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浅析低温化学镀铜情况

  摘要:印制电路板(PCB)具有运行可靠性高、重量轻、体积小、易于标准化等优点,几乎是所有电子设备的核心部件。化学镀铜工艺是印制电路金属化的关键技术。随着印制板线条的不断细化,过去通过提高基体表面粗糙度的方法来提高基体与化学铜膜间粘结强度变得困难。

  关键词:化学镀铜,低温,稳定

  中图分类号:TQ153.14  文献标志码:A  文章编号:1000-8772(2013)29-0000-02

  如果基体表面粗糙度较高,使得铜互连线在高频信号传输过程中产生较大的信号衰减和低的信噪比,极大的影响PCB的性能。为了降低高频信号的衰减、获得高的信噪比,同时在平滑的基体表面提高基材与金属镀层间的粘接强度,低温、高速化学镀铜技术尤为关键。因此,研制开发高速化学镀铜溶液对我国PCB产业的飞速发展具有重要的意义。

  一、实验

  所选用的基板为厚度为1.0mm、25 × 40 mm的 ABS板。实验前先对基板进行除油、膨润、微蚀、中和等前处理,然后再活化、化学镀铜。化学镀铜时间为60min,化学镀铜基础镀液组成为:五水硫酸铜为12g/L,柠檬树钠为30 g/L,乙醛酸为3ml/L。用氢氧化钠调节pH为9.5,对镀液进行研究。

  二、结果与讨论

  在镀液温度为50℃条件下,研究加入1-苯基-5-巯基-四氮唑与基础镀液中时,对镀液沉积速率的影响。发现1-苯基-5-巯基-四氮唑的加入明显能加速镀铜沉积速率的影响。当加入0.5ppm 1-苯基-5-巯基-四氮唑时镀铜沉积速率为4.2μm/h,当加入的1-苯基-5-巯基-四氮唑2ppm时,镀铜沉积速率达到最高点为12.4μm/h,同时镀液开始不稳定。

  我们选择1-苯基-5-巯基-四氮唑2ppm为研究点,研究温度对镀铜沉积速率的影响。研究发现随着温度的降低,镀铜沉积速率也随之下降。当镀液温度为50℃,镀铜沉积速率为12.4μm/h,当镀液温度降到40℃时,镀铜沉积速率降到10.6μm/h;当镀液温度降到20℃时,镀铜沉积速率为8.1μm/h,仍然能远远高于工业要求,但镀液还是不太稳定,同时镀层表面发黑,不光亮等现象(见图1)。

  为了提高镀液的稳定性,我们研究了抑制剂对化学镀铜沉积速率的影响。向上述镀铜溶液中单独添加PEG-4000时,当PEG-4000浓度从0 mg/L增加到2.0 mg/L时,其相对应的镀铜沉积速率从8.1 μm/h降低到5.2 μm/h,但镀液的稳定性大大提高,镀液工作72小时后,未见浑浊出现,同时烧杯壁上未见红色的铜沉积。但铜膜还是不太光亮。

  为了提高铜膜的光亮性,我们加入了JGB,随着JGB的浓度从0.1ppm提高到0.5ppm,铜膜的光亮性大大提高,铜沉积的颗粒变小,变的更加致密(见图2-3),但继续提高JGB的浓度,铜膜的光亮性几乎没有变化。

  三、结论

  本文研究了以硫酸铜为主盐,四水合酒石酸钾钠为络合剂,甲醛为还原剂的基础体系中,以1-苯基-5-巯基-四氮唑为加速剂、PEG为抑制剂、JGB为光亮剂的低温化学镀铜溶液,该镀液稳定,沉积速率快,铜膜光亮效果好。

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