Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, кафедра инновационных материалов и защиты от коррозии, Москва, Россия:

А. А. Косарев, аспирант
А. А. Калинкина, зав. лабораторией, канд. хим. наук, эл. почта: aakalinkina@mail.ru
Д. В. Мазурова, доцент, канд. техн. наук
Т. А. Ваграмян, заведующий кафедрой, проф., докт. техн. наук

Изучено влияние состава сернокислого электролита меднения и реверсирования тока в процессе электроосаждения гальванических медных покрытий на равномерность распределения меди в узких сквозных отверстиях печатных плат. На основании анализа поляризационных кривых сделано предположение, что электроосаждение в реверсном режиме в присутствии комплекса добавок может способствовать улучшению распределения меди. Применение симметричного реверсного тока высокой частоты ~50 Гц в ячейке Херинга – Блюма позволило заметно увеличить рассеивающую способность (РС) по сравнению с ее величиной в фоновом растворе при постоянном токе на ~10 %. С использованием микрофотографии сквозных отверстий с увеличением в 2000 раз оценена равномерность распределения меди в сквозных отверстиях диаметром 0,2 мм. При постоянном токе в фоновом электролите внутри отверстий формируются недопустимо тонкие медные покрытия. Использование специальных добавок обеспечивает получение гладких равномерных осадков меди. Однако в условиях постоянного тока в присутствии добавок и без них получены покрытия с неудовлетворительными физикомеханическими свойствами, не выдержавшие испытания на растяжение. Применение реверса тока позволяет обеспечить минимально допустимое уменьшение толщины меди в середине отверстия по сравнению с наружной поверхностью, составляющее не более 20 %. По величине относительного удлинения ~6–7 % полученные осадки соответствуют требованиям, предъявляемым к гальваническим медным покрытиям печатных плат, однако характеризуются значительной шероховатостью поверхности. Совместное применение комплекса добавок и реверсирования тока позволяет получить равномерные, гладкие и пластичные покрытия внутри сквозных отверстий. Наибольшее значение относительного удлинения ~8 % достигается при использовании реверсного режима с частотой 50 Гц. Дальнейшее увеличение частоты до 100 Гц не улучшает пластические характеристики покрытия.,

Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ им. Д. И. Менделеева, номер проекта 015–2018.

1. Косарев А. А., Калинкина А. А., Ваграмян Т. А., Серов А. Н., Некрасова Н. Е., Кругликов С. С. Исследование влияния параметров импульсного реверсивного тока и состава раствора на рассеивающую способность электролита меднения // Гальванотехника и обработка поверхности. 2017. Т. 25, № 2. С. 41–47.
2. Савельев М. И., Кругликов С. С., Ярлыков М. М., Браун Е. В. Электроосаждение меди в глубоких сквозных отверстиях малого диаметра // Физикохимия поверхности и защита материалов. 1991. Т. 27, № 2. С. 298– 300.
3. Савельев М. И., Кругликов С. С., Ярлыков М. М., Браун Е. В., Менглишев А. Н. О выравнивании электроосаждения меди в узком отверстии при протоке электролита // Физикохимия поверхности и защита материалов. 1991. Т. 27, № 6. С. 1032–1034.
4. Kalantary M. R., Gabe D. R., Goodenough M. R. Unipolar and bipolar pulsed current electrodeposition for PCB production // Journal of applied electrochemistry. 1993. Vol. 23. P. 231–240.
5. Сhong Wang, Jinqiu Zhang, Peixia Yang, Maozhong An. Electrochemical behaviors of janus green B in throughhole copper electroplating: an insight by experiment and density functional theory calculation using safranin T as a comparison // Electrochimica Acta. 2013. Vol. 92. P. 356–364.
6. Chong Wang, Jinqiu Zhang, Peixia Yang, Bingqing Zhang, Maozhong An. Through-hole copper electroplating using nitrotetrazolium blue chloride as a leveler // Journal of the electrochemical society. 2013. Vol. 160. P. 85–88.

7. Wen-Ching Tsai, Chi-Chao Wan, Yung-Yun Wang. Frequency effect of pulse plating on the uniformity of copper deposition in plated trough-holes // Journal of the electrochemical society. 2003. Vol. 150, Iss. 5. P. 267–272.
8. Wang Z. X., Wang S., Yang Z., Wang Z. L. Influence of additives and pulse parameters on uniformity of throughhole copper plating // Transactions of the Institute of metal finishing. 2010. Vol. 88, No. 5. P. 272–276.
9. Tzu-Chi Chen, Yao-Lin Tsai, Chia-Fu Hsu, Wei-Ping Dow, Yasuo Hashimoto. Effects of brighteners in a copper plating bath on throwing power and thermal reliability of plated through holes // Electrochimica Acta. 2016. Vol. 212. P. 572–582.
10. Li Zheng, Wei He, Kai Zhu, Chong Wang. Investigation of poly(1-vinyl imidazole co 1,4-butanediol diglycidyl ethers) as leveler for copper electroplating of through-hole // Electrochimica Acta. 2018. Vol. 283. P. 560–567.
11. Jing Xiang, Shouxu Wang, Ling Li. Electrochemical factors of levelers on plating uniformity of trough-holes: simulation and experimentes // Journal of the electrochemical society. 2018. Vol. 165, Iss. 9. P. 359–365.
12. Myung Jun Kim, Taeho Lim, Kyung Ju Park, Soo-Kil Kim, Jae Jeong Kim. Pulse-reverse electrodeposition of Cu for the fabrication of metal interconnection: Effects of anodic steps on the competitive adsorption of the additives used for superfilling // Journal of the electrochemical society. 2013. Vol. 160, Iss. 12. P. 3081–3087.
13. Адамсон А. Физическая химия поверхностей / пер. с англ. И. Г. Абидора. — М. : Мир, 1979. — 564 с.
14. ГОСТ Р ИСО 6507-1–2007. Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. — Введ. 01.08.2008.
15. ГОСТ 9.317–2010. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия металлические. Методы измерения пластичности. — Введ. 01.01.2012.
16. ОСТ 107.460092.004.01–86. Платы печатные. Типовые технологические процессы. Часть первая. — Введ. 01.01.1988.
17. Кругликов С. С., Космодамианская Л. В., Кравченко Д. В., Одинокова И. В. Рассеивающая способность электролитов меднения с высокой концентрацией серной кислоты // Гальванотехника и обработка поверхности. 2015. № 3. С. 35–39.
18. Кругликов С. С., Некрасова Н. Е. Прогнозирование влияния реверса тока на распределение металла на катодной поверхности // Гальванотехника и обработка поверхности. 2015. № 23. С. 34–38.
19. ГОСТ 23752–79. Платы печатные. Общие технические условия. — Введ. 01.07.1980.
20. ГОСТ 23770–79. Платы печатные. Типовые технологические процессы химической и гальванической металлизации. — Введ. 01.07.1981.
21. Кругликов С. С., Юрчук Т. Е., Федорова А. Е. Роль ионов промежуточной валентности в катодном распределении меди в сернокислом электролите // Электрохимия. 1993. Т. 29. С. 1020–1023.
22. Гамбург Ю. Д. Электрохимическая кристаллизация металлов и сплавов. — М. : Янус-К, 1997. — 384 с.