缓蚀剂抑制印制电路板铜层腐蚀的研究

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金属铜因其具有低电阻率、高可靠性和良好延展性等特性而被广泛应用在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)导电图形的制作。在PCB制作过程中,裸露的铜面与与氯离子接触会导致铜面的的腐蚀,破坏信号完整性,造成返工和退单等问题,给企业造成极大的经济损失。因此,PCB制作工程中的采取适当防腐措施对得到良好合格的PCB产品至关重要。为了有效地抑制H2SO4对铜层的腐蚀,延长基板储存时间,防止孔内出现断铜而造成后续电镀不良的问题,本文选择在PCB基板钻孔沉铜后酸浸液中加入微量三甲基苯并噻唑鎓碘化物(MBI)进行铜面防腐。通过电化学研究发现,三甲基苯并噻唑鎓碘化物MBI是一种优秀的混合型缓蚀剂,同时MBI的加入并没有改变H2SO4对铜在阴极腐蚀机理,而是通过覆盖铜与H2SO4的反应活性位点来抑制铜的腐蚀,当MBI浓度为0.2m M时,腐蚀电流密度降到0.84μAcm-2,腐蚀电位负移至-117 m V/SCE,腐蚀抑制效率达到94.80%。在自组装膜6-(二丁氨基)-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇(TDD)-SAM的研究中发现随着自组装时间和溶液浓度的增加,电流显着下降,TDD-SAM渐抑制了铜的阳极溶化。将TDD改性铜和另一种三嗪类缓蚀剂TMTA改性铜的电化学阻抗进行比较发现TDD-SAM具有更好的电化学性能,当TDD浓度为2 m M自组装时间12h时,抑制效率分别达到97.91%,而同等情况下TMTA改性铜在3.5%的缓蚀效率只有90.55%,这表明链长可以增加SAM的缓蚀性能,大分子有机物更容易在铜表面吸附。通过扫描电镜,X射线能谱仪扫描发现,MBI在铜表面有极强的吸附性能,与空白溶液作对比,铜在加入缓蚀剂的硫酸溶液中有优异的防腐蚀性能,浸泡36h之后由于打磨而存在的划痕还清晰可见,这表明MBI通过吸附在铜表面阻隔氧气和氢离子对铜的攻击。通过傅里叶红外曲线法和接触角测试发现TDD可以通过自组装的方式吸附在铜表面形成一层致密的有机保护疏水膜。计算机模拟结果表明:有机物MBI、TDD所含有的N、S原子和6元杂环周围分布着大量的电子云,金属铜杂化轨道表明其周围分布着可以接受孤对电子的空轨道,这导致MBI、TDD可以近乎平行地吸附在铜表面,更好地阐释了MBI、TDD吸附在铜表面抑制其在腐蚀介质中腐蚀的机理。
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