印制电路中电镀铜技术研究及应用

电镀铜技术是制造印制电路板、封装载板等电子互连器件的核心技术。本文介绍了印制电路中电镀铜技术及其发展概况,主要总结了电子科技大学印制电路与印制电子团队在印制电路电镀铜技术基础研究和产业化应用等方面的工作。首先,以三次电流分布理论为基础,采用多物理场耦合方法构建阴极表面轮廓线随时间变化的镀层生长过程模型。该模型描述了铜沉积与微纳孔结构、添加剂特性、输入电流、对流强度等相关影响因素的函数关系。通过引入添加剂相关函数,该模型能够较好应用到整平剂筛选和性能评价、电镀铜需求和镀液配方匹配、电镀参数优化等技术开发和应用领域。然后,介绍了添加剂竞争吸附过程的电化学研究以及利用传质调控添加剂局域浓度实现快速微盲孔、微沟槽填充的工业技术。之后,介绍了氮杂环低聚物系列整平剂结构-电化学构效关系研究和应用。最后展示了氧化还原型添加剂的开发情况,并对印制电路中电镀铜技术的研究和应用发展进行了预测。

电解铜箔添加剂的研究进展

随着我国电子信息产业的迅速发展,电子产品对电解铜箔的生产工艺要求越来越高,如电解铜箔的性能影响着锂电池的使用寿命和电池容量。电解铜箔制备工艺中,添加剂的种类和含量是决定其性能优劣的重要因素。添加剂的引入可以改变阴极铜电沉积反应电位,影响镀铜层的表面形貌和微观织构,合理使用多种添加剂可以提升铜箔的综合性能。根据添加剂作用机理分类,以特征官能团为切入点,综述了氯离子、加速剂、整平剂和抑制剂在铜沉积过程中的作用,并对不同添加剂之间的相互作用机理及相互作用效果进行了归纳。通过了解添加剂的作用机理、添加剂之间的相互作用,在理论上可以研究添加剂机理与铜箔性能的关联性,解释添加剂机理与铜箔性能的矛盾;在生产上可以优化添加剂组合配方,有效控制电解铜箔性能,为实际生产提高生产效率和节约成本。

镀镍磷金属片表面处理对电镀铜生长状态影响的研究

对镀镍磷金属片进行了微蚀,化学镀铜,微蚀后化学镀铜这三种表面处理,对比了表面处理方法对镀镍磷金属片表面形貌、电镀铜平整性和可靠性的影响。结果表明,化学镀铜处理能够有效提升镀镍磷金属片表面的平整性,提升导电性,得到平整可靠的电镀铜层。化学镀铜处理方法有效解决了在化学镀镍表面直接电镀铜的平整性和可靠性问题,为提升电镀铜平整性和可靠性提供有效手段。

高频印制电路背板背钻信号完整性的研究

随着第五代移动网络的普及和信号传输频率的提高,PCB中信号完整性相关问题已受到越来越多的关注。而在印制电路设计中,背钻stub对高频信号有很大影响。文章基于仿真软件HFSS建立了不同背钻深度的模型,得到了不同stub值对应的插入损耗。通过制作测试板验证了仿真结果,即stub长度增加会使信号完整性变差。

无氰镀银技术的研究进展

基于环保与安全生产的需求,近年来无氰镀银技术成为电子电镀以及材料改性等领域的重要研究方向。本文综述了无氰镀银工艺中常用体系(主要包括硫代硫酸盐体系、丁二酰亚胺体系、烟酸体系、乙内酰脲体系、磺酸基体系等)的技术特点及存在的问题,介绍了无氰镀银技术在电力设备表面防护及印制电路板中表面处理等的实际应用情况,并对无氰镀银技术的研究现状和效果进行了总结和对比。

特殊整平剂甲基橙在通孔电镀铜的应用(英文)

甲基橙具有两种基团,可以同时起到加速和抑制作用,可作为特殊的整平剂应用与通孔电镀铜实验中。通过分子动力学模拟和量子化学计算来表征甲基橙在通孔电镀铜中的作用,结果表明甲基橙可以很好地吸附在阴极表面并抑制铜的电沉积。通过恒电流测试和循环伏安测试结果显示,甲基橙由于同时具有磺酸基的去极化和其分子结构部分的极化作用,形成协同分子内对铜加速还原和阻碍传质的竞争效应,所以几乎不影响电位。在板厚孔径为10:1的通孔电镀铜实验中,仅以甲基橙和环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物作为添加剂,TP值可达到92.34%。

正反向脉冲电镀在通信背板通孔互连中的应用

通信背板的层数随5G通信技术的不断升级快速增加,板厚也随之增加,导致孔的厚径比越来越高,实现通信背板微小通孔互连的难度越来越大。文章对比了直流电镀和正反向脉冲电镀技术在孔径200μm、厚径比18:1通孔金属化中的效果,设计了正交实验方法对脉冲电镀参数进行了优化,探究了正反向脉冲电镀的电流幅值比、正反向脉冲时间比等关键操作参数对小孔孔壁镀层均匀性的影响,并对镀层进行了可靠性测试。结果表明,正反向脉冲电镀下镀液均镀能力明显优于直流电镀,优化后的脉冲参数使镀液均镀能力达到75%以上,且镀层可靠性也能满足生产品质要求。

板厚建模对背钻控深精度提升的研究

高厚径比通孔内部经背钻后可构建出有效的信号传输层,但受制于钻孔的精度控制等问题,多余通孔镀铜层则会形成残桩(stub)。因此改善背钻工艺,尽量减小stub的长度成为该工艺的主要研究方向。文章通过对测试板进行大量的板厚测量后建模,根据该模型预测实际的板厚分布,对预设背钻深度进行补偿,最终将stub值控制在50μm~200μm。

有机添加剂调控铜互连结构电生长及信号传输损耗的研究

铜互连结构的粗糙度严重制约高频信号传输的完整性.研究了含不同有机添加剂的镀液体系对电生长铜层粗糙度的影响;采用分子模拟仿真和电化学测试,调控了有机添加剂在铜面的竞争吸附行为,探究了引起铜电生长差异的可能机制.结果表明,与仅用单一有机添加剂的镀液体系相比,含聚二硫二丙烷磺酸钠、聚氧乙烯聚丙乙烯嵌段共聚物和健那绿的镀液体系可电生长出表面形貌平整的铜层,且其插入损耗值为−8.9 dB@20 GHz.因此,采用有机添加剂调控铜互连结构电生长的低粗糙度,降低传输损耗,可有效保障高频信号传输完整性.