專利名稱：一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其尤指一種無(wú)甲醛的鍍通孔制造方法，其是將印刷電路板于鉆孔后，而無(wú)須使用任何一種含有甲醛的化學(xué)混合藥液，去鍍上一金屬銅的方法。
背景技術(shù)：
印刷電路板是提供電子零組件在安裝與互連時(shí)的主要支撐體，是所有電子產(chǎn)品不可或缺的主要基礎(chǔ)零件。由于印刷電路板的設(shè)計(jì)品質(zhì)好壞，不但直接影響電子產(chǎn)品的可靠度外，亦可左右系統(tǒng)產(chǎn)品整體的競(jìng)爭(zhēng)力，因此電路板可說(shuō)是電子系統(tǒng)產(chǎn)品之母。印刷電路板由于其產(chǎn)品的造價(jià)及獲利率高，在過(guò)去十年間已風(fēng)起云涌地成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，在臺(tái)灣，由于電路板產(chǎn)業(yè)是僅次于集成電路，產(chǎn)值名列全臺(tái)灣第二的產(chǎn)業(yè)(1995年的年產(chǎn)值即已達(dá)到459億元新臺(tái)幣)，對(duì)臺(tái)灣總體經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)卓著。然而，印刷電路板制造方法中使用的材料與化學(xué)原料之多，其制造方法的繁復(fù)，若沒(méi)有有效的管理，將會(huì)造成環(huán)境的莫大影響。因此，如何降低其對(duì)環(huán)境的沖擊，又能兼顧產(chǎn)業(yè)持續(xù)的發(fā)展，是該產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
鍍通孔的目的在于使經(jīng)鉆孔后的非導(dǎo)體通孔，在其孔壁上沉積一層密實(shí)牢固并具導(dǎo)電性的金屬銅層，做為后續(xù)電鍍銅的基材(substrate)。目前最常用的鍍通孔制造方法為無(wú)電鍍銅(electroless copper)，又稱為化學(xué)鍍銅的方法。請(qǐng)參閱圖1，其是為已知的鍍通孔制造方法的流程圖；如圖所示，其步驟是包含有步驟10，以堿性清潔液(cleaner)去除基板通孔及表面的微粒、指紋的整孔/調(diào)整(conditioner)單元；步驟20，使用硫酸/雙氧水、過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸銨等溶液，輕微溶蝕銅箔基板表面以增加粗糙度，使后續(xù)在進(jìn)行活化過(guò)程時(shí)，與觸媒有較佳密著性的微蝕(microetch)單元；步驟30，將電路板浸置于含氯化亞錫及氯化鈀的酸性槽液中，使觸媒(鈀)被還原并沉積于基板通孔及表面上的催化/活化(catalyst)單元；步驟40，溶解去除過(guò)量的膠體狀錫，使鈀完全地裸露出來(lái)，做為化學(xué)銅沉積的底材的加速化(accelerator)單元；以及步驟50，將上述導(dǎo)體化處理后的電路板浸置于化學(xué)銅槽液中，槽液中的二價(jià)銅離子即被還原成金屬銅，并沉積于基板通孔及表面上的化學(xué)鍍銅(electroless copper)單元。
此方法的優(yōu)點(diǎn)為控制容易且成本低廉，并且亦可得到不錯(cuò)的品質(zhì)，其缺點(diǎn)則為需時(shí)冗長(zhǎng)，并且在制造方法中會(huì)使用甲醛(一種致癌物質(zhì))，若管理不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境的嚴(yán)重污染及對(duì)于工廠的作業(yè)員及民眾健康的危害，此外，這種制造方法使用非常大量的水，而多種螯合劑的使用則是增加了廢水處理的困難及成本。
本發(fā)明的內(nèi)容因此，如何針對(duì)上述問(wèn)題而提出一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅濕式制造方法，不僅可改善傳統(tǒng)使用甲醛的缺點(diǎn)，長(zhǎng)久以來(lái)一直是使用者熱切盼望及本發(fā)明人念茲在茲，而本發(fā)明人基于多年從事于印刷電路板的鍍通孔相關(guān)產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)、及銷售實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，乃思及改良的意念，窮其個(gè)人的專業(yè)知識(shí)，經(jīng)多方研究設(shè)計(jì)、專題探討，終于研究出一種鍍通孔的無(wú)甲醛濕式制造方法改良，可解決上述的問(wèn)題。于是本發(fā)明的主要目的，在于提供一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，將印刷電路板完成鉆孔后導(dǎo)通孔內(nèi)壁，鍍上一金屬銅，通過(guò)本發(fā)明的鍍通孔的濕式鍍銅制造方法，其加入的試劑不含有甲醛，可降低環(huán)境公害及提升操作人員的安全。
