Способ электрохимического осаждения меди

(и)962337 Сфеэ Советски кСоциалистическиРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК., АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)Приоритет С 25 О 3/38 С 25- О 5/18 Ввудерстмнай явитвт СССР фо двлви звбрвтвХ вткрвтХ(53) УДК 621.357.7;669.38(088,8) Дата опубликования описанйя 02 . 1.0 .82 С.С. Кругликов, М.М. Ярлыков, Е.В. Браун, В.И,; в, М.А. Орехов, В.П., Кузнецов и Н,М. Петрак ва ВСЕСОМЗН"-ф(72) Авторы изобретенияЯ.ф,.ТБ;ИдМосковский ордена Ленина и ордена Трудового раснЪЖ 1 И"-1 ф 1 ц щ-щ -ь Ц,аааиаюав 4(5 Й) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ МЕДИ1Изобретение относится к нанесениюгальванических покрытий, в частностимедных, и может быть использовано врадиопромышленности, в частности,при обработке медных фольг, применяемых в производстве фольгированных5диэлектриков для печатных плат,В современном производстве фольгированных диэлектриков применяютсяразличные виды обработки медной фоль- ОГи с целью улучшения адгезии соединения польга-диэлектрик.Известен способ электрохимическойобработки медной фольги, заключающийся в последовательном нанесении медно-,5медноокисного слоя при плотности тока 8-27 А/дм в течение 5-50 с и медЯ.ного слоя при 2,1-16 А/дм в течение15-600 с из сернокислого электролитамеднения .1 1.гоОднако данный способ обработкипозволяет увеличить адгезию фольгик диэлектрикам не более чем в 3-5 разпо сравнению с необработанной Фоль 2гой, Кроме того, присутствие в нано симои слое меднооНисных частиц приводит к появлению подтравливания при проведении технологической обработки фольгированного диэлектрика, применяемой в производстве печатных плат. Наиболее близок к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату способ электрохимичес"кого осаждения меди в потенциостатических условиях. Осаждение проводят физ цианистого электролита 2 ).Недостатком известного способа является то, что осаждаются гладкие,равномерные осадки меди, обладающиеоцень малой адгезией к наносимому нанее 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 3Указанная цель достигается тем,что процесс ведут 6-15 с при величине катодного перенапряжения в нечетных импульсах 500-620 мВ, затем15-60 с в четных при 80-200 мВ,причем количество пар импульсов составляет 6-12,Для повышения стойкости к подтрав. ливанию на медное покрытие наносятслой олова толщиной 0,03-0,1 мкм. 10Выбор данных параметров перенапряжения и длительности импульсовобуславливается тем, что при нанесении медного покрытия с использованиемпараметров электроосаждения ниже ука" 1 званных пределов величина адгезии снижается из-за недостаточной степениразвитости поверхности осадка, а приведении осаждения с использованиемпараметров выше указанных пределоввеличина адгезии падает из-за снижения прочности сцепления нанесенногоосадка с телом фольги.Адгезионная прочность сцепленияс диэлектриком медной фольги, обработанной предлагаемым способом, возрастает в 12-19 раз по сравнению снеобработанной фольгой.Подтравливание как подтвердили ис 1пытания на гальваностойкость, выполненные по методике согласно ГОСТУ10316-87, отсутствует. Адгезионнаяпрочность сцепления Фольги с дизлектрикол после таких испытаний не изленя.ется.П р и и е р 1. Медную фольгуобрабатывают электрохимически предлагаемым способом в ванне состава,г/л:Со 50 - 5 Н 040НЫО 4200Анод выполнен из электролитическоймеди.Температура ванны 18-20 С,Скорость протока45. электролита 1,4 м/минВеличина адгезии Фольги к диэлектрику, типа ФТС сырая (необработанная)фольга 30 гс/3 мм при различных электрических режимах оценивавшаяся поЪ 39усилию расслаивания (отрыв полоскифольги шириной 3 мм производят подуглом 90), приведена в табл. 1.П р и и е р 2. Медную фольгу, обработанную аналогично примеру 1,покрывают слоем олова из ванны соста 5ва, г/л:ная(ОН)100на 0 Н свя 15 4Температура ванны 70-80 СКатодная плотностьйтока 2-3 А/дмЗатем проведены испытания на гальваностойкость по ГОСТУ 10316-78, Подтравливание не наблюдается. Величинуадгезии 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 сверхуказанного, приводящее к снижениютолщины слоя до величины, меньшей0,05 мкм, или же нанесение менее12 слоев меди (и6), приводящее кросту толщины слоя до величины, превышающей 0,1 мкм, не позволяет получать осадки с достаточной степеньюразвитости поверхности. В первом случае это происходит из-за недостаточного развития поверхности в течениенечетных импульсов, а во втором - изза сильного геометрического выравнивания в четных импульсах.