工藝條件對(duì)線路板化學(xué)鍍鈀的影響分析

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（肇慶國(guó)華電子有限公司 廣東 526040）

在電子產(chǎn)業(yè)運(yùn)行及發(fā)展中，為了更好的解決互聯(lián)延遲所引發(fā)的危機(jī)，通過鍍鈀工藝的使用，獲得最佳鍍液配方以及工藝條件，有效增強(qiáng)鍍層的粘結(jié)力，同時(shí)也可以提高其耐腐蝕性及焊性目的。在以往的工藝產(chǎn)業(yè)中，通常將銅作為連接工藝，這種工藝形式雖然被廣泛運(yùn)用在電子產(chǎn)品的導(dǎo)線及接觸端，但是，在空氣條件下容易發(fā)生銅氧化的問題，從而影響導(dǎo)電性能。因此，在工藝產(chǎn)業(yè)運(yùn)行及發(fā)展中，根據(jù)化學(xué)鍍的工藝特點(diǎn)，在具體的使用中，存在著成本低以及設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用在復(fù)雜的導(dǎo)電以及非導(dǎo)電表面沉積中可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高工藝研究及技術(shù)使用的效率。研究中，分析工藝條件對(duì)線路板化學(xué)鍍鈀的影響，結(jié)果如下。

1.技術(shù)背景

在線路板化學(xué)鍍鈀問題研究中，電子基板在設(shè)計(jì)中，存在著獨(dú)立性的布線分布模式，通過銅電極、銅布線的科學(xué)使用，可以形成鍍鎳膜工藝，以增強(qiáng)化學(xué)鍍鎳工藝的使用效果，滿足工業(yè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及穩(wěn)步發(fā)展需求。而且，在鍍鎳膜/鍍金工藝中，為了避免腐蝕擴(kuò)散問題的出現(xiàn)，需要形成3μm的鍍鎳膜，增強(qiáng)線路板實(shí)驗(yàn)操作的穩(wěn)定性，滿足工業(yè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及電子元件的配比及時(shí)延需求，推動(dòng)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。伴隨電子信息技術(shù)的產(chǎn)業(yè)運(yùn)行及穩(wěn)步發(fā)展，通過致密化工藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在線路板設(shè)置的過程中，應(yīng)該將線路、空間進(jìn)行處理，并將其控制在合理的范圍內(nèi)，保證布線與鎳異常沉淀的有效性，提高電路系統(tǒng)的使用效果。整個(gè)過程中，需要減少化學(xué)鍍鎳的處理效果，一定要避免布線沉降不合理問題的出現(xiàn)，為電子產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及持續(xù)發(fā)展提供參考[1]。

結(jié)合化學(xué)鎳鈀金表面的處理特點(diǎn)，其工藝優(yōu)勢(shì)如下：第一，通過化學(xué)鍍靶工藝的引入，可以利用鈀層阻擋優(yōu)勢(shì)，避免鎳擴(kuò)散及遷移問題的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)阻擋鎳及浸金溶液的充分接觸，有效避免化學(xué)鎳金表面工藝出現(xiàn)黑盤的問題，充分滿足工藝產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及持續(xù)發(fā)展需求。第二，在化學(xué)鍍鈀完全溶解的情況下，在合金接口上會(huì)出現(xiàn)高鱗片層，之后在鍍鈀溶解之后會(huì)增強(qiáng)鎳合的整體效果，提高焊點(diǎn)的可靠性，充分滿足電子產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行及持續(xù)發(fā)展需求。第三，根據(jù)化學(xué)鍍靶工藝的特點(diǎn)，在實(shí)際的工藝選擇中，通過耐磨性、大金線性能的分析，可以提高連接的穩(wěn)定性，降低電路板表面的處理成本，提高電子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益。

2.實(shí)驗(yàn)分析

在鍍靶層性能分析的過程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響因素較多，如，工藝條件下溫度、pH值等都會(huì)對(duì)化學(xué)鍍靶的結(jié)果造成影響，因此，在具體的實(shí)驗(yàn)分析中，需要根據(jù)這些影響因素，對(duì)化學(xué)鍍靶的各項(xiàng)影響因素進(jìn)行分析，以便確定出最佳的工藝方案。

