Способ электрохимического осаждения меди
Патент 962337
Авторы
Способ электрохимического осаждения меди
Иллюстрации
Реферат
()962337
Союз Советски к
Социапистичесиик
Республик
ОО ИСАНИЕ
ИЗОВРВтЕНИЯ
К., АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву ™ (53)M. Кл. (22) Заявлено 04. 07. 80 (21) 2979724/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет
C 25 0 3/38
С 25- 0 5/18
Ввуаврстм««ыХ кем«т«т
СССР ао двл«и «зебр«те««Х
«открыт«Х
ОпУбликовано 30.09.82. Бюллетень М 36 (53) УЯ К621. 357. .7..669.38 (088.8) Дата опубликования описанйя 02 . 1.0 .82
С.С. Кругликов, М.М. Ярлыков, Е.В. Браун, В.И,. в, М.A. Орехов, В.П., Кузнецов и Н.М. Петрак ва ВСЕСОМЗН"-и (72) Авторы изобретения Ы,Ф, ТБ ;ИдМосковский ордена Ленина и ордена Трудового раснЪМ " "-""1 " (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ
МЕДИ
Изобретение относится к нанесению гальванических покрытий, в частности медных, и может быть использовано в радиопромышленности, в частности, при обработке медных фольг, применяемых в производстве фольгированных
5 диэлектриков для печатных плат.
В современном производстве фольгированных диэлектриков применяются различные виды обработки медной фоль- 0 ги с целью улучшения адгезии соединения фольга-диэлектрик.
Известен способ электрохимической обработки медной фольги, заключающийся в последовательном нанесении медно-,5 медноокисного слоя при плотности тока 8-27 A/äì в течение 5-50 с и медЯ ного слоя при 2,1-16 А/дм в течение
15-600 с из сернокислого электролита меднения 1). го
Однако данный способ обработки позволяет увеличить адгезию фольги к диэлектрикам не более чем в 3-5 раз по сравнению с необработанной фоль2 гой. Кроме того, присутствие в нано. симом слое медноо1сисных частиц приводит к появлению подтравливания при проведении технологической обработки фоль гированного диэлектрика, применяемой в производстве печатных плат.
Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ электрохимического осаждения меди в потвнциостатических условиях. Осаждение проводят из цианистого электролита f2).
Недостатком известного способа является то, что осаждаются гладкие, равномерные осадки меди, обладающие очень малой адгезией к наносимому на нее диэлектрику при изготовлении фольгированного материала.
Цель изобретения - повышение адгезии пленки диэлектрика с медным покрытием за счет увеличения шероховатости последнего и повышение стойкости к подтравливанию.
962337
3
Указанная цель достигается тем, что процесс ведут 6-15 с при величине катодного перенапряжения в нечетных импульсах 500-620 мВ, затем
15-60 с в четных при 80"200 мВ, причем количество пар импульсов составляет 6-12.
Для повышения стойкости к подтравливанию на медное покрытие наносят слой олова толщиной 0,03-0,1 мкм. to
Выбор данных параметров перенапряжения и длительности импульсов обуславливается тем, что при нанесении медного покрытия с использованием параметров электроосаждения ниже ука" i$ ванных пределов величина адгезии сни жается из-за недостаточной степени развитости поверхности осадка, а при ведении осаждения с использованием параметров выше указанных пределов величина адгезии падает из-за снижения прочности сцепления нанесенного осадка с телом фольги.
Адгезионная прочность сцепления с диэлектриком медной фольги, обработанной предлагаемым способом, возрастает в 12-19 раз по сравнению с необработанной фольгой.
ПодfpBBllvlBBHHe как подтвердили ис1 пытания на галь ваностой кост ь, выполненные по методике согласно Г9СТУ
10316-87, отсутствует. Адгезионная прочность сцепления фольги с дизлектрико л после таких испытаний не из леняется.
П р и и е р 1. Медную фольгу обрабатывают электрохимически предлагаемым способом в ванне состава, г/л:
CuS0q 5Н 0
Н ЯО4 200
Анод выполнен из электролитической меди.
Температура ванны 18-20 С.
Скорость протока
4$ . электролита 1,4 м/мин
Величина адгезии фольги к диэлектрику, типа ФТС сырая (необработанная) фольга 30 гс/3 мм при различных электрических режимах оценивавшаяся по
Ъ
$6 усилию расслаивания (отрыв полоски фольги шириной 3 мм производят под углом 90 ), .приведена в табл. 1.
П р и и е р 2. Медную фольгу, обработанную аналогично примеру 1, покрывают слоем олова из ванны соста$$ ва, г/л: йа Бп (ОН), 100
МаОН q qp, 15
Температура ванны 70-80 С
Катодная плотность и тока 2-3 А/дм
Затем проведены испытания на гальваностойкость по ГОСТУ 10316-78. Подтравливание не наблюдается. Величину адгезии фольги к диэлектрику измеряют аналогично примеру 1 (табл. 2).
Выбор оптимальных параметров проиллюстрирован в табл. 3.
Осаждение меди осуществляют в ванне аналогично примеру 1.
Расчетная толщина получаемого медного покрытия составляет 2,4-1,2 мкм, Увеличение числа слоев меди сверх указанного, приводящее к снижению толщины слоя до величины, меньшей
0,05 мкм, или we нанесение менее
„12 слоев меди (и < 6), приводящее к росту толщины слоя до величины, превышающей 0,1 мкм, не позволяет получать осадки с достаточной степенью развитости поверхности. В первом случае это происходит из-за недостаточного развития поверхности в течение нечетных импульсов, а во втором - изза сильного геометрического выравнивания в четных импульсах.
