發(fā)布時間：2018-03-03 05:11

  本文選題：高密度電路板(HDI)　切入點：銅電鍍　出處：《沈陽航空航天大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著電子產品朝著小型化、輕型化、功能多樣化方向發(fā)展,使得印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB)的發(fā)展產生了革命性變革,高密度互聯(High Density Interconnection,HDI)技術的出現很好地滿足了這一需求。微盲孔金屬化就是高密度互聯電路板發(fā)展的關鍵技術所在。為保證電路互聯的可靠性,微盲孔需要被電鍍銅完全填充,所以微盲孔的填充率以及表面填充厚度就是衡量電鍍添加劑性能的關鍵指標。目前國內印刷電路板電鍍藥水市場基本被國外公司占領,這也嚴重制約了我國電路板行業(yè)的發(fā)展。因此,研究自主知識產權的電路板微盲孔電鍍藥水具有重大意義。根據HDI電鍍填充技術要求:孔填充率大于85%,表面銅厚小于15μm,本工作分別利用健那綠B(JGB)、類藏花紅(MST)、堿性黃(BY)三種染料作為整平劑,配制銅電鍍藥水,研究其微孔填充性能、電化學行為以及在微孔側壁選擇性和競爭性吸附行為,從而揭示其微孔填充機理。研究發(fā)現:在PEG-SPS-JGB體系中,能夠在較寬的添加劑濃度范圍內實現“自底向上”填充,通過優(yōu)化配比和工藝條件,PEG-SPS-JGB體系在60分鐘填充率達到86.8%以上,表面沉銅厚度低于12.8μm;孔口處無“凸起”現象;其無孔洞發(fā)生的最大允許電流密度為2A/dm2。相對比,PEG-SPS-MST鍍液體系在60分鐘填充率可達86%以上,但其表面沉銅厚度僅為1.9μm;當MST濃度大于5ppm時,在孔口處會出現“凸起”現象;對流速度越大,孔填充率越小,表面沉銅厚度越小,晶粒越粗大;與PEG-SPS-JGB體系相比,填孔速率提高了1倍。在EPE-SPS-BY體系中,60分鐘填充率可達86.8%以上,表面沉銅厚度為14.3μm;該鍍液體系在較窄的添加劑濃度范圍內實現自底向上沉積模式;在SPS含量低于1ppm時,有利于形成超等形沉積,隨著SPS含量增加,沉積模式轉變?yōu)榈刃文Ｊ�。使用旋轉圓盤電極研究各添加劑的電化學行為,利用高、低轉速模擬電鍍液的對流環(huán)境,即100rpm、1000rpm轉速分別對應孔底和孔口位置的對流條件。線性掃描伏安曲線(LSV)表明:100rpm時所對應的電流密度高于1000rpm時電流密度,說明在孔底沉積速率高于孔口處,這是“自底向上”沉積模式發(fā)生的基本電化學條件。同時發(fā)現,Cl-可使Cl--PEG體系的LSV曲線負移,即Cl-能協同PEG的抑制作用;Cl-可使Cl--SPS體系LSV曲線正移,即Cl-能協同SPS的加速作用。三種整平劑JGB、MST、BY與抑制劑PEG或EPE形成復合抑制劑,該復合抑制劑具有較強的對流相關性,即在孔口處或表面抑制能力遠遠強于孔底處,這是染料型整平劑能夠實現超等形沉積和較薄表面沉積厚度的基本原理。在通過先預浸后的計時電位(GM)曲線中發(fā)現,相對于PEG-SPS-JGB體系,PEG-SPS-MST體系鍍液在高、低轉速條件下的電位之差(△η)提高10倍,說明MST在高對流條件下不能鈍化SPS的加速作用,這很好解釋了孔口處出現“凸起”現象。在EPE-SPS-BY鍍液體系中,發(fā)現SPS的吸附競爭力弱于BY,但又強于BY-EPE復合體,過量的SPS可減弱BY-EPE抑制劑的吸附,不利于形成超等形沉積模式。
[Abstract]:With the electronic product miniaturization, lightweight, functional diversification, so that the printed circuit board (Printed Circuit, Board, PCB) produced a revolutionary change of the development of high density interconnection (High Density Interconnection, HDI) technology appears very good to meet the demand. The key technology of micro blind hole metallization is high density interconnection circuit board development. In order to ensure the reliability of the circuit interconnection, micro blind hole needs to be completely filled with copper plating, so the microvia filling ratio and surface filling thickness is a measure of the key indicators of performance of electroplating additives. At present, the domestic printed circuit board electroplating solution market by foreign companies occupied, which seriously hampered the development of our in the circuit board industry. Therefore, the circuit board is of great significance to research the independent intellectual property rights. According to HDI microvia electroplating chemical plating filling technical requirements: fill the hole Charge rate is greater than 85%, the surface copper thickness less than 15 m, the use of Janus Green B (JGB), class of Phenosafranine (MST), (BY) three basic yellow dyes as leveling agent, preparation of copper electroplating solution on the micropore filling properties, electrochemical behavior and micropores in the side wall of and the competitive adsorption behavior, so as to reveal the mechanism of micropore filling. It is found that in the PEG-SPS-JGB system, to achieve a "bottom-up" filling additives in a wide concentration range, by optimizing the proportion and process conditions, the PEG-SPS-JGB system of filling rate reached more than 86.8% in 60 minutes, the surface copper thickness less than 12.8 mu m; the orifice without a "bump" phenomenon; the holes the maximum allowable current density of 2A/dm2. compared to PEG-SPS-MST plating solution in 60 minutes filling rate can reach more than 86%, but the surface copper thickness is only 1.9 m; when the MST concentration is higher than 5ppm, in the orifice There will be a "bump" phenomenon; convection velocity increasing, hole filling rate is small, the surface of copper deposition thickness is smaller, the larger the grain size; compared with the system of PEG-SPS-JGB, pore filling rate increased by 1 times. In the EPE-SPS-BY system, 60 minutes filling rate can reach more than 86.8%, the surface of the copper deposition thickness of 14.3 m the plating solution; the additive concentration in a narrow range to achieve the bottom-up sedimentary model; when the content of SPS is lower than 1ppm, is conducive to the formation of super shape deposition, with the increase of SPS content, the sedimentary model into shape model. Using rotating disc electrode studies of the electrochemical behavior of the agent added, using high convection low speed simulation environment, plating 100RPM, 1000rpm speed corresponding convection hole bottom and orifice position. Linear sweep voltammetry (LSV) showed that the current density of 100RPM corresponding to the current density is higher than 1000rpm, indicating that the sediment in the bottom of the hole This is higher than the opening rate, "the basic electrochemical conditions from bottom to top" sedimentary model occurred. At the same time, Cl- can make the LSV curve of Cl--PEG system negative shift, inhibition of Cl- can cooperate with PEG in the Cl- can make the Cl--SPS system; LSV curve is Cl- that can accelerate the shift of collaborative SPS for use. Three kinds of leveling agent JGB, MST, BY and PEG or EPE inhibitor to form a composite inhibitor, the composite inhibitors have a strong correlation in convection, orifice or surface inhibition ability is far stronger than the bottom of the hole, this is the basic principle of dye based leveling agent can realize the thickness of super thin shape deposition and deposition in the surface. By chronopotentiometric pre soaked (GM) curves showed that, compared with PEG-SPS-JGB system, PEG-SPS-MST system solution in the high potential difference, low speed conditions (delta ETA) increased by 10 times, that accelerated the role of MST in high convection conditions cannot be passivated SPS, this Well explain the orifice "bump" phenomenon. In the EPE-SPS-BY plating solution and adsorption competitiveness of SPS is weaker than that of BY, but also strong adsorption on the BY-EPE complex, the overexpression of SPS attenuated BY-EPE inhibitors, is not conducive to the formation of sedimentary model of super shape.

【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN41;TQ153.14

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本文編號：1559674