專利名稱：沉金藥水、沉金方法及電路板的制作方法
沉金藥水、沉金方法及電路板技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于印刷電路板領(lǐng)域，涉及一種沉金藥水、沉金方法以及由該沉金方法獲得的電路板。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的化學(xué)沉鎳鈀金(ENEPIG)制程中，常采用置換型沉金藥水，如TLC-75系列，通過置換方式在鎳金屬層表面形成金層。圖1為置換型沉金工藝的原理圖。請參閱圖 1，在電路板的銅金屬層14的表面制作鎳金屬層13，然后將電路板放入沉金藥水中，藥水中的金離子11與鎳金屬層13表面的鎳離子12發(fā)生置換反應(yīng)，從而在鎳金屬層13表面形成金層ο
這種以置換方式沉積金層的工藝存在以下缺陷
第一，當(dāng)金原子在鎳金屬層表面形成一層金層之后，鎳金屬層即被金層覆蓋，這使得金離子與鎳離子的置換反應(yīng)不能繼續(xù)維持，因此，以置換方式沉積的金層的厚度不超過 0. 1 μ m。
第二，鎳金屬層表面微觀差異以及沉金的面積對以置換方式沉積金層的工藝影響較大，因此，在實(shí)際工藝過程中，很難獲得厚度均勻、穩(wěn)定的金層。
第三，金層較薄以及厚度的不均勻?qū)?dǎo)致電路板無法獲得穩(wěn)定、良好的引線鍵合能力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種沉金藥水，該沉金藥水可以在電路板表面獲得較厚的金層，而且金層的厚度均勻。
另外，本發(fā)明還提供一種沉金方法，該沉金方法可以在電路板表面制作出厚度較厚、且均勻的金層。
此外，本發(fā)明還提供一種電路板，該電路板上的金層較厚，而且金層的厚度均勻。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種沉金藥水，包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物，所述金鹽能夠與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子。
優(yōu)選地，基于所述溶劑的體積，所述金鹽的加入量為1 2g/L，優(yōu)選1. 0 1. 5g/ L ；和/或，所述含不飽和鍵的有機(jī)物的不飽和鍵的數(shù)量與金離子的比例為1 1以上。
優(yōu)選地，還包括氰化物，優(yōu)選氰化鉀，基于所述溶劑的體積，所述氰化物的加入量為10 IOOppm,優(yōu)選40 60ppm,更優(yōu)選45 55ppm。
優(yōu)選地，所述溶劑為去離子水。
優(yōu)選地，所述含不飽和鍵的有機(jī)物為醛類、有機(jī)酸、酮或硫脲。
此外，本發(fā)明還提供一種沉金方法，用于在電路板上沉積金層，包括以下步驟
向所述缸體內(nèi)加入沉金藥水，所述沉金藥水包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物；
將所述電路板放入所述沉金藥水中，促使所述沉金藥水中的所述金鹽與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子，所述金原子在所述電路板的表面形成金層。
優(yōu)選地，基于所述溶劑的體積，保持所述含不飽和鍵的有機(jī)物的濃度偏差在士5ml/L。
優(yōu)選地，所述沉金藥水的溫度為75 85°C ；和/或，所述藥水的溫度偏差在士 1°C 以內(nèi)。
優(yōu)選地，在向缸體內(nèi)加入所述的沉金藥水之前，采用去離子水清洗所述缸體，并使所述缸體內(nèi)的去離子水的導(dǎo)電率低于5 μ m。
另外，本發(fā)明還提供一種電路板，在電路板的鍵合區(qū)域沉積有金層，所述金層是通過本發(fā)明提供的所述沉金方法獲得。
優(yōu)選地，所述金層的厚度為0. 1 μ m以上，所述金層的厚度的
均勻性為士0.03 μ m，所述金層的Cpk值為1. 0以上。
本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明提供的沉金藥水可以通過還原反應(yīng)獲得金原子，該金原子在電路板的金屬層表面結(jié)晶而形成金層。由于還原反應(yīng)不會因電路板的金屬層被覆蓋而停止反應(yīng)。因此，該沉金藥水可以獲得較厚的金層；而且，電路板金屬層的表面結(jié)構(gòu)對金層的形成過程影響小， 從而可以獲得厚度均勻地金層。另外，金層較厚以及均勻地金層又可以提高電路板的引線鍵合能力，使電路板的性能更穩(wěn)定。