Результаты испытаний представлены в табл. 4.
Была исследована возможность применения цинка, никеля и олова для повышения стойкости к подтравливанию медной фольги. Эти металлы были выбраны исходя из их высокого химического сродства к полярным полимерам, к которым относятся и эпоксидные смолы, а также исходя из их хорошей микрорассеивающей способности.
Результаты испытаний приведены в табл. 5.
Толщина слоев олова, цинка и никеля составляет 0,1 мкм. Испытания на гальваностойкость проведены по
ГОСТУ 10316-78.
Толщина оловянного покрытия менее
0,03 мкм не обеспечивает полного закрытия всей поверхности медного осадка (могут остаться непокрытыми углубления микропрофиля). Покрытие толщиной более 0,1 мкм может способствовать снижению развитости поверхности из-за эффекта геометрического выравнивания.
Использование предлагаемого способа электрохимической обработки медной фольги обеспечивает по сравнению с известными повышение в 1,3-1,8 раз
962337 адгезионной прочности связи соединения медная фольга - диэлектрик фольгированных материалов для печатных
Плат, а также устойчивость полученного адгезионного соединения к воздейст-s вию различных травящих растворов в процессе технологической обработки печатных плат, что значительно повышает качество и надежность работы схемы на печатных платах.
Т а б л и ц а 1
Время осаждения, с
Перенапряжение на ка тоде, MB
Число пар им пульсо при импульсе нечетном четном при импульсе нечетном четном
460
34
300
460
500
560
140
580
20
620
600
200
620
9. 580
200
52 6 540
620
200
Таблица 2
Величина адгезии фольги к диэлектрику типа фТС, гс/3 мм
Потери величины адгезии, Примечание
Фольга
Исходное После ис состояние пытания
Частичное когезионное разруше-. ние диэлектрика
600
510 15
600"700 600-700 О
600-650 600-650 О
О,!
Когезионное разрушение диэлектрика
0,03,Таблица 3
Перенапряжение на ка" тоде, мВ, при импульсе
Число пар импульсов
Время осаждения, с, при импульсе нечетном четном нечетном четном
Ф . 9
460
300
500
17
350
Полученная по режиму примера 1
Покрытая слоем олова тою щиной, мкм
Величина адгезии фольги к диэлектрику типа .
ФТС, гс/3 мм
Величина адгезии фольги к диэлектрику типа
ФТС,гс/3 мм
96237
ПРодолжение. табл. 3
Время. осаждения, с, при импульсе
Число пар импульсов
Перенапряжение на катоде, мВ, при импульсе
Величина адгезии фольги к диэлектрику типа .
ФТС, гс/3 мм нечетном четном
500
12 460
80
140
560
620
200
620
200
620
200
12 400
650
250 и ц а 4
Табл
Перенапряжение на катоде, мВ, при импульсе
Время осаждения, с, при импульсе
Число пар импульсов
Толщина осадка, мкм нечетном четном нечетном четном
4,5 9
8 16
620
380
1,2
200
620
600
1,2
200
540
620
1,2
200
20 76
620
360
1,2
200
Таблица 5
Потери величины
Величина адгезии
Фольги к диэлектрику типа ФТС, гс/3 мм адгезии, Примечание
Фольга
Исходное После ис состояние пытания
510
Частичное когезионное разрушение диэлектрика
600
Когезионное разрушение диэлектрика
600-700 600-700 0 олова нечетном . четном
Полученная по режиму примера 1
Покрытая слоем
12 580
12 600
12 580
9 380
Величина адгезии
Фольги к диэлектрику типа ФТС, гс/3 мм
962337
Продолжение табл. 5
Величина адгезии фольги к диэлектрику типа ФТС, гс/3 мм
Потери величины адгезии, Примечание фоль га
Исходное После ис состояние пытания
Частичное когезионное разрушение диэлектрика 340
560 39 цинка
Адгезионное разрушение соединения
490
440
10 никеля
Формула изобретения
3.
Источйики информации, принятые во внимание при экспертизе щ 1. Патент СНА N 3293109, кл. 161-166, опублик. 1966.
2. Блестящие и комбинированные металлические покрытия. Материалы семинара, вып. 2, М., МЛНТИ им. Дрержин ского, 1967,. с. 93-97 °
Составитель M. Щербакова о О, Макаренко
;Редактор Л. Пчелинская Техреду Т.фанта Корректор
Заказ 7436/39 Тираж 585 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . T1)0)g Москва, И-Я Раушская наб. д. 4/g
Ю
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 1. Способ электрохимического осаждения меди в потенциостатических условиях, преимущественно, из сернокис- лого электролита, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения адгезии пленки диэлектрика с медным покрытием за счет увеличения шероховатости последнего, процесс ведут р-15 с при величине катодного пере йайряжения в нечетных импульсах 500620 мВ, затем 15-60 с в четных при
80-200 мВ, причем количество пар импульсов составляет 6- 12.
2. Способпоп. 1, о тли чаюшийся тем, что, с целью повыше,ния стойкости к подтравливйниа, на медное покрытие наносят слой олова толщиной 0,03-0,1 мкм.