一种陶瓷基板的镀铜方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷基板的镀铜方法，涉电学镀铜技术领域。该方法包括：S1，将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上；其中，第一挂具由具有导电性的材料制成；S2，表面预处理；S3，第一次电镀铜，获得初始镀件；S4，清洗；S5，将初始镀件从第一挂具转移安装到第二挂具上；其中，第二挂具为第一挂具除去安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成；S6，表面预处理；S7，第二次电镀铜，获得镀铜陶瓷基板；S8，清洗。经上述镀铜方法在陶瓷基板上形成的铜镀层均匀度良好，有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。

A Copper Plating Method for Ceramic Substrate

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基板的镀铜方法
本专利技术涉及电学镀铜
，且特别涉及一种陶瓷基板的镀铜方法。
技术介绍
陶瓷基板具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗，是新一代大规模集成电路、半导体模块电路及大功率器件的理想散热封装材料。可应用于大功率电力半导体模块、半导体致冷器、电子加热器、功率控制电路、汽车电子、太阳能电池板组件、激光等领域。陶瓷基板的表面往往需要进行镀铜处理。一般的陶瓷基板镀铜工艺为：将陶瓷基板安装于挂具中，再将挂具放入装有电镀液的镀铜槽中，待镀的陶瓷基板做阴极，在电源的作用下，作为阳极的金属铜被氧化成铜离子进入电镀液中，铜离子则会在电场作用下向阴极移动，并在陶瓷基板表面被还原沉积形成铜镀层。但本申请的专利技术人发现，在镀铜过程中，铜离子在电场作用下定向向阴极移动，但由于电力线分布不均匀，导致陶瓷基板上的铜镀层厚度均匀度较差，这将会影响后续封装及成品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷基板的镀铜方法，此镀铜方法能够有效地提高陶瓷基板铜镀层的均匀度，适用于工业化应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提供一种陶瓷基板的镀铜方法，包括以下步骤：S1，将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上；其中，所述第一挂具由具有导电性的材料制成；S2，对所述第一挂具和所述陶瓷基板进行表面预处理；S3，第一次电镀铜：所述第一挂具悬挂于镀铜槽的阴极棒上，将表面预处理过的所述陶瓷基板完全浸没在电镀液进行第一次电镀铜，使所述陶瓷基板表面形成第一铜层，获得初始镀件；其中，第一次电镀铜的工作温度保持在20～26℃之间，电流密度为1.7～2.2A/dm2；所述初始镀件包括所述陶瓷基板和在所述陶瓷基板表面形成的所述第一铜层；S4，将所述初始镀件和所述第一挂具进行清洗；S5，将所述初始镀件从所述第一挂具转移安装到第二挂具上；其中，所述第二挂具为所述第一挂具除去所述安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成；S6，对所述第二挂具以及所述初始镀件进行表面预处理；S7，第二次电镀铜：所述第二挂具悬挂于所述镀铜槽的阴极棒上，所述初始镀件完全浸没在所述电镀液中进行第二次电镀铜，使所述第一铜层表面形成第二铜层，获得镀铜陶瓷基板；其中，所述第二次电镀铜的工作温度保持20～26℃之间，电流密度为1.7～2.2A/dm2；S8，将所述镀铜陶瓷基板及所述第二挂具进行清洗。进一步地，所述第一次电镀铜的时间与所述第一铜层的厚度的关系公式和所述第二次电镀铜的时间与所述第二铜层的厚度的关系公式均为：其中，H为所述第一铜层的厚度或所述第二铜层的厚度；I为电流，单位A；t为镀铜时间，单位min；S为所述陶瓷基板的表面积，单位dm2；η为电流效率，取值范围95％～98％。进一步地，所述第一铜层的厚度和所述第二铜层的厚度之和为50～100μm。进一步地，所述第一铜层的厚度与所述第二铜层的厚度比为1.5～2.8:1。进一步地，选用磷铜球作为阳极。进一步地，所述表面预处理步骤按以下步骤顺序依次进行：S21，脱脂：浸泡在表面活性剂中60～120s；S22，酸洗：浸泡在酸中30～90s；S23，双水洗：依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40～80s；S24，热水洗：浸泡在50～80℃的热水中50～75s。进一步地，所述酸洗步骤当中的酸为体积分数为2～7％的H2SO4。进一步地，所述清洗的步骤按以下步骤顺序依次进行：S41，喷淋水洗：用水喷淋30～90s；S42，双水洗：依次浸泡在两个注满水的水洗槽中各40～80s；S43，热水洗：浸泡在50～80℃的热水中50～75s。进一步地，所述电镀液包括以下成分配置而成：H2SO4160-190g/L、CuSO460-90g/L、Cl-离子50-70ppm、平整剂5-20ml/L和光亮剂3-5ml/L。进一步地，所述第一挂具由不锈钢制成。本专利技术实施例的一种陶瓷基板的镀铜方法的有益效果是：(1)本申请的专利技术人发现使用导电材料制成的第一挂具，陶瓷基板表面形成的铜镀层中间厚边缘薄(如图3a所示)，而使用绝缘材料将除陶瓷基板以外的部分进行包裹的第二挂具时，陶瓷基板表面的铜镀层则为中间薄边缘厚(如图3b所示)。正因为本申请的专利技术人发现了使用不同挂具形成不同形态铜度层的这一特点，本申请先使用第一挂具在陶瓷基板表面形成中间厚边缘薄的第一铜层后，再将含有第一铜层的陶瓷基板转移到第二挂具上再次进行电镀，从而可在第一铜层表面形成中间薄边缘厚的第二铜层，第一铜层和第二铜层的形状互补，最终形成均匀度良好的铜镀层(如图3c所示)，大大改善了铜镀层厚度均匀度较差的问题，有利于后续的封装操作及延长了成品的使用寿命。(2)通过对陶瓷基板和初始镀件的预处理步骤和清洗步骤，提高了陶瓷基板和第一铜层表面的清洁度，为后续的电镀铜步骤提供良好的铜镀层结合力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术提供的第一挂具的结构示意图；图2为本专利技术提供的第二挂具的结构示意图；图3为使用不同挂具电镀时在陶瓷基板上形成的不同铜镀层的结构示意图；其中，图3(a)为使用第一挂具电镀时在陶瓷基板形成第一铜层的结构示意图；图3(b)为使用第二挂具电镀时在陶瓷基板形成第二铜层的结构示意图；图3(c)为使用第一挂具和第二挂具电镀时在陶瓷基板形成的铜镀层的结构示意图；图4为本专利技术提供的镀铜槽的结构示意图；图5为使用第一挂具电镀时，镀铜槽内电力线分布示意图；图6为使用第二挂具电镀时，镀铜槽内电力线分布示意图；图7为计算陶瓷基板的铜镀层均匀度时，需测量的五个铜镀层厚度部位的方位示意图。图标：1-第一挂具；11-安装孔；12-与阴极棒接触部位；2-第二挂具；21-绝缘材料；3-陶瓷基板；31-第一铜层；32-第二铜层；4-镀铜槽；5-阳极；6-电镀液；7-电力线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的一种陶瓷基板的镀铜方法进行具体说明。本专利技术实施例提供了一种陶瓷基板的镀铜方法，包括以下步骤：S1，将陶瓷基板3安装在第一挂具1的安装孔11上；其中，第一挂具1由具有导电性的材料制成。如图1所示，第一挂具1包括导电的挂具本体，挂具本体上开设多个用于安装陶瓷基板3的安装孔11。在本专利技术一较佳实施例中，安装孔11在第一挂具1的挂具本体上形成4×4的阵列排布，即每副第一挂具1最多同时安装4×4片陶瓷基板3。例如本实施例中的陶瓷基板3为方形，长度大约为115mm。相邻两个安装孔11之间的间距(一个陶瓷基板3的边缘到另一个陶瓷基板3边缘的距离)为30mm。合理安排安装孔11之间的间距和陶瓷基板3的数量，能够保证多个陶瓷基板3的电流的均匀性，形成的铜层会更为均匀。需要说明的是，可通过卡合或者螺丝固定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷基板的镀铜方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上；其中，所述第一挂具由具有导电性的材料制成；S2，对所述第一挂具和所述陶瓷基板进行表面预处理；S3，第一次电镀铜：所述第一挂具悬挂于镀铜槽的阴极棒上，将表面预处理过的所述陶瓷基板完全浸没在电镀液进行第一次电镀铜，使所述陶瓷基板表面形成第一铜层，获得初始镀件；其中，第一次电镀铜的工作温度保持在20～26℃之间，电流密度为1.7～2.2A/dm

