電子器件微孔金屬化試驗(yàn)研究

張 岑

（重慶房地產(chǎn)職業(yè)學(xué)院，重慶401331）

0 前言

微孔金屬化是電子器件制造中的重要工序。不論是導(dǎo)電微孔還是非導(dǎo)電微孔，均可借助金屬化工藝實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通互連［1-2］。金屬化的工藝效果對(duì)電子器件的導(dǎo)通狀況與可靠性有著重要影響［3-4］。

本文選取布排有微孔的印制線路板作為研究對(duì)象。為了獲得理想的工藝效果，協(xié)同采用化學(xué)鍍銅工藝和電鍍銅工藝實(shí)施印制線路板的微孔金屬化，并開(kāi)展相關(guān)測(cè)試分析。

1 試驗(yàn)

化學(xué)鍍銅的目的是預(yù)鍍薄銅膜層，為后續(xù)的電鍍銅創(chuàng)造條件。電鍍銅則用以加厚鍍層，使金屬化微孔滿足應(yīng)用要求。

化學(xué)鍍銅前，印制線路板依次經(jīng)浸酸活化、清洗和干燥處理。

化學(xué)鍍銅使用以次磷酸鈉為還原劑的鍍液，其配方為：五水合硫酸銅10g／L，次磷酸鈉25g／L，檸檬酸 鈉10 g／L，硫 酸 鎳1 g／L，亞 鐵 氯 化 鉀10 mg／L。用氫氧化鈉溶液或硫酸溶液調(diào)節(jié)鍍液的pH值在8.0～10.0范圍內(nèi)?；瘜W(xué)鍍銅過(guò)程中，保持鍍液溫度約為70℃，并進(jìn)行適度攪拌。

電鍍銅使用酸性硫酸鹽型鍍液，其配方為：五水合硫酸銅80g／L，硫酸200g／L，鹽酸60mg／L，添加劑0.1g／L。電鍍銅過(guò)程中，保持鍍液溫度約為30℃，并持續(xù)加載超聲波振蕩，以促進(jìn)微孔內(nèi)外反應(yīng)物質(zhì)的傳輸與交換。

2 結(jié)果與討論

2.1 金屬化微孔的形貌

圖1為金屬化微孔的正面形貌和壁面形貌。由圖1可知：鍍銅層牢固貼覆于印制線路板的微孔壁面，表面平整，微觀結(jié)構(gòu)致密，未出現(xiàn)明顯的漏鍍情況。電鍍銅層的側(cè)向擴(kuò)展延伸生長(zhǎng)能力優(yōu)于化學(xué)鍍銅層的，因而可以彌補(bǔ)化學(xué)鍍銅過(guò)程中局部微小區(qū)域漏鍍的缺陷［5］。對(duì)金屬化微孔而言，鍍銅層均勻連續(xù)、結(jié)構(gòu)致密、與微孔壁面牢固結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)印制線路板各層間及附帶安裝的電子元器件間導(dǎo)通互連的前提。

圖1 金屬化微孔的形貌

圖2為不同電鍍銅時(shí)間下金屬化微孔的壁面形貌。由圖2可知：隨著電鍍銅時(shí)間的延長(zhǎng)，微孔壁面鍍銅層的形貌變得粗糙，組織結(jié)構(gòu)也變得疏松。

圖2 不同電鍍銅時(shí)間下金屬化微孔的壁面形貌

2.2 金屬化微孔的電阻率

金屬化微孔的電阻率是衡量印制線路板質(zhì)量的重要參數(shù)。電阻率測(cè)試是評(píng)定金屬化微孔導(dǎo)通狀況的直接方法。對(duì)于金屬化微孔而言，壁面鍍銅層的厚度是影響其電阻率的主要因素。而鍍銅層的電阻率則與密度、純度、晶界密度和組織致密程度等密切關(guān)聯(lián)［6］。

圖3 為金屬化微孔壁面鍍銅層的能譜分析結(jié)果。由圖3可知：鍍銅層的成分為典型的單質(zhì)銅，其中無(wú)雜質(zhì)的存在。此外，X 射線衍射分析結(jié)果也可證實(shí)鍍銅層的純度。衍射圖譜中未出現(xiàn)除銅元素之外的其他金屬元素或銅化合物、銅氧化物等所呈現(xiàn)的衍射峰。

圖3 金屬化微孔壁面鍍銅層的能譜分析結(jié)果

據(jù)此推知，經(jīng)化學(xué)鍍銅薄膜層、電鍍銅加厚的金屬化微孔，其電阻率取決于壁面鍍銅層的厚度及其晶界密度和組織致密程度。電阻率測(cè)定結(jié)果，如圖4所示。由圖4可知：隨著壁面鍍銅層厚度的增加，金屬化微孔的電阻率呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。雖然較低的電阻率有利于獲得理想的導(dǎo)通狀況，并且提高印制線路板金屬化微孔的可靠性，但較厚的鍍層也意味著更長(zhǎng)的施鍍時(shí)間，增加了施鍍工藝的控制難度。因此，應(yīng)結(jié)合工藝實(shí)際合理設(shè)定施鍍時(shí)間，調(diào)控金屬化微孔壁面鍍銅層的厚度。

圖4 金屬化微孔的電阻率

3 結(jié)論

協(xié)同采用化學(xué)鍍銅工藝和電鍍銅工藝實(shí)施印制線路板微孔金屬化，并開(kāi)展相關(guān)測(cè)試分析。得出結(jié)論：依次經(jīng)化學(xué)鍍銅薄膜層和電鍍銅加厚處理，印制線路板金屬化微孔壁面貼覆平整致密、均勻連續(xù)的鍍銅層。致密連續(xù)且電阻率理想的鍍銅層，確保金屬化微孔的可靠性，實(shí)現(xiàn)印制線路板層間導(dǎo)通互連。

［1］肖云順.孔金屬化電鍍工藝技術(shù)與品質(zhì)管控［J］.印制電路信息，2009（12）：33-37.

［2］李亞冰，王雙元，王為.印制線路板微孔鍍銅研究現(xiàn)狀［J］.電鍍與精飾，2007，29（1）：32-36.

［3］李瑛.微波印制電路板埋銅散熱技術(shù)和工藝研究［D］.西安：電子科技大學(xué)，2013.

［4］鄭雅杰，龔竹青，陳白珍，等.印制電路板孔金屬化及其工藝改進(jìn)途徑［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2003，17（4）：11-13.

［5］劉璐.印制線路板微孔鍍銅能力的研究［J］.印制電路信息，2010（S1）：146-151.

［6］霍栓成.鍍銅［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版，2007.