高密度互连印制电路板用超低轮廓电解铜箔的研究

论文摘要

为应对3G移动通讯设备的小型化、高频化的发展趋势,具有超低轮廓的高密度互连印制电路板用电解铜箔成为高性能铜箔的亮点之一。本论文研究了直流电沉积方法,开展了对高密度互连印制电路板用超低轮廓电解铜箔的研究工作,以解决电解铜箔性能中超低轮廓和高抗剥离强度这对主要矛盾。根据电解原理和直流电沉积法研究了CuSO4-H2SO4基础液溶度、温度T、极距D、电流密度J对原箔表面粗糙度Rz、抗剥离强度PS、外貌、电沉积效率η的影响。结果表明最佳工艺:C(Cu2+):100±5 g/L、C（H2SO4）:120±5 g/L、温度T:52±1℃、极距D:12 dm、电流密度J:4 A/dm2、电沉积时间t:20min。此时毛面粗糙度Rz=7.0±1.0 um、原箔厚度为13.6±1.4 um、电沉积效率η达到90%以上,但表面并不平整且有针孔。通过加入明胶（Gelatin）、羟乙基纤维素（HEC）、聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS）、聚乙二醇（PEG）添加剂并运用均匀实验的方法得到了轮廓低且抗剥离强度较高的原箔。结果表明,添加剂的两个最佳比例分别为:当Gelatin:1.2 g/L、HEC:2.8 g/L、SPS:6 mg/L、PEG:0.42 ml/L时,毛面粗糙度Rz=3.44±0.15 um、抗剥离强度PS=0.259 N/mm、厚度为27.7±0.5 um,此时原箔样品表面平整且针孔消失;当Gelatin:2.6 g/L、HEC:0.2 g/L、SPS:5 mg/L、PEG:0.27 ml/L时,毛面粗糙度Rz=2.58±0.10 um、抗剥离强度PS=0.238 N/mm,厚度为27.7±0.5 um,此时原箔样品表面平整且针孔消失。研究了12um原箔试样在低粗化后处理工艺（粗化、固化、黑化）过程中,电流密度J和时间t、CuSO4-H2SO4基础液溶度和温度T对后处理箔表面粗糙度Rz、抗剥离强度PS和脱粉性能的影响。结果表明,通过低粗化工艺处理。毛面粗糙度Rz=4.5±0.2 um、抗剥离强度PS=0.938 N/mm,脱粉现象一般。通过对18um电解原箔和后处理铜箔进行硅烷偶联对照实验,进一步提高了铜箔的抗剥离强度。结果表明,对18um原箔和后处理箔进行硅烷偶联剂最佳处理量分别为0.04 ml/L和0.16 ml/L。此时性能分别为毛面粗糙度Rz=4.42 um、抗剥离强度PS=0.54 N/mm和毛面粗糙度Rz=5.41 um、抗剥离强度PS=1.36 N/mm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 铜箔简介
• 1.2 国内外发展现状与趋势
• 1.3 选题的目的和意义
• 1.4 选题研究内容
• 2 实验基础原理及测试方法
• 2.1 实验的基础原理及理论
• 2.1.1 金属的电沉积结晶原理
• 2.1.2 电沉积添加剂的作用机理
• 2.1.3 均匀实验原理
• 2.1.4 高密度电路板封装及其寄生效应
• 2.2 实验测试方法
• 2+、H⁺的测试'>2.2.1 基础液中CU²⁺、H⁺的测试
• 2.2.2 表面粗糙度的测试
• 2.2.3 抗剥离强度的测试
• 2.2.4 铜箔外观现象的测试
• 3 超低轮廓电解原箔的研究
• 3.1 原箔试样的制备
• 3.2 基础工艺条件对原箔性能的影响
• 3.2.1 基础液和温度对铜箔性能的影响
• 3.2.2 极距对铜箔性能的影响
• 3.2.3 电流密度对铜箔性能的影响
• 3.3 混合添加剂对原箔性能的影响
• 3.3.1 混合添加剂对铜箔性能的影响
• 3.3.2 混合添加剂对铜箔性能的回归分析
• 3.3.3 混合添加剂的结构分析
• 3.4 小结
• 4 高密度互连铜箔后处理的研究
• 4.1 铜箔后处理试样的制备
• 4.2 铜箔低粗化后处理工艺的研究
• 4.2.1 低粗化后处理电流密度和时间对铜箔性能的影响铜箔
• 4.2.2 低粗化后处理基础液和温度对铜箔性能的影响
• 4.2.3 低粗化后处理铜箔的结构分析
• 4.3 硅烷偶联后处理工艺的研究
• 4.4 小结
• 5 试验总结与展望
• 5.1 试验总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文、专利和参加会议