用于線路板表面處理的化學鍍釕溶液和線路板表面處理方法
【專利說明】用于線路板表面處理的化學鍍釕溶液和線路板表面處理方 法
[0001]【技術領域】 本發(fā)明涉及線路板表面處理工藝，尤其涉及化學鍍鎳浸金工藝中鎳磷合金層與金層之 間的阻擋層制作工藝，特別是涉及電子裝配行業(yè)邦定打線（Wire Bonding)工藝的線路板表 面處理工藝。
[0002] 【【背景技術】】 化學鍍鎳浸金（ENIG)工藝，因其優(yōu)良的焊接可靠性和焊盤平整度佳的優(yōu)點，成為線路 板表面處理的主要方式之一。尤其是高端線路板應用場合，其良好的邦定打線性能，使其成 為不可或缺的邦定線路板的表面處理方式。
[0003] 但是化學鍍鎳浸金工藝，其鎳磷合金層后續(xù)浸金或其他工藝制程中，由于受到浸 金藥水攻擊或其他因素影響，容易出現鎳層黑盤現象，導致電子裝配過程中存在焊接不良 的風險。同時，由于金層硬度較低，對于邦定線路板的制作，單純使用化學鍍鎳浸金工藝， 必須提高金層厚度至〇. Ium以上，這大大提高了其工藝制作成本。近年來研究開發(fā)鎳磷合 金和金層之間增加一層硬度更高，價格相對低廉的金屬阻擋層的工藝成為此領域的一個熱 潮。于是，使用金屬鈀作為鎳磷合金與金層間的擴散阻擋層的工藝應運而生，包括化學鍍鎳 化學鍍鈀浸金（ENEPIG)和化學鍍鎳浸鈀浸金（ENIPIG)兩種工藝均在市場上占據了一定的 份額。金屬鈀層的高熔點、高硬度確實可以滿足其作為阻擋層的應用需求，也一度被業(yè)內譽 為萬能的表面處理工藝。但是，由于這些化學鍍鈀或浸鈀工藝存在的一些溶液體系穩(wěn)定性 差和沉積速率不穩(wěn)定等不良因素，以及近年來貴金屬鈀價格不斷飆升直追金價，已經達到 金價70%左右，鈀鹽價格也隨之直線上漲，因此使用鈀作為鎳磷合金與金層之間的阻擋層 的兩種工藝始終沒有在市場上得到大幅擴展。
[0004] 【
【發(fā)明內容】
】 本發(fā)明要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而提供一種能夠有效保 證溶液穩(wěn)定性，在鎳磷合金層之上保持較高沉積速率的化學鍍釕溶液。
[0005] 本發(fā)明解決所述問題采用的技術方案是提供一種用于線路板表面處理的化學鍍 釕溶液，其包含如下組分：水溶性釕鹽〇. I m 10. 〇g/L、主絡合劑I m 100g/L、輔助絡合劑 0· I ^ 20.0 g/L、還原劑0· I ^ 10.0 g/L和pH調整劑，其余為去離子水。
[0006] 所述水溶性釕鹽為 RuCl3 3H20, Ru (NH3) 6C13, Ru (NH3) 3 (NO2) 3和（RuNO) 2 (SO4) 3等，任 擇其中一種，用以提供溶液體系所需的Ru3+離子。
[0007] 所述主絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉（EDTA_2Na)、酒石酸鉀鈉、二乙烯三胺五羧酸 鹽（DTPA)和葡萄糖酸鈉等，任擇其一或其至少兩種混合，與Ru 3+離子螯合以維持溶液穩(wěn)定 性。
[0008] 所述輔助絡合劑為三乙醇胺、二乙撐三胺、尿素和硫脲等，任擇其中一種，與主絡 合劑配合，維持釕的反應活性和沉積速率穩(wěn)定性。
[0009] 所述還原劑為水合肼、硼氫化鉀、硼氫化鈉和硫酸羥胺等，任擇其中一種，用以將 Ru3+離子還原成金屬韋了。
[0010] 所述pH調整劑分為酸性pH調整劑和堿性pH調整劑，調節(jié)溶液pH至7-9,保持溶 液PH環(huán)境，維持溶液穩(wěn)定性和反應活性。
[0011] 所述酸性pH調整劑為檸檬酸和蘋果酸，任擇其中一種，用于溶液酸性調節(jié)。
[0012] 所述堿性pH調整劑為氨水和乙二胺，任擇其中一種，用于溶解堿性調節(jié)。
[0013] 提供一種線路板表面處理方法，包括化學鍍鎳和浸金步驟，在對線路板進行化學 鍍鎳步驟之后、進行浸金步驟之前，使用如上述權利要求1至8所述的任何一種化學鍍釕溶 液對線路板進行鍍釕。
