автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.03, диссертация на тему:Разработка процесса электрохимического меднения многослойных печатных плат при высоком отношении толщины платы к диаметру отверстия

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическим институт имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ИЗОТОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕДНЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ПРИ ВЫСОКОМ ОТНОШЕНИИ ТОЛЩИНЫ ПЛАТЫ К ДИАМЕТРУ ОТВЕРСТИЯ

(Специальность 05.17.03 — Электрохимические производства)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москву — 1992

Работа выполнена на кафедре технологии электрохимических производств Московского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологического института им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент М. М. Ярлыков.

Научный консультант — доктор технических паук, профессор А. М. Медведев.

. Официальные оппоненты: доктор химических наук Ю. Д. Гамбург; кандидат технических наук, доцент И.. Г. Рекус.

Ведущее предприятие— Научно-исследовательский институт радиопромышленности.

Защита состоится /<£ МА/ипд 1992 г. в час, в а уд. заседании специализи-

рованного совета Д 053.34.06 в МХТИ им. Д. И. Менделеева по адресу: 125190, Москва, А-190, Миусская пл., 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан_ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат химических наук, доцент

В. Т. НОВИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение быстродействия ЭВМ и других радиоэлект-, ронных приборов привело к шрокоьг/ использованию многослойных печат-нах плат ШПП) в качестве основного кошутационного узла между отдельными компонентами электронной схемы. Основная масса МПП в настоящее время изготавливается методом металлизации сквозных отверстий, при этом широко используется процесс гальванического меднения.

и

Необходимость повышения плотности печатного монтажа за счет роста количества внутренних слоев ПП вызывает увеличение толщины -печатной платы при одновременном уменьшении диаметра сквозных отверстия, что предъявляет повышенные требования к токопроводящему медному покрытию, надежность которого в значительной степени зависит как от равномерного распределения металла внутри отверстия ШП, так и его некоторых физико-механических свойств ( пластичности, предела прочности). О настоящее время в отечественных отраслевых стандартах отсутствует технология металлизации ШП с соотношением толщины платы I Ь ) к диаметру отверстия I О ) Ь : 0 = 10:1 и0 = 0,4 мм.

Разработка состава электролита и режима процесса электроосазде-ния меди, обеспечивающих получение покрытия на печатных платах С С '.0 ~ 10:1 и 0 = 0,4) в соответствии с требованиями стандарта, является актуальной задачей гальванотехники.

Поль работы. Целью работы является разработка процесса гальва- •. нического меднения глубоких сквозных отверстий ШП малого диаметра, на основе увеличения равномерности распределения и улучшения физико-механических свойств медного покрытия путем подбора оптимального состава электролита и режима электролиза, а также установление взаимосвязи мевду физико-механическими характеристиками электроосачсцен-ных медных осадков и иг стойкостью к термоудару. -

Научная новизна. Обнаружено снижение стойкости к термоудару медного покрытия, осажденного из сернокислого электролита, рекомендуемого ОСТом 107.460092.004.01 -86, при низких плотностях тока и показано, что этот эффект связан с сильной зависимостью пластичности медных покрытий от като;;ной плотности тока. Обнаружен различный характер влияния температуры испытания на пластичность и предел . прочности мерного покрытия Г.Я1П в зависимости от состава электролита меднения. Показано, что использование операции термовакуумной обработки значительно увеличивает пластичность медного покрытия, полученного из предложенного в работе электролита, что позволяет повысить надежность ШП при тер^оударо.

Практическая ценность. Разработан процесс меднения Ж1 с отношением тол^цины печатной платы к диаметру отверстия 10:1 и диаметре 0,4 мм-. Разработаны методики контроля в предлагаемом электролите концентрации добавки " МХТИ - 90 - I " циклической вольтамперо-ыетрией и гальваностатическим методом. Проверка надежности ШП ( 7:1 и 10:1 ) при диаметре отверстая 0,4 мм изготовленных с использованием разработанного электролита в условиях опытно-промышленного производства научно-исследовательского института радиопромышленности, показала их полное соответсвие требованиям стандарта к МПП. Ожидаемый условногодовоЯ экономический эффект о* внедрения предлагаемого процесса металлизации ЫПП в производстве НИИРЯ ( Москва ) составляет 191,5 тыс. рублей.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсувдены на научно-технической конференции " Оборудование и технология изготовления печатных плат " ( Ижевск, апрель 1990 ), мел-республиканской научно-технической конференции " Прогрессивные технологии электрохимической обработки металла и экологии гальванического

производства" (Волгоград, июнь 1990), Всесоюзного научно-технического семинара "Современные химические и гальванические процессы в производстве печатных плат" (Ленинград, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы и имеется акт внедрения в производстве НИИРП, г. Москва.

