專利名稱：薄覆銅因瓦片材制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高性能印制電路板用薄覆銅因瓦片材制備方法。
本發(fā)明屬于印制電路板制造技術(shù)領(lǐng)域。
作為安裝電子元器件用的印制電路板，特別是高性能印制電路板，對(duì)其物理性能有較高的要求，例如，熱膨脹系數(shù)、散熱性、耐熱性等。目前，用作印制電路板的覆銅環(huán)氧/玻璃布基材，雖然具有較好的電性能及加工性能，但其耐熱性及散熱性較差，當(dāng)其受到高溫沖擊時(shí)，易發(fā)生形變，導(dǎo)致電接觸不良或金屬化孔斷裂現(xiàn)象。針對(duì)這些問(wèn)題，目前多采用增加散熱裝置的方式解決，這不便于安裝及維修。應(yīng)用特殊材料，例如，Kevlar或石英纖維與聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂結(jié)合制成的印制板基材，雖然它的熱膨脹系數(shù)及耐熱性較好，但其散熱性不能滿足要求，而且，這兩種纖維的直經(jīng)較大，以至于不能制成較薄的片材，其加工性也不理想，特別像石英這樣的材料硬度很高，難以鉆孔，其價(jià)格也太貴，大約為玻璃布材料的10～15倍，很不經(jīng)濟(jì)。
現(xiàn)在有一種用于印制板的物理性能較好的導(dǎo)電材料是復(fù)合金屬材料，其中以覆銅因瓦(CIC)和覆銅鉬(CMC)最有價(jià)值，CMC雖然性能更好，但其價(jià)格昂貴，加工困難，實(shí)用性差;CIC比較可取，它的使用被公認(rèn)為是印制板表面安裝技術(shù)中的一項(xiàng)有效措施。
覆銅因瓦是由美國(guó)德克薩斯儀器公司首先研制成功的，它是一種三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬，板芯是鎳鐵合金(其中Ni-36%，F(xiàn)e-64%)，在其二個(gè)表面覆上高純度、厚度相同的紫銅，層間復(fù)合采用機(jī)械方式，利用連續(xù)滾壓，使之連成一體，再經(jīng)固態(tài)擴(kuò)散，達(dá)到相互間的牢固結(jié)合。在這種三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬中，銅具有很高的熱傳導(dǎo)性，而因瓦卻具有非常低的熱膨脹系數(shù)，當(dāng)改變銅與因瓦的厚度比例時(shí)，可獲得物理性能良好的復(fù)合材料，其熱膨脹系數(shù)可達(dá)3PPm/℃～12PPm/℃的變化范圍，即相當(dāng)于由硅到鋼的熱膨脹系數(shù)的變化范圍;在這種復(fù)合金屬材料中X-Y方向(板面方向)的熱傳導(dǎo)系數(shù)隨銅的增加而增加，Z方向(厚度方向)則以較低的比率增加(因鎳鐵合金具有較低的熱傳導(dǎo)系數(shù))。
由于覆銅因瓦具有這種一物多性的優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要選用不同的方案，它已用于高級(jí)軍用電子產(chǎn)品中。
利用上述的機(jī)械方法制備因瓦片材有局限性設(shè)備投資大，材料的利用率低，生產(chǎn)靈活性差，制備較薄的片材比較困難。
本發(fā)明的目的為滿足計(jì)算機(jī)及其它高精度電子產(chǎn)品對(duì)印制電路板的需求，進(jìn)一步解決印制板的熱膨脹系數(shù)、散熱性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性四大難題，立足于國(guó)內(nèi)工藝條件，本發(fā)明提出一種利用電鍍法制備薄覆銅因瓦片材的方法。

發(fā)明內(nèi)容
利用電鍍法制備薄覆銅因瓦片材的關(guān)鍵在于，解決覆銅因瓦與鍍層間的結(jié)合力，在鎳鐵合金上電鍍金屬，例如鍍銅，具有較大難度，這是眾所周知的，因鎳鐵合金與銅的熱膨脹系數(shù)相差很大，鎳鐵合金的TCE為1.7PPm/℃，銅的TCE為16.8PPm/℃，至使結(jié)合力不強(qiáng);另外，現(xiàn)有的因瓦芯材-鎳鐵合金4J36，一般呈塊狀或窄條狀，不符合印制板最小尺寸的要求，印制板的寬度至少也要在180mm以上;現(xiàn)有芯材也太厚;因此，需專門制作厚度為0.1～0.4mm，寬度為200～250mm鎳鐵合金4J36的片材。
