非电解镀镍的预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种在印刷电路板的铜特征上非电解镀镍的方法，该方法可抑制多余的镀镍。该方法包括步骤i)用钯离子活化铜特征；ii)用预处理组合物去除多余钯离子或者由其形成的沉淀物，该预处理组合物包含至少两种不同种类的酸，其中一种为有机氨基羧酸；和iii)非电解镀镍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种印刷电路板(PCB)制造过程中的表面处理方法(surface finishing process) 0本专利技术的方法用离子钯活化剂活化具有铜图案表面的基底后，可以抑制在其上多余的镀镍(extraneous nickel plating)。
技术介绍
印刷电路板制造中的表面处理工艺为印刷电路板添加了可结合(bondable)的表面区域，其中活化和钝化的构件可以和PCB机械和电接触。经常施加的表面处理工艺为 ENIG 处理(非电解镀镍浸金(Electroless Nickel Immersion Gold))和 Ni/Pd (/Au)处理。在两种类型的处理过程中，印刷电路板的铜表面用包含贵金属离子的活化组合物活化(electroless deposition of nickel)。在非电解镀镍(electroless nickel plating)之前要求对铜表面活化，因为由包含次磷酸盐的电解液(W. Riedel,Electroless Nickel Plating,ASM International, 1998 年出版，第189页)非电解镀例如镍时，铜被归类为非催化性金属。活化步骤的目的是在铜表面沉积催化剂的浸镀涂层(immersion coating)。该催化剂降低了活化能力并使镍沉积在铜表面。催化剂的例子是钯和钌(Printed Circuits Handbook, Ed. :C. F. Coombs，Jr.， McGraW-Hill，2001年，第32.3页)。通常，钯晶种层被浸镀在铜表面上(其中钯离子沉积在铜表面上)，被铜还原为金属态钯并且铜离子释放到浸镀浴中。从而基底表面区域由金属钯构成，并且对随后的非电解镀镍起晶种作用。在铜表面活化和非电解镀镍之间仔细冲洗基底，以去除所有多余贵金属离子是非常重要的。否则由贵金属氢氧化物形成的沉淀物可能导致多余的(不能控制的)镍沉积在基底表面和由塑性材料制备的表面上的单个铜特征周围，并且。该术语“塑性材料”包括裸露的PCB叠层(laminate)，焊接掩模(solder mask)和光可成像的抗蚀剂例如干膜抗蚀剂。 该贵金属氢氧化物沉淀物对难以控制的镍沉积起晶种作用。多余的镀镍的典型现象是镍桥和镍残渣。多余的镀镍可能导致例如线路短路，特别是在线和空间宽度为75 μ m或者更小的高密度电路中。多余的镍沉积物对于叠层和焊接掩模表面具有弱的粘附力，并且可使得 PCB断裂，同样也可能在PCB其他位置造成线路短路。在单独的铜焊盘或者铜槽之间的镍桥可以直接造成线路短路。在完好线路中铜焊盘周围的镍残渣也可通过桥接单独的铜焊盘而造成线路短路。另外，吸附在铜焊盘上的钯离子或者由其形成的沉淀物在非电解镀镍之前的活化预处理当中不应被除去以防止跳镀(skip plating)。跳镀是在铜焊盘上发生不完全镀镍导致焊接失败的现象。多余镀镍的问题在现有技术中通过不同的方法被解决Watanabe等研究了包含氯化铵作为络合剂和十二烷基硫酸钠作为表面活化剂的离子钯活化剂。他们声明在他们的活化剂组合物中带负电的钯-氯络合物作为活性成分， 其与优选吸附在铜焊盘周围的表面绝缘区域的带负电表面活性剂互相排斥(!(.Watanabe， Τ. Nishiwaki，H. Honma, International Society of Electrochemistry-第 55 届年会，Thessaloniki，2004 年 9 月 19-24)。