Отечественные композиции для меднения печатных плат не удовлетворяют требованиям по равномерности покрытия в отверстиях, а также стабильности и ресурсу электролита. Для создания нового высокоэффективного электролита для гальванического меднения отверстий печатных плат коллектив ученых РХТУ имени Д. И. Менделеева исследовал ряд органических добавок и выбрал оптимальные.
Современный мир электроники немыслим без печатных плат (ПП). Это необходимый элемент практически любых приборов, начиная от холодильников и смартфонов и заканчивая космической и военной техникой. ПП представляет собой пластину из диэлектрика (стеклотекстолит, гетинакс), на поверхности и в объеме которой сформированы электропроводящие элементы электронной схемы, предназначенные для электрического и механического соединения компонентов электроники.
С учетом современных требований к габаритам и компактности изделий наиболее востребованными в промышленности стали многослойные печатные платы (МПП), представляющие собой запрессованные чередующиеся слои диэлектрика с нанесенным токопроводящим рисунком (ТПР).
ТПР располагаются на внешних сторонах платы и на поверхности внутренних слоев диэлектрика, электрическая связь между которыми осуществляется металлизацией сквозных отверстий ПП. С развитием электронной промышленности все более ужесточаются требования к качеству многослойных печатных плат, усложняется их конструкция и возрастает класс точности.
Это означает снижение ширины дорожек ТПР, расстояния между краями соседних проводников, а также диаметра отверстий и аспектного отношения (отношения толщины платы к диаметру отверстия). В связи с этим становится все труднее обеспечивать качественную металлизацию отверстий МПП. Для меднения отверстий современных МПП требуются высокотехнологичные электролиты, обладающие высокой рассеивающей способностью, обеспечивающие равномерность медного покрытия при малом отношении диаметра отверстия к толщине ПП.
Рассеивающая способность электролитов, как известно, зависит от таких электрохимических факторов, как электропроводность, поляризуемость, которые в свою очередь зависят от состава электролита. Для обеспечения требуемой рассеивающей способности электролита в зарубежных технологиях используются функциональные добавки, сочетание которых позволяет добиться высокой рассеивающей способности, обеспечивающей равномерность покрытия в отверстиях ПП.
Отечественные композиции для меднения печатных плат не удовлетворяют требованиям по равномерности покрытия в отверстиях, а также стабильности и ресурсу электролита. Российские производители вынуждены использовать импортные технологии, известными недостатками которых являются их высокая стоимость, необходимость складских запасов и санкционные риски.
Для создания нового высокоэффективного электролита для гальванического меднения отверстий печатных плат коллективом ученых РХТУ имени Д. И. Менделеева был исследован ряд органических добавок. Были подобраны три типа добавок: ингибитор, выравниватель и ускоритель.
В качестве ингибирующей добавки подобрано полимерное соединение, большие молекулы которого, адсорбируясь на покрываемой поверхности и образуя барьер для проникновения ионов меди, ингибирует процесс осаждения меди, что способствует формированию более плотных мелкокристаллических осадков.
В качестве выравнивателя использован катионоактивный ПАВ, содержащий атом азота с положительным зарядом. Благодаря этому, выравниватель электростатически адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности катода, причем преимущественно на входе в отверстие ПП, способствуя равномерности покрытия по толщине в областях с более низкой и более высокой плотностью тока.
В качестве ускоряющей добавки было подобрано серосодержащее органическое соединение, концентрируется, главным образом, в середине отверстий ПП, что способствует осаждению равномерных по толщине покрытий.
Разработан электролит меднения сквозных отверстий МПП, позволяющий при катодной плотности тока () 1,5–5,5 A/дм2, температуре () 20–35℃ и перемешивании за счет возвратно-поступательного движения катода получать равномерные по толщине покрытия как внутри отверстий, так и на поверхности МПП, сопоставимые по равномерности, пластичности и блеску с лучшими зарубежными аналогами.
Исследование проведено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России, а его результаты опубликованы в International Journal of Corrosion and Scale Inhibition.