本發(fā)明利用電鍍前的予處理及處理中使用特殊配方的溶液，以保證合金表面不被氧化，保證電鍍質(zhì)量。
利用電鍍法制備薄覆銅因瓦片材的工藝流程因瓦帶剪裁→初步去油→去氧化層及潤(rùn)濕處理→高溫去油→微蝕處理→電鍍銅具體作法是將因瓦帶剪裁好，進(jìn)行以下工序a.初步去油用沾有汽油的棉紗擦洗因瓦芯材的表面;
b.去氧化層及潤(rùn)濕處理利用如下配方的溶液，在溫度為55～65℃情況，處理2～6分鐘;
硫酸 230～270mL/LOP乳化劑 6～12g/L緩蝕劑 4～8g/L水 平衡c.高溫去油利用溫度為80～90℃的熱水，浸泡2～5分鐘;
d.微蝕處理利用如下配方的溶液，在室溫情況下，處理20～80秒鐘;
硫酸(比重1.84) 5～15%(體積比)鹽酸 5～15%(體積比)水 平衡e.電鍍銅利用陰極移動(dòng)方法進(jìn)行雙面光亮鍍銅工序，經(jīng)以上處理的因瓦芯材，加電后放入鍍槽內(nèi)，電鍍溫度為25～35℃，電流密度為1.5～2.0A/dm2，電鍍液配方如下，CuSO4.5H2O 80～120g/LH2SO4 180～220g/L153光亮劑 2～6mL/LCl-氯離子 40～80mg/L電鍍時(shí)間按要求選擇。鍍后沖洗，吹干即可。
以上a-d工序主要目的是使銅鍍層與因瓦基低層之間結(jié)合牢固，并便于電鍍工序的進(jìn)行。
利用本方法制備的涂覆銅固瓦片材的成品厚度為0.1～0.6mm，銅/因瓦/銅的比例可取任何比例;層間結(jié)合力，符合國(guó)標(biāo)GB1677.7-84的規(guī)定，熱應(yīng)力復(fù)合MIL-P-55110D標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例利用厚度為0.1mm，寬度為200mm的鎳鐵合金4J36因瓦芯材，用棉紗沾汽油擦凈芯材的兩表面;用340′號(hào)水砂紙打磨片材表面的黃銹斑，再用耐酸膠帶將芯材粘貼在塑料框架上，然后，將芯材連同框架一起放進(jìn)去氧化層及潤(rùn)濕處理槽內(nèi)，槽內(nèi)溶液的配方為硫酸 250mL/LOP乳化劑 8g/L緩蝕劑 5g/L水 平衡在溫度為55～65℃情況，處理3分鐘;取出后，用水洗凈，再放入80～90℃的熱水中，保持4分鐘，取出后，用水洗凈，再放入微蝕液中，該溶液配方為硫酸(比重1.84) 10%(體積比)鹽酸 10%(體積比)水 平衡在室溫下浸泡40秒鐘;取出后用水沖洗，然后用去離子水沖洗，再將芯材固定在電鍍夾具上，并將其掛在已加電的電鍍槽陰極上，在陰極移動(dòng)下，進(jìn)行雙面鍍銅，電鍍?nèi)芤号浞饺缦翪uSO4.5H2O 100g/LH2SO4 200g/L153 光亮劑 6mL/LCl-氯離子 60mg/L其余為蒸餾水或去離子水電鍍時(shí)，電流密度為1.5～2.0A/dm2;溫度為28～30℃;時(shí)間為40分鐘;取出后用水沖洗，吹干，完成全部工序。
制得的成品，厚度為0.15mm
銅/因瓦/銅的比例為17/66/17(%)熱膨脹系數(shù)為4.5～4.7PPm/℃導(dǎo)熱系數(shù)為(W/m.K)16.64抗張強(qiáng)度(KPSI)56～59本發(fā)明與制備因瓦片材的機(jī)械方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)設(shè)備投資少，見效快，可根據(jù)需要制備各種厚度、各種比例的CIC片材，特別適應(yīng)新產(chǎn)品研制開發(fā)階段用料少、品種多的特點(diǎn);利用本發(fā)明的電鍍方法制備的覆銅因瓦片材，具有熱膨脹系數(shù)低，散熱性好，電容量大，電磁屏蔽性好，適合用作大功率傳輸電路的印制板;這種印制電路板，其焊點(diǎn)承受應(yīng)力小，增加整機(jī)的可靠性;不用或少用散熱裝置，使整機(jī)便于安裝和維修。
權(quán)利要求