US 2001/0040047公开了一种减少可能在镀覆中发生的桥的方法。所述方法包括以下步骤将线路基底与一种溶胀剂接触，用碱性高锰酸盐、铬酸盐或者亚氯酸盐的组合物处理基底，随后在基底的处理的线路部分上施加一个金属层。该方法是本专利技术没有施加钯离子活化的一种代替处理方法。专利EP 0 707 093公开了一种选择性活化铜表面以非电解镀镍的活化剂，从而可以最小化或消除多余的镀覆。所述活化剂组合物包括咪唑化合物，和可进一步包含钯离子。在铜表面的活化中，多余的钯离子在非电解镀镍之前施加的冲洗步骤中趋于水解，并且形成含钯沉淀物。所述沉淀物可吸附在由聚合物材料制备的PCB表面区域上，或者可被收集在由铜和聚合物材料制备的结构特征，例如，PCB表面上的叠层、光致抗蚀剂、和/ 或焊接掩模，之间形成的空腔内(参见图1)。通过在随后的非电解镀镍浴中存在的还原剂可将所述沉淀物还原为金属态钯。镀镍将会在这种还原的钯沉淀物上发生。如果还原钯存在于PCB上铜表面之外的表面区域，可能发生不期望的多余镀镍并且导致电路短路。活化之后需要一个冲洗步骤以便于在将基底与非电解镀镍组合物接触之前去除所有多余钯离子。另一方面，离子钯的水解和沉淀优选在这种冲洗步骤中发生。因此，在由稀硫酸组成的冲洗溶液中至少进行一个冲洗步骤。但是鉴于高密度线路，硫酸冲洗不能充分去除不期望的钯离子和钯氢氧化物沉淀。多余的镀镍在随后的无电解镀镍中发生，导致线路短路。附图说明图1显示了 PCB截面示意图。沉积在PCB基底2上的铜焊盘1和焊接掩模3在铜焊盘1和焊接掩模3之间形成了空腔4。钯离子和/或其形成的沉淀物可能被收集在空腔 4中，同时在活化和非电解镀镍之间的冲洗步骤中可能不会被去除。所述收集的钯离子和/ 或由其形成的沉淀物可能对多余的镀镍(extraneous nickel plating)起晶种作用，同时产生围绕铜焊盘1的镍残渣。图2显示了铜焊盘的顶视图，在PCB基底2上有镍沉积物5，多余的镀镍6围绕在镀镍铜焊盘5 (实施例1)周围。图3显示了铜焊盘的顶视图，在PCB基底2上有镍沉积物5，没有多余的镀镍。基底2在非电解镀镍之前与本专利技术的预处理组合物接触(实施例2)。图4显示了由对比例3得来的具有镍涂层6和金涂层7的在PCB基底2上的铜焊盘1。镍残渣8具有几乎双倍于所述理想镍涂层6的宽度。图5显示了由实施例4得来的具有镍涂层6和金涂层7的在PCB基底2上的铜焊盘1。镍残渣8的宽度与实施例3相比减少了 2/3。具体实施例方式本专利技术的一个目的是提供一种在PCB基底的铜表面上非电解镀镍同时抑制多余镀镍的方法。钯离子或由其形成的沉淀物的沉积将只会在PCB基底上指定发生镀镍的表面区域发生。这可通过施加本专利技术的用于非电解镀镍的预处理组合物完成。所述预处理组合物包含至少两种不同种类酸，其中一种酸为氨基羧酸。用本专利技术的预处理组合物活化之后，钯离子和由其形成的沉淀物可很容易的从PCB基底的塑性材料表面冲洗掉。在PCB基底不需要镀镍的表面区域中的多余镀镍然后被抑制。本专利技术所述的非电解镀镍方法包括以下步骤i.用含贵金属离子的组合物与含铜表面的基底接触，然后ii.用含有机氨基羧酸的组合物与该含铜表面接触；和iii.在所述处理的含铜表面上非电解镀镍。用于活化非电解镀镍的铜表面的组合物是本领域已知的(K. Johal，SMTA International,芝力口哥，2001 年 10 月，Proceedings of the Technical Program,第 612-620页)。钯离子酸性溶液经常被用于所述目的。此溶液包括至少一种酸、至少一种钯离子源和任选的表面活性剂。所述至少一种酸选自包括盐酸、硫酸、甲苯磺酸和甲磺酸的组。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·泽特尔迈耶，
申请(专利权)人：安美特德国有限公司，
类型：发明
国别省市：