一种不溶性阳极脉冲电镀方法与流程

本发明涉及脉冲电镀，具体涉及一种不溶性阳极脉冲电镀方法。

背景技术：

1、随着电子产业向5g、高频高速方向发展，pcb产品对电镀工艺的要求日益严苛，高厚径比背板、载板需求激增，厚径比（ar）已从传统8:1~15:1向30:1及以上发展。传统pcb电镀多采用可溶性阳极（磷铜）体系，存在阳极泥多、维护量大、深镀能力低、稳定性差等缺陷；现有不溶性阳极体系虽解决阳极泥问题，但存在三大核心痛点：

2、超高厚径比（ar≥30:1）tp极差：现有工艺仅适配8:1~15:1，30:1及以上深孔传质困难、孔底铜沉积不足、tp值低于80%，无法满足高端产品要求；

3、孔口销铜、结晶粗大、延展性不足：由于不溶性阳极的影响，电压高，浓差极化大，易出现孔口塌陷、削尖、毛刺；镀层晶粒粗大疏松、延展性差，tct、热应力、高低温循环测试易开裂分层；

4、传统添加剂适配性差：部分体系在高厚径比下易堵孔、恶化传质，进一步降低tp；缺少适配超高厚径比的深镀载体与协同添加剂。

5、因此，开发一种适配ar≥30:1超高厚径比、深镀能力强、孔口平整、镀层延展性好、镀液稳定的不溶性阳极脉冲电镀方法，成为行业迫切需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种不溶性阳极脉冲电镀方法，解决超高厚径比tp差、孔口销铜、结晶差、延展性不足等技术问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种不溶性阳极脉冲电镀方法，包括以下步骤：

3、步骤一，搭建电镀设备；采用双阳极结构，主阳极为氧化铱涂层钛网，辅助阳极为不锈钢板，适配龙门线或vcp生产线；

4、步骤二，配置电镀药水；

5、步骤三，设定脉冲参数：正向电流密度8~12asf，反向电流密度8~36asf，正向电镀时间10~200msec，反向电镀时间0.5~10msec，频率4.8~48hz；

6、步骤四，实施电镀作业：将待镀pcb工件置于电镀设备中，厚径比（ar）≥30:1时电镀120~180min；

7、步骤五，镀液维护保养：每月采用碳包或高效碳芯过滤镀液，控制toc含量小于2000ppm，铜缸电量板电脉冲小于4000ah/l，槽液使用6个月或满足上述任一换缸条件时进行换缸保养。

8、优选地，所述步骤二中电镀药水的镀液成分及控制范围为cuso4·5h2o：60~90g/l、98%h2so4：210~250g/l、cl-：40~80ppm、可溶性长链聚醚改性物质3~9ml/l、稀土元素0.5~1.5ml/l、sps：1~10ppm。

9、优选地，所述步骤四中，当工件的通孔ar≥30:1时，采用分段脉冲波形：先强波形后弱波形的方式利于产生致密细腻的铜结晶。

10、优选地，所述电镀过程中金属盐补充采用氧化铜粉，其中氧化铜粉纯度≥99.5%。

11、优选地，所述待镀pcb工件的厚径比（ar）为30:1及以上，孔径0.2~0.25mm，板厚大于6.0-10.0mm。

12、优选地，所述稀土元素为硫酸铈。

13、优选地，所述可溶性长链聚醚改性物质为环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚，分子量8000~12000，水溶性，浊点60~70℃。

14、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

15、双层复合阳极，适配ar≥30:1超高厚径比，镀液更稳定：主阳极（氧化铱涂层钛网）+辅助阳极（不锈钢板）的双层结构，显著提升阳极导电性、降低槽电压，大幅减少阴极浓差极化，强化深孔内铜离子传质，从根本解决30:1+深孔tp差问题；阳极消耗低、溶解可控，铜离子平衡稳定、副产物少，镀液寿命延长，长期适配超高厚径比量产；电力线分布均匀，抑制孔口电流集中、减少孔口销铜/削尖。

16、稀土元素（硫酸铈）细化晶粒，提升延展性与可靠性：稀土离子具有强晶粒细化作用，使铜镀层晶粒细小致密、无针孔、无疏松，彻底解决结晶粗大问题；显著提升镀层延展性（23%~28%），tct超1000cycles，经热应力、热油、高低温循环测试均无断裂分层，满足高端产品可靠性要求。

17、可溶性长链聚醚改性物质，强化超高厚径比深镀能力，不堵孔：采用全水溶性长链聚醚改性物质，30:1+深孔不堵孔、不附着、不影响传质；长链聚醚具有低电流区吸附、高电流区抑制特性，精准拉平孔口/孔底电流密度差，促进孔内优先沉积、孔口不过镀，tp值可达90%以上，适配ar≥30:1超高厚径比。

18、sps协同整平，进一步提升深镀能力与镀层质量：sps（1~10ppm）为晶粒细化剂，与长链聚醚载体协同，成倍提升30:1+深孔tp，孔底铜层均匀致密；协同稀土细化晶粒，镀层结晶细腻、延展性好、内应力低；减少孔口毛刺、粗糙，提升板面与孔壁平整度。

19、综上，本发明系统性解决现有技术ar≥30:1超高厚径比tp差、孔口销铜、结晶粗大、延展性不足四大痛点，适配5g通讯板、高厚径比背板等高端产品，稳定性好、可靠性高，适合规模化量产。

1.一种不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述步骤二中电镀药水的镀液成分及控制范围为cuso4·5h2o：60~90g/l、98%h2so4：210~250g/l、cl-：40~80ppm、可溶性长链聚醚改性物质3~9ml/l、稀土元素0.5~1.5ml/l、sps：1~10ppm。

3.根据权利要求2所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述步骤四中，当工件通孔ar≥30:1时，采用分段脉冲波形：先强波形后弱波形的方式利于产生致密细腻的铜结晶。

4.根据权利要求3所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述电镀过程中金属盐补充采用高纯度氧化铜粉，其中氧化铜粉纯度≥99.5%。

5.根据权利要求4所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述待镀pcb工件的厚径比（ar）为30:1及以上，孔径0.2~0.25mm，板厚大于6.0-10.0mm。

6.根据权利要求5所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述稀土元素为硫酸铈。

7.根据权利要求6所述的不溶性阳极脉冲电镀方法，其特征在于，所述可溶性长链聚醚改性物质为环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚醚，分子量8000~12000，水溶性，浊点60~70℃。