改性新技术》(申请号：CN201610125993.4)采用液态等离子技术在AlTi合金表面获得了具有优良微观粗糙表面结构，但是过度增加粗糙度对信号完整性产生非常不利的影响。