類似地，本發(fā)明提供的沉金方法是通過還原反應(yīng)獲得金原子，金原子在電路板的金屬層表面結(jié)晶而形成金層。由于還原反應(yīng)不會因電路板的金屬層被覆蓋而停止反應(yīng)，因此，該沉金藥水可以獲得較厚的金層，金層厚度可以達(dá)到0. Ιμπι以上；而且，電路板金屬層的表面結(jié)構(gòu)對金層的形成過程影響較小，從而可以獲得厚度均勻地金層，厚度的均勻性為士0.03 μ m。另外，金層較厚以及均勻地金層又可以提高電路板的引線鍵合能力，使電路板的性能更穩(wěn)定。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，通過控制沉金藥水中各反應(yīng)物的濃度或含量，可以使不同批次的電路板上的金層厚度相同，即，獲得厚度穩(wěn)定的金層。
另外，本發(fā)明還提供一種電路板，該電路板上的金層厚度較厚且均勻，從而可以獲得高引線鍵合能力的電路板。


圖1為置換型沉金工藝的原理圖2為本發(fā)明沉金工藝所采用的缸體的截面圖3為本發(fā)明沉金工藝流程圖；以及
圖4為本發(fā)明提供的還原型沉金工藝的原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種沉金藥水，包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物，所述金鹽能夠與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，基于所述溶劑的體積，所述金鹽的加入量為1 2g/L，優(yōu)選1. 0 1. 5g/L ；和/或，所述含不飽和鍵的有機(jī)物的不飽和鍵的數(shù)量與金離子的比例為1 1以上。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，還包括氰化物(優(yōu)選氰化鉀)，基于所述溶劑的體積，所述氰化物的加入量為10 lOOppm，優(yōu)選40 60ppm，更優(yōu)選45 55ppm。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述溶劑為去離子水。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述含不飽和鍵的有機(jī)物為醛類、有機(jī)酸、酮或硫脲。
此外，本發(fā)明還提供一種沉金方法，用于在電路板上沉積金層，包括以下步驟
向所述缸體內(nèi)加入如前所述的沉金藥水，所述沉金藥水包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物；
將所述電路板放入所述沉金藥水中，促使所述沉金藥水中的所述金鹽與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子，所述金原子在所述電路板的表面形成金層。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，基于所述溶劑的體積，保持所述含不飽和鍵的有機(jī)物的濃度偏差在士 5ml/L。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述沉金藥水的溫度為75 85°C ；和/或，所述藥水的溫度偏差在士 1°C以內(nèi)。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，在向缸體內(nèi)加入所述的沉金藥水之前，采用去離子水清洗所述缸體，并使所述缸體內(nèi)的去離子水的導(dǎo)電率低于5 μ m。
另外，本發(fā)明還提供一種電路板，在電路板的鍵合區(qū)域沉積有金層，所述金層是通過本發(fā)明提供的所述沉金方法獲得。
優(yōu)選地，在本發(fā)明的各實(shí)施例中，所述金層的厚度為0. Ιμπι以上，所述金層的厚度的均勻性為1. 1 士0.03 μ m，所述金層的Cpk值為1.0以上。
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的沉金藥水、沉金方法以及電路板進(jìn)行詳細(xì)描述。
本實(shí)施例采用還原型沉金藥水進(jìn)行沉金工藝，實(shí)施沉金工藝所采用的沉金設(shè)備如圖2所示。沉金設(shè)備包括缸體20、藥水加熱系統(tǒng)、藥水循環(huán)過濾系統(tǒng)以及自動加藥系統(tǒng)，其中，缸體20內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板21a、21b以及藥水加熱系統(tǒng)的加熱器22，導(dǎo)流板21a、21b用于引導(dǎo)藥水的流動方向，同時確保缸體20內(nèi)的藥水不出現(xiàn)局部靜止，以避免缸體20內(nèi)的藥水濃度和溫度不均勻。
第一導(dǎo)流板21a包括水平部分和垂直部分，其中，第一導(dǎo)流板21a的水平部分設(shè)置在靠近缸體20的底部位置，其上設(shè)有多個供藥水流動的通孔沈，第一導(dǎo)流板21a的垂直部分與水平部分連接并且其頂端伸出藥水的液面。第二導(dǎo)流板21b設(shè)置在缸體20 —側(cè)，且其頂端低于藥水的液面。
