CC BY
9
УДК 621.357.7
Алешина В.Х., Григорян Н.С., Ротарь И.А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Алешина Венера Халитовна, ассистент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, e-mail: aleshinavh@gmail.com;
Григорян Неля Сетраковна, к.х.н., доцент, профессор кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Ротарь Иван Андреевич, студент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, ул. Миусская площадь, д. 9
Процесс электрохимической металлизации сквозных отверстий является неотъемлемой частью производства печатных плат и от качества его выполнения в значительной степени зависит надежность изделий. Для обеспечения независимости отечественной промышленности от импортных поставок разработан импортозамещающий электролит меднения сквозных отверстий печатных плат, не уступающий зарубежному аналогу по рассеивающей способности и характеристикам осаждающихся в нем покрытий.
Ключевые слова: печатные платы, металлизация сквозных отверстий, электроосаждение меди, рассеивающая способность, ингибирующие и выравнивающие добавки.
RESEARCH OF THE PROCESS OF GALVANIC COPPER HOLES OF PRINTED CIRCUIT BOARDS
Aleshina V.Kh., Grigoryan N.S., Rotar I.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The process of electrochemical metallization of through holes is an integral part of the production ofprinted circuit boards and the quality of its implementation, depending on the degree of reliability of products. To ensure the independence of domestic industry from imported supplies, the developed import-substituting electrolyte of copper through holes in printed circuit boards is not inferior to the foreign counterpart in terms of throwing power and characteristics of coatings deposited therein.
Key words: printed circuit boards, metallization of through holes, copper electrodeposition, throwing power, inhibiting and leveling additives.
Введение
Одной из наиболее сложных из множества стадий процесса производства печатных плат (ПП) является металлизация сквозных отверстий, которая заключается в осаждении проводящего слоя и последующего электроосаждения меди. Эти процессы играют определяющую роль в обеспечении качества печатных плат. С каждым годом производство печатных плат выходит на новый виток, разрабатываются все более сложные изделия, которые содержат все большее количество слоев, уменьшается ширина проводников и зазоров токопроводящего рисунка, уменьшается диаметр отверстий и повышается соотношение диаметра отверстия к толщине печатной платы. Для металлизации отверстий в этих изделиях требуются все более высокотехнологичные процессы гальванического меднения, обеспечивающие высокую производительность и качество изделий. Процессы металлизации сквозных отверстий, удовлетворяющие высоким современным
требованиям в части качества осаждающегося в отверстиях медного покрытия, разработаны зарубежными немецкими и шведскими компаниями. В настоящее время ведущие отечественные производители печатных плат используют продукцию импортных производителей, поскольку отечественных конкурентоспособных аналогов не
существует. В условиях санкционной политики обеспечение независимости отечественной промышленности от импортных поставок является насущной проблемой, в рамках которой весьма актуально создание импортозамещающей технологии металлизации отверстий многослойных печатных плат (МПП) [1].
Настоящая работа выполнена в рамках НИР кафедры ИМиЗК по разработке импортозамещающей технологии электроосаждения меди в сквозных отверстиях ПП и посвящена исследованию влияния ингибирующих и выравнивающих добавок на рассеивающую способность (РС) сернокислого электролита меднения отверстий МПП.
Для определения значений РС исследуемых электролитов использовалась ячейка Херринга-Блюма. Режим процесса: плотность тока i = 1 А/дм2, продолжительность 60 минут, температура 20-26°С [2].
Экспериментальная часть
С учетом литературных рекомендаций [2, 3] и результатов предварительных экспериментов в качестве объекта исследования был выбран электролит меднения сквозных отверстий, содержащий (г/л): 60 ^О^ШО; 220 Ш804 (96 %); 0,12 №С1; 0,5 РеБ04-7Ы20 (базовый состав) с добавлением ингибирующих и выравнивающих добавок.
Из литературы известно, что ингибирующая добавка представляет собой соединение из класса полигликолей или полиспиртов [4, 5]. Экспериментально было установлено, что наиболее благоприятное влияние на рассеивающую способность сернокислого электролита меднения
оказывает полиэтиленгликоль ПЭГ 4000. Было исследовано влияние выравнивающих добавок из класса феназиновых красителей [6, 7], обозначенных нами как В-1, В-2, В-3, В-4 и В-5, при концентрации их в электролите 0,001-0,015 г/л в сочетании с ПЭГ 4000 1 г/л на РС электролита (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость РС электролита от концентрации выравнивающих добавок: 1 - В-1, 2 - В-2, 3 - В-3, 4 - В-4, 5 - В-5, 6 - зарубежный аналог, 7 - базовый состав
Из приведенного графика, видно, что максимальная и стабильная РС во всем исследованном диапазоне концентраций характерна для добавки В-5. С учетом полученных результатов в качестве выравнивателя выбрана добавка В-5, которая характеризуется более широким диапазоном рабочих концентраций, для обеспечения технологичности работы электролита и позволила приблизиться к РС зарубежного аналога.
Выводы
Разработан сернокислый электролит меднения сквозных отверстий печатных плат, содержащий (г/л): 60 ^04-5Н20, 220 ШБ04 (96 %), 0,12 №С1, 0,5 РеБ04'7Н20, в качестве ингибитора - ПЭГ 4000 1 г/л, в качестве выравнивающей добавки - В-5, не уступающий зарубежному аналогу по рассеивающей способности: 88% и 90% соответственно.
«Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д.И. Менделеева. Номер проекта Х-2020-027».
Список литературы
1. Чернышов А. Классы точности печатных плат и современные технологии // Печатный монтаж. 2009. № 6. С. 18-21.
2. Ямпольский А.М., Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. - 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1981. 269 с.
3. Elie H. Najjar, Mark Lefebvre, Leon R. Barstad, Michael P. Toben. Method of electroplating uniform copper layer on the edge and walls of though holes of a substrate // Patent USA EP2465976A1.
4. James Watkowski, Maria Nikolova. Process for electrolytically plating copper // Patent USA US7575666B2.
5. Randal D. King, Eda R. Montgomery. High-throw acid copper plating using inert electrolyte // Patent USA US5174886A.
6. Issa S. Mahmoud. Additive plating bath and process // Patent USA US4954226A.
7. Elie H. Najjar, Mark Lefebvre, Leon R. Barstad, Michael P. Toben. Method of electroplating uniform copper layers // Patent USA US20120318676A1.