傳統(tǒng)的印刷電路板于層間導(dǎo)通孔道成形后需于其上布建金屬銅層，以完成層間電路的導(dǎo)通；先以重度刷磨及高壓沖洗的方式清理孔上的毛頭及孔中的粉屑，再以高錳酸鉀溶液去除孔壁銅面上的膠渣；再于清理干凈的孔壁上浸泡附著上錫鈀膠質(zhì)層，再將其還原成金屬鈀；將電路板浸于化學(xué)銅溶液中，藉著鈀金屬的催化作用將溶液中的銅離子還原沉積附著于孔壁上，形成通孔電路；再以硫酸銅浴電鍍的方式將導(dǎo)通孔內(nèi)的銅層加厚到足夠抵抗后續(xù)加工及使用環(huán)境沖擊的厚度。
本發(fā)明其后通過(guò)一種濕式的電解金屬銅，將鍍通孔的帶入一無(wú)須使用甲醛的制造方法，其主要是將一電路板鉆孔后，加入一試劑，以調(diào)整孔壁上紊亂的電荷至均勻一致的電荷排列，使用一硫酸/雙氧水、一過(guò)硫酸鈉或一過(guò)硫酸銨等溶液，輕微溶蝕板面銅箔產(chǎn)生均勻的微粗糙現(xiàn)象；將該印刷電路板預(yù)先浸泡于含一氯化鈉及一氯化亞錫的酸液中；再加入一膠體觸媒活化劑于導(dǎo)通孔的孔壁上，使其附著于孔壁上；隨后將孔壁上的原子清除，只留下鈀原子或銅原子的其中之一；接著將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上，以增加孔壁的導(dǎo)電性；以及將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上，以達(dá)導(dǎo)通電流的效果。
本發(fā)明加入的試劑是為一均化劑；該均化劑的濃度為0.01～10％V/V；該加入的試劑的步驟時(shí)，其操作溫度是為15～60℃，操作時(shí)間1～5分鐘。該硫酸其濃度為1～10％V/V；該雙氧水其濃度為5～10％V/V；該加入的膠體觸媒活化劑其是選自錫鈀或錫銅的混合金屬原子膠體；該加入的膠體觸媒活化劑是為一鈀鹽或銅鹽；該鈀鹽或銅鹽其總濃度是為10～600ppm/l。該加入的膠體觸媒活化劑是為一錫鹽。該錫鹽是為0.6～30g/l。該加入的膠體觸媒活化劑的步驟，其操作溫度為20～50℃，時(shí)間為1～9分鐘。將孔壁上的原子清除的步驟中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子；該氟硼酸及硫酸混合溶液的總濃度為0.1～20％V/V；將孔壁上的原子清除的步驟中，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘；該含硫原子化合物的濃度為0.1～20％V/V；將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上的步驟中，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘；將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上的步驟中，是以一電解方式將其金屬銅鍍于孔壁之下；該鍍銅液是包含有硫酸、硫酸銅及氯離子。硫酸的濃度為8～15％V/V。硫酸銅的濃度為60～100g/l；氯離子的濃度為30～120ppm/l。將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上的步驟中，其操作條件是于室溫下，電流0.5～4ASD，時(shí)間為2～30分鐘；該氯化鈉的濃度為10～300g/l及氯化亞錫的濃度為1～100g/l。
為使貴審查委員對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所實(shí)現(xiàn)的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，以較佳的實(shí)施例及配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如后


圖1是已知的鍍通孔制造方法的流程圖。
圖2是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的制造方法流程圖。
具體實(shí)現(xiàn)方式于制作PCB板，其里頭包含埋孔或是肓孔的話，每一層板子在粘合前必須要先鉆孔與電鍍。如果不經(jīng)過(guò)這個(gè)步驟，那么就沒(méi)辦法互相連接了。
在根據(jù)鉆孔需求由機(jī)器設(shè)備鉆孔之后，孔壁里頭必須經(jīng)過(guò)電鍍(鍍通孔技術(shù)，Plated-Through-Hole technology，PTH)。在孔壁內(nèi)部作金屬處理后，可以讓內(nèi)部的各層線路能夠彼此連接。在開(kāi)始電鍍之前，必須先清掉孔內(nèi)的雜物。這是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂的高速鉆孔發(fā)熱后會(huì)產(chǎn)生一些物理及化學(xué)變化，如膠渣、節(jié)瘤等，而它會(huì)覆蓋住內(nèi)部PCB層，所以要先清掉。清除與電鍍動(dòng)作都會(huì)在化學(xué)制造方法中完成。
