【摘要】：印制電路板(Printed Circuit Board,PCB)是電子產(chǎn)品的必要組成部分,是支撐電子產(chǎn)品中電子元件的載體,其廣泛應(yīng)用于不同種類的電子器件中。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,人類所追求的電子產(chǎn)品快速向微型化、便捷化、智能化方向發(fā)展,擁有高密度互聯(lián)的多層印刷電路板(HDI-PCB)是制造這些復(fù)雜電子產(chǎn)品的重要成分之一。目前,為了滿足社會(huì)要求,所需PCB盲孔孔徑不斷縮小,孔的深徑比越來越大,對PCB電鍍工藝的要求更高。而盲孔孔金屬化是PCB電鍍的核心,是實(shí)現(xiàn)多層電路板層與層之間連接的重要路徑之一,也是目前PCB生產(chǎn)工藝中非常重要而成熟的技術(shù)之一。但在直流電鍍過程中,由于盲孔內(nèi)電流密度分布不均,孔口電流密度較大,容易出現(xiàn)封孔現(xiàn)象,導(dǎo)致盲孔填充質(zhì)量下降。因此,為了獲得良好的盲孔填充性能和均勻的銅鍍層,鍍液中采用添加有機(jī)添加劑的方式是非常有效而經(jīng)濟(jì)的。為此,本文以微盲孔填充電鍍銅添加劑為主要研究目標(biāo),首先對盲孔電鍍添加劑的各種成分進(jìn)行預(yù)篩選并通過電鍍試驗(yàn)驗(yàn)證該組合添加劑體系并與之確定;其次,研究了各種添加劑成分對PCB微盲孔填銅效果的影響及其性能表征。詳細(xì)研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:1、盲孔電鍍添加劑的篩選及體系確定(1)通過對大量學(xué)者以往研究內(nèi)容進(jìn)行比較分析,確定了適宜的鹵素離子(Cl~-)、加速劑(聚二硫二丙烷磺酸鈉:SPS)和抑制劑(聚乙二醇8000:PEG-8000)。(2)借助篩選金屬緩蝕劑的手段篩選出合適的電鍍整平劑(4,6-二甲基-2-巰基嘧啶:DMP,2-硫代巴比妥酸:TBA),通過原子力顯微鏡(AFM)和X射線光電子能譜(XPS)測試并結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算和分子動(dòng)力模擬探究了DMP和TBA分子在銅表面的吸附行為和吸附機(jī)理,證明了它們可以通過嘧啶環(huán)平行吸附于銅的表面,使得進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的有效面積減小,銅的表面沉積速度越慢,沉積層也就越均勻,從而有利于微盲孔的填充,也間接性的證明了它們可能是一種潛在的,有效的電鍍整平劑。(3)將DMP和TBA分子分別與Cl~-、SPS、PEG-8000結(jié)合,組合成兩組不同的復(fù)合添加劑體系進(jìn)行電鍍實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,并進(jìn)一步證明了DMP和TBA分子均是一種有效的電鍍整平劑,能夠使得微盲孔成超級填充模式填充。2、各種添加劑成分對PCB微盲孔填銅效果的影響(1)研究了Cl~-、SPS、PEG-8000和填充效果更好的DMP在不同質(zhì)量濃度下對微盲孔電鍍銅填充效果的影響。結(jié)果表明:當(dāng)Cl~-為30~60mg/L,SPS為0.5~1.0mg/L,PEG-8000為100~300mg/L,DMP為1~7 mg/L時(shí),微盲孔填充效率最好。(2)在其他添加劑存在的情況下,Cl~-在低濃度下可以與PEG-8000和DMP發(fā)生相互作用而抑制銅的沉積,在高濃度下與Cu~+反應(yīng)生成CuCl而加速銅的沉積。(3)從從場發(fā)射掃面電鏡(FE-SEM)和X射線衍射儀(XRD)測量結(jié)果可以看出,當(dāng)?shù)蜐舛鹊腄MP加入到含有30 mg/L Cl~-,1.0 mg/L SPS和200 mg/L PEG-8000的電鍍?nèi)芤褐?可以獲得一個(gè)均勻,光亮,致密的鍍銅表面,但隨著DMP濃度的增加,銅的表面出現(xiàn)大量的蝌蚪狀晶體,且銅的(111)晶面生長方向占絕對主導(dǎo)地位。(4)在研究添加劑之間的相互作用時(shí),我們可以看出,當(dāng)Cl~-單獨(dú)加入到基礎(chǔ)鍍液中時(shí),其能通過改變銅離子沉積的反應(yīng)歷程來加速銅離子在陰極表面的沉積;隨后加入DMP和PEG-8000到電鍍?nèi)芤褐?其減緩了銅離子在陰極表面的還原,抑制了銅離子的沉積;當(dāng)SPS加入到電鍍?nèi)芤褐?其能增進(jìn)銅離子在陰極表面的還原,加快銅的沉積。但且僅僅只有當(dāng)4種添加劑同時(shí)加入到基礎(chǔ)鍍液中時(shí),才能夠使得微盲孔呈超等角沉積模式填充。(5)以盲孔填充率為指標(biāo),經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)對添加劑用量進(jìn)行優(yōu)化,得到添加劑的最優(yōu)組合為:Cl~-:30mg/L,SPS:1.5 mg/L,PEG-8000:200mg/L,DMP:1mg/L。采用此組合配方進(jìn)行PCB盲孔電鍍銅時(shí),平均填充率達(dá)到91.2%,所得銅鍍層表面結(jié)構(gòu)均勻、致密,浸錫熱沖擊和抗高低溫循環(huán)的性能良好,滿足PCB的可靠性要求。
【圖文】：

