【摘 要】
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在印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）的制造过程中,电沉积铜是实现通孔互连的关键技术。目前,为满足5G时代下通信和数据的高速大容量传输需求,背板的设计趋向于大尺寸、超多层、高厚度和小孔径化,导致通孔厚径比不断增大,使实现通孔内铜的均匀电沉积变得越来越困难。对于高厚径比通孔,电沉积过程中孔中心电流密度会远低于孔口电流密度,往往导致孔中心与孔口镀层厚度差异大,难以实现通孔的
【基金项目】
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国家自然科学基金委项目（Nos.51801018和61974020）; 珠海市创新团队项目（No.ZH0405190005PWC）; 广东省重点领域研发计划项目（No.2019B090910003）; 珠海市科技项目（No.ZH01084702180040HJL）
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在印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）的制造过程中,电沉积铜是实现通孔互连的关键技术。目前,为满足5G时代下通信和数据的高速大容量传输需求,背板的设计趋向于大尺寸、超多层、高厚度和小孔径化,导致通孔厚径比不断增大,使实现通孔内铜的均匀电沉积变得越来越困难。对于高厚径比通孔,电沉积过程中孔中心电流密度会远低于孔口电流密度,往往导致孔中心与孔口镀层厚度差异大,难以实现通孔的良好互连;此外,生产过程中阳极与镀液添加剂间复杂的化学/电化学反应会改变添加剂浓度并产生阳极泥及其它副产物,造成镀液均镀能力下降。本文以提高高厚径比通孔镀层均匀性为目标,探究了电沉积过程中各添加剂组分及脉冲参数对镀层均匀性的影响,以及阳极与镀液添加剂的反应,并开发出高厚径比通孔互连的脉冲电沉积镀液配方。具体研究内容及结论如下:（1）研究了正反向脉冲电沉积过程中三种抑制剂、两种加速剂、三种整平剂分别对铜沉积电位的影响。并结合脉冲参数进行优化,得到了适于孔径200μm、厚径比18:1通孔的施镀条件。具体为:基础镀液（VMS:95/240/70）+聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS:3 mg/L）+聚乙二醇（PEG-8000:1000 mg/L）+绿色染料（10 mg/L）;正向电流密度2 A/dm~2、反向电流密度6 A/dm~2、正向脉冲时间150 ms、反向脉冲时间5 ms。上述条件下通孔均匀性达80%以上,且镀层性能满足工业生产要求。（2）分析了阳极泥的组成和结构,探究了阳极膜的形成条件,进而讨论了阳极与镀液组分的反应机理。研究发现阳极泥中主要含有Cu、Cl、C、O、P和S元素,暗示整平剂并未参与阳极成膜过程;电化学实验表明阳极中P与镀液中Cl-是形成阳极膜的必要条件,抑制剂与加速剂均参与了成膜。通过研究知道,脉冲电沉积铜是制造高厚径比通孔的关键,添加剂配方和施镀参数是实现均匀电沉积的主要影响因素。同时阳极在整个电沉积过程中也发挥了重要作用,控制阳极和镀液间反应对维持镀液稳定性,尤其是添加剂浓度的稳定,以及限制副产物的产生有重要作用。
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