印制电路板铜面镀锡技术的研究及应用

发布时间：2020-07-10 02:41

【摘要】：镀锡工艺是印制板制造中的关键技术之一,其镀层的质量直接影响到电子线路蚀刻质量和元器件焊接可靠性。近年来随白化技术的诞生,锡镀层作为多层板层间结合力的增强层将进一步提升镀锡技术在印制电路板领域中的应用与地位。在锡电镀液中,本文采用电化学方法对硫酸体系中铜面上锡电沉积的机理开展研究,通过分析镀液中的添加剂对锡沉积阴极极化曲线的影响,探讨体系中添加剂在锡电沉积过程中起的作用机制。在0.01~0.05 A·cm-2范围内,通过研究电流密度对阴极过电位、电流效率以及镀层形貌的影响,获得了硫酸体系镀锡的最优工艺参数:酒石酸钾钠80 g·dm~-3,辛烷基苯酚-10 1.5ml·dm~-3,2-巯基苯并咪唑0.4g·dm~-3,甲醛8 ml·dm~-3、电流密度0.03 A·cm-2。相对于电镀锡而言,化学镀锡具有分散性好、镀层均匀和不需要加电源等优点,镀厚在0.5~1.2μm范围内便可满足相应可焊性要求。本文研究采用优化试验设计方法对化学镀锡的镀液组成进行了研究,获得了硫酸盐体系中化学镀锡的最佳配方,即:硫脲80 g·dm-3,次亚磷酸钠100 g·dm-3,辛烷基苯酚-10 0.5 ml·dm-3,硫酸亚锡20 g·dm-3,浓硫酸40 ml·dm-3,柠檬酸90 g·dm-3。用塔菲尔曲线研究了施镀时间及退火对镀层抗蚀性的影响,测试表明,化学镀锡层的抗腐蚀性提升幅度主要与镀层中铜锡金属间化合物的含量有关,而退火工艺可以增加镀层中Cu_6Sn_5金属化合物含量,有效提高镀层的抗蚀性能。采用单层叠压方式提升印制电路板布线密度是行业的主流技术,层间结合力是影响印制电路板品质的关键因素之一。针对多层半固化片与棕化层中的杂原子容易与空气中水分子形成氢键造成层间界面结合力变差等问题,采用O_2/CF_4等离子体系对不流动性半固化片进行表面改性,用3D显微镜、接触角测量仪和拉力测试计等手段研究半固化片表面的亲水性、粗糙度及粘结性与等离子处理技术参数之间的关系。结果表明,处理20 min后半固化片表面具有最大的粗糙度Rt值和最小的表面接触角,使得与铜箔的剥离强度达到最大值。在提升层间结合力方面,本文提出了一种以化学镀锡层作为内层压合介质层代替传统的内层棕化层的层间结合力促进型新工艺,研究了镀锡工艺对镀层附着力的影响,结果表明,化学镀锡可以有效的提高镀层表面的结合力,其提升的幅度主要与表面的O含量有关,退火可以增加表面的O含量,在一定程度上提高附着力。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41;TQ153.13
【图文】：

巯基苯并咪唑,分子结构式

电子科技大学硕士学位论文力，使得整个官能团带负电，增加了水作用，促进了该分子在铜电极上扩散和迁移，减少了界面的反应离成的晶核数密度增大，并促进了晶层。图3-3 显示，随着2-巯基苯并咪，在光亮剂浓度为0.4 g·dm-3时达到电流密度几乎没有什么变化，因此

SEM图,溶液,致密性,复合添加剂

-2的电流密度下施镀 12 min，得到的 SEM 图分别如图3-7 和3-8 所示。从图3-7 可以看出，在没有添加剂时，锡主要以棒状的形式分布在铜层表面，覆盖率低，致密性差，导致部分铜的裸露。图3-7 显示，在加入复合添加剂后，棒状晶体消失，得到的是致密性好，表面均匀光滑的镀层，因此复合添加剂的加入可以提高锡粒分布的均匀性和致密性，有利于得到高质量的锡层。图 3-7 基础溶液得到的 SEM图

SEM图,添加剂,溶液,沉积电位

图 3-8 含有添加剂溶液得到的SEM 图对光亮镀锡的影响度对时间-电位曲线的影响有复合添加剂的硫酸盐光亮镀锡液中，不同恒电流密度。从图中可以看出，锡的沉积电位随着电流密度的增电流密度下，阴极沉积电位基本恒定在-0.3492 V，当-2时，阴极的沉积电位有所降低，为-0.3981 V，在电流极表面双层充放电弛豫效应的存在，阴极电位先下降·cm-2时，阴极的电位趋向于-0.7358 V，当电流进一步5 A·cm-2，即在高的过电位下，溶液中的 Sn2+在阴极急系为克服浓差极化，使得 H+在阴极还原的程度增加，面受到氢气的冲击，得到的阴极电位出现较大波动，0.8932V。

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