電路板概況制電路板電路板（Printed Circuit Board, PCB）是電子產(chǎn)品中不可或缺的，是承載電子產(chǎn)品中電子元件的母板[1-2]。幾乎所有的電子設(shè)備智能手機(jī)、平板電腦以及可穿戴設(shè)備，大到電腦計(jì)算機(jī)、軍用國器系統(tǒng)，只要有集成電路，電阻電容等電子元器件，都要以印現(xiàn)他們之間的互連[3]。實(shí)現(xiàn)電子元件之間的互連、互通，印制電路板通常由絕緣基材通孔、盲孔、埋孔）組成。其中，通孔是連通整個(gè)電路板的導(dǎo)直連接到底層，而盲孔是指位于電路板的頂層或底層表面，擁于表層線路和相鄰內(nèi)層線路連接的一種，只能在電路板一側(cè)被孔，則是一種被埋在電路板中間的孔，它的作用是實(shí)現(xiàn)電路板聯(lián)[4]。圖 1.1 是 PCB 整體及局部結(jié)構(gòu)示意圖。

撓結(jié)合印制電路板。具體包括單面印制電路板，雙面印制電路板等等。電路板制造工藝及流程制電路板工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，制造方法各式各樣，但制作工：減成法（也稱銅蝕刻法）和加成法（也稱添加法）。其中，加法和全加成法，工藝上經(jīng)常采用半加成法。是印制電路板制作過程中最常用、工藝技術(shù)最為成熟的制作方絲網(wǎng)漏印法或光化學(xué)法在覆銅箔板的銅表面上，通過貼膜，曝圖形轉(zhuǎn)移上去，然后再用化學(xué)腐蝕的方法將不需要的部分銅蝕作所需要的圖形。其工藝流程一般為：覆銅板→貼膜→曝光→（見圖 1.2）。然而，在覆銅板蝕刻過程中，由于各個(gè)方向的蝕通過該方法制作的線路會(huì)存在嚴(yán)重的側(cè)蝕和蝕刻不凈現(xiàn)象，導(dǎo)、開路、短路等問題，影響電子產(chǎn)品的可靠性[5-7]。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN41;TQ153

【參考文獻(xiàn)】

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1 彭佳;何為;王，

本文編號：2600189