加熱器22設(shè)置在由第二導(dǎo)流板21b與缸體20圍成的區(qū)域內(nèi)。藥水循環(huán)過濾系統(tǒng)包括藥水循環(huán)過濾管23以及設(shè)置在藥水循環(huán)過濾管23管路上的循環(huán)泵M，循環(huán)泵M用于對藥水提供循環(huán)的動力。藥水循環(huán)過濾管23的輸出口設(shè)置在由缸體20與第二導(dǎo)流板21b 圍成的區(qū)域內(nèi)，而且，輸出口靠近缸體20的底部。當(dāng)藥水由藥水循環(huán)過濾系統(tǒng)返回到缸體 20后，由加熱器22對其加熱，以使藥水溫度達(dá)到沉金工藝所需要求。
在缸體20的頂部且遠(yuǎn)離藥水循環(huán)過濾管23的輸出口一側(cè)設(shè)有副槽25，實(shí)施沉金工藝所需的反應(yīng)物均自副槽25位置加入缸體20。藥水循環(huán)過濾管23的輸入口設(shè)置在副槽 25位置。在導(dǎo)流板21a、21b和藥水循環(huán)過濾管23的共同作用下，藥水在缸體20內(nèi)按照圖 2中箭頭所示方向的流動方向。
本實(shí)施例提供的沉金藥水包括溶劑、金鹽(例如AuK(CN)2)、氰化鉀(KCN)以及含不飽和鍵的有機(jī)物，含不飽和鍵的有機(jī)物作為還原劑與所述金鹽發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子，金原子結(jié)晶析出而獲得金層。
在沉金藥水中，金鹽、氰化鉀以及含不飽和鍵的有機(jī)物按照溶劑的量來確定。溶劑采用DI水(去離子水)，基于DI水的體積，金鹽的加入量為1 2g/L，優(yōu)選1. 0 1. 5g/L ； 所述氰化鉀的加入量為10 lOOppm，優(yōu)選40 60ppm，更優(yōu)選45 55ppm，氰化鉀也可以采用其它氰化物代替，如氰化鈉；含不飽和鍵的有機(jī)物作為還原劑，可以采用醛類、有機(jī)酸、 酮或硫脲等等，所述含不飽和鍵的有機(jī)物按照下述方式確定加入量即，不飽和鍵的數(shù)量與金離子的比例應(yīng)在1 1以上。
本實(shí)施例提供的沉金藥水可以通過還原反應(yīng)獲得金原子，金原子在電路板的金屬層表面結(jié)晶析出后形成金層。由于還原反應(yīng)不會因電路板的金屬層被覆蓋而停止反應(yīng)。因此，該沉金藥水可以制備出厚度在0. Ιμπι以上的金層；而且，電路板金屬層的表面結(jié)構(gòu)對金層的形成過程影響小，從而可以獲得厚度均勻地金層，金層厚度的均勻性為士0. 03 μ m, 而且金層的CPK(Complex ProcessCapability index)值在1. 0以上。金層較厚以及均勻地金層又可以提高電路板的引線鍵合能力，使電路板的性能更穩(wěn)定。
本實(shí)施例提供的沉金方法包括以下步驟
步驟sl，清洗缸體。
在開缸前，首先對缸體20進(jìn)行全面檢查和清潔，確保缸體20內(nèi)壁的包膠面沒有任何破損和劃痕，去除附著在缸體20內(nèi)壁上的所有雜質(zhì)和附著物；再用DI水對缸體20的內(nèi)壁反復(fù)浸泡和沖洗，直至最后注入缸體內(nèi)的DI水的電導(dǎo)率低于5 μ S。
步驟s2，加入溶劑和反應(yīng)物。
將清潔缸體20所使用的DI水排除干凈，然后向缸體20內(nèi)重新加入DI水作為溶劑，DI水的液面達(dá)到實(shí)施沉金工藝所需的液面高度，再以DI水為參照量加入反應(yīng)物，反應(yīng)物包括金鹽(Au(CN)2-)、氰化鉀(KCN)以及含不飽和鍵的有機(jī)物，其中，金鹽的加入量為1 2g/L。氰化鉀的加入量為10 lOOppm，優(yōu)選40 60ppm，更優(yōu)選45 55ppm。含不飽和鍵的有機(jī)物為還原劑，可采用上村公司生產(chǎn)的TWX-40，用于還原金鹽中的金離子，TWX-40的加入量為30 50ml/L，優(yōu)選35 45ml/L。本實(shí)施例中，含不飽和鍵的有機(jī)物也可以采用如醛類、有機(jī)酸、酮或硫脲等的有機(jī)物。需要說明的是，不論采用哪種含不飽和鍵的有機(jī)物作為還原劑，沉金藥水中的不飽和鍵的數(shù)量與金離子的比例都應(yīng)在1 1以上，以確保還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。
本實(shí)施例中，氰化鉀不僅可以補(bǔ)充金鹽因熱分解而消耗的CN_離子，而且，可以抑制絡(luò)合離子的分解，即，藥水中有足夠的CN-離子可以使Au形成穩(wěn)定的絡(luò)合離子，避免結(jié)晶析出。氰化鉀也可以采用其它的氰化物代替，如氰化鈉。不難理解，即使藥水中不加入氰化鉀，金鹽與還原劑反應(yīng)同樣可以生成金原子，即，藥水中僅包含金鹽和還原劑同樣可以獲得金層。但是，不添加氰化鉀的藥水的穩(wěn)定性較差，在藥水的加熱以及冷卻過程都會造成金的大量析出，造成藥水的浪費(fèi)。
步驟S3，啟動藥水加熱系統(tǒng)和藥水循環(huán)過濾系統(tǒng)。
