新型添加劑對酸性鍍銅的影響

2015年7月電鍍與環(huán)保.第35卷第4期(總第204期)● 15●新型添加劑對酸性鍍銅的影響Effects of New-Type Additive on Acid Copper Plating程驕，聶文杰，李衛民(廣東東碩科技有限公司,廣東廣州510288)CHENG Jiao，NIE Wen-jie，LI Wei-min(Guangdong Toneset Science & Technology Co. ,Ltd.，Guangzhou 510288, China)摘要:研究了酸銅電鍍藥水的沉積作用機制。采用極化曲線(xiàn)、掃描電子顯微鏡、金相顯微鏡等檢測方法,分析了添加劑對電沉積過(guò)程的影響,并闡述了添加劑與鍍層延展性之間的關(guān)系。關(guān)鍵詞:鍍銅; 深鍍能力;添加劑;電化學(xué)性能Abstract: .The action mechanism of acid plating solution during copper deposition wasinvestigated. Effects of additive on the electrodeposition process were analyzed by polarizationcurve, scanning electron microscope and metallographic microscope, and the relationship betweenadditive and coating ductility was also elaborated.Key words: copper plating; throwing power; additive; electrochemical performance中圖分類(lèi)號:TQ 153文獻標志碼:A文章編號:1000-4742(2015)04-0015-03.1.2 性能檢測0前言采用電化學(xué)工作站測量極化曲線(xiàn),掃描范圍為電子產(chǎn)品的小型化、高速化、數字化的進(jìn)步推動(dòng)0.2~-0.8 V,掃描速率為0.01 mV/s。采用三電著(zhù)印制線(xiàn)路板向精細導線(xiàn)高密度、多層次、大面積、極體系,工作電極為銅電極,參比電極為銀/氯化銀小孔化的方向發(fā)展。目前印制線(xiàn)路板電鍍的核心電極,對電極為鉑電極,溫度控制在24 C.工作電技術(shù)和所搭配的專(zhuān)用添加劑多被國外的大公司壟極前處理步驟為:砂紙打磨一→ 拋光粉拋光- -蒸斷,其價(jià)格偏高,造成中小企業(yè)的成本壓力大。因餾水洗超聲波水洗。此，國內的藥水制造商都在開(kāi)發(fā)高深鍍能力、高可靠采用金相顯微鏡觀(guān)察鍍液的深鍍能力。采用錫爐進(jìn)行熱沖擊,觀(guān)察板件的可靠性。參照IPC-TM-性的藥水來(lái)滿(mǎn)足企業(yè)的發(fā)展需求。本文通過(guò)對一.種自配添加劑進(jìn)行優(yōu)化,使其能650,對中試槽中電鍍得到的銅箔進(jìn)行延展性測試。夠通過(guò)傳統的直流電鍍設備,并研究與之相匹配的采用掃描電子顯微鏡觀(guān)察鍍層的表面形貌。工藝。2結果與討論1試驗2.1鍍液成分對鍍層極化 作用的影響圖1為T(mén)S-A和TS-B對鍍層極化作用的影響。1.1鍍液配制由圖1(a)可知:TS-A具有去極化作用,并且配制VMS基礎液,其組成為:硫酸銅55g/L,TS-A的體積分數越大,去極化作用越強。沉積電硫酸210 g/L,氯離子58 mg/L,主劑TS-A (主要成位從-0.285V正移到-0.165V,而電流密度維持分為帶有磺酸基的有機硫化物,如SPS與MPS的在2.5 A/dm?左右,有利于銅層的快速沉積。