(1)實(shí)驗(yàn)材料

在實(shí)驗(yàn)的過程中，采用了5×5cm的銅基線路板作為測(cè)試片。

化學(xué)鍍鎳液配方主要包括：120mL/L的HDQ-209M化學(xué)鎳鍍液、45mL/L的HDQ-209A化學(xué)鎳鍍液、3mL/L的HDQ-209D化學(xué)鎳鍍液。化學(xué)鍍鎳工藝分析中，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：第一，鍍液pH=4.7；第二，化學(xué)鍍溫度84℃；第三，化學(xué)鍍時(shí)間25min。

化學(xué)鍍鈀液配方：0.005mol/L的硫酸四氨鈀（Pd（NH3）4SO4）、0.01mol/L的還原劑次磷酸鈉（NaH2PO2·H2O）、0.1mol/L絡(luò)合劑有機(jī)胺A、甘氨酸0.08mol/L、穩(wěn)定劑B 0.3mol/L、穩(wěn)定劑C 1ppm[2]。

(2)實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試

①沉積速率測(cè)試

在沉積速率測(cè)試的過程中，根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，選擇牛津X-Strata920膜厚測(cè)試儀。實(shí)驗(yàn)過程中要對(duì)線路板的正反面進(jìn)行測(cè)量，最終確定鍍層的厚度，并測(cè)量鍍層厚度的平均值。

②綁定測(cè)試

在綁定測(cè)試的過程中，實(shí)驗(yàn)中需要選擇ASM-EG60全自動(dòng)焊線機(jī)，之后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)基本需求，進(jìn)行鎳鈀金鍍綁定性能的檢測(cè)分析。綁定測(cè)試的實(shí)驗(yàn)要求如下：第一，鍵合溫度需要設(shè)置為170℃，金線直徑為0.015mm；第二，使用DAGE4000推拉力測(cè)試儀對(duì)線路板進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，將拉線速度控制在20mil/s。

③鍍液穩(wěn)定性測(cè)試

在鍍液穩(wěn)定性測(cè)試的過程中，應(yīng)該將溫度控制在50℃，pH為7.2的條件下，利用慧彩HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋持續(xù)加熱化學(xué)鍍鈀液，實(shí)驗(yàn)人員要認(rèn)真記錄鍍液或是杯臂上的金屬鈀時(shí)間，為之后的穩(wěn)定性測(cè)試提供參考。

3.結(jié)果結(jié)論

(1)溫度的影響

第一，溫度對(duì)鍍速度的影響。在pH值為7.2時(shí)，化學(xué)鍍鈀的沉積速度與溫度存在著曲線變化，也就是說，在溫度影響下，沉積率與溫度呈現(xiàn)出正比狀態(tài)。如，在45-60℃條件下的沉積率與溫度分析中，其計(jì)算方法如公式（1）[3]。式中的ν（μm/min）是沉積速率，θ（℃）是溫度。在溫度升高的情況下，沉積速率逐漸增加，同時(shí)可以提高離子的運(yùn)動(dòng)速率，增強(qiáng)鈀沉積的整體速率。

第二，溫度對(duì)膜層表面的影響。根據(jù)化學(xué)鍍鈀實(shí)驗(yàn)的的情況，鍍穩(wěn)溫度對(duì)Pd膜的顆粒生長(zhǎng)、致密度等存在關(guān)聯(lián)，當(dāng)施鍍溫度為40℃時(shí)，Pd膜的顆粒尺寸較小，整個(gè)膜的致密度也就越差。在溫度不斷增長(zhǎng)的情況下，當(dāng)溫度達(dá)到了70℃時(shí)，鍍層的溫度越高，Pd膜的邊界粘連情況越模糊，而且，相關(guān)的顆粒逐漸發(fā)生融合狀態(tài)，而且沒有不飽滿及鍍層破損的問題。對(duì)于這種情況，主要是由于施鍍過程中，液體揮發(fā)現(xiàn)象逐漸增強(qiáng)，而且，液體中含有較多的氣泡，導(dǎo)致膜層與合金融合度不高，從而影響循環(huán)使用效果[4]。