開啟循環(huán)泵M和藥水加熱系統(tǒng)，對缸體20內(nèi)的溶液循環(huán)加熱，并使缸體20內(nèi)的藥水溫度維持在75 85°C范圍內(nèi)。而且，將缸體20內(nèi)各區(qū)域的藥水溫度偏差控制在士 1°C 以內(nèi)，TWX-40的濃度偏差控制在士5ml/L。
步驟s4，沉金。
將電路板放入缸體20內(nèi)開始沉金。圖4為本發(fā)明提供的還原型沉金工藝的原理圖。請參閱圖4，本實(shí)施例的電路板包括銅金屬層45、鎳金屬層44以及鈀金屬層43。電路板上的金屬層為反應(yīng)物發(fā)生還原反應(yīng)起到催化作用，即，金屬層為化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的金原子提供了結(jié)晶所需的晶核，從而為還原反應(yīng)提供了動力。因此，當(dāng)將電路板放入缸體20后，還原反應(yīng)的速度加快，金鹽中的金離子與醛類中的不飽和鍵發(fā)生還原反應(yīng)的方程式為
權(quán)利要求
1.一種沉金藥水，其特征在于，包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物，所述金鹽能夠與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉金藥水，其特征在于，基于所述溶劑的體積，所述金鹽的加入量為1 2g/L，優(yōu)選1. 0 1. 5g/L ；和/或，所述含不飽和鍵的有機(jī)物中的不飽和鍵的數(shù)量與金離子的比例為11以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沉金藥水，其特征在于，還包括氰化物，優(yōu)選氰化鉀，基于所述溶劑的體積，所述氰化物的加入量為10 lOOppm，優(yōu)選40 60ppm，更優(yōu)選45 55ppm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的沉金藥水，其特征在于，所述溶劑為去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的沉金藥水，其特征在于，所述含不飽和鍵的有機(jī)物為醛類、有機(jī)酸、酮或硫脲。
6.一種沉金方法，用于在電路板上沉積金層，其特征在于，包括以下步驟向缸體內(nèi)加入根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的沉金藥水；將所述電路板放入所述沉金藥水中，促使所述沉金藥水中的所述金鹽與所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)而獲得金原子，所述金原子在所述電路板的表面形成金層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沉金方法，其特征在于，基于所述溶劑的體積，保持所述含不飽和鍵的有機(jī)物的濃度偏差在士5ml/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沉金方法，其特征在于，所述沉金藥水的溫度為75 85°C； 和/或，所述藥水的溫度偏差在士 1°C以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任意一項所述的沉金方法，其特征在于，在向缸體內(nèi)加入所述的沉金藥水之前，采用去離子水清洗所述缸體，并使所述缸體內(nèi)的去離子水的導(dǎo)電率低于 5 μ m0
10.一種電路板，在電路板的鍵合區(qū)域沉積有金層，其特征在于，所述金層是通過權(quán)利要求6-9所述沉金方法獲得。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路板，其特征在于，所述金層具有至少一種以下特征所述金層的厚度為0. 1 μ m以上，所述金層的厚度的均勻性為士0. 03 μ m,所述金層的Cpk值為1.0以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種沉金藥水、沉金方法及電路板，該沉金藥水包括溶劑、金鹽以及含不飽和鍵的有機(jī)物，金鹽和所述含不飽和鍵的有機(jī)物發(fā)生還原反應(yīng)獲得金原子。本發(fā)明的沉金藥水是通過還原反應(yīng)獲得金原子，然后金原子在電路板的金屬層表面結(jié)晶而形成金層，因此，該沉金藥水可以獲得較厚的金層；而且，可以獲得厚度均勻地金層，從而可以提高電路板的引線鍵合能力。
文檔編號H05K3/18GK102534584SQ20101062286
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者朱興華, 蘇新虹 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司