- •Введение
- •Общие сведения и указания по выполнению лабораторных работ
- •Лабораторная работа № 1 исследование электрохимического процесса осаждения пленок
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Законы Фарадея
- •1.3. Электрохимическое осаждение меди
- •1.4. Структура покрытий
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 2 фотолитография – основной способ формирования топологической структуры печатных плат
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Воздействие актиничного излучения на вещество
- •1.3. Основные характеристики светочувствительных материалов
- •1.4. Оптические явления в системе фотошаблон – фоторезист – подложка
- •1.5. Основные операции фотолитографического процесса
- •1.5.1. Подготовка поверхности заготовок
- •1.5.2. Нанесение и сушка резиста на подготовленную поверхность
- •1.5.3. Формирование скрытого изображения
- •1.5.4. Проявления скрытого изображения и задубливание фоторезиста
- •1.5.5. Перенос изображения контактной маски на подложку
- •1.5.6. Удаление фоторезиста
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 3 Технологические процессы изготовления односТоронних и двухсторонних печатных плат
- •1. Краткие Теоретические сведения
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Создание рисунка проводников пп
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 4 Технологические процессы изготовления многослойных печатных плат
- •1. Краткие Теоретические сведения
- •1.1. Основные понятия и определения. Основные конструкционные характеристики мпп
- •1.2. Создание рисунка проводников мпп
- •1.2.1. Субтрактивная технология получения рисунка слоев мпп
- •1.2.2. Технология формирования проводящего рисунка мпп методом полного аддитивного формирования слоев (пафос)
- •1.2.3. Некоторые технологические особенности получения мпп
- •1.2.4. Некоторые особенности применения фр при создании топологических структур высокой плотности
- •1.3. Получение наружных слоёв мпп
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 5 изучение свойств ПриПоев и флюсов
- •1. Краткие Теоретические сведения
- •Физико – химические основы процессов пайки
- •1.2. Материалы для монтажной пайки
- •1.2.1 Низкотемпературные припои
- •1.2.2. Высокотемпературные припои
- •1.2.3. Припои для бессвинцовой пайки
- •1.2.4. Флюсы для монтажной пайки
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 6 Монтажная микросварка
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Классификация видов сварок
- •1.2. Микросварка в производстве изделий электроники
- •1.3. Механизм образования сварного шва
- •1.4. Термокомпрессионная микросварка
- •1.5. Ультразвуковая сварка
- •1.6. Микросварка расщепленным электродом
- •1.7. Точечная электродуговая сварка
- •1.8. Сварка микропламенем
- •1.9. Лучевая микросварка
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 7 технологический процесс сборки и монтажа печатного узла
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Основные этапы техпроцесса сборки и монтажа
- •1.2. Разработка маршрутного техпроцесса
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 8 Технологический процесс сборки и монтажа поверхностно - монтируемых компонентов (пмк)
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Преимущества тмп
- •1.2 Компоненты поверхностного монтажа
- •1.3. Типы пм
- •1.4. Основные операции технологии пм
- •1.4.1.Трафаретная печать припойной пастой
- •1.4.2. Монтаж компонентов
- •1.4.3. Пайка компонентов
- •1.4.4. Очистка (отмывка флюса)
- •1.4.5. Контрольные операции
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 9 технология монтажа объемных узлов
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1.Технология жгутового монтажа
- •1.2. Технология монтажа с использованием ленточных проводов
- •1.2.1. Размещение ленточных проводов
- •1.2.2. Способы прокладки ленточных проводов
- •1.2.3. Способы закрепления ленточных проводов
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Лабораторная работа № 10
- •1.1.2. Методы бескорпусной герметизации.