Объем работы.Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка цитированной литературы из /Зд источников, содержит таблиц и $$ рисунков. Общий объем работы /¿"^страниц мчшинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Литературный обзср. Рассмотрены требования к гальваническому медному покрытия при изготовлении МПП методом металлизации сквозных отверстий. Проанализированы факторы, влияющие на равномерность распределения меди в сквозных цилиндрических отверстиях МПП. Обоснован ' выбор сернокислого электролита для меднения МПП со сквозными отверстиями малого диаметра. Освещены основные вопросы по влиянии состава-электролита и условий электрооса'сдения на равномерность и физико-механические свойства медного покрытия. Проведен обзор современных существующих сернокислых электролитов для осаждения медных покрытий на печатные платы. Рассмотрев методы исследования физико-механических свойств электролитических медных покрытий. Проанализированы методы определения содержания органических компонентов в гальванических ваннах.

На основании проведенного литературного обзора сделан вывод о необходимости разработай процесса металлизации МПП С Ь О = 10:1 и 0 =0,4 мм Ь виду отсутствия технологии электролитического меднения МПП вышеуказанного класса в отечественных стандартах, а такте установления взаимосвязи метду составом электролита, параметрам-/

электролиза и стойкостью медного покрытия к термоудару.

Методика исследований. Сернокислые электролиты готовили на реактивах марки х.ч. Сульфат меди и серную кислоту анализировали объемными титрометрическими методами, а хлорид-ион путем потенциометрического титрования. Гальванодинамические поляризационные кривые снимали с помощью потенциостата П-5848 при скорости развертки тока 0,2 мА/с с использованием в качестве электрода сравнения ртутно-сульфатного электрода. Рассеивающую способность оценивали двумя способами: путем непосредственного измерения РС в щелевой ячейке Молера с пятисекционным разборным катодом; на основе определения показателя рассеивающей способности ( ^ ), который рассчитывали как произведение удельной электропроводности раствора (£ ) на поляризуемость катода при данной плотности тока. Выравнивающую способность определяли методом измерения толщины покрытия на поперечных шлифах образцов с выступами треугольного сечения высотой 20 мкм.Распределение меди изучали на образцах МПП со сквозными отверстиями, имеющими диаметры 0,5 и 0,4 мм (отношение диаметра отверстия к толщине платы 1:5 и 1:10 соответственно) методом поперечных металлографических шлифов и оценивали по отношению толщины медного покрытия в точках "а", "с", "е" (середина контактной площадки, устье отверстия и 1/2- длины отверстия соответственно) к толщине в точке "а". Измерение толщины покрытия и фотографирование поперечного шлифа проводили с помощью микроскопа МИМ-7. При исследовании распределения и физико-механических свойств покрытия их расчетная толщина в точке "а" составляла 35 мкм. Термоудар МПП проводили в кремнеорганической жидкости при 265°С в течение Юс. Определение содержания углерода в медных осадках производилось путем, термического разложения их в токе кислорода до углекислоты

и дальнейшего улавливания углекислота в поглотительных аппаратах с последующим их взвешиванием. Во всех случаях электроосажцение меди проводили в условиях контролируемого гидродинамического режима путем возвратно-поступательного движения катода в плоскости, перпендикулярной поверхности анода. О пластичности электроосажденной меди судили по относительному удлинении образцов медной фольги на разрывной машине фирмы "Инстрон" моиели III5; на установке "Дукти-ломат" фирмы "Шеринг"-, а также по количеству перегибов фольги на 180° до её излома на стальных угловых губках, зажатых в тиски. Растяжение медной фольги при повышенных температурах (время нагрева 5 мин.) осуществляли в термокамере, с предельной погрешность*) отклонения температуры от установленной 2°С. Скорость перемещения активного захвата испытательной машины во всех случаях составляла 5

