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印制电路板(PCB)是组装电子零件的基板,它的主要功能是使各种电子零件形成预定电路的连接,起中继传输的作用,有“电子产品之母”之称。目前PCB的生产艺工有减成法和加成法。减成法工艺成熟,但存在工序复杂、耗材多、环境污染重等问题;近年来,具有制程简单、效率高、成本低、环保等优点的加成法工艺成为研究热点。因此,本文研究了一种环保、高效、节能的UV固化活化浆料的制备及其快速化学镀铜的应用工艺。 本文首先针对目前市场上化学镀铜工艺镀速低的缺陷,提出了一种以THPED和EDTA·2Na为复合配位剂的快速化学镀铜工艺。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及电化学工作站等分析测试技术,系统地研究了主盐、配位剂、添加剂及操作条件等对该体系沉积速率、镀液稳定性及镀层质量的影响。 通过对THPED-EDTA·2Na快速化学镀铜体系的研究,筛选出了该体系的适宜添加剂,并通过正交试验确定了最佳复合添加剂配方,最终得到该体系的最佳工艺条件为:CuSO4·5H2O12g/L,EDTA·2Na5.8g/L,THPED10g/L,甲醛14mL/L,2,2-联吡啶10mg/L,2-MBT7mg/L,有机物M20mg/L,K4Fe(CN)6·3H2O10mg/L,吐温-8015mg/L,pH值12.5~13.0,温度50~60℃。最佳工艺条件下施镀20min,镀速达16.8um/h,镀液稳定,化学镀铜层平整、光亮、细致,沉积层为立方晶系铜,PCB孔覆背光级数达到9级。 通过对该体系的电化学研究发现,甲醛在电位为-0.48V左右发生伴随前置化学反应的不可逆氧化反应,Cu(Ⅱ)在电位为-1.18V左右发生Cu2+的阴极还原反应也是伴随有前置化学反应的不可逆电化学反应。甲醛的阳极氧化峰电流密度随甲醛浓度的增大而增大,随THPED、EDTA·2Na、2,2-联吡啶、有机物M、K4Fe(CN)6和吐温-80浓度的增大而减小,表明配位剂和添加剂均会抑制甲醛的阳极氧化。Cu(Ⅱ)的阴极还原峰电流密度随硫酸铜浓度的增大而增大;随THPED浓度的增大先减小后增大;随EDTA·2Na和有机物M浓度的增大先增大后减小;随2,2-联吡啶浓度的增大而减小,之后趋于稳定;K4Fe(CN)6和吐温-80对阴极还原峰电流密度影响不明显。加入有机物M后,阴极还原峰电位正移。表明硫酸铜、EDTA·2Na和有机物M加速了阴极反应速度,从而增加了化学镀铜过程的总体速率,而其他组分抑制了阴极Cu2+的还原。 本文还制备了一种UV固化活化浆料,通过红外光谱(FT-IR)、SEM、EDS和电化学开路电位-时间(OCP-t)等技术,分析了活化浆料及镀铜层的表面形貌、表面元素分布及催化活性、化学镀铜过程等,并研究了光引发剂、预聚物树脂、稀释剂单体、AgNO3含量及导电炭黑含量等对活化浆料及化学镀铜层性能的影响,确定了最佳活化浆料配方:聚酯丙烯酸酯(PEA)和聚氨酯丙烯酸酯(PUA)为预聚物(PEA∶ PUA=4∶6),ITX+EDB和907为复合光引发剂(ITX+EDB∶907=1∶1),TPGDA和TMPTA为复合稀释剂单体(TPGDA∶TMPTA=1∶1),AgNO3含量为7%,导电炭黑含量为7%~12%。将活化浆料涂布在PI薄膜上,UV固化后化学镀铜10min,所得镀铜层颗粒细小、致密,与基材的结合力达100%,方阻为0.046Ω/□。