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印制板深孔酸性电镀铜添加剂的研究

2020-12-13阅读(636)

印制板深孔酸性电镀铜添加剂的研究

论文摘要

印制电路板（PCB）酸性镀铜是实现孔金属化的重要途径,要求镀液有良好的深镀能力,而添加剂是决定镀液深镀能力的关键因素之一。为此,本文开发了适用于高厚径比PCB的电镀铜添加剂,依据电镀过程中的极化理论和添加剂之间的协同作用,研究了添加剂的种类、结构以及浓度等对深镀能力的影响,探讨了添加剂的作用机理。根据添加剂的结构和作用机理,将PCB酸性镀铜添加剂分为促进剂、抑制剂和整平剂,按照促进剂-抑制剂-整平剂的形式,将初选的添加剂组成了11种体系。用内孔法筛选出促进剂CJJ、抑制剂PEGb、整平剂JAY1和JAY2。CJJ-PEGb-JAY1体系和CJJ-PEGb-JAY2体系在厚径比为10的PCB上深镀能力分别为44.4%、53.3%,确定CJJ-PEGb-JAY2体系作为最优的体系。通过单因素实验,得到CJJ、PEGb、JAY2的最佳浓度分别是0.001g/L、0.100g/L、0.020g/L。优化后的CJJ-PEGb-JAY2体系在厚径比为10的PCB上的深镀能力为73.0%,比优化前的体系提高了19.7%。优化后的体系使PCB孔内电流分布得到了明显改善,孔中间的镀层沉积速度得到了提高。阴极极化测试表明,镀液极化越大,深镀能力就越高。通过研究发现,促进剂能够使晶粒细化,提高镀层的光亮性;抑制剂吸附在阴极表面,使极化显著地增大;整平剂吸附在高电流密度区,有效地抑制铜层的沉积,改善孔内电流密度的分布。在SPS中引入噻唑啉基,可以增大极化;含季铵根的整平剂更容易吸附在阴极上,极化作用比含氮杂环化合物强。阴极极化测试显示,单组分下促进剂、抑制剂和整平剂都有增加极化作用,其中抑制剂对极化的影响是最大的;Cl-会影响各个组分的极化作用。通过开路电位时间曲线发现,在PEG存在的情况下,CJJ能降低镀液极化;PEGb和JAY2之间有很好的协同作用。添加剂的良好协同作用使溶液极化增加,深镀能力得到了提高。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 印制电路板的作用和发展
  • 1.1.1 定义和功能
  • 1.1.2 印制电路板的分类
  • 1.1.3 印制电路板的发展
  • 1.1.4 印制电路板的制造方法
  • 1.1.5 孔金属化与镀铜
  • 1.2 印制板酸性镀铜的研究
  • 1.2.1 镀液的组成及其作用
  • 1.2.2 酸性镀铜添加剂的研究
  • 1.2.3 电镀工艺条件的影响
  • 1.2.4 添加剂的作用机理
  • 1.3 课题研究的背景、目的和内容
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验药品及仪器
  • 2.1.1 实验药品
  • 2.1.2 实验设备
  • 2.2 电镀铜工艺
  • 2.2.1 镀液的配置
  • 2.2.2 单阳极内孔法实验
  • 2.2.3 PCB 电镀实验
  • 2.2.4 工艺流程
  • 2.2.5 前处理工艺
  • 2.3 镀层性能检测
  • 2.3.1 单阳极内孔法的深镀能力
  • 2.3.2 PCB 上的深镀能力
  • 2.3.3 微观形貌观察
  • 2.3.4 X 射线衍射（XRD）
  • 2.4 电化学测试
  • 2.4.1 阴极极化测试
  • 时间曲线'>2.4.2 开路电位时间曲线
  • 第3章 组合添加剂体系的筛选及其性能
  • 3.1 添加剂性能评价方法的确定
  • 3.1.1 常规的内孔法
  • 3.1.2 单阳极内孔法
  • 3.2 促进剂和抑制剂的筛选
  • 3.2.1 SPS-PEGa-COSS 体系
  • 3.2.2 BSP-PEGa-COSS 体系
  • 3.2.3 CJJ-PEGa-COSS 体系
  • 3.2.4 CJJ-PEGb-COSS 体系
  • 3.3 整平剂的筛选
  • 3.3.1 CJJ-PEGb-MASS 体系
  • 3.3.2 CJJ-PEGb-异烟酸体系
  • 3.3.3 CJJ-PEGb-苯并三唑体系
  • 3.3.4 CJJ-PEGb-1,10-菲啰啉体系
  • 3.3.5 CJJ-PEGb-JAY1 体系
  • 3.3.6 CJJ-PEGb-JAY2 体系
  • 3.3.7 CJJ-PEGb-JAY3 体系
  • 3.4 组合添加剂的筛选
  • 3.4.1 不同体系的深镀能力
  • 3.4.2 内孔法镀层金相显微镜
  • 3.5 组合添加剂在PCB 中的应用
  • 3.5.1 PCB 微孔镀层厚度分布
  • 3.5.2 铜镀层的微观形貌
  • 3.5.3 铜镀层的晶体结构
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 CJJ-PEGb-JAY2 体系的优化及性能
  • 4.1 CJJ-PEGb-JAY2 体系的优化
  • 4.1.1 PEGb 浓度优化
  • 4.1.2 CJJ 浓度优化
  • 4.1.3 JAY2 浓度优化
  • 4.1.4 AESS 加入对镀液性能的影响
  • 4.1.5 温度的影响
  • 4.1.6 赫尔槽实验
  • 4.1.7 优化的组合添加剂的组成及工艺
  • 4.2 优化的添加剂体系在PCB 中的应用
  • 4.2.1 PCB 微孔内镀层厚度分布
  • 4.2.2 镀层微观结构
  • 4.3 添加剂的作用机理探讨
  • 4.3.1 单组分对溶液极化的影响
  • 4.3.2 Cl-对单组分作用的影响
  • 4.3.3 组分之间的协同作用
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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