Результаты испытаний представленыв табл.Была исследована возможность применения цинка, никеля и олова дляповышения стойкости к подтравливаниюмедной фольги. Эти металлы были выбраны исходя из их высокого химическогосродства к полярным полимерам, к которым относятся и эпоксидные смолы,а также исходя из их хорошей микрорассеивающей способности,Результаты испытаний приведеныв 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 раз962337 фадгезионной прочности связи соеди- нения медная фольга - диэлектрик фольгированных материалов для печатных Плат, а также устойчивость полученного адгезионного соединения к воздейст-% 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 катоде, мВ Числопар импульсо при импульсенечетном четном при импульсееенечетном четном 460 60 34 12 300 80 460 500 560 140 580 12 20 12 620 600 16 200 620 9. 580 40 200 12 52 6 540 620 14 200 Таблица 2 Величина адгезии Фольги к диэлектрику типа фТС,гс/3 мм Примечание фоль га Исходное После иссостояние пытания Частичное когезионное разруше-. ние диэлектрика 600 510 15 Покрытая слоем оловатолщиной, мкм 600"700 600-700 0 600-650 600-650 0 О,Когезионное разрушение.диэлектрика 0,03,Таблица 3 Перенапряжение на ка" тоде, мВ, при импульсе Числопар импульсов Время осаждения, с, при импульсе нечетном четном нечетном четном. 9 460 12 300 60 500 12 17 80 Полученная по режимупримера 1 Потеривеличиныадгезии,Величинаадгезиифольгик диэлектрику типафТС, гс/3 мм Величина адгезиифоль ги кдиэлектрику типа фТС,гс/3 мм96237юе в и Числопар импульсов Перенапряжение на катоде, мВ, при импульсе нечетном четноми500 12 460 28 80 140 560 620 16 200 620 200 620 200 70 12 400 650 10 250 и ц а Табл Перенапряжение на катоде, мВ, при импульсе Время осаждения, с, при импульсе Числопар импульсов Толщинаосадка,мкм нечетном четном нечетном четном 8 6 620 380 1,2 200 20 600 12 1,2 200 14 540 620 1,2 200 20 76 620 360 1,2 200 Потеривеличины Величина адгезии Фольги к диэлектрику типа ФТС,гс/3 мм Примечание Фольга адгезии,Исходное После ис состояние пытания 510 600 600-700 600-700 0 олова Полученная по режимупримера 1 Покрытая слоем Время осаждения, с, при импульсе нечетном четном 8 Продолжение. табл. 3ВеличинаадгезииФольги кдиэлектрику типа .ФТС, гс/3 мм 12 580 12 600 12 580 9 380 Величина адгезии Фольги к диэлектрику типа ФТС, гс/3 мм Таблица 5 Частичное когезионное разрушение диэлектрика Когезионное разрушение диэлектрикаВеличина адгезии фольги к диэлектрику типа ФТС,гс/3 мм Потеривеличиныадгезии,Примечание фольга Исходное После иссостояние пытания Частичное когезионное разрушение диэлектрика 560 цинка Адгезионное разрушение соединения 490 440 10 никеля Формула изобретения 3.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе щ 1. Патент СНА У 3293109,кл. 161-166, опублик. 1966.2. Блестящие и комбинированные металлические покрытия. Материалы семинара, вып. 2, М., МЛНТИ им. Дзержинского, 1967 с. 93-97. Составитель М, Щербакова О, Макаренко;Рееактоо Л. Пчелинская Техреа Т,фанта Корректор Заказ 7136/39 Тираж воо Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 110 Я Москва, И-Я Раушская наб. 8. 4/ М филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 1. Способ электрохимического осаждения меди в потенциостатических условиях, преимущественно, из сернокис-лого электролита, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения адгезии пленки диэлектрика с медным покрытием за счет увеличения шероховатости последнего, процесс ведут рс при величине катодного перейайряжения в нечетных импульсах 500- 620 мВ, затем 15-60 с в четных при 80-200 мВ, причем количество пар импульсов составляет 6- 12. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше,ния стойкости к подтравливйниа, на медное покрытие наносят слой олова толщиной 0,03-0,1 мкм.3