关键词:
低温化学镀铜
酒石酸钾钠
沉积速率
表面形貌
极化曲线
应力
摘要:
为适应信息化时代的需求,传统的印制电路板(PCB)工业逐渐向着高精度、轻量化、多功能、多层化、高速化和可靠性好的方向发展。为满足日益狭窄的PCB线宽需求,人们采用改良型半加成工艺生产PCB精细铜互连线。尽管改进后的半加成工艺能在印制电路板上设计精细线路,采用增加基体表面粗糙度等措施,增强基体和化学铜层之间的粘接强度,但它还会对高频信号传输造成很大的信号衰减及信噪比较低等现象。为了达到高频信号衰减小并且信噪比高的要求,本文研究了两种稳定的低温低应力化学镀铜体系。首先,本文使用MnO2-H2SO4-H2O微蚀体系对聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)基体表面进行微蚀处理,实验发现,当微蚀时间为20 min时,ABS基体表面形成深度合理、密度大且分布均匀的球形微孔,这样的微孔结构有利于增大ABS基体表面的粗化度,同时增强ABS基体表面的亲水性,使ABS基体表面与化学镀铜层之间的粘接强度达到1.05 k N/m。其次,本文研究了低温酒石酸钾钠化学镀铜体系中添加剂对化学镀铜沉积速率和镀层外观的影响。在确定基础化学镀铜体系的组成为五水硫酸铜10 g/L、酒石酸钾钠28.4g/L、甲醛(37%)5 m L/L、操作温度为35℃、p H值为12.5的基础上,经实验发现稳定剂2,2′-联二吡啶的添加能够在确保化学镀铜体系稳定的情况下,减小化学镀铜沉积速率。L-苹果酸和2-巯基苯并噻唑(2-MBT)的单一加入均能大幅度提高化学镀铜沉积速率,改善铜层的表面微观形貌,并且化学镀铜体系稳定,所以L-苹果酸和2-MBT适合作为低温酒石酸钾钠化学镀铜体系的加速剂。表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的加入,能够在改善化学镀铜层表面质量的同时提高化学镀铜沉积速率;表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的加入,同样能够改善化学镀铜层表面的质量。所以CTAB和SDBS均适合作为低温酒石酸钾钠化学镀铜体系的表面活性剂。消应力剂NiSO4·6H2O的加入,在降低化学镀铜层应力的同时改善了化学镀铜层的质量。最后,研究了加速剂(L-苹果酸、2-MBT)、稳定剂(2,2′-联二吡啶)、表面活性剂(SDBS、CTAB)、消应力剂(NiSO4·6H2O)的复合添加对化学镀铜沉积速率、铜层表面形貌的影响。研究发现,2.0 mg/L L-苹果酸、1.0 mg/L 2,2′-联二吡啶、2mg/L NiSO4·6H2O和2.0 mg/L CTAB共同添加到化学镀铜体系中时,它们能够形成良好的协同作用,是低温酒石酸钾钠化学镀铜体系中合适的添加剂。同时研究发现,0.25 mg/L2-MBT、1.0 mg/L 2,2′-联二吡啶、2 mg/L NiSO4·6H2O和4.0 mg/L SDBS共同添加到化学镀铜体系中时,也能够产生良好的协同效果,它们是低温酒石酸钾钠化学镀铜体系中合适的添加剂。本文通过线性伏安法,测定了化学镀铜体系的阴阳极极化曲线,结果显示:L-苹果酸、2,2'-联二吡啶、CTAB与NiSO4·6H2O的复合添加,使得阳极的氧化峰电流密度与阴极的还原峰电流密度均有不同程度的上升,这与化学镀铜沉积速率的变化规律相符;2-MBT、2,2'-联二吡啶、SDBS与NiSO4·6H2O的复合添加,同样增加了阳极氧化峰电流密度和阴极还原峰电流密度,这说明添加剂是通过改变阴阳极电流密度对化学镀铜沉积速率产生的影响。通过对化学镀铜层的应力测试发现,NiSO4·6H2O的加入既能减小化学镀铜层的应力又能改善铜层的质量,当NiSO4·6H2O浓度为2.0 mg/L时,化学镀铜层的应力最小。