[0014] 所鍍舒層厚度為0· 02-1. OOum。
[0015] 與現有技術相比較，本發(fā)明具有以下技術效果： 1.與鈀同樣作為鉑族元素的金屬釕，其溶點為2334Γ，高于金屬鈀的1555Γ ;其布氏 硬度達到2160N/mm2,遠高于金屬鈀的310 N/mm2;金屬釕還具有良好的耐腐蝕性能；而且其 價格一直屬于鉑系元素中較為低廉的，更利于市場推廣。因此，使用金屬釕作為鎳磷合金和 金層的阻擋層，相對金屬鈀具有熔點和硬度更高、耐腐蝕性能好和成本低的優(yōu)點，可以為鎳 磷合金層提供足夠的保護，以及提供良好的邦定打線焊盤基底。
[0016] 2.本發(fā)明化學鍍釕溶液，其組分及其配比，使得該溶液的穩(wěn)定性好，沉積速率較 高，如表3所示，該溶液在15天后仍然穩(wěn)定、沉積速率仍然保持在工藝要求的范圍之內。 [0017]【【具體實施方式】】 下面結合如表格1~2所呈現的8個優(yōu)選實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。其中 各該實施例均包含以下組分：用于線路板表面處理的化學鍍釕溶液，包括用于提供Ru3+的 濃度為〇. I m 10. 〇g/L的水溶性釕鹽、用于與Ru3+離子螯合以維持溶液穩(wěn)定性的濃度為 I m 100g/L的主絡合劑、用于與主絡合劑配合而維持釕的反應活性和沉積速率穩(wěn)定性的濃 度為0.1 m 10. 0g/L的輔助絡合劑、用于將Ru3+離子還原成金屬釕的濃度為0.1 m 10.0 g/ L的還原劑和用于保持溶液pH環(huán)境，維持溶液穩(wěn)定性和反應活性的pH調整劑，其余為去離 子水，去尚子水含量未在表格中呈現。
[0018] 所述水溶性釕鹽為 RuCl3'3H20, Ru (NH3)6C13, Ru (NH3)3 (NO2)3和（RuNO) 2(S04)3等， 任擇其中一種，用以提供溶液體系所需的Ru3+離子。
[0019] 所述主絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉（EDTA_2Na)、酒石酸鉀鈉、二乙烯三胺五羧酸 鹽（DTPA)和葡萄糖酸鈉等，任擇其一或其至少兩種混合。
[0020] 所述輔助絡合劑為三乙醇胺、二乙撐三胺、尿素和硫脲等，任擇其中一種。
[0021] 所述還原劑為水合肼、硼氫化鉀、硼氫化鈉和硫酸羥胺等，任擇其中一種。
[0022] 所述pH調整劑分為酸性pH調整劑和堿性pH調整劑，調節(jié)溶液pH至7-9。
[0023] 所述酸性pH調整劑為檸檬酸和蘋果酸，任擇其中一種，用于溶液酸性調節(jié)。
[0024] 所述堿性pH調整劑為氨水和乙二胺，任擇其中一種，用于溶解堿性調節(jié)。
[0025] 所述去離子水電導率〈10yS/cm。
[0026] 以上所述實施例，將所述水溶性釕鹽、主絡合劑、輔助絡合劑和還原劑以去離 子水作為溶劑進行復配溶解后，使用PH調整劑將溶液pH值調至7-9。溶液溫度控制在 35°C _85°C范圍，將完成化學鍍鎳形成鎳磷合金層的線路板上浸泡于所述實施方式溶液中 進行化學鍍釕，形成〇. 02-1. OOum純釕層的沉積覆蓋；所述各實施例的溶液壽命，鍍釕反應 時間和鍍釕后的釕層厚度如表格3所示，可焊性測試和邦定性能如表格4所示。
[0027] 一種線路板表面處理方法，包括化學鍍鎳和浸金步驟，在對線路板進行化學鍍鎳 步驟之后、進行浸金步驟之前，使用如上述實施例中任何一種化學鍍釕溶液對線路板進行 鍍釕。鍍釕后再在化學沉釕層之上使用浸金工藝完成線路板整個表面處理制程?；瘜W鍍鎳 和浸金為現有線路板業(yè)內常用工藝，此處不再贅述。