мм/мин. Вакуумная обработка медных образцов осуществлялась в вакуум-

2

ней термокамере при разряжении 10" мм рт.ст. Микротвердость мзди измеряли по стандартной методике на приборе ПМТ-3 с массой нагрузки 50 г. Внутренние напряжения гальваноосадков меди измеряли методом "гибкого катода" с осуществлением гидродинамического режима, адекватного условиям качания при электролитическом покрытии ШП. Контроль содерчания блескообрааующей добавки "МХТИ-90-I" производили методом циклической вольтамперометрии.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изучение возможности применения сернокислого электролита с добавкой "БХМ" для меднения многослойных печатных плат с высоким соотношением толщины плата к диаметру отверстия

В последнее время для меднения МПП ( L : D -4:1 и 0 =0,5 мм )

нашел широкое применение электролит с добавкой "БЭСМ". Однако, в литературе не содержится сведений о меднении №(¿-0=10:1 при О = 0,4 мм)из этого -электролита. Нами исследована возможность применения этого электролита лля металлизации МПП вышеуказанного класса.

Было установлено, что требуемая равномерность в сквозном отверстии МПП(: 0 = 10:1 и 0=0,4 мм)достигается при сни-кении катодной плотности тока с 200 А/м2 до 50 А/м2 (таблица I). Однако, после термоудара в слое металлизации отверстия МПП появляются разрывы, связанные, по всей видимости, со снижением его пластичности при низких плотностях тока (таблица 2).

Таблица I

Влияние плотности тока и вида МПП на равномерность и стойкость покрытия к термоудару

Состав электролита (К1 I) (г/л): Си5 'б^О - 80; Н25 04 - 180; хлорид-ион - 0,4; добавка "БЭСМ" - 0,08; препарат

ос-го-о,б.

Плотность тока, А/м2 Относительная толщина медного покрытия, % Толщина металлизации в середине отверстия МИЛ,мкы Результат термоудара

а с е

2005:1:0,5 100 98 72 25 Разрывов нет

200Ю:1; 0,4 100 94 42 Разрывов нет Разрывов нет

50Ю:1; 0,4 100 96 76 25 Наличие кольцевых разрывов и трещин

*0тносительная толщина внутри отверстий для обоих видов печатных плат (5:1 и 10:1) была одинакова и составляла 25 мкм, что постигалось увеличением расчетной толщины медного покрытия с 35 до бОмкм

Увеличение содержания углерода в покрытии, предела прочности и микротвердости может свидетельствовать об увеличении включения органических добавок при сличении катодной плотности тока.

Таблица 2

Дтляние плотности тока на физико-механические характеристики медного покрытия и содержание в нем углерода № I

Пластичность покрытия Предел прочности покрытия, Ша Микротвердость, ГПа Относительное содер-жание^ С, %

Плотноетьр тока, А/иг Относительное удлинение, % Перегибы на 180°

Разрывная машина Установке "Дуктило-мат"

200 5,2 8,1 77 238 1.7 1.9

100 3,4 47 430 2,2 3,6

50 1,5 2,3 21 505 2,5 3,9

Влияние состава электролита с добавкой "Б5С1Г на физико-механические свойства медного покрытия

Пластичность покрытия может определяться как наличием в электролите органических добавок, так и их концентрацией. В связи с этим была исследована возможность повышения пластичности при низких плотностях тока из электролита с добавкой "БЭСМ" (электролит № I) применительно к металлизации МПП (Ь: 0 = 10:1 и 0 -0,4 мм)путем изменения содеркания органических добавок и хлорид-ионсв,взятых в отдельности и в различных соотношениях друг к другу.

Как следует из данных таблицы 3, изменение состава электролита не позволяет полутать покрытия с требуемой пластичностью при^=С0 АД&

- е -

Таблица 3

Влияние состава электролита и плотности тока на пластичность медного покрытия

Концентрация основных компонентов электролита (г/л): Ci.iS04 • 5Н20 - 80; Н2$ 04 - 180.

