способ электрохимической металлизации отверстий печатных плат

Формула изобретения

Способ электрохимической металлизации отверстий печатных плат, включающий активирование диэлектрического основания с отверстиями в растворе на основе гипофосфита меди, термообработку, очистку и промывку основания и последующее гальваническое наращивание слоя металла, отличающийся тем, что для активирования используют раствор, дополнительно содержащий гипофосфит кальция в количестве, обеспечивающем получение пересыщенного раствора и водный раствор 22%-ного 1,4-бутиндиола в пределах 0,22 0,37 мл на 1 г меди в растворе, а после термообработки проводят оплавление полученного слоя меди при 140 170^oС в течение 4 8 мин, а очистку поверхности ведут анодной обработкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления печатных плат и может быть использовано в производстве электро- и радиоаппаратуры.

Известен способ металлизации отверстий печатных плат, включающий сенсибилизацию и активацию поверхности заготовок в растворах хлористого олова и хлористого палладия с последующим химическим осаждением меди и гальваническим наращиванием слоя предварительной химической металлизации до требуемой толщины (авт.св. N 635631).

Способ длителен, трудоемок и связан с высоким расходом дорогостоящих и дефицитных реагентов, в частности соли драгметалла палладия.

Известен способ беспалладиевой металлизации отверстий печатных плат, включающий активирование фольгированного диэлектрического основания с отверстиями в растворе на основе гипофосфита меди, термообработку активированных заготовок при температуре 100 135^oC в течение 7 15 мин и последующее гальваническое наращивание меди на слой предварительной металлизации (авт. св. N 921124).

Слой предварительной металлизации, представляющий собой смесь продуктов термического разложения гипофосфита меди, образуется на всей активированной раствором поверхности как на диэлектрике в отверстиях печатной платы, так и на медной фольге. В качестве термочувствительной фосфоросодержащей соли меди используют гипофосфит меди.

Недостатком известного способа является недостаточно высокое качество токопроводящего слоя по внешнему виду из-за шероховатости его после гальванического меднения. Покрытие меди не соответствует ГОСТу 9.301.86, а наличие непокрытых участков на стенках отверстий приводит к нестабильному проценту выхода годных печатных плат.

Объясняется это физико-химическими свойствами раствора при операциях смачивания и термической обработки заготовок. В процессе смачивания заготовок фольгированного диэлектрика из-за травления медной фольги и окисления гипофосфита нарушается молярное соотношение основного компонента раствора фосфорсодержащей соли гипофосфита меди.

При молярном соотношении к меди меньше двух происходит образование в растворе солей типа Cu(OH)₂ и Cu(NH₄)OH, которые при термической обработке заготовок образуют непроводящие окислы меди, а после гальванического меднения образуются неметаллизированные участки на медном покрытии стенок отверстий. Процент выхода годных заготовок при разных способах электрохимической металлизации отверстий печатных плат показан в табл.1.

Из данных табл.1 следует, что при активировании в растворе без гипосфосфита кальция после активирования 10 заготовок (поверхность 1 заготовки 12,7 дм²) весовое соотношение ионов гипосфосфита к ионам меди снижается с 2 до 1,92. При активировании еще 10 заготовок соотношение снижается до 1,78, а выход годных до 80% при активировании еще 10 заготовок соотношение снижается до 1,62, а выход годных до 70%

При активировании в растворе, пересыщенном гипофосфитом кальция, 30 заготовок, соотношение снижается с 2,51 до 2,43, а выход годных 100%

В процессе термической обработки заготовки, смоченной водным раствором термочувствительной фосфорсодержащей соли меди, при высыхании жидкости силами поверхностного натяжения, в стремлении жидкости к сокращению до наименьшей величины, на поверхности стенок отверстий образуется слой высохшей термочувствительной соли меди в виде сферических капель и наплывов, а затем при термическом разложении термочувствительной соли образуется токопроводящий слой из металлических частиц меди, воспроизводящий поверхность высохшей соли в виде наплывов и капель, создавая шероховатую поверхность на стенках отверстий заготовок. Кроме того, очистка поверхности после термообработки малоэффективна. После промывки поверхности и электрохимического меднения на металлизированной поверхности проявляется шероховатость в виде посторонних включений от продуктов термолиза.