(2)穩(wěn)定劑對(duì)鍍液的影響

在鍍液穩(wěn)定性分析的過程中，與化學(xué)鍍鎳的流程一致，同樣的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系中，會(huì)不可避免的產(chǎn)生微小、具有催化的活性微粒，之后進(jìn)行自催化反應(yīng)，整個(gè)過程中鍍液會(huì)將金屬鈀析出，通過加入不飽和有機(jī)酸（含有碳碳雙鍵）可以改善鍍液的穩(wěn)定性。需要注意的是，不同穩(wěn)定劑化學(xué)鍍鈀液的穩(wěn)定性存在差異，如表1所示。根據(jù)表1結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在沒有添加穩(wěn)定劑的情況下，鍍液在520℃的環(huán)境下持續(xù)加熱40min時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重析出的情況；在添加了0.3mol·L-1的不飽和有機(jī)酸B時(shí)，鍍液的穩(wěn)定性也會(huì)提高[5]。

表1 不同穩(wěn)定劑化學(xué)鍍鈀液的穩(wěn)定性

(3)pH值的影響

化學(xué)鍍靶實(shí)驗(yàn)中，化學(xué)鍍鈀與pH的影響分析中，結(jié)果如下：第一，當(dāng)pH值在6-8的范圍內(nèi)時(shí)，變化速率逐漸明顯，而且沉降速率也得到了明顯提升，從0.009μm/min提升到了0.01μm/min。在鍍液的pH值增加的情況下，鍍液中的OH-數(shù)量增多，而且會(huì)鈀離子發(fā)生還原反應(yīng)，降低的H+的數(shù)量，在這種情況下，生態(tài)原子氫生長(zhǎng)速度增加，鈀沉降率也會(huì)不斷提升。第二，在溫度為50℃的情況下，不同pH值下得到的鈀層表面存在差異，在鍍層表面大部分結(jié)晶細(xì)致的情況下，沒有缺陷變化，但是，在局部存在著少量微孔問題[6]。

(4)鍍液性能的影響

在實(shí)驗(yàn)分析的過程中，通過優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的使用，可以提高鍍液、鍍層的分析效果。第一，鍍液壽命分析中，需要選擇最優(yōu)的鍍液配比，將pH值設(shè)定為7.2，將溫度控制在50℃，之后進(jìn)行鍍液壽命實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。在實(shí)際的檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)鍍液在4MTO的情況下區(qū)域穩(wěn)定狀態(tài)，這種實(shí)驗(yàn)條件下，之后少量鈀析出，滿足工業(yè)生產(chǎn)中鍍速在0.008～0.013μm/min范圍需求。第二，在鍍層性能分析的過程中，在實(shí)驗(yàn)的過程中，通過最優(yōu)配方的設(shè)定，可以保證實(shí)驗(yàn)鍍層表面的干凈、整潔，而且無明顯缺陷問題。但是需要注意的是，按照化學(xué)鍍鎳/鈀/金工藝流程的實(shí)驗(yàn)方法，在進(jìn)行金線鍵測(cè)試的過程中，鎳層、鈀層和金層的厚度分別為3～4μm、0.12～0.20μm和0.025～0.050μm，也就是說，在斷裂層的實(shí)驗(yàn)分析中，鎳鈀金鍍層具有良好的金線鍵合能力[7]。

4.結(jié)束語

總而言之，在實(shí)驗(yàn)的分析中可以得到以下結(jié)論：

（1）溫度在40-50℃的范圍內(nèi)，化學(xué)鍍靶的表面呈現(xiàn)出完整、無缺陷的狀態(tài)。

（2）在鍍液的pH值在6.0-7.8的范圍內(nèi)，鍍層的表面呈現(xiàn)出完整的狀態(tài)，同時(shí)對(duì)鍍層的腐蝕性較低。

（3）最佳工藝條件下，鈀層性能良好，而且可以減少鍍金中對(duì)鎳層造成的影響，同時(shí)，這種情況下具有耐腐蝕工藝良好的優(yōu)勢(shì)，可以被運(yùn)用在線路板鎳鈀金的工藝生產(chǎn)中。