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高酸低铜体系电镀铜微孔超级填充及微蚀的初步分析

王智香

  印制电路板层与层之间的无空洞、无缝隙铜互连技术成为其制造技术中的关键问题。与高铜低酸体系相比,高酸低铜体系具有更好的分散能力和覆盖能力,同时具有镀层均匀致密、韧性好,镀层致密均匀等优点。然而,与高铜低酸体系相比,高酸低铜由于铜离子浓度较低,则不利于盲孔的完全填充。受香港企业的委托,我们开展了高酸低铜体系电镀铜盲孔填充工作。 首先分别研究了在直流电镀和脉冲电镀条件下,高酸低铜体系对电镀铜微孔填充效果的影响。研究表明,在直流电镀条件下,PEG(聚乙二醇)、Cl-、SPS(聚二硫二丙烷磺酸钠)具有一定的协同作用,但不能实现盲孔的完全填充。由于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对电镀铜沉极强的抑制作用,开展了PVP、SPS、PEG和Cl-对超级填充的影响的研究工作。经过设计正交实验,分析实验结果,得出了添加剂在浓度范围内对填充效果影响的变化趋势,在此基础上对实验进行改进,仍未找到实现完美填充。为此,利用反向脉冲电镀的特点,改变脉冲参数,设计了L25(55)的正交实验,结果发现,当脉冲参数分别为:正向工作时间为3 ms,反向工作时间为1 ms,正向电流密度为1 A/dm2,反向电流密度为0.375 A/dm2,脉冲频率为250 Hz时,可以镀出平整而光亮的铜。在此条件下,当添加剂SPS 2 ppm,PEG 60 ppm,Cl-100 ppm时,实现了微孔的完全填充,但是填充比例非常低。 本文的另一个研究是对二氧化锰-硫酸微蚀体系与二氧化锰-硫酸-磷酸微蚀体系的组分进行初步研究。通过紫外分光光度计及激光拉曼光谱仪对微蚀液进行了定性研究,结果表明,在二氧化锰-硫酸微蚀体系与二氧化锰-硫酸-磷酸微蚀体系中,均含有Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)和二氧化锰胶体;通过采用容量滴定分析方法滴定出了锰(Ⅳ)的浓度,滴定结果显示,二氧化锰-硫酸-磷酸微蚀体系中高价锰的浓度约为二氧化锰-硫酸微蚀体系的10倍。通过电化学工作站研究了电位及微蚀效果的关系。结果表明,高价锰离子浓度越高,越容易在较低的温度和较短的时间内获得较好的微蚀效果,微蚀效率越高,反之,微蚀效率越低;另外,氧化还原电位过低或过高对微蚀均不利,当二氧化锰-硫酸微蚀体系在氧化还原电位为1.426 eV时,二氧化锰-硫酸-磷酸微蚀体系在氧化还原电位为1.34 eV时,在ABS中,微蚀体系的氧化能力对丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三相的微蚀速率差达到最大,产生的凹坑最多,微蚀效果相对最好。使用原子吸收仪测定出了总的锰离子的浓度,说明溶液中的锰不仅仅以Mn(Ⅳ)形式存在,还存在价态比Mn(Ⅳ)低的Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅲ)。……   
[关键词]:电镀铜;脉冲参数;添加剂;微孔;超级填充;微蚀;二氧化锰
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:陕西师范大学2011年
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