№ эл-та Наименование и концент- Хлорид- ион, г/л "БЭСМ", г/л ОС-20, г/л Относительное удлинение, % Содержание углерода, %

рация добавок Плотность тока, А/м^

50 100 1200 50 |100 200

2 0,04 - - 1,4 - 3,0 0,7 0,6 0,6

3 0,04 - 0,6 3,6 - 3,4 1,4 1,6 1,7

4 0,04 од - 1,0 2,8 3,4 4,1 - 1,2

5 0,04 0,2 0,6 0,7 - 4,0 6,1 - 1,9

6 0,02 0,1 0,6 1,5 - 6,8 - - -

Данные таблицы показывает, что (электролиты 3 и 4) основной причиной ухудшающей пластичность медной фольги является добавка "БЭСМ", поскольку для покрытия из электролита JP 3 с добавкой 0С-20 не прослеживается зависимость относительного удлинения медного покрытия от плотности тока.-

Оценка влияния знака внутренних напряжений на надежность МПП

Малоизученным является вопрос об влиянии знака внутренних напряжений (BEI) на стойкость медного покрытия МПП к термоудару.

Было установлено, что знак ВН электроосачденных медных покрытий из сернокислого электролита не влияет на надежность медного покрытия МПП при термоударе..

Исследование возможности улучшения пластичности медных покрытий

Улучшение физико-механических свойств медных покрытий можно достигнуть подбором эффективной блескообразующей добавки.

- э -

Подбор блескообразувщей добашш производили путем анализа больиого ряда зарубежных: и отечественных источников патентной литературы и экспериментальной оценкой влияния этих добавок на внешний вид покрытия из электролита с концентрацией основных компонентов равных 80 г/л Си5 04 .5^0 и 180 г/л 11,5 04 на фоне постоянной концентрации смачивателя ОС-20, равной 0,6 г/л.Концентрацию хлорид-нома'варьи- . ровали от 0,01 до 0,05 г/л.

Предварительные эксперименты позволили отобрать два соединения, благоприятно влияющие на внешний вид медных покрытий (этилдитиопро--пансульфокислоту и 'соль ароматической сульфокислоты, впоследствии называемой "добавка МХТИ-90-1"). Пластичность и поляризуемость процесса из электролита с добавкой "МХТИ-90-1" выше, чем с этилдитиопро-пансульфокислоюй. Исследование равномерности медного покрытия из оптимизированного по органическим компонентам и хлорид-иону электролита с добавкой "МХТИ-90-1" показало, что относительная толщина в сереаине сзеоэного отверстия КПП (6 :0=Ю:1 при 0 =0,4 мм)соответствует требованиям ОСТа лишь при катодной плотности тока, равной 50 А/м^. При этом покрытие имеет величину относительного удлинения, которая соответствует необходимому минимальному значению (4$) по 0С1У и практически не зависит от катодной плотности тока. Мэпное покрытие внутри сквозного отверстия ШП не обнаруживает кольцевых разрывов и трещин после проведения термоудара. 1

Положительное влияние добавки "МХТИ-90-1" на стойкость медного покрытия к термоудару и его пластичность из электролита, содержащего эту добавку явилось основой для разработки в настоящей работе уового более производительного электролита меднения МПП (Ь:0 =10:1 и 0 =0,4 мм).

Разработка процесса меднения МПП с высоким отношением толщины платы к диаметру отверстия

Повышение скорости электроосаждения при заданной равномерности толщины покрытия возможно за счет увеличения рассеивающей способности электролита путем изменения соотношения основных компонентов электролита: одновременным увеличением концентрации ^ 5 0^ и уменьшением содержания ионов Си

Поляризационными исследованиями установлено, что снижение концентрации Си в электролите приводит к увеличению поляризуемости катодЛ (таблица 5).

Таблица 5.

