CC BY
24
УДК 621.793.02
Савицкая С.А., Митько Д.В., Бардина О.И., Григорян Н.С., Абрашов А.А.
ПЕРЕЗАРЯДКА ПОВЕРХНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКА В ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ К ХИМИЧЕСКОМУ МЕДНЕНИЮ
Савицкая Сирануш Артуровна, ведущий технолог производства печатных плат ООО НПО «Прогресс»;
Митько Дарья Витальевна, магистрант 1-го года обучения кафедры ИМиЗК, e-mail: [email protected];
Бардина Ольга Игоревна, магистр кафедры ИМиЗК;
Григорян Неля Сетраковна, к.х.н., доцент, профессор кафедры ИМиЗК;
Абрашов Алексей Александрович, к.т.н., доцент, доцент кафедры ИМиЗК;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Настоящая работа посвящена исследованию перезарядки поверхности диэлектрика на стадии очистки-кондиционирования. Было установлено, что в присутствии в растворе соединения из класса четвертичных аминов заряд поверхность отверстий исходного диэлектрика меняется с положительного на отрицательный. Ключевые слова: печатные платы, подготовка поверхности диэлектрика, очистка-кондиционирование, перезарядка поверхности диэлектрика
DIELECTRIC SURFACE RECHARGE DURING PREPARATION FOR CHEMICAL METALLIZATION
Savitskaya S.A.1, Mitko D.V.2, Bardina O.I.2, Grigoryan N.S.2, Abrashov A.A.2
1 LLC SPA «Progress»
2 D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
This work is devoted to the study of the charge exchange of the dielectric surface at the stage of cleaning-conditioning. It was found that in the presence of a compound from the class of quaternary amines in the solution, the charge on the surface of the holes in the initial dielectric changes from positive to negative.
Keywords: printed circuit boards, dielectric surface preparation, cleaning-conditioning.
Введение
В связи с высокими темпами развития микроэлектроники возрастают требования к техническому уровню печатных плат (ПП), все более усложняется их конструкция, возрастает плотность монтажа, что влечет за собой снижение аспектного отношения (отношение диаметра отверстия к его высоте).
Изготовление ПП является многооперационным процессом, одной из важнейших стадий которого является химическое меднение. В результате этой стадии в отверстиях и на поверхности фольгированного диэлектрика формируется тонкий токопроводящий слой меди (0,3-1,0 мкм), на который впоследствии электролитическим способом наносится медный слой толщиной до 25-30 мкм.
Подготовка поверхности во многом предопределяет сплошность и адгезионные характеристики химически осажденного подслоя меди [1,2]. Современная технология подготовки перед химическим меднением включает в себя стадию очистки-кондиционирования, необходимую для удаления остатков органических загрязнений, а также т.н. кондиционирования - перезарядки поверхности отрицательно заряженного
стекловолокна.
Диэлектрик, используемый для производства ПП, представляет собой эпоксидную смолу, армированную стекловолокном. Считается, что в процессе сверления отверстий стекловолокно оголяется и придаёт поверхности отрицательный заряд [3]. Наличие на поверхности стекловолокна отрицательного заряда затрудняет адсорбцию
одноименно заряженных частиц палладиевого активатора в отверстиях ПП, что препятствует полному активированию поверхности и приводит к получению дефектных покрытий.
Для нейтрализации статического заряда на поверхности стекловолокна используют раствор кондиционирования, обработка в котором способствует адсорбции и равномерному распределению палладия на последующей стадии активации [4]. Считается, что на стадии кондиционирования происходит перезарядка поверхности стекловолокна за счёт присутствия в растворе катион-активных ПАВ, в частности, четвертичных аммонийных солей, однако, экспериментальные подтверждения данному факту в литературе отсутствуют.
Методика эксперимента
Для оценки влияния исследуемых соединений на кондиционирующую способность производились измерения ^-потенциала, который определяли на приборе Photocor Сотрас^. Измерение основано на зависимости электрофоретической подвижности частиц от их ^-потенциала.
