Способ металлизации отверстий печатных плат

 

Изобретение относится к химическому меднению и может быть использовано при изготовлении печатных плат. Цель изобретения - повышение качества химического медного покрытия. Для осуществления способа печатную плату (ПП) активируют в совмещенном растворе, содержащем хлористый палладий и хлористое олово. После промывки ПП обрабатывают в растворе ускорителя, содержащем неорганические кислоты или их соли, или едкий натр, и вновь промывают. Затем ПП обрабатывают в водном растворе восстановителя, в качестве которого используют гидразин (или его производные) или гидроксиламин (или его производные) при следующих условиях: концентрация восстановителя 10 - 30 г/л, температура раствора 20 - 27°С, продолжительность обработки 0,5 - 1,5 мин. После промывки в течение 1 мин проводят химическую металлизацию отверстий ПП. В результате указанной обработки увеличивается адгезия металлизации и, следовательно, повышается надежность печатных плат. 1 з.п. ф-лы, 1 табл..

Изобретение относится к химическому меднению и может быть использовано при изготовлении печатных плат (ПП). Цель изобретения - повышение качества химической металлизации печатных плат за счет устранения разделительного слоя палладия на фольгированной поверхности плат и на торцах внутренних слоев в отверстиях. Согласно изобретению способ металлизации отверстий ПП включает активирование в совмещенном растворе, содержащем хлористый палладий и хлористое олово, промывку, обработку в растворе ускорителя, содержащем неорганические кислоты или их соли, или едкий натр, промывку, обработку в растворе восстановителя и химическое меднение. В качестве восстановителя используют гидроксиламин или гидразин, или их производные. Все эти соединения в водных растворах являются сильными восстановителями. Кроме того, они обладают способностью входить в качестве адденда в состав комплексных соединений с металлами платиновой группы (с палладием, оловом^2+, оловом⁴⁺). Физическая сущность процессов, происходящих при обработке печатных плат в растворе восстановления и исключающих образование прослойки палладия на фольге, сводится к следующему. Если процесс образования каталитических частиц при проведении операций активирования, промывки, обработки в растворе ускорителя, промывки прошел до конца, т.е. Pd²⁺ полностью восстановился до Pd⁰, а соединения олова (II) и олова (IV) полностью удалены с поверхности фольги и диэлектрика, то при обработке в растворе восстановителя металлический палладий, осевший на фольгированных элементах, образует с восстановителем комплексное соединение и переходит в раствор. При этом Pd⁰, находящийся на диэлектрике, также частично переходит в комплекс и смывается, но в значительно меньшей степени, так как он находится на чрезвычайно развитой поверхности диэлектрика в микровпадинах, в микроканалах и менее доступен для взаимодействия с раствором. Положительную роль для сохранения Pd⁰ на диэлектрике играет также низкая концентрация восстановителя в растворе, невысокая (комнатная) температура и короткое время обработки. Значительно более важную роль играет раствор восстановителя в случае, когда нормальный химизм образования каталитических частиц нарушен, например, по причине старения активатора или при недостаточных промывках, или при нарушении технологических условий при активировании. В этих случаях на фольгированных элементах и на диэлектрике печатных плат, поступающих на операцию химической металлизации, могут присутствовать остатки соединений олова (II), олова (IV), а также невосстановленные частицы Pd²⁺. Остатки соединений Pd²⁺ на фольгированных элементах могут восстанавливаться за счет обменной реакции с медью фольги по уравнению Pd²⁺+Cu^o__→ Pd^o+Cu²⁺ или же восстанавливаются непосредственно в растворе химического меднения. В обоих случаях неизбежно образуется разделительный слой палладия на фольгированных поверхностях. Обработка в растворе восстановителя в соответствии с предлагаемым способом устраняет этот недостаток за счет следующих реакций: восстановления Pd²⁺ до Pd⁰ и связывания Pd⁰ в легкорастворимое и легко удаляемое с поверхности фольги комплексное соединение (1); восстановления Sn²⁺ до Sn⁴⁺, связывания их в легкорастворимое комплексное соединение, что способствует полному освобождению каталитических частиц палладия от гелей и нерастворимых соединений олова и облегчает их удаление с поверхности фольги за счет реакции по п.1(2). Таким образом, за счет обработки в растворе восстановителя исключается образование разделительного слоя палладия как на фольгированной поверхности, так и на торцах внутренних слоев многослойных печатных плат, а это в свою очередь улучшает качество химического медного покрытия (увеличивает адгезию к фольге) и повышает надежность печатных плат. Следует отметить еще одну положительную роль раствора восстановителя. Удаление соединений олова (II) и олова (IV) и дополнительное восстановление Pd²⁺ до Pd⁰ способствует завершению процесса образования каталитических центров Pd⁰ на диэлектрике и лучшей активации диэлектрика, что в последующем повышает сплошность химического медного покрытия. Условия обработки