14. Характеристики меди

Медь как основной проводящий металл получила широкое применение при изготовлении печатных плат. Она обладает превосходной электропроводностью, низкой стоимостью, легко наносится гальваническим способом и дает очень надежные результаты. Гальваническое покрытие из других металлов, нанесенное поверх меди, имеет превосходное сцепление с медным основанием.

Военные технические условия MIL-Std-275B устанавливают, что покрытие в металлизированных отверстиях должно быть медным и толщина меди должна быть не менее 25 мкм.

Наиболее широко применяют пирофосфатный, сернокислый и борфтористоводородный электролиты. Дальнейшие подробности по выполнению процессов гальванического меднения можно получить из литературных источников [10, 12, 20, 22] и из фирменных инструкций. Составы электролитов и режимы работы ванн даны в табл. 5.2, 5.5 и 5.7.

15. Меднение в пирофосфатном электролите

В настоящее время пирофосфатные электролиты меднения являются основными, удовлетворяющими требования металлизации сквозных отверстий печатных плат. При меднении в этих электролитах может быть получено близкое к 1 : 1 отношение толщины покрытия в отверстии и по поверхности платы, осажденные покрьггия получаются гладкие, плотные и мелкокристаллические. Предпочтителен состав электролита с содер!жанием соединений калия, так как он более стабилен, имеет лучшую электропроводность, растворимость солей и шире допустимые пределы плотности тока. В случаях применения блескообразователей покрытия получаются тверже, чем получаемые осаждением меди из сернокислых и борфтористоводородных электролитов. Бле-скообразователь вызывает также повышение внутренних напряжений в осадках и увеличивает возможность растрескивания, особенно когда он присутствует в избытке или частично разложился (табл. 5.1).

Компоненты и их значение. Пирофосфат служит для образования растворимого комплексного соединения с медью. Для получения хорошего гальванического покрытия

Таблица S.i

Типовой состав и условия работы для пирофосфатного электролита меднения

Состав

Условия работы

количество ионов пирофосфата по весовому соотношению должно превышать количество ионов меди в 7-8 раз. При отношении ниже 7 осадок по внешнему виду становится шероховатым и неоднородным по окраске. Уменьшение содержания пирофосфата снижает также кроющую способность раствора. Избыток пирофосфата является желательным для повышения растворимости анодов, кроющей способности и удельной электропроводности, но при повышении температуры] вызывает образование ортофосфата. Щавелевокислый или лимонно-кислый калий являются буферами и могут быть добавлены в электролит для повышения растворимости анодов. Аммиак способствует растворению анодов и образованию блестящих осадков. Снижение

концентраций аммиака ниже 0,7 г/л приводит к образованию осадков тусклых и часто неоднородных по цвету. Снижение растворимости анодов приводит к отложению грубых осадков. Нитрат (NOg) добавляется в некоторые электролиты для увеличения рабочей плотности тока за счет замедления процесса восстановления ионов водорода Н в Нг.

Ортофосфат в какой-то мере способствует растворению анодов и действует как буфер, но его образование нежелательно, так как снижает удельную электропроводность раствора, сокращает пределы гальванического покрытия и является причиной образования слоистых осадков.

Факторами, способствующими образованию ортофосфата, являются: снижение рН, повышение рабочей температуры и изменение соотношения количества ионов (Р2О7)-* и Си+. Ортофосфат образуется при гидролизе пирофосфата, как показывает реакция (4):

(Р207)-*+Н20 2HPOJ2. (4)

Эксплуатация и контроль ванны 1. рН. рН определяется рН-метром или индикаторной бумагой. Приповышении рН выше 8 пределы растворимости анодов, содержания меди, рабочей плотности тока снижаются. При понижении рН ниже 8 происходит уменьшение кроющей способности и повышение содержания ортофосфата.

2. Температура. Температура выше 60° С является причиной быстрого образования ортофосфата. Обогрев ванны должен быть равномерным, необходимо избегать местного нагрева.

3. Аноды. Лучшими являются аноды из листовой электролитической меди, из прокатной электролитической меди или меди марки OFHC, не содержащие олово, никель, серебро и свинец. Аноды должны быть без чехлов.

4. Фильтрация. Фильтрация должна быть непрерывная или периодическая через активированный уголь (для удаления органических загрязнений, масел). Активированный уголь не должен содержать серу. Следует применять его Специальный сорт, предназначенный для гальванических процессов. После применения активированного угля присадки частично регенерируются.

5. Анализы. Следует проводить регулярно анализы на содержание меди, пирофосфата и аммония. Может также определяться содержание ортофосфата. Методика выполнения анализов дана в разд. Контроль процессов .

Дефекты покрытий. 1. Загрязнения. Электролит пирофосфатного меднения не восприимчив к большинству