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印制板化学镀铜的活化液性能分析与比较

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-04  浏览次数:696

1、前言

 

非金属化学镀铜之前,需将基体进行活化处理。表面均匀地活化是得到均匀的化学镀铜和均匀电镀的先决条件。特别是在印制板加成法中,化学镀铜是一个关键工艺。而化学镀铜前的活化处理又是保证化学镀铜层质量的关键。

 

最早使用的化学镀铜前活化处理工艺是敏化、活化两步法,即先使用SnCl2溶液敏化处理,使非金属表面吸附的Sn2+离子在银氨溶液或PdCl2溶液中进行活化,在非金属表面形成具有催化作用的贵金属微粒[1.2],然后进行化学镀铜,这是非金属材料表面金属化的一种常规方法。但此工艺对印制板孔金属化存在着与铜箔粘合性能差等缺点,主要是铜箔与PdCl2和AgNO3活化液会发生置换反应,生成的Pd或Ag层使化学镀铜层与基体铜箔结合力下降。

 

从60年代开始,国外印制板孔金属化工艺采用敏化—活化工艺合而为一的胶体钯活化工艺。70年代初,国内有些研究所开始进行研制,而后推广应用于生产中[3]。这种胶体钯活化液主要以浓盐酸和Sn2+为稳定剂,一般称为盐酸—胶体钯活比液或高酸基型胶体钯。其优点是提高了原基体铜和化学镀铜层之间的结合力。改变了以前敏化、活化处理后在基板上置换的一层贵金属钯催化层,从而提高了基体铜层和化学镀铜层的结合力。该活化液尽管在生产中获得了满意的结果,但仍具有下述缺点:

 

以酸为基的胶体钯,在配制过程中,需要大量盐酸,操作环境恶劣,存在环境保护问题。胶体钯的稳定性由大量C1-的存在而起作用。随着盐酸的挥发,溶液中Cl-减少,且在酸性介质中Sn2+氧化速率较快,而使该胶体钯溶液的稳定性受到影响。

 

在孔金属化过程中,由于孔壁露出,较浓的盐酸对孔壁树脂有一定浸蚀作用。造成基体材料的结合力下降。以盐为基的胶体钯活化液无上述缺点,且较盐酸—胶体钯活化液易配制,同时钯的用量也适当地减少,最低可达到以酸为基体体钯活化液钯含量的l/10,而活性不减。这种活化液以NaCl为稳定剂,可称之为氯化钠—胶体钯或低酸基胶体钯。该活化液的优点在于:盐酸含量低。盐酸在此活化液中仅仅只是溶解Pd2+,而不象在盐酸—胶体钯溶液中盐酸作为稳定剂之一,其盐酸含量仅为高酸基胶体钯活化液的几十分之一。节省了原材料,减少了环境污染。该活化液以大量NaCl中的Cl-使这种新型胶体钯溶液保持稳定,而不同于盐酸。体钯活化液中大量加入盐酸及Sn2+来保持胶体钯溶液稳定。

 

我们做了以上两种活化液的比较实验。试验结果表明,盐基—胶体钯活化液配制方法简单,且两者活性相当。此外,还做了离子钯活化液的对比实验。因离子钯活化液的最大缺点是极易产生置换,这不仅浪费了大量PdCl2,而且使铜表面所沉积的化学镀铜层结合不牢。在实际生产中,大多用氯比钠—胶体钯活化液。但因Pd是贵金属,寻求一种价廉,且活性好的活化液一直是受人重视一个课题。近年来,国外有关于胶体铜活化液的报道,且已实现了商品化。国内也已研究成功一种代银活化剂,也已有商品供应。

 

我们用半导体氧化物M1O2、M2O、M3O等作为印制板化学镀铜的活化剂,实验取得了令人满意的效果。在环氧树脂层压板上进行化学镀铜,所得镀铜层均匀,外观亮泽,结合力特别强。

 

2、实验部分

 

2.1实验材料:基体为去掉铜箔的环氧树脂层压板20mm×25mm×1mm

 

2.2工艺流程

 

镀件→粗化→水洗→活化→水洗→化学镀铜→水洗→钝化→烘干→镀后处理

 

2.3活化液:M1O2、M2O、M3O的水溶液室温下活化。

 

2.4化学镀铜工艺

 

CuSO4?5H2O20g/L,

 

NaKC4 H4O6100g/L,

 

HCHO (37%)10ml/L,

 

NaOH30g/L

 

T30℃

 

pH 12.5

 

2.5测试方法

 

2.5.1用日立S——570型扫描电子显微镜(SEM)观察镀层表面形貌。

 

2.5.2镀层结合强度:按照GB/T1260—90作热循环试验,上限温度75士2℃,下限温度—20℃±2。温度为—20℃±2℃的低温箱内放置1h;在温度为20±5℃的干净环境中放置1h;在温度为75±2℃的烘箱内放置1h;在温度为20±5℃的干净环境中放置1h。每种试样各放3片,共9片。

 

3、结果与讨论

 

3.1所得镀铜层具有金属光泽,为亮粉色。由显微照片可以看出,用三种活化剂所得的化学镀铜层均匀、致密

 

3.2连续3个周期热循环实验,镀层无起皮、断裂现象。且线路板

 

用金属件划刻表面,表面不容易划损而露出基体。说明此类活化液化学镀铜层的结合力特别强。

 

结束语

 

通过对不同类型活化液性能的分析、比较,提高了以半导体氧化物M1O2、M2O、M3O为活化剂的化学镀铜活化液。该活化液具有成本低廉,配制方法简单,溶液稳定性高、环境污染少等优点。经进一步改善和完善如能应用于实际生产,必有广阔的前景。

 

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