络合剂和稳定剂对化学镀铜的影响

络合剂和稳定剂对化学镀铜的影响

摘要：测试了不同络合剂、稳定剂用量对化学铜稳定性及化学铜沉积速率的影响，得出了化学铜工

艺条件和控制参数。

关键词：络合剂 稳定剂 化学镀铜

化学镀铜层具有良好的结合力、耐蚀性、电可靠性及镀层分布均匀等诸多优点，广泛应用于印制电路板的通孔金属化制程中。究其原理，化学镀铜就是借助合适的还原剂使溶液中的铜离子，在具有催化活性的非导体表面被还原成金属铜，并均匀沉积的过程。

化学镀铜液的主要成分有：铜盐、络合剂、还原剂、pH值调整剂、稳定剂等。各物质的用量及配比直接关系到化学镀铜沉积速率、镀液稳定性及镀层质量[1-2]。最初的化学铜大多采用单一的络合剂，使用氰化物和重金属盐作为稳定剂，而本文额所推广使用的化学铜产品中，采用了合理的双络合剂体系以及无氰、无重金属稳定剂，使得该产品性能稳定且对环境危害更小。 1 实验 1.1 工艺流程

酸洗 微蚀 预浸 活化 速化 化学铜 1.2 性能检测 1.2.1 沉积速率

沉积速率（µm/min）= 560×(W2-W1)/ (S×t) W1-----化学铜前板重，g W2-----化学铜后板重，g S-----板面积，cm2

1

t-----沉积时间，min

1.2.2 稳定性测试

静置化学镀铜工作液，直至有铜析出为止，记录该过程所需要的时间即为稳定时间。 1.2.3 避光等级 十级制背光分析

2. 结果与讨论

2.1 络合剂用量对沉积速率及稳定时间的影响

在固定铜离子含量，稳定剂不变的溶液中，加入不同剂量的络合剂，就能得到不同性能的化学镀铜溶液，测试各种不同溶液的沉积速率和镀液稳定性就能得出络合剂用量对性能的影响。如图1所示：

平均镀速平均镀速（微米/16分钟）稳定时间38332823181380.360.350.340.330.320.310.360708090100110络合剂用量（毫升/升）120稳定时间（小时）0.380.37

图1 络合剂用量对镀速和稳定性的影响

络合剂用量（毫升/升） 60 平均镀速（微米/16分

70 80 90 100 120 0.35 0.36 0.37 0.36 0.36 0.35 2

钟） 稳定时间（小时） 8 15 24 28 36 40 表1 不同络合剂用量对应的镀速和稳定性数据

由以上图表可知，镀液的稳定性随络合剂用量增加而增加，而化学铜沉积速率表现出先增后降的趋势，要想获得理想的镀速又不影响镀液稳定性，必须合理选择络合剂用量，试验表明，当络合剂用量为70-100毫升/升时，能达到满意的效果。

2.2稳定剂用量对沉积速率及稳定时间的影响

稳定剂不仅影响这沉积速率还对镀层表观起着关键作用。向化学镀铜基础溶液中添加不同用量的稳定剂，分别测定镀速及镀液稳定性变化，就能确定稳定剂的用量范围。如图2.

平均镀速0.4平均镀速（微米/16分钟）稳定时间38332823181380.30.250.20.150.124681012稳定剂用量（毫升/升）1416稳定时间（小时）0.35

8 12 16 0.15 35 稳定剂用量（毫升/升） 2 4 6 平均镀速（微米/16分钟） 0.4 稳定时间（小时） 12 0.38 0.37 0.36 0.3 15 24 27 30 图2 不同稳定剂用量对镀速和稳定性的影响

3

由以上图表可知，镀液的稳定性随稳定剂用量增加而增加，而化学铜沉积速率随稳定剂增加而降低，试验表明，当稳定剂用量为4-12毫升/升时，能达到满意的效果。

2.3孔内镀层（背光及形貌）

以下表格中的图片是不同孔径的板孔，经过化学镀铜后切片分析结果，其中背光等级为一般用户测试项目，背光等级以10级为最高，8级以上为合格。形貌效果多为研发和高端客户分析使用。

厚径比4.3:1（0.35mm 孔径） 厚径比1.9:1（0.8mm 孔径） 厚径比1.5:1（1.0mm 孔径） 背光等级10 背光等级10 背光等级10 放大倍率200倍 放大倍率200倍 放大倍率200倍 测试结果表明，当络合剂和稳定剂在正常范围内添加时，所得到的镀层具有良好的表观和背光等级，能满足目前所有PCB生产厂家的质量要求。

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2.4 化学铜工艺参数

根据实验结果，确立化学铜工艺参数如下表：

原 料 及 操 作 条 件 用量范围 标准用量 络合剂 70-100ml/L 80ml/L 铜溶液 50-70ml/L 60ml/L 稳定剂 4-12ml/L 8ml/L 37%甲醛 12-18 ml/L 16ml/L 温 度 28-32℃ 30℃ 处理时间 15-17 min 16 min 搅拌方法 空气搅拌 沉铜厚度 12-22µ\" 2.5 相关产品配方组成

2.5.1化学薄铜B剂配方（1000Kg）

原料名称 含量（KG） EDTA 50-55 HEDTA 1.0-2.3 F-8M 5-8 表面活性剂 0.18-0.50 99%氢氧化钠 120-130 DI水 余量

2.5.2化学薄铜A剂配方（1000Kg）

5

原料名称 硫酸銅 表面活性剂 DI水

2.5.3稳定剂剂配方（1000Kg）

原料名称 有机溶剂 吡啶衍生物 亚铁盐 HEDTA三铵盐 表面活性剂 DI水 3 结论

含量（KG） 120-150 3-5 余量 含量（KG） 4-10 0.5-1.0 1.0-2.2 60-80 20-50 余量 络合剂和稳定剂直接关系到化学铜镀液的稳定性和化学铜镀层的质量，当络合剂用量为70-100毫升/升，稳定剂用量为4-12毫升/升时，能得到满意的镀铜速率和镀层质量并保证镀液相对稳定。 参考文献：

[1]田庆华,闫剑锋等.化学镀铜的应用与发展概况[J].电镀与涂饰,1997,26(4):38-41.

[2]蔡积庆.化学镀铜[J].电镀与环保,1996,16(3):11-15.

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