Цель изобретения повышение качества токопроводящего слоя по внешнему виду и повышение процента выхода годных заготовок при металлизации отверстий печатных плат.

Поставленная цель достигается тем, что в известный способ металлизации отверстий печатных плат, включающий активирование фольгированного диэлектрического основания с отверстиями в растворе на основе гипофосфита меди, термообработку активированных заготовок при температуре 100 135^oC в течение 7 15 мин, промывку и гальваническое наращивание слоя металла, в раствор для активирования заготовки вводят гипофосфит кальция до пересыщения раствора, а также дополнительно вводят в раствор 1,4-бутиндиола в пределах 0,22 0,37 мл/г меди в растворе в пересчете на 22%-ный 1,4-бутиндиол, затем после термической обработки проводят оплавление токопроводящего слоя при T 140 175^oC в течение 4 8 мин. Введение в раствор дополнительного донора гипофосфита гипофосфита кальция обеспечивает молярное соотношение гипофосфита меди больше двух и исключает образование оксидов меди в растворе. Введение в раствор длинноцепочного вещества 1,4-бутиндиола изменяет кривой угол смачивания медных частиц, образующихся при термообработке за счет сорбции мономолекулярного слоя на ее поверхности, а при дополнительной операции оплавления частицы сползают друг по другу и укладываются равномерным плотным слоем на поверхности стенок отверстия. Таким образом, за счет подвижности частиц меди образуется гладкая поверхность токопроводящего слоя. После гальванического меднения покрытие меди на поверхности стенок отверстий гладкое и равномерное по виду и соответствует ГОСТу 9.301.86, а выход годных заготовок на операции металлизации стенок отверстий равен 100% Очистка поверхности от посторонних частиц (продуктов термолиза) достигается анодной обработкой в электролите ортофосфорной кислоты при начальной плотности тока 4 5 А/дм² в течение 4 5 мин.

Результаты по определению количества бутиндиола, необходимого для образования монослоя на поверхности металлических частиц меди при их образовании на операции термообработки и последующего оплавления токопроводящего слоя, даны в графике зависимости содержания 1,4-бутиндиола от содержания меди в растворе, приведенном в табл.2.

Из данных табл.2 видно, что при содержании 1,4-бутиндиола в растворе в пределах от 0,22 мл/г меди до 0,37 мл/г меди в растворе покрытие гладкое, ниже 0,22 мл/г меди в растворе покрытие шероховатое, а выше 0,37 мл/г меди в центральной части отверстий кольцеобразные неметаллизированные участки, в результате сползания частиц меди при оплавлении периферии отверстий.

Пример. Заготовку фольгированного диэлектрика с отверстиями для металлизации обрабатывают 3 мин в растворе, содержащем, г/л:

Серная кислота 100

Вещество OС-20 5,

промывают в горячей, затем в холодной водах, после стекания воды с поверхности заготовки ее смачивают 1,5 мин в растворе, содержащем, моль/л:

Гипофосфит меди (металлической меди 39,0 г/л) 0,6

Аммиак 2,45

Гипофосфит кальция (до пересыщения раствора) 0,04 0,15

1,4-бутиндиол (22% -ный) 10 мл/л, после стекания раствора с поверхности заготовку подвергают термической обработке при температуре 125^oC в течение 10 мин, затем производят дополнительную операцию оплавления при температуре 150^oC в течение 5 мин, а после охлаждения заготовки производят очистку поверхности путем анодной обработки при начальной плотности тока 4,5 А/дм² в течение 3 мин в электролите следующего состава, г/л:

Ортофосфорная кислота 1260

Изопропиловый спирт 85

После промывки в ванне-сборнике и в проточной холодной воде заготовку меднят при плотности тока 3 А/дм² в течение 10 мин в электролите следующего состава, г/л:

Сернокислая медь 220

Серная кислота 60

Хлорид натрия 0,05

Блескообразующая добавка ЛТИ 0,25

Вещество ОС-20 0,5

После меднения заготовку промывают в ванне-сборнике и в проточной холодной воде, сушат на воздухе при комнатной температуре и проводят контроль качества металлизации отверстий стенок печатных плат.

Дальнейшее изготовление печатной платы ведут по известной схеме изготовления печатных плат по базовой технологии.