Диэлектрик FR-4 измельчали до мелкодисперсного состояния, после чего помещали в исследуемые растворы очистителя-кондиционера с соблюдением рабочих параметров процесса. Затем заполненную жидкостью с измельчёнными частицами диэлектрика кювету помещали в прибор, в котором создавалось электрическое поле. Под воздействием электрического поля частицы перемещались со скоростью, зависящей от их
потенциала. Эту скорость определяли с помощью запатентованной технологии МЭ-РЛЬБ [5] (рассеяние света с фазовым анализом), которая позволяет рассчитать электрофоретическую подвижность, а из неё — ^-потенциал.
Экспериментальная часть
В качестве базового раствора очистки-кондиционирования был выбран раствор, содержащий 3,0-3,6 г/л моноэтаноламина и 0,60-0,75 г/л Синтанола АЛМ-10 (смесь оксиэтилированных синтетических высших жирных спиртов фракция С12-
С14).
Параметры процесса очистки-
кондиционирования были определены техническим заданием: 1=50 - 55°С, т= 5-10 мин, механическое перемешивание.
Таблица 1.
Результаты измерений ^-потенциала поверхности диэлектрика
Был измерен Z-потенциал исходного диэлектрика (-31,0 мВ), а также диэлектрика после обработки в базовом растворе (-57,7 мВ) и в зарубежном аналоге, в качестве которого был выбран раствор очистки-кондиционирования шведской компании «J-KEM International AB» (+8,12 мВ).
С учётом литературных данных был подобран ряд аминосодержащих и др. веществ, способных после адсорбции на поверхности диэлектрика, в силу своего строения изменять её заряд [4,6].
Была исследована кондиционирующая способность выбранных соединений, для чего определялся Z-потенциал диэлектрика до и
после стадии очистки-кондиционирования (табл.1).
№ Соединение 4, мВ
1 исходный диэлектрик -31,0
2 зарубежный аналог +8,12
3 смесь алкилдиметилбензиламмонийхлоридов -23,4 ... -3,6
4 дидецилдиметиламмоний хлорид 50% -24,0 ... - 6,0
5 дидецилдиметиламмоний хлорид 70% -26,4 ... - 1,7
6 четвертичный кокоалкил амин этоксилат + 8,7 ... +10,0
7 водный раствор акрилового сополимера -7,4
8 натриевая соль полиакриловой кислоты -57.4
9 ПЭГ-400 -18,3
Как видно из приведенных результатов из всех исследованных соединений только четвертичный коалкил амин этоксилат перезаряжает поверхность до положительных значений. При концентрации данной добавки 0,6-1,5 г/л происходит изменение заряда поверхности диэлектрика с -31,0 мВ до 8,7-10,0 мВ, что сопоставимо с результатами кондиционирования в растворе зарубежного аналога. Следует отметить также, что предпочтительнее использовать раствор чертвертичного кокоалкин амин этоксилата концентрацией 0,6-0,8 г/л, так как при увеличении содержании данной добавки снижается моющая способность раствора.
Заключение
Установлено, что использование в растворе очистителя кондиционера 0,6-1,5 г/л четвертичного кокоалкил амин этоксилата позволяет перезаряжать поверхность отверстий диэлектрика с -31,0 мВ до 8,7-10,0 мВ.
Список литературы
1. Брусницына Л.А., Степановских Е.И. Технология
изготовления печатных плат: учеб. пособие.
Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. 200 с.
2. Смертина Т. Подготовка поверхности меди. Механическая или химическая? // Технологии в электронной промышленности. - 2005. № 3. - С. 26-31.
3. Капица М. Активация поверхности диэлектрика // Технологии в электронной промышленности. -2005. № 5. - С. 22-25.
4. Капица М. Подготовка поверхностей в производстве печатных плат // Технологии в электронной промышленности. - 2005. № 4. - С. 18-21.
5. Патент ИК № 2361772В, 01.2006
6. МШеп^еу Б. Особенности подготовки перед металлизацией и последующая металлизация перспективных материалов (AdvancedMaterials): тефлона, полиимида и др. Процессы фирмы А1о1есЬ (Германия) // Материалы докладов XII Международной конференции «Основные направления развития технологий, оборудования и материалов для производства печатных плат», -Москва, Россия 24-25 июня 2014. -С. 22-37.