Влияние концентрации сернокислой меди на поляризуемость и предельную диффузионную плотность тока при ^ 5 0^ - 180 г/л

Концентрация сернокислой меди, г/л И'Ю3, В/А-м -2 ¿к • А/м2

Плотность тока А/м*

50 75 100

'40 0,93 0,7 0,54 ~ 100 290

60 0,85 0,61 0,49 158 450

80 0.79 0,56 0,46 214 610

120 0,75 0,52 0,44 319 910

Согласно данным многочисленных источников зарубежной литературы максимальная скорость осаждения меди для ШЩЬ :0 =10:1 и 0 =0,4

мм)обычно не превышает 0,24 мкм/мин, что соответствует катодной р

.шютвоета тока 100 А/м . Поэтому уменьшение концентрации Сы5 0^ • Ы^С ниже 40 г/л нежелательно, поскольку не будет соблюдаться необходимое для меднения МПП соотношение ¿к />р40,35.

Исследования возможности повышения показателя РС за счет увеличения содержания Н^Ь' показало, что удельная электропроводность электролитов с более высоким содержанием меди ниже, чем для растворов

с меньшей концентрацией См очевидно, вследствии возрастания вязкости раствора (таблица 6).

Таблица б

Влияние концентрации серной кислоты на удельную электропроводность сернокислого электролита

Концентрация серной кислоты, г/л Концентрация сернокислой ме- Удельная электропроводность , т 0М"1 - м-1 jcp, А/./- Jn > A/m^

ци, г/л t =I5°C t =25°C

180 82,7 92,3 610 213,5'

250 80 92, fj . 105 > 585 205

300 100,4 114,3 565 198

400 103,3 120 545 191

180 84,2 95,7 290 102

250 40 98,2 112,1 270 95

300 108,3 124 255 90

400 108,9 127 240 84

Таким образом, наиболее перспективными сочетаниями основных компонентов электролита для достижения высокого значения PC при соблюдении скорости процесса электроосаждения 0,24 мкм/мин (100 А/м2) является 40 г/л Cu5 04 -öligO и 250 или'300 г/л H^SO^j. Однако, пластичность покрытия из данных электролитов имеет низкие значения, равные 3,1 и 2,8% соответственно. Необходимость получения медных покрытий для металлизации елочных ШП со значением относительного удлинения свыше 6% потребовало поиска новых поверхностно-активных веществ. КроЛе того, наши '/сслпопанля по использования смачивающей добавки 0С-20 в электролитах меднения с высокой концентрацией H^Sпоказали, что в процессе эксплуатации в электролите появляется гелеобраз-ннй осадок, ухудшающий качество медного покрытия.

Улучшение гГизико-механических свойств медной фольги достигалось путем подбора новых смачивающих добавок. Йаилучший внешний вид ссгкна, поляризуемость процесса при J/f =100 А/ь? и пластичность покрытия были получены в электролите с концентрацией H.,S04 - 250 г/л в присутствии смачивающей добавки,

относящейся к классу моноалкиловых эфиров полиэтиленгликоля на основа жирных спиртов в количестве 0,3 г/л (в дальнейшем добавка "МХТИ-90-2"), добавка "ШИ-90-1" в количестве 0,01 г/л и хлорид-ионов - 0,016 *■ 0,02 г/л. Относительное удлинение покрытия из данного электролита практически не зависит от^ и составляет 7,5% при Jк =50-А/ы2 и в% при,/* =100 А/м2. Введение добавок "МХТИ-90-Г1 и "МХТИ-90-2" в электролит с концентрацией (г/л): С^О^'б^О - 40; Н25 04 - 250; хлорид-ион - 0,02 также повышает РС электролита за счет увеличения поляризуемости катодного процесса (таблица 7).

Таблица 7

Влияние плотности тока на рассеивающую способность и показатель ГС сернокислых электролитов

Состав электролита J к, А/м2 М-ю3, 9«/л ОМ"1.!,"1 Показа- PC по

г/л тель о PC*iof м току,

I. CuS04 -5^0 - 60 50 0,83 80,4 53

H2S04 - 180

хлорид-ион - 0,04 75 ■ 0,45 91,4 41,1 48 добавка "БЭСМ"- 0,08

препарат 0С~20- 0,6 100 0,41 37,5 42

2. 0;$04'5Н20 ¥°4 хлорид-ион - 40 - 250 г 0,02 50 75 100 1,06 0,65 112,1 118,8 72 67 56

3. 2 + добавки 50 1,19 с 133,4 81

"МХТИ-ЭО-Г' - 0,01 75 1,06 112,1 118,8 74

. 11 МХТИ-90-2" - 0,3 100 0,93 104,2 ■70

При использовании предлагаемого электролита с добавками "МХТИ-90-1" и "МХТИ-90-2" относительная толщина медного покрытия в середине отверстия составляет 90% при 50 А/м2 и 8с% при 100 А/м2 для ШП при Ь : 0=10:1 и 0=0,4 мм, при этом покрытие не имеет кольцевых разрывов и трещин.