印刷電路板生產(chǎn)線中最重要的制造方法一鍍通孔的清潔生產(chǎn)技術(shù)；鍍通孔的目的在于使經(jīng)鉆孔后的非導(dǎo)體通孔壁上沉積一層密實(shí)牢固并具導(dǎo)電性的金屬銅層，做為后續(xù)電鍍銅的基材。目前最為常用的鍍通孔制造方法為無(wú)電鍍銅，又稱為化學(xué)鍍銅的方法。
請(qǐng)參閱圖2所示，其是為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的制造方法流程如；如圖所示，本發(fā)明其是提供一無(wú)甲醛的鍍通孔的制造方法，其主要的步驟其是包含有步驟100，將印刷電路板鉆孔后，加入一試劑，以調(diào)整孔壁上紊亂的電荷至均勻一致的電荷排列；步驟110，使用一硫酸/雙氧水、一過(guò)硫酸鈉或一過(guò)硫酸銨等溶液，輕微溶蝕該印刷電路板表面以增加粗糙度；步驟120，將該印刷電路板預(yù)先浸泡于含一氯化鈉及一氧化亞錫的酸液中；步驟130，加入一膠體觸媒活化劑于導(dǎo)通孔的孔壁上；步驟140，將孔壁上的原子清除，只留下鈀原子或銅原子的其中之一；步驟150，將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上，以增加孔壁的導(dǎo)電性；以及步驟160，將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上。
于步驟100中，所加入的試劑是為一均化劑，此劑的全名為PVI，其濃度為0.01～10％V/V，其操作溫度是為15～60℃，操作時(shí)間1～5分鐘，此試劑可配成酸性或堿水溶液，兩者皆可適用。
于步驟110，硫酸其濃度為1～10％V/V，雙氧水其濃度為5～10％V/V。
于步驟120，其是通過(guò)氯化鈉及氯化亞錫的酸液以使該印刷電路板凈化，以延展膠體觸媒活化劑的使用期限及壽命，而該氯化鈉的濃度為10～300g/l及氯化亞錫的濃度為1～100g/l。
于步驟130中，其中該加入的膠體觸媒活化劑其是選自錫鈀或錫銅的混合金屬原子膠體，其是包含有一鈀鹽或銅鹽，其操作濃度是為10～600ppm/l；及一錫鹽，其操作濃度是為0.6～30g/l，其操作溫度為20～50℃，時(shí)間為1～9分鐘。
于步驟140中，其將孔壁上的原子清除的步驟中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子，總濃度為0.1～20％V/V，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘。
于步驟150中，該含硫原子化合物的濃度為0.1～20％V/V，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘。
于步驟160中，其是以一特殊鍍銅液將其鍍于孔壁之上，其中該鍍銅液是包含有硫酸、硫酸銅及氯離子，其中該硫酸的濃度為8～15％V/V、硫酸銅的濃度為60～100g/l及該氯離子的濃度為30～120ppm/l，其操作條件是于室溫下，電流0.5～4ASD，時(shí)間為2～30分鐘。
傳統(tǒng)的無(wú)電鍍銅主要是用甲醛當(dāng)成還原劑，由于甲醛的致癌性質(zhì)，因此本發(fā)明其是提供一無(wú)甲醛制造方法的鍍通孔技術(shù)，提供于使用均化劑、硫酸及雙氧水以使孔壁上紊亂的電荷，將其調(diào)整為均勻一致的電荷排列，同時(shí)使板面銅箔產(chǎn)生均勻的微粗糙現(xiàn)象，并于添加膠體活化觸媒后，添加含硫原子化合物并固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上，以增強(qiáng)其孔壁導(dǎo)電性，通過(guò)這樣的步驟就不需使用含有甲醛的鍍通孔制造方法。
故本發(fā)明實(shí)為一具有新穎性、進(jìn)步性及可供產(chǎn)業(yè)利用，應(yīng)符合我國(guó)專利法所規(guī)定的專利申請(qǐng)要件無(wú)疑，依法提出發(fā)明專利申請(qǐng)。
惟以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，但凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其是將印刷電路板導(dǎo)通孔內(nèi)壁鍍上一層金屬銅，其特征在于主要步驟是至少包括將印刷電路板鉆孔后，加入一試劑，以調(diào)整孔壁上紊亂的電荷至均勻一致的電荷排列；使用一硫酸/雙氧水、一過(guò)硫酸鈉或一過(guò)硫酸銨溶液，輕微溶蝕該印刷電路板表面以增加粗糙度；將該印刷電路板預(yù)先浸泡于含一氯化鈉及一氯化亞錫的酸液中；加入一膠體觸媒活化劑于導(dǎo)通孔的孔壁上；將孔壁上的原子清除，只留下鈀原子或銅原子的其中之一；將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上，以增加孔壁的導(dǎo)電性；以及將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于加入的試劑是為一均化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該均化劑的濃度為0.01～10％V/V。
