陳雪麗 王 翀

（電子科技大學(xué)材料與能源學(xué)院，四川 成都 610054）

何 為 張偉華 陳苑明

（珠海方正科技高密電子有限公司 珠海方正科技多層電路板有限公司，廣東 珠海 519175）

陶應(yīng)國(guó)

（四川海英電子科技有限公司，四川 遂寧 629000）

0 引言

隨著5G商用時(shí)代的來(lái)臨，5G基站等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在加速推進(jìn)，對(duì)通信印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）的要求更高、需求量更大，極大地推動(dòng)了PCB行業(yè)的快速發(fā)展。在5G基站中，通信背板是移動(dòng)基站中面積最大的線路板，通信背板的發(fā)展趨勢(shì)是承載子板的數(shù)量不斷增加、信號(hào)損耗不斷減少，推動(dòng)背板朝著尺寸更大、層數(shù)更多、板厚更厚、孔徑更小、布線更密的方向發(fā)展。多層通信背板的板厚/層數(shù)（多達(dá)10 mm/56層）不斷增加，而孔徑卻不斷減小（低至200 μm～500 μm），導(dǎo)致板的厚徑比（Aspect Ratio，AR）不斷增加[1]-[3]，這使得微小通孔鍍銅的難度不斷增加，這對(duì)通信背板通孔互聯(lián)技術(shù)提出了更大地挑戰(zhàn)。高厚徑比通孔電鍍銅是實(shí)現(xiàn)多層通信背板層間互連互通的關(guān)鍵技術(shù)，也是PCB行業(yè)研究人員長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)注的技術(shù)難點(diǎn)。

關(guān)于高厚徑比通信背板通孔電鍍銅技術(shù)，一般可以從電鍍?cè)O(shè)備和電鍍添加劑兩方面來(lái)研究。對(duì)于高厚徑比的微小通孔，電鍍過(guò)程中存在歐姆電阻與邊緣效應(yīng)。在傳統(tǒng)的直流電鍍中，歐姆效應(yīng)與邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的孔口/孔中心電流密度分布不均勻，往往會(huì)使微小通孔出現(xiàn)從孔口到孔中心鍍層厚度逐漸減小的現(xiàn)象，導(dǎo)致孔口/孔中心銅沉積地極度不均勻，形成狗骨形鍍層[4]，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)封孔[5][6]，難以實(shí)現(xiàn)層間良好的互聯(lián)互通。正反向脈沖電鍍是用于高厚徑比通孔電鍍的實(shí)用技術(shù)之一，由于其具有特殊的關(guān)斷時(shí)間，能有效補(bǔ)充孔中心的物質(zhì)消耗，在一個(gè)電鍍周期內(nèi)，短時(shí)高電流密度的反向脈沖可再溶解孔口鍍層的凸起，減小孔口與孔中心鍍層厚度差異，避免“狗骨”形鍍層的產(chǎn)生。正反向脈沖電鍍能有效提高鍍層均勻性，使其在高厚徑比通信背板通孔互連方面迅速得到重視。

工程初步擬定為固結(jié)灌漿施工方案。后經(jīng)洞口部位開(kāi)挖揭露地層條件看，表層崩積體下方為古河道沖積物，主要為泥沙層夾雜部分碎石、卵石等，且泥砂結(jié)合緊密，但無(wú)膠結(jié)情況。為進(jìn)一步確定該部位地層情況，經(jīng)在洞頂上方1m處探孔施工情況分析，主要為泥砂層。為取得較好的施工效果，調(diào)整該部位灌漿采用管棚灌漿方案，管棚為主，灌漿加固為輔。此種類型的管棚灌漿可采用花管灌漿工藝，在管棚管上間距0.5m打設(shè)一環(huán)出漿孔。同時(shí)由于為水平孔施工，孔斜不易保證，鉆孔灌漿可按開(kāi)挖段循環(huán)進(jìn)行。每循環(huán)灌漿孔孔深為20m。