[0028] 以上所述實施方式僅表達了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不能因此而理解為對本發(fā) 明專利范圍的限制；應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構 思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍；因此，凡跟本 發(fā)明權利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種用于線路板表面處理的化學鍍釕溶液，其特征在于，包括用于提供Ru 3+的濃 度為0.1 m 10.0 g/L的水溶性釕鹽、用于與Ru3+離子螯合以維持溶液穩(wěn)定性的濃度為 I m 100g/L的主絡合劑、用于與主絡合劑配合而維持釕的反應活性和沉積速率穩(wěn)定性的濃 度為0.1 m 10.0 g/L的輔助絡合劑和用于將Ru3+離子還原成金屬釕的濃度為0.1 m 10.0 g/ L的還原劑，其余為去離子水。2. 如權利要求1所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述水溶性釕鹽為RuCl 3. 3H20， Ru (NH3) 6C13, Ru (NH3) 3 (NO2) 3和（RuNO) 2 (SO4) 3這四種之中的一種。3. 如權利要求1所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述主絡合劑為乙二胺四乙酸二 鈉、酒石酸鉀鈉、二乙烯三胺五羧酸鹽和葡萄糖酸鈉這四種之中的一種或者其中兩種。4. 如權利要求1所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述輔助絡合劑為三乙醇胺、二乙 撐三胺、尿素和硫脲這四種之中的一種。5. 如權利要求1所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述還原劑為水合肼、硼氫化鉀、 硼氫化鈉和硫酸羥胺這四種之中的一種。6. 如權利要求1所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：還包括用于保持溶液pH環(huán)境，維 持溶液穩(wěn)定性和反應活性的PH調整劑，所述pH調整劑分為酸性pH調整劑和堿性pH調整 劑，調節(jié)溶液pH值至7-9。7. 如權利要求6所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述酸性pH調整劑為檸檬酸和蘋 果酸這兩種之中的一種。8. 如權利要求6所述的化學鍍釕溶液，其特征在于：所述堿性pH調整劑為氨水和乙二 胺這兩種之中的一種。9. 一種線路板表面處理方法，包括化學鍍鎳和浸金步驟，其特征在于：在對線路板進 行化學鍍鎳步驟之后、進行浸金步驟之前，使用如上述權利要求1至8所述的任何一種化學 鍍釕溶液對線路板進行鍍釕。10. 如權利要求9所述的線路板表面處理方法，其特征在于：所鍍釕層厚度為 0. 02-1. 00um〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于線路板表面處理的化學鍍釕溶液和線路板表面處理方法，化學鍍釕溶液包括以下組分：濃度為0.1∽10.0g/L的水溶性釕鹽、1∽100g/L的主絡合劑、0.1∽10.0g/L的輔助絡合劑和0.1∽10.0g/L的還原劑，其余為去離子水。一種線路板表面處理方法，包括化學鍍鎳和浸金步驟，在對線路板進行化學鍍鎳步驟之后、進行浸金步驟之前，使用如上述權利要求1至8所述的任何一種化學鍍釕溶液對線路板進行鍍釕。本發(fā)明的技術效果在于：可在鎳磷合金層之上沉積一層0.02um-1.00um厚度的純釕金屬層，作為線路板表面處理鎳和金層間的阻擋層，保證其焊接的可靠性。
【IPC分類】H05K3/18, C23C18/44
【公開號】CN105018908
【申請?zhí)枴緾N201510125066
【發(fā)明人】王予, 黎坊賢, 李 榮
【申請人】深圳市貝加電子材料有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年3月23日