新型添加剂对酸性镀铜的影响 新型添加剂对酸性镀铜的影响

新型添加剂对酸性镀铜的影响

  • 期刊名字:电镀与环保
  • 文件大小:848kb
  • 论文作者:程骄,聂文杰,李卫民
  • 作者单位:广东东硕科技有限公司
  • 更新时间:2020-12-13
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论文简介

2015年7月电镀与环保.第35卷第4期(总第204期)● 15●新型添加剂对酸性镀铜的影响Effects of New-Type Additive on Acid Copper Plating程骄,聂文杰,李卫民(广东东硕科技有限公司,广东广州510288)CHENG Jiao,NIE Wen-jie,LI Wei-min(Guangdong Toneset Science & Technology Co. ,Ltd.,Guangzhou 510288, China)摘要:研究了酸铜电镀药水的沉积作用机制。采用极化曲线、扫描电子显微镜、金相显微镜等检测方法,分析了添加剂对电沉积过程的影响,并阐述了添加剂与镀层延展性之间的关系。关键词:镀铜; 深镀能力;添加剂;电化学性能Abstract: .The action mechanism of acid plating solution during copper deposition wasinvestigated. Effects of additive on the electrodeposition process were analyzed by polarizationcurve, scanning electron microscope and metallographic microscope, and the relationship betweenadditive and coating ductility was also elaborated.Key words: copper plating; throwing power; additive; electrochemical performance中图分类号:TQ 153文献标志码:A文章编号:1000-4742(2015)04-0015-03.1.2 性能检测0前言采用电化学工作站测量极化曲线,扫描范围为电子产品的小型化、高速化、数字化的进步推动0.2~-0.8 V,扫描速率为0.01 mV/s。采用三电着印制线路板向精细导线高密度、多层次、大面积、极体系,工作电极为铜电极,参比电极为银/氯化银小孔化的方向发展。目前印制线路板电镀的核心电极,对电极为铂电极,温度控制在24 C.工作电技术和所搭配的专用添加剂多被国外的大公司垄极前处理步骤为:砂纸打磨一→ 抛光粉抛光- -蒸断,其价格偏高,造成中小企业的成本压力大。因馏水洗超声波水洗。此,国内的药水制造商都在开发高深镀能力、高可靠采用金相显微镜观察镀液的深镀能力。采用锡炉进行热冲击,观察板件的可靠性。参照IPC-TM-性的药水来满足企业的发展需求。本文通过对一.种自配添加剂进行优化,使其能650,对中试槽中电镀得到的铜箔进行延展性测试。够通过传统的直流电镀设备,并研究与之相匹配的采用扫描电子显微镜观察镀层的表面形貌。工艺。2结果与讨论1试验2.1镀液成分对镀层极化 作用的影响图1为TS-A和TS-B对镀层极化作用的影响。1.1镀液配制由图1(a)可知:TS-A具有去极化作用,并且配制VMS基础液,其组成为:硫酸铜55g/L,TS-A的体积分数越大,去极化作用越强。沉积电硫酸210 g/L,氯离子58 mg/L,主剂TS-A (主要成位从-0.285V正移到-0.165V,而电流密度维持分为带有磺酸基的有机硫化物,如SPS与MPS的在2.5 A/dm?左右,有利于铜层的快速沉积。但混合物) 0.5~3.5 mL/L,辅剂TS-B (RPE、PEGTS-A的体积分数不是越高越好。由于TS-A中含与含氮咪唑等配合物) 5~15 mL/L.有一部分抑制剂,当其体积分数在3.0 mL/L以上除油使用本公司生产的6169NF型除油剂,酸时,反而会增强极化.。而单独添加TS-A降低极化,洗使用8%左右的硫酸溶液。可以加速铜中国煤化工板件处理流程为:板件沉铜一-→ 除油(55 "C)由图1NHCNMHG极化的作用,使一+水洗一+酸洗一 →电镀一+烘干。铜离子的电位负移,抑制铜离子结晶,降低成核速●16● July 2015Electroplating & Pollution ControlVol. 35 No.44系具有良好的深镀能力和整平性,孔壁镀层平滑。.拿叶! VMS品omLLWomLV 1.5mL/LV 2.0mL/L0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6E(rs Ag/AgCI)V(a) TSA4r图2通孔电镀的形貌图2.3镀液成分对镀层 延展性的影响与2IPC标准要求电镀铜层的最大延伸率不小于ξ|IV i 0mL/L12% ,断裂强度大于248 MPa。在中试槽中以1.94iV 10mLA/dm?的电流密度电镀180min,将得到的铜箔进MI 20mL/L行拉力测试。结果表明:当TSA的体积分数增大到某一极大值之后,镀层的延展性开始下降;TS-BE(rs Ag/AgCI/V的体积分数的增大会逐渐增大镀层的延展性。