高校管理“機(jī)關(guān)化”。行政凌駕于學(xué)術(shù)、教學(xué)之上，“官本位”盛行于校園，“學(xué)者爭(zhēng)相入仕”。隨著我國(guó)高校獨(dú)立法人地位的確立，高校在招生錄取、經(jīng)費(fèi)使用、機(jī)構(gòu)設(shè)置、建設(shè)項(xiàng)目安排、設(shè)備物資采購(gòu)、干部聘任和獎(jiǎng)金分配等方面擁有的自主權(quán)越來(lái)越多，高校領(lǐng)導(dǎo)干部和職能部門(mén)的權(quán)力也越來(lái)越大。而且高校黨政“一把手”多為廳級(jí)或副部級(jí)干部，其任免根據(jù)隸屬關(guān)系多由上級(jí)黨委組織部門(mén)實(shí)施。但如此一來(lái)，監(jiān)督往往鞭長(zhǎng)莫及，形同虛設(shè)。一方面高校內(nèi)部的紀(jì)檢監(jiān)察部門(mén)無(wú)法監(jiān)督自己的黨政領(lǐng)導(dǎo)；另一方面同級(jí)和上級(jí)黨委紀(jì)檢監(jiān)察部門(mén)的監(jiān)督，往往是在“東窗事發(fā)”之后才介入調(diào)查，這個(gè)時(shí)候已經(jīng)晚了“半拍”。

老版《梅葛》一書(shū)的后記，也印證上述工作原則。“在整個(gè)調(diào)查和搜集過(guò)程中，我們都堅(jiān)持與勞動(dòng)人民同吃、同住、同勞動(dòng)，參加了大戰(zhàn)鋼鐵和秋收秋種、辦人民公社等運(yùn)動(dòng)，大力向群眾宣傳黨的政策，因而很快地與勞動(dòng)人民打成一片，逐步熟悉了他們的生活、風(fēng)俗習(xí)慣和思想。”

本文以孔徑200 μm、厚徑比18∶1通孔板為研究對(duì)象，對(duì)比了直流電鍍和正反向脈沖電鍍對(duì)微小通孔金屬化的影響；設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)方法對(duì)脈沖電鍍參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，探究了正反向脈沖電鍍的電流幅值比、正反向脈沖時(shí)間比等關(guān)鍵操作對(duì)小孔鍍層均勻性的影響，為高厚徑比通信背板通孔互連的研究提供了技術(shù)指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 通孔測(cè)試板制備

1.3.2 鍍層性能測(cè)試

1.2 通孔電鍍銅

直流電鍍電流密度為1.6 A/dm2，脈沖電鍍平均電流密度為1.6 A/dm2，電鍍后結(jié)果如圖2。圖2中（a）和（d）分別為直流和正反向脈沖電鍍后通孔的截面圖，（b）和（c）為直流電鍍后孔口面銅和孔中心鍍層的切片圖，（e）和（f）為正反向脈沖電鍍后孔口面銅和孔中心鍍層的切片圖。根據(jù)式（1）計(jì)算均鍍能力TP，直流電鍍下TP只有約30%，而相同平均電流密度的正反向脈沖電鍍下TP卻可達(dá)63%，從切片圖可看到，脈沖電鍍明顯增加了孔中心銅厚，同時(shí)削減了孔口面銅厚度，故正反向脈沖電鍍較直流電鍍能顯著提高鍍層均勻性。

從極差分析結(jié)果可知，正反向脈沖電流幅值比和正向電流密度對(duì)通孔鍍層均勻性影響都較大，正反向脈沖時(shí)間比影響較小。從均值分析可知，使鍍層均勻性較好的較優(yōu)組合為正反向脈沖電流幅值比為1∶3.5，正反向脈沖時(shí)間比為100∶5，正向電流密度為1.5 A/dm2。

1.3 性能測(cè)定

1.3.1 通孔均勻性評(píng)價(jià)

固定基礎(chǔ)鍍液不變。以均鍍能力TP為指標(biāo)，按L9（33）正交表對(duì)脈沖電鍍參數(shù)（正反向脈沖電流幅值比、正反向脈沖時(shí)間比、正向電流密度）進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、圖3和圖4。