- 13 -

Изучения влияния температуры испытания на пластичность и предел прочности медных покрытий

Применение высоких температур при пайке функциональных элементов МПП позволяет предположить, что возможной причиной снижения надежности сквозной металлизации может являться уменьшение пластичности и предела прочности медного покрытия при повышенных Температурах.

Действительно, полученные результаты свидетельствуют, что повышение температуры, при которой определяются физико-механические свойства медных образцов,оказывает различное влияние на пластичность и препел прочности, в зависимости о^ состава электролита. Для покрытий, полученных из электролита V 2 (таблица 7),при их испытании на растяжение происходит сильное снижение относительного удлинения и предела прочности медной фольги, что может служить фактором, снижающим стойкость медного покрытия МПП при термоударе.

Для медной фольги, полученной из электролитов с. добавками "МХТИ-90-1 и "МХТИ-90-г", а также "БЭСМ" (электролит I) отмечается снижение ее предела прочности и повышение пластичности. Однако, если за критерий стойкости "едкого покрытия к термоудару принять произведение относительного удлинения на предел прочности (£•£), то для покрытий из электролита с добавкой "БЭСМ"при катодной плотности тока 50 характерно уменьшение&6 с ростом температуры испытания образца. По всей видимости, более значительное уменьшение 6 , чем возрастание € с ростом температуры испытания также может служить причиной, вызывающей снижение стойкости медного покрытия к термопару.

Для покрытий из электролита с добавками "МХТИ-90-1" и "МХТИ-90-2", напротив, происходит возрастание £ б с повышением температуры нагрева покрытия при испытании медной фольги и это обуславливает высокую надежность медного покрытия при термоударе.

- 14 -

Влияние термовакуумной обработки на пластичность' и предел прочности осажденной меди

• Анализ литературных данных и наши собственные испытания медных покрытий, полученных из электролитов с фирменными добавками показывают, что в настоящее время, по-видимому, достигнут предел в возможности повышения £ и Б за счет подбора ПАВ. Поэтому бьиа исследована возможность кардинального улучшения физико-механических свойств медных покрытий, за счет длительной тепловой обработки в условиях вакуума.

Обнаружено, что использование термовакуумной обработки ( Ь = 250-300°С при разряжении Ю"2 в течение 4 часов) для медного покрытия ШЛ позволяет в среднем в 3 раза увеличить его пластичность при снижении лишь на 25% предела прочности на разрыв. Испытания на разрывной машине производились при комнатной температуре. Использование подобной операции в процессе изготовления МПП позволит существенно повысить их надежность.

Разработка методик контроля содержания блескообразуицей добавки

При исследовании влияния добавки"МХТИ-90-1" на потенциал катода было замечено, что при увеличении ео концентрации, скорость осаждения меди возрастает. Это обстоятельство послужило основой цля разработки электрохимических методов определения содержания " МХТИ-90-1". С

Определение концентрации "МХТИ-90-1" в сернокислом электролите проводили методом циклической вольтамперометрии (СК5). Построенный график зависимости & =/(£%*„), где 0 - количество электричества при анодном растворении меди, позволил проводить количественный анализ дгбавки "МХТИ-90-1" при электроосаждении меди. Метод имеет относительную погрешность - 2,5%.

В целях упрощения определения концентрации блескообразователя

в производственных- условиях, была разработана методика контроля "МХТИ-90-1" по значению потенциала катода при фиксированной плотности тока (таблица 9).

Таблица 9. .

Влияние концентрации "ИХ1И-90-1" на поляризацию и потенциал катода - 100 АЛ?. Скорость качания - 25 мин.. Ь = 25°С.