- •1.1.3. Методы корпусной герметизации
- •1.2. Влагозащита печатных узлов
- •1.2.1. Требования к вп
- •1.2.2. Основные влагозащитные полимерные покрытия
- •1.2.3. Методы нанесения вп
- •1.3. Механизмы отказов пу при повышенной влажности
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Оборудование и материалы
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3. Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Заключение
- •Термины и определения
- •Оглавление
1.3. Электрохимическое осаждение меди
Чаще всего в технологии ЭС для формирования проводников используют пленки меди (Cu: атомный вес А = 63,54; плотность ρ=9 г/см3) обладающей высокой электропроводностью. Медь в растворе может находиться в виде ионов и. Если в сернокислый электролит на основепогрузить медную пластину, то в растворе параллельно протекают две реакции:
, (1.8)
. (1.9)
Из результатов термодинамических расчетов следует, что при концентрациях , приблизительно равных 1 Моль/л, встречающихся на практике, концентрацияв десятки раз меньше. Поэтому потенциал медного электрода, погруженного в такой раствор, примет значение, отвечающее электродному равновесию:
. (1.10)
Так как равновесный потенциал реакции (1.10) соответствует области термической устойчивости воды, то на аноде протекает реакция растворения (ионизации) Cu, а на катоде – выделения меди.
Электролиты, используемые для осаждения меди, можно разделить на два основных класса: кислые и комплексные, в которых медь находится в виде отрицательно или положительно заряженных комплексных ионов.
Кислые электролиты применяют для наращивания толстых слоев меди на изделия из стали, меди, никеля и др. металлов
Кислые электролиты просты по составу и устойчивы. Они допускают работу при высоких плотностях тока, особенно при повышенной температуре и перемешивании. Медь выделяется на катоде в результате разряда двухвалентных ионов при положительном потенциале, почти не зависящем от плотности тока. Медные слои, полученные из этих электролитов, достаточно плотные. Однако в кислых электролитах невозможно осаждать медь на металлы с электроотрицательностью большей, чем у меди.
Наиболее простыми по составу и стабильными в эксплуатации являются сульфатные (сернокислые электролиты). При погружении в сернокислый электролит эти металлы вытесняют медь из , образуя рыхлый осадок. Поэтому перед меднением поверхностей из таких металлов на них необходимо нанести тонкий слой (~ 3 мкм) меди из других электролитов, например, цианистых, или получить слой никеля из кислого электролита.
Концентрация серной кислоты в электролите имеет существенное значение. Если она недостаточна, соль одновалентной меди подвергается гидролизу с образованием нерастворимого гидрата закиси меди и темно-красного порошка закиси меди по реакции:
. (1.11)
В результате электролит загрязняется взвешенными частицами порошкообразных меди и , а качество осажденных медных слоев ухудшается. Они получаются темными, шероховатыми, рыхлыми и с включениями закиси меди.
При достаточно высокой концентрации серной кислоты в электролите сернистокислая медь окисляется кислородом воздуха с образованием сернокислой меди по реакции:
. (1.12)
В таких электролитах закись меди растворяется по реакции:
, (1.13)
что предотвращает накопление одновалентных ионов меди и гидрата закиси меди, ухудшающих качество осаждаемых пленок.
Для всех электролитов допустимый предел плотности тока тем выше, чем больше концентрация соли меди в растворе. Для получения мелкозернистых блестящих пленок, в электролит добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), в результате чего происходит изменение структуры осадков. В качестве ПАВ используют амиловый спирт, сульфокислоты (до 0,5 г/л), клеи (до 0,01 г/л) и т. п. вещества.
Сернокислые электролиты не агрессивны по отношению к фоторезисту и позволяют получать эластичные мелкозернистые покрытия.
На практике обычно используют сернокислые электролиты состав, которых приведен в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Состав сернокислого электролита
Компоненты |
Концентрация компонентов в электролите, г/л | ||
1 |
2 |
3 | |
200 |
300 |
60 – 80 | |
5 |
75 |
150 – 160 | |
C2H5OH |
2 |
2 |
– |
NiSO4 |
– |
1 |
– |
NaCl |
– |
0,03 – 0,05 |
0,03 – 0,05 |
ПАВ |
– |
0,4 – 0,6 |
0,4 – 0,6 |
Таблица 1.2
Режимы осаждения меди
Температура, оС |
18 – 20 |
40 – 45 |
18 – 25 |
Катодная плотность тока, А/дм2 |
0,5 – 3 |
3 – 10 |
3 – 5 |
Выход по току, % |
95 |
98 |
– |