采用漂錫熱沖擊試驗(yàn)檢測(cè)測(cè)試板鍍層的可靠性，主要步驟為：將電鍍后的樣板置于120 ℃的恒溫干燥箱中烘烤4 h后冷卻至室溫，用自動(dòng)切片取樣機(jī)取需測(cè)試孔區(qū)域切片，隨即將其置于288 ℃的無(wú)鉛錫爐中進(jìn)行熱沖擊，經(jīng)過(guò)熱沖擊后的切片需冷卻至常溫再進(jìn)行下一次沖擊，一共沖擊5次，每次10 s。最后將切片灌膠，研磨、拋光、微蝕后，采用金相顯微鏡放大200倍觀察是否有孔裂、銅層斷層、分離等不良現(xiàn)象。

圖1 通孔鍍層均勻性表征示意圖

將依次經(jīng)開(kāi)料、層壓、鉆孔得到的通孔板經(jīng)過(guò)等離子體（plasma）除膠后，直接進(jìn)入水平化學(xué)沉銅線（線速：1.5 m/min，時(shí)間：40 min），為能較長(zhǎng)時(shí)間保存，測(cè)試板采用板電鍍線工藝在0.55 A/dm2電流密度下電鍍45 min，鍍層約5 μm?？讖?00 μm，板厚3.6 mm，尺寸46 cm×61 cm基板，用垂直連續(xù)電鍍（VCP）產(chǎn)線電鍍槽制作測(cè)試板，將部分基板銑為尺寸15 cm×5 cm的小板用哈林槽制作測(cè)試板。

取電鍍后的測(cè)試板做成切片，用磨拋機(jī)研磨、拋光至200 μm通孔孔中心處，用微蝕液咬蝕出晶界，采用奧林巴斯BX-51金相顯微鏡觀察通孔橫截面，測(cè)量不同部位的鍍層厚度。按式（1）六點(diǎn)法計(jì)算均鍍能力TP[7][8]，如圖1所示，a、b、c、d是鍍層的面銅厚度，e、f為孔中心的鍍層厚度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 直流電鍍與正反向脈沖電鍍對(duì)比結(jié)果

兩種電鍍基礎(chǔ)鍍液均為CuSO4·5H2O（95 g/L）、H2SO4（240 g/L）、Cl-（70 mg/L）；添加劑為羅門(mén)哈斯PPR-II系列，包括鍍銅光澤劑XB（2 mL/L）、PPR-II鍍銅輔助劑XC（15 mL/L）、穩(wěn)定劑R（0.4 mL/L）、補(bǔ)充劑（3 mL/L）。

測(cè)試板電鍍前需進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟為：除油（H2SO4：92 g/L，45 ℃±5 ℃，5 min）、水洗（去離子水）、酸洗（H2SO4：210 g/L，常溫，1 min）。采用東莞市力源電器設(shè)備有限公司的HPNF-2*Z50 AF150 A/10 V高頻正負(fù)脈沖電源，在VCP電鍍槽和1.5 L哈林槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將46 cm×61 cm測(cè)試板夾在產(chǎn)線電鍍夾上作為電鍍陰極，可溶性磷銅球（含磷0.05%）裝入鈦籃作陽(yáng)極。將15 cm×5 cm測(cè)試板夾在哈林槽中間作為電鍍陰極，可溶性磷銅板作為哈林槽陽(yáng)極。采用直流電鍍和正反向脈沖電鍍兩種電鍍方式?；A(chǔ)鍍液（VMS）為：CuSO4·5H2O、H2SO4、Cl-，添加劑為：羅門(mén)哈斯PPR-II系列（光澤劑XB、輔助劑XC、穩(wěn)定劑R、補(bǔ)充劑）；MPS（3-巰基-1-丙烷磺酸鈉）、SPS（聚二硫二丙烷磺酸鈉）、EO（環(huán)氧乙烷）-PO（環(huán)氧丙烷）。

圖2 直流電鍍（左）和正反向脈沖電鍍（右）后通孔切片圖

2.2 脈沖參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

二是一些項(xiàng)目監(jiān)理、施工單位對(duì)石漠化治理工程建設(shè)工作的認(rèn)識(shí)、重視不夠、組織乏力，部分工作人員責(zé)任心不強(qiáng)，具體工作存在缺位、失位情況，對(duì)工作中存在和出現(xiàn)的問(wèn)題未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效解決措施，對(duì)相關(guān)單位作出的整改要求不認(rèn)真落實(shí)，導(dǎo)致部分措施施工質(zhì)量不高，建設(shè)進(jìn)度緩慢。