1.一種高性能印制電路板用的薄覆銅因瓦片材制備方法，其特征在于利用電鍍法制備薄覆銅因瓦片材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄覆銅因瓦片材制備方法，其特征在于工藝流程因瓦帶剪裁→初步去油→去氧化層及潤(rùn)濕處理→高溫去油→微蝕處理→電鍍銅
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄覆銅因瓦片材制備方法，其特征在于a.去氧化層及潤(rùn)濕處理利用如下配方的溶液，在溫度為55～65℃狀態(tài)下，處理2～6分鐘;溶液配方硫酸 230～270mL/LOP乳化劑 6～12g/L緩蝕劑 4～8g/L水 平衡b.微蝕處理利用如下配方的溶液，在室溫情況下，處理20～80秒鐘;溶液配方硫酸(比重1.84) 5～15%(體積比)鹽酸 5～15%(體積比)水 平衡c.電鍍銅利用陰極移動(dòng)方法進(jìn)行雙面光亮鍍銅工序，將因瓦芯材，放入已加電的鍍槽內(nèi)，電鍍溫度為25～35℃，電流密度為1.5～2.0A/dm2，電鍍液配方如下溶液配方CuSO4.5H2O 80～120g/LH2SO4 180～220g/L153光亮劑 2～6mL/LCl-氯離子 40～80mg/L
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄覆銅因瓦片材制備方法，其特征在于初步去油用沾有汽油的棉紗擦洗因瓦芯材的表面;高溫去油利用溫度為80～90℃的熱水，浸泡2～5分鐘;
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄覆銅因瓦片材制備方法，其特征在于用厚度為0.1mm，寬度為200mm鎳鐵合金4J36因瓦芯材，用棉紗沾汽油擦凈芯材的兩表面;并用340號(hào)水砂紙打磨片材表面的黃銹斑;然后用耐酸膠帶將芯材粘貼在塑料框架上，再將芯材連同框架一起放進(jìn)去氧化層及潤(rùn)濕處理槽內(nèi)，槽內(nèi)溶液的配方為硫酸 250mL/LOP乳化劑 8g/L緩蝕劑 5g/L水 平衡在溫度為55～65℃狀態(tài)，處理3分鐘;取出后，用水洗凈，再放入80～90℃的熱水中，保持4分鐘，取出后，用水洗凈，然后放入微蝕液中，該溶液配方為硫酸(比重1.84) 10%(體積比)鹽酸 10%(體積比)水 平衡在室溫下浸泡40秒鐘;取出后用水沖洗，然后用去離子水沖洗，將芯材固定在電鍍夾具上，加電后，將因瓦芯材，放入鍍槽內(nèi)的陰極上，在陰極移動(dòng)下，進(jìn)行雙面鍍銅，電鍍?nèi)芤号浞饺缦翪uSO4.5H2O 1000g/LH2SO4 200g/L153光亮劑 36mL/LCl-氯離子 60mg/L其余為蒸餾水或去離子水電鍍時(shí)電流密度為1.5～2.0A/dm2;溫度為28～30℃;時(shí)間為40分鐘;取出后用水沖洗，吹干。
全文摘要
本發(fā)明涉及高性能印制電路板用薄覆銅因瓦片材制備方法。本發(fā)明屬于印制電路板制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是利用電鍍法制備薄覆銅因瓦片材。本方法是利用電鍍前的預(yù)處理及處理中使用特殊配方的溶液，以保證合金表面不被氧化，保證電鍍質(zhì)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)設(shè)備投資少、見效快，特別適應(yīng)新產(chǎn)品研制開發(fā)階段用料少、品種多的特點(diǎn)；利用本方法制備的覆銅因瓦片材，具有熱膨脹系數(shù)低，散熱性好，電容量大，電磁屏蔽性好；不用增設(shè)散熱裝置，使整機(jī)便于安裝和維修。
文檔編號(hào)C25D5/36GK1063319SQ91100149
公開日1992年8月5日 申請(qǐng)日期1991年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月15日
發(fā)明者馬慧君, 段云雷 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部第十五研究所