但混合物) 0.5~3.5 mL/L,輔劑TS-B (RPE、PEGTS-A的體積分數不是越高越好。由于TS-A中含與含氮咪唑等配合物) 5~15 mL/L.有一部分抑制劑，當其體積分數在3.0 mL/L以上除油使用本公司生產(chǎn)的6169NF型除油劑，酸時(shí),反而會(huì )增強極化.。而單獨添加TS-A降低極化，洗使用8%左右的硫酸溶液?？梢约铀巽~中國煤化工板件處理流程為:板件沉銅一-→ 除油(55 "C)由圖1NHCNMHG極化的作用,使一+水洗一+酸洗一 →電鍍一+烘干。銅離子的電位負移,抑制銅離子結晶,降低成核速●16● July 2015Electroplating & Pollution ControlVol. 35 No.44系具有良好的深鍍能力和整平性,孔壁鍍層平滑。.拿葉! VMS品omLLWomLV 1.5mL/LV 2.0mL/L0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6E(rs Ag/AgCI)V(a) TSA4r圖2通孔電鍍的形貌圖2.3鍍液成分對鍍層 延展性的影響與2IPC標準要求電鍍銅層的最大延伸率不小于ξ|IV i 0mL/L12% ,斷裂強度大于248 MPa。在中試槽中以1.94iV 10mLA/dm?的電流密度電鍍180min,將得到的銅箔進(jìn)MI 20mL/L行拉力測試。結果表明:當TSA的體積分數增大到某一極大值之后,鍍層的延展性開(kāi)始下降;TS-BE(rs Ag/AgCI/V的體積分數的增大會(huì )逐漸增大鍍層的延展性。結合(b) TSB上面的深鍍能力測試結果,TS-A的體積分數應控圖1 TSA 和TS-B對鍍層極化作用的影響制在0.6~2.0 mL/L范圍內,而TS-B的體積分數率。TS-B的加入有利于得到平滑的鍍層,但TS-B應控制在8 mL/L以上。的體積分數增至15 mL/L之后,電位的負移不再明2.4電流密 度的影響顯,說(shuō)明TS-B的體積分數應控制在15 mL/L以?xún)?。采用不同的電流密度加工板?研究其對鍍液2.2鍍液成分對鍍液深 鍍能力的影響深鍍能力的影響,結果如圖3所示。由圖3可知:與利用正交試驗,研究鍍液成分對鍍液深鍍能力目前市場(chǎng)上使用的藥水相比,本公司生產(chǎn)的藥水在的影響。結果表明:采用該鍍液加工1. 60 mm/深鍍能力上具有較大優(yōu)勢。在1.51~2. 15 A/dm20.25mm的板件時(shí),最低的深鍍能力可以達到90%范圍內加工板件時(shí),其深鍍能力都在80%以上,對左右,能夠滿(mǎn)足中小企業(yè)對普通板件的加工要求。各種板件的加工都能起到良好的灌孔作用。按照IPC的2級標準,孔壁銅厚單點(diǎn)最低為18μm,可以將面銅控制在25μm以?xún)?有利于印制線(xiàn)路板00r1市售體系A廠(chǎng)加工線(xiàn)寬75pm的線(xiàn)條,并且可以降低銅球的消川市售體系B .IV市售體系C耗。另外,抑制劑對鍍液深鍍能力的影響最大。在TS-A 2.0 mL/L,TS-B 12 mL/L,溫度24 C的條件80|下重新進(jìn)行驗證，鍍液的深鍍能力可以達到101. 28%。TS-A作為一種促進(jìn)劑，當其體積分數大于2.00.861.291.722.15258 3.01mL/L時(shí),表面銅厚的形成速率大于孔壁銅厚的形J(A. dm-2)成速率，所以鍍液的深鍍能力有所下降;而TS-B作圖3自配體系與市售體系深鍍能力對比為抑制劑，可以有效地抑制表面銅厚的增加,從而起(板厚2.5 mm,最小孔徑0. 25 mm)到提高鍍液深鍍能力的作用。為得到較高的深鍍能采用自配中國煤化工工板件,沉積，力,必須將TS-A的體積分數控制在2.0 mL/L以速率加快,極YHC NMHG力明顯下降，內,TS-_B的體積分數要提高至8 mL/L以上。