в растворе восстановителя: концентрация восстановителя 10-30 г/л, температура раствора 20-27^оС, продолжительность обработки 0,5-1,5 мин. Желательна последующая промывка в течение 0,5-1 мин. Для продления срока службы восстановителя и получения воспроизводимых результатов желательно вводить в состав раствора буферные смеси для поддержания определенного постоянного значения рН раствора в пределах 5-10. В предлагаемом техническом решении в качестве ускорителя могут быть использованы известные растворы, содержание серную или соляную, или борфтористоводородную кислоту, или едкий натр, но предпочтительным является использование бифторида аммония (NH₄HF₂), который дает более стабильные результаты по активации диэлектрика и гарантирует образование плотного, сплошного слоя химической меди в отверстиях печатных плат. Результаты металлизации отверстий печатных плат оценивали с помощью микроскопа по сплошности покрытия стенок отверстий. Наличие прослойки палладия оценивали с помощью металлографических шлифов. П р и м е р 1. Заготовку МПП из фольгированного стеклотекстолита типа ФТС после сверления отверстий и их очистки обрабатывают в растворах, составы которых приведены ниже (г/л). 1) обезжиривание Тринатрийфосфат 30 Сода кальцинированная 30 Препарат ОС-20 5 Вода, л до 1 температура 50^оС, продолжительность 3 мин; 2) подтравливание Персульфат аммония 200 Серная кислота 10 Вода, л до 1 температура 20^оС, продолжительность 1 мин; 3) декапирование Серная кислота 100 Вода, л до 1 температура 20^оС, продолжительность 0,5 мин; 4) обработка в растворе поверхностно-активных веществ Антистатик 2 Серная кислота 10 Вода, л до 1 температура 40^оС, продолжительность 2 мин;
5) обработка в растворе смеси солей Натрий кислый сернокислый 70 Натрий хлористый 200 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 1 мин;
6) обработка в растворе активирования Палладий хлористый 0,5 Олово хлористое 15 Кислота соляная 20
Натрий кислый сернокислый 70 Натрий хлористый 200 Вода, л до 1
температура 30^оС, продолжительность 7 мин. Время, прошедшее от момента приготовления активатора, составляет 14 мес.;
7) промывка проточной водой в течение 2 мин или струйная в течение 0,5-1 мин;
8) обработка в растворе ускорителя: Серная кислота 30 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 3 мин;
9) промывка проточной водой в течение 2 мин или струйная промывка в течение 0,5-1 мин;
10) обработка в растворе восстановителя Гидроксиламин сернокислый 10 Фосфорная кислота 10 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 1 мин;
11) струйная промывка в течение 1 мин;
12) химическое меднение Медь сернокислая 10
Калий-натрий виннокислый 50 Трилон Б 10 Никель хлористый 4 Натр едкий 10 Щелочной стабилизатор 0,0005 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 30 мин, толщина покрытия 1,5 мкм;
13) промывка проточной водопроводной водой в течение 3 мин;
14) декапирование Серная кислота 300 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 1,5 мин;
15) предварительное электрохимическое меднение Медь сернокислая 110 Серная кислота 110
Блескообразующая добавка ЛТИ 0,1 Препарат ОС-20 0,5 Вода, л до 1
температура 20^оС, продолжительность 20 мин, плотность тока 2 А/дм², применяется непрерывная фильтрация раствора. Наносимая толщина покрытия не менее 5 мкм (обычно 5-10 мкм). В процесс химического меднения в отверстиях МПП получено сплошное, плотное химическое медное покрытие. После предварительного электрохимического меднения изготовлен металлографических шлиф продольного сечения отверстия, изучение которого под микроскопом показало отсутствие разделительного слоя палладия на торцах внутренних слоев, а также на верхней и нижней контактных площадках. П р и м е р 2 (по прототипу). Заготовку МПП из фольгированного стеклотекстолита типа ФТС после сверления отверстий и их очистки обрабатывают в растворах в соответствии с технологическими операциями N 1-9 и 11-15 примера 1. В отверстиях МПП получено сплошное покрытие слоем химической меди, но при исследовании стенки отверстия с помощью металлографического шлифа обнаружена прослойка палладия. Результаты выполнения предлагаемого способа, граничные условия, а также составы применяемых растворов ускорителя приведены в таблице.

Формула изобретения

1. СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ОТВЕРСТИЙ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ, включающий активирование диэлектрической подложки в совмещенном растворе, содержащем хлористый палладий и хлористое олово, промывку, обработку в растворе ускорителя, содержащем неорганические кислоты или их соли, или едкий натр, промывку и химическое меднение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металлизации печатных плат, перед операцией химического меднения проводят обработку плат в водном растворе восстановителя - гидразина или его производных, или гидроксиламина, или его производных. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности способа, обработку проводят в течение 0,5 - 1,5 мин при концентрации восстановителя в растворе 10 - 30 г/л, температуре раствора 20 - 27^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---