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印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)作为电子产品元器件的载体,是电子产品的重要组成部分,实现电子产品功能的基础。随着电子产品的功能不断强大,样式不断新奇化,其对PCB的要求也越来越微型化和高阶化,尤其是高密度互联(High Density Interconnect,HDI)印制电路板,越来越广泛的应用于各种电子产品。然而,现有微型高阶化的PCB已经难以满足5G通讯技术领域的需求。因此,研究和开发符合5G通讯技术领域需求的高精细、高规整、高品质的PCB精细线路制作技术成为PCB行业的迫切任务。本文以电解蚀刻为基础,首先设计出一种集电解蚀刻与铜回收于一体的新型电解蚀刻技术;研究了电解蚀刻体系,大幅度提高了精细线路品质;研究了缓释剂抑制精细线路侧蚀的机理;具体研究内容和相关结论如下;1、电解蚀刻缓蚀剂对PCB精细线路品质改善研究(1)研究了CuCl2浓度、HCl浓度、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMTD)浓度、电流密度、温度、打气搅拌速度、板间距等因素对PCB精细线路蚀刻因子的影响。结果表明,当CuCl2浓度为30-50g/L,HCl浓度为0.36-0.60mol/L,DMTD浓度为10-20mg/L,电流密度为2.0-2.8A/dm2,温度为25-35℃,打气搅拌速度为中速,板间距为5.0-6.0cm时,精细线路的蚀刻因子都能达到5以上,线路品质高。(2)以CuCl2浓度、HCl浓度、DMTD浓度、电流密度四个主要的影响因素进行了L9(34)的正交优化试验,在最优电解蚀刻参数条件(DMTD的浓度为15mg/L,CuCl2浓度为30g/L,HCl浓度为0.48mol/L,电流密度为2.4A/dm2)下;精细线路的平均蚀刻因子达到了7.53,远高于减成法(2.57)和不含缓蚀剂电解蚀刻(3.94)的蚀刻因子。(3)基于缓释剂可以大幅度改善精细线路品质的实验结果,进一步探讨了其他缓蚀剂对精细线路品质的改善效果,结果表明:L-苯丙氨酸(PHA)蚀刻因子达到了6.39,L-色氨酸(TPA)蚀刻因子达到了5.40,苯并三氮唑(BTA)的蚀刻因子达到了5.71,所有测试的缓蚀剂均能极大地提升PCB精细线路的品质。其PCB精细线路平整度、规则度、均匀度均远远优于无缓蚀剂的电解蚀刻线路。(4)通过XRD和EDS对电解蚀刻回收的金属分析表明,电解蚀刻制PCB精细线路时,同步回收的产物为铜,其回收率达到了百分之四十以上,有利于延长电解蚀刻液的使用寿命。2、缓蚀剂对PCB精细线路品质改善机理研究