由于互聯(lián)網(wǎng)的快速普及和發(fā)展，中國(guó)正成為全球奢侈品牌打破傳統(tǒng)的破冰之地，更成為創(chuàng)新?tīng)I(yíng)銷的先行戰(zhàn)場(chǎng)，中國(guó)消費(fèi)者的購(gòu)物行為和生活習(xí)慣成為了全球奢侈品牌們研究的典型樣本。據(jù)華麗志發(fā)布的《2017年度中國(guó)時(shí)尚消費(fèi)調(diào)查報(bào)告》顯示，2017年8090后高端時(shí)尚消費(fèi)者中，34.8%的人消費(fèi)的最貴單品價(jià)格在萬(wàn)元以上，其中有16.75%的男性消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的最貴單品是腕表。這在一定程度上說(shuō)明了，中國(guó)8090后正在成長(zhǎng)為鐘表品牌們的潛在客戶。

使用上述正交實(shí)驗(yàn)分析所得較優(yōu)脈沖參數(shù)組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)TP值分別為：71.5%、70.6%、72.5%，平均TP為71.5%，鍍層均勻性低于試驗(yàn)1的脈沖參數(shù)組合，可見(jiàn)最優(yōu)的脈沖參數(shù)組合為：正反向脈沖電流幅值比1∶3、正反向脈沖時(shí)間比20∶1、正向電流密度1.5 A/dm2，均鍍能力TP可達(dá)78%，圖5為最佳脈沖參數(shù)下的面銅、孔口、孔中心切片圖。

我們以羅哈PPR-II作為對(duì)照組，采用上述最佳脈沖參數(shù)在哈林槽中對(duì)自研正反方向脈沖添加劑配方進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以同樣的測(cè)試板在哈林槽中進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)TP值為78.5%、77.6%、78.9%，平均TP為78.3%，電鍍后通孔截面圖見(jiàn)圖6。與羅哈PPR-II系列鍍液相比，自研正反向脈沖添加劑鍍液配方對(duì)孔徑200 μm、厚徑比18∶1的通孔能達(dá)到類似的電鍍效果。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果

圖3 脈沖參數(shù)的均值主效應(yīng)圖

圖4 在不同脈沖參數(shù)下電鍍后通孔的截面圖例

圖5 最佳組合參數(shù)下電鍍后切片圖（a）面銅、（b）孔口、（c）孔中心

圖6 自研鍍液配方電鍍后通孔截面圖

2.3 鍍層可靠性

使用自研鍍液配方電鍍后的測(cè)試板經(jīng)過(guò)漂錫熱沖擊試驗(yàn)，從圖7可以看出，鍍層未出現(xiàn)孔裂、銅層斷層、分離等不良現(xiàn)象，說(shuō)明銅鍍層的可靠性良好，符合印制電路板相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖7 漂錫后通孔金相照片

3 結(jié)論

（1）對(duì)孔徑200 μm、厚徑比18∶1通孔，電流密度相同時(shí)，在正反向脈沖電鍍下鍍層均勻性遠(yuǎn)高于直流電鍍，說(shuō)明正反向脈沖電鍍適用于高厚徑比微通孔的電鍍。

（2）通過(guò)正交試驗(yàn)得到高厚徑比通孔電鍍銅的最優(yōu)脈沖參數(shù)組合為：正反向脈沖電流幅值比1∶3、正反向脈沖時(shí)間比20∶1、正向電流密度1.5 A/dm2，該參數(shù)組合下鍍液均鍍能力TP可達(dá)78%。將該參數(shù)用于自研鍍液配方，可達(dá)到類似的電鍍效果，且漂錫實(shí)驗(yàn)測(cè)試后無(wú)爆板、氣泡、孔裂、銅層斷裂等不良現(xiàn)象，抗熱沖擊性能良好，符合PCB可靠性的要求。

4 致謝

本項(xiàng)目的工作得到廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No.2019B090910003）、珠海市引進(jìn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（No.ZH0405190005PWC）、珠海市科技項(xiàng)目（No.ZH01084702180040HJL）和四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2019ZHCG0020）的資助。