结合(b) TSB上面的深镀能力测试结果,TS-A的体积分数应控图1 TSA 和TS-B对镀层极化作用的影响制在0.6~2.0 mL/L范围内,而TS-B的体积分数率。TS-B的加入有利于得到平滑的镀层,但TS-B应控制在8 mL/L以上。的体积分数增至15 mL/L之后,电位的负移不再明2.4电流密 度的影响显,说明TS-B的体积分数应控制在15 mL/L以内。采用不同的电流密度加工板件,研究其对镀液2.2镀液成分对镀液深 镀能力的影响深镀能力的影响,结果如图3所示。由图3可知:与利用正交试验,研究镀液成分对镀液深镀能力目前市场上使用的药水相比,本公司生产的药水在的影响。结果表明:采用该镀液加工1. 60 mm/深镀能力上具有较大优势。在1.51~2. 15 A/dm20.25mm的板件时,最低的深镀能力可以达到90%范围内加工板件时,其深镀能力都在80%以上,对左右,能够满足中小企业对普通板件的加工要求。各种板件的加工都能起到良好的灌孔作用。按照IPC的2级标准,孔壁铜厚单点最低为18μm,可以将面铜控制在25μm以内,有利于印制线路板00r1市售体系A厂加工线宽75pm的线条,并且可以降低铜球的消川市售体系B .IV市售体系C耗。另外,抑制剂对镀液深镀能力的影响最大。在TS-A 2.0 mL/L,TS-B 12 mL/L,温度24 C的条件80|下重新进行验证,镀液的深镀能力可以达到101. 28%。TS-A作为一种促进剂,当其体积分数大于2.00.861.291.722.15258 3.01mL/L时,表面铜厚的形成速率大于孔壁铜厚的形J(A. dm-2)成速率,所以镀液的深镀能力有所下降;而TS-B作图3自配体系与市售体系深镀能力对比为抑制剂,可以有效地抑制表面铜厚的增加,从而起(板厚2.5 mm,最小孔径0. 25 mm)到提高镀液深镀能力的作用。为得到较高的深镀能采用自配中国煤化工工板件,沉积,力,必须将TS-A的体积分数控制在2.0 mL/L以速率加快,极YHC NMHG力明显下降,内,TS-_B的体积分数要提高至8 mL/L以上。0.25 mm孔径的下降了8%左右;电流密度在3. 44图2为通孔电镀的形貌图。由图2可知:该体.2015年7月电镀与环保第35卷第4期(总第204期)● 17●A/dm2以上时,板件的四周极易烧焦,出现铜粉;而浸人到288 C的无铅锡炉,按照浸人10s.处理6次采用小电流密度加工时,深镀能力虽然较好,但是在的方式进行热冲击。对得到的板件进行切片观察。满足相同铜厚的条件下,需要相应地延长电镀时间。图5为热冲击6次后的切片图。由图5可知:镀层故采用1.51~2. 15 A/dm2的电流密度进行加工。连续致密,无断裂分层、柱状结晶等异常出现。图4为不同电流密度下所得镀层的微观形貌。由图4可知:不同电流密度下所得镀层的微观形貌有所不同。处于高电流密度时(3.77 A/dm2 ),沉积速率快,成核速率大于形成速率,故微粒直径较大,晶粒粗糙,排布不致密,在镀层表面有微小的凹坑或10um。空洞形成,影响镀层质量。电流密度在0.86A/dm2时,沉积速率慢,微粒的排布致密,但是成长速率慢,图5热冲击6次后的切片图不能满足企业的需求。3结论通过极化曲线、SEM等表征手段,研究了TS体系药水组分对镀液及镀层性能的影响。结果表明:TS-A的体积分数应控制在0. 5~2.0 mL/L,6 umTS-B的体积分数应控制在8~12 mL/L,此条件下电流密度应控制在1.51~2.69A/dm2,加工厚径比(a) 0.86 A/dm2(b) 1. 72 A/dm210:1的板件的深镀能力可达到80%以上,得到的镀层结晶均匀细致、性能良好。目前,该药水体系已经在我司的客户端使用,加工高多层的板件,可靠性良好,深镀能力和铜厚要求都能达到客户的需求。6 pum参考文献:(c) 2. 69 A/dm?(d) 3. 23 A/dm2[1] 朱凤鹃,李宁,黎德育.印制电路板电镀铜添加剂的研究进展图4不同电流密度下所得镀层的微观形貌[].电镀与精饰,208 ,30(8);16-20.[2] 胡立新,占稳,欧阳贵,等.镀铜研究中的电化学方法[J].电镀2.5镀层的热冲击 性能与涂饰,2008,27(9);9-13.将得到的板件在无铅锡炉中进行热冲击测试:收稿日期:2013-07-20欢迎订阅由.上海市轻工业科技情报研究所主办的技术类科技期刊《电镀与环保》杂志创刊于1981年,是我国表面处理领域内有影响的、技术上具有-定先进性与实用性的专业杂志。现是中国科技核心期刊、中文核心期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊。《电镀与环保》的常设栏目有:电镀、化学镀、阳极氧化、化学转化膜、污染治理、分析测试、经验等。《电镀与环保》全年6期,单月月底出版,邮局发行(报刊代号4-328)。国内订户每本定价5. 00元,全年30元(港澳台地区15美元)。也可汇款到编辑部补订。国外订户全年25美元。地址:上海市余姚路607弄19号邮编:200042电话/传真:021-62303415E- mail: ddyhbmail@ 163. com网址: www. ddyhb-sh. com中国煤化工MHCNMHG

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