0.25 mm孔徑的下降了8%左右;電流密度在3. 44圖2為通孔電鍍的形貌圖。由圖2可知:該體.2015年7月電鍍與環(huán)保第35卷第4期(總第204期)● 17●A/dm2以上時(shí),板件的四周極易燒焦,出現銅粉;而浸人到288 C的無(wú)鉛錫爐,按照浸人10s.處理6次采用小電流密度加工時(shí),深鍍能力雖然較好,但是在的方式進(jìn)行熱沖擊。對得到的板件進(jìn)行切片觀(guān)察。滿(mǎn)足相同銅厚的條件下,需要相應地延長(cháng)電鍍時(shí)間。圖5為熱沖擊6次后的切片圖。由圖5可知:鍍層故采用1.51~2. 15 A/dm2的電流密度進(jìn)行加工。連續致密,無(wú)斷裂分層、柱狀結晶等異常出現。圖4為不同電流密度下所得鍍層的微觀(guān)形貌。由圖4可知:不同電流密度下所得鍍層的微觀(guān)形貌有所不同。處于高電流密度時(shí)(3.77 A/dm2 ),沉積速率快,成核速率大于形成速率，故微粒直徑較大，晶粒粗糙,排布不致密,在鍍層表面有微小的凹坑或10um?？斩葱纬?影響鍍層質(zhì)量。電流密度在0.86A/dm2時(shí),沉積速率慢,微粒的排布致密,但是成長(cháng)速率慢，圖5熱沖擊6次后的切片圖不能滿(mǎn)足企業(yè)的需求。3結論通過(guò)極化曲線(xiàn)、SEM等表征手段,研究了TS體系藥水組分對鍍液及鍍層性能的影響。結果表明:TS-A的體積分數應控制在0. 5~2.0 mL/L,6 umTS-B的體積分數應控制在8~12 mL/L,此條件下電流密度應控制在1.51~2.69A/dm2,加工厚徑比(a) 0.86 A/dm2(b) 1. 72 A/dm210:1的板件的深鍍能力可達到80%以上,得到的鍍層結晶均勻細致、性能良好。目前,該藥水體系已經(jīng)在我司的客戶(hù)端使用，加工高多層的板件,可靠性良好,深鍍能力和銅厚要求都能達到客戶(hù)的需求。6 pum參考文獻:(c) 2. 69 A/dm?(d) 3. 23 A/dm2[1] 朱鳳鵑,李寧,黎德育.印制電路板電鍍銅添加劑的研究進(jìn)展圖4不同電流密度下所得鍍層的微觀(guān)形貌[].電鍍與精飾,208 ,30(8);16-20.[2] 胡立新,占穩,歐陽(yáng)貴,等.鍍銅研究中的電化學(xué)方法[J].電鍍2.5鍍層的熱沖擊 性能與涂飾,2008,27(9);9-13.將得到的板件在無(wú)鉛錫爐中進(jìn)行熱沖擊測試:收稿日期:2013-07-20歡迎訂閱由.上海市輕工業(yè)科技情報研究所主辦的技術(shù)類(lèi)科技期刊《電鍍與環(huán)?！冯s志創(chuàng )刊于1981年,是我國表面處理領(lǐng)域內有影響的、技術(shù)上具有-定先進(jìn)性與實(shí)用性的專(zhuān)業(yè)雜志?，F是中國科技核心期刊、中文核心期刊、中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價(jià)數據庫統計源期刊?！峨婂兣c環(huán)?！返某ＴO欄目有:電鍍、化學(xué)鍍、陽(yáng)極氧化、化學(xué)轉化膜、污染治理、分析測試、經(jīng)驗等?！峨婂兣c環(huán)?！啡?期,單月月底出版,郵局發(fā)行(報刊代號4-328)。國內訂戶(hù)每本定價(jià)5. 00元,全年30元(港澳臺地區15美元)。也可匯款到編輯部補訂。國外訂戶(hù)全年25美元。地址:上海市余姚路607弄19號郵編:200042電話(huà)/傳真:021-62303415E- mail: ddyhbmail@ 163. com網(wǎng)址: www. ddyhb-sh. com中國煤化工MHCNMHG