印制电路板孔内电镀铜层柱状结晶的研究

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1、工程硕士学位论文印制电路板孔内电镀铜层柱状结晶的研究STUDYONCOLUMNARGRAINOFELECTROPLATINGCOPPERINPRINTEDCIRCUITSBOARDHOLE罗斌哈尔滨工业大学2009年6月国内图书分类号：TQ153.1学校代码：10213国际图书分类号：621.357密级：公开工程硕士学位论文印制电路板孔内电镀铜层柱状结晶的研究硕士研究生：罗斌导师：安茂忠教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：深南电路公司答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Class

2、ifiedIndex:TQ153.1U.D.C.:621.357DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringSTUDYONCOLUMNARGRAINELECTROPLATINGOFCOPPERINPRINTEDCIRCUITSBOARDHOLECandidate:LuoBinSupervisor:Prof.AnMaozhongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngine

3、eringAffiliation:ShennanCircuitsCo.,LtdDateofDefence:June,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要印制电路板（PCB）深孔电镀过程中镀层柱状结晶的形成机理、关键影响因素和预防措施，对生产高可靠性的高多层通讯背板具有重要的指导意义。本文对PCB酸性镀铜工艺镀液成分进行了较为全面的研究：通过设计正交实验研究了镀液中的无机成分对阴极极化的影

4、响，在不存在有机添加剂的情况下，硫酸-铜、硫酸和Cl浓度的改变对阴极极化影响较小，硫酸铜浓度增加，增加了电镀的极限电流密度，使用电流密度范围变宽，硫酸在镀液中主要起导电作用，同+2+-时H具有同离子效应，能改变Cu的浓差极化，Cl通常具有细化晶粒的作用，--但是只添加Cl对阴极极化影响不大。在不存在Cl的条件下，有机添加剂对阴极-极化只有降低作用，但当Cl与有机添加剂共存时，有机添加剂能使阴极极化增加。采用自行设计的深孔模型对镀液体系进行了研究，极化曲线的测试结果表明，在电沉积过程中，表面的极化远大于孔内

5、的极化；对镀液采用鼓气方式进行搅拌时，表面与孔内的极化都有所降低，但是表面的极化仍大于孔内的极化。电流阶跃和电位阶跃的测试结果表明，表面的电沉积过程的极化电阻要高于孔内的极化电阻；孔内的溶液电阻要大于表面的溶液电阻。在不同电流密度下，电镀不同厚径比的板件，并测试了孔内与板面铜镀层的厚度，得到了板面电流密度与孔内电流密度的关系曲线，结果表明，在相同的厚径比条件下，电流密度较低时，板面与孔内的电流密度较为接近，随着电流密度的增加，其差异也在增大。通过柱状结晶模拟实验研究表明，在实际生产过程中，一旦存在溶液交换

6、困难时，孔内极易形成柱状结晶，随着板件的增厚，柱状结晶的形成概率增加；温度偏高（30℃以上）、光亮剂浓度偏高和电流密度偏小均会产生异常结晶，生产过程需严格监控；传质方式不当也会导致异常结晶，盲孔板件须采用侧喷的方式避免异常结晶。在直流电镀时，随着电流密度的增加，铜镀层延展率下降，拉伸强度增加。在脉冲电镀时，电流密度增大，镀层延展率提高，正反向电流比对延展率也有一定影响。内部互联应力测试结果表明，主要影响因素为：材料性质、孔壁上铜镀层厚度、孔壁平整度和表面涂覆层。深镀能力测试结果表明，随着电流密度的增大，深

7、镀能力呈线性下降，电流密度每增加-20.1A·dm，深镀能力降低约1.31%。关键词：极化曲线；深孔模型；印制电路板；深镀能力-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThemechanism,thefactorandthepreventmethodofabnormaldepositionduringprintedcircuitsboard(PCB)platingismeaningfultoproducingmulti-layercommunicationgBack-boardwithhighr

8、eliability.Inthisarticle,WestudiedthesolutionofPCBplating:weknowhowtheinorganicagenteffectthecathodepolarcurvebyusingdesignofexperiment.Thepolarcurvechangedalittlewhentheconcertrationoftheinorganicagentchanged,whent