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基板的镀铜方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将陶瓷基板安装在第一挂具的安装孔上；其中，所述第一挂具由具有导电性的材料制成；S2，对所述第一挂具和所述陶瓷基板进行表面预处理；S3，第一次电镀铜：所述第一挂具悬挂于镀铜槽的阴极棒上，将表面预处理过的所述陶瓷基板完全浸没在电镀液进行第一次电镀铜，使所述陶瓷基板表面形成第一铜层，获得初始镀件；其中，第一次电镀铜的工作温度保持在20～26℃之间，电流密度为1.7～2.2A/dm2；所述初始镀件包括所述陶瓷基板和在所述陶瓷基板表面形成的所述第一铜层；S4，将所述初始镀件和所述第一挂具进行清洗；S5，将所述初始镀件从所述第一挂具转移安装到第二挂具上；其中，所述第二挂具为所述第一挂具除去所述安装孔以及与阴极棒接触部位以外的表面均匀涂覆绝缘材料而形成；S6，对所述第二挂具以及所述初始镀件进行表面预处理；S7，第二次电镀铜：所述第二挂具悬挂于所述镀铜槽的阴极棒上，所述初始镀件完全浸没在所述电镀液中进行第二次电镀铜，使所述第一铜层表面形成第二铜层，获得镀铜陶瓷基板；其中，所述第二次电镀铜的工作温度保持20～26℃之间，电流密度为1.7～2.2A/dm2；S8，将所述镀铜陶瓷基板及所述第二挂具进行清洗。2.根据权利要求1所述的陶瓷基板的镀铜方法，其特征在于，所述第一次电镀铜的时间与所述第一铜层的厚度的关系公式和所述第二次电镀铜的时间与所述第二铜层的厚度的关系公式均为：其中，H为所述第一铜层的厚度或所述第二铜层的厚度；I为电流，单位A；t为镀铜时间，单位min；S为所述陶瓷基板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾国书，王建国，郝涛，黄国原，夏后雨，曹亮，李宗超，
申请(专利权)人：翔声科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35