4.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該加入的試劑的步驟時(shí)，其操作溫度是為15～60℃，操作時(shí)間1～5分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該硫酸其濃度為1～10％V/V。
6.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該雙氧水其濃度為5～10％V/V。
7.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該加入的膠體觸媒活化劑其是選自錫鈀或錫銅的混合金屬原子膠體。
8.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該加入的膠體觸媒活化劑是為一鈀鹽或銅鹽。
9.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該鈀鹽或銅鹽其總濃度是為10～600ppm/l。
10.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該加入的膠體觸媒活化劑是為一錫鹽。
11.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該錫鹽是為0.6～30g/l。
12.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該加入的膠體觸媒活化劑的步驟，其操作溫度為20～50℃，時(shí)間為1～9分鐘。
13.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于將孔壁上的原子清除的步驟中，其是使用一氟硼酸及硫酸混合溶液以清除其他原子。
14.如權(quán)利要求13所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該氟硼酸及硫酸混合溶液的總濃度為0.1～20％V/V。
15.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于將孔壁上的原子清除的步驟中，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘。
16.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該含硫原子化合物的濃度為0.1～20％V/V。
17.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上的步驟中，其操作條件是于室溫下，1～5分鐘。
18.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上的步驟中，是以一電解方式將其金屬銅鍍于孔壁之下。
19.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該鍍銅液是包含有硫酸、硫酸銅及氯離子。
20.如權(quán)利要求19所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于硫酸的濃度為8～15％V/V。
21.如權(quán)利要求19所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于硫酸銅的濃度為60～100g/l。
22.如權(quán)利要求19所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于氯離子的濃度為30～120ppm/l。
23.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上的步驟中，其操作條件是于室溫下，電流0.5～4ASD，時(shí)間為2～30分鐘。
24.如權(quán)利要求1所述的鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其特征在于該氯化鈉的濃度為10～300g/l及氯化亞錫的濃度為1～100g/l。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種鍍通孔的無(wú)甲醛電解厚銅制造方法，其是將鍍通孔的帶入一無(wú)須使用甲醛的制造方法，其主要是將一電路板鉆孔后，以調(diào)整孔壁上紊亂的電荷至均勻一致的電荷排列，同時(shí)使板面銅箔產(chǎn)生均勻的微粗糙現(xiàn)象；再加入一膠體觸媒活化劑于導(dǎo)通孔的孔壁上，使其附著于孔壁上；將孔壁上的原子清除，只留下鈀原子或銅原子的其中之一；將含硫原子化合物固著于孔壁上的鈀原子或銅原子之上，以增加孔壁的導(dǎo)電性；以及將被覆性優(yōu)良的鍍銅液鍍于孔壁上，以達(dá)導(dǎo)通電流的效果。
文檔編號(hào)C25D5/54GK1505461SQ0215364
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月3日
發(fā)明者葉清祥, 胡庶鼎 申請(qǐng)人:葉清祥, 胡庶鼎