Сбл Ч Сбл % , мВ

0,005 -2,3 -310 -125

0,01 -2 -275 -97

0,02 -1,7 -262- -89

0,04 -1,4 -226 -62

0,07 -1,1 -202 -27 •

Относительная погрешность метода - 3%.

Исследование длительной работы электролита сернокислого меднения

Электрохимическую1стабильность электролита исследовали путем пропускания через него определенного-количества электричества при контроле физико-механических свойств, равномерности распределения и внешнего вида покрытия.

Было установлено, что в процессе электролиза происходит растаивание как побавки "ЖТИ-90-1", так и "МХТИ-90-2". Методом С1/5. и гальваностатнческим методом установлен режим корректировки электро лита по блзскообразущей добавке, равной 0,003 г/л через каждые 8 А*ч/л. Точное значение концентрации добавки "МХТИ-90-2" может но соблюдаться. Обычно величина уноса смачивающей добавки превос-▼одит величину ее электрохимического расхода и устанавливается эмпирически для каждого конкретного гальванического производства 'в зависимости от сложности макро- и микропрофиля.

Ипиболез удовлетворительные результаты по полной очистке электролита от органических веществ достигнуты введением в него перманганата калия в количестве 2 г/л с дальнейшей фильтрацией выпавшего осадка /1/а<£. В электролит, очищенный от органических добавок и продуктов растворения фоторезиста, вводятся исходные

количества добавок "МХТИ-90-1" и "МХТИ-90-2" и хлорид-ионов. Использование подобной очистки позволяет полностью восстановить исходные свойства электролита и покрытия.

ВЫВОДЫ

1. Показана нецелесообразность применения сернокислого электро лита с добавкой "БЭСМ" для меднения МППС^ :0 =10:1 при 0 =0,4 мм), вследствии низкой пластичности покрытия при значениях плотностей тока/ обеспечивающих требуемую равномерность распределения покрытия внутри отверстий МПП.

2. Установлено, что знак внутренних напряжений не влияет на надежность медного покрытия в отверстиях МПП при термоударе.

3. Подобрана блескообразующая композиция "МХТИ-90", введение которой в сернокислый электролит, оптимизированный по содержанию основных компонентов для обеспечения высокой РС и скорости электроосаждения, позволяет обеспечить заданное"распределение покрытия внутри отверстий МПП (Ь : 0 =10:1 при 0 =0,4 мм)ц стойкость покрытия к термоудару.

4. Обнаружен различшй характер влияния температуры испытания на пластичность и предел прочности медного покрытия МПП в зависимости от состава электролита меднения.

. 5. Показано,-что использование операции термовакуумной обработки, значительно увеличивает пластичность медного покрытия, полученного из предложенного в работе электролита, что позволяет повысить надежность МПП При термоударе.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Изотов С. Д., Морозова Е. В., Карпова Н. Т., Ярлыков М. М. Исследование возможности применения добавки «БЭСМ» в 'электролите сернокислого меднения для металлизации отверстий при большом соотношении толщины печатной платы к диаметру отверстия,'/Оборудование н технология изготовления печатных плат: Тез. докл. Научно-технической конф. —Ижевск, 1990. С. 12.

2. Изотов С. Д., Карпова Н. Г., Крутиков С. С., Ярлыков М. М. Меднение отверстий МПП при большом соотношении толщины платы к диаметру отвсрстия/'/Прогрессивные технологии электрохимической обработки металла и экология гальванического производства: Тез. докл. Межреспубликанской научпо-тсхинческой конф. —Волгоград, 1990. С. 37

3. Лнуфриев А. Ф., Изотов С. Д., Юрчук Т. Е., Крутиков С. С, Ярлыков М. М. Новые процессы меднения сквозных отверстий печатных плат//Современные химические и гальванические процессы в пропзводсIве печатных плат: Тез. докл. Всесоюзного научно-технического семинара. Ленинград, 1991. С.

4. Изотоп С. Д., Кругликов С. С., Ярлыков М. М. Исследование но )-можностн применения сернокислого электролита с добавкой < БЭСМ» для меднения многослойных печатных плат с высоким соотношением толщины плат к диаметру отверстия '/Электрохимия —1991. (в печати).

Заказ 1055_Тираж 100_Объем 1,0 п. л.

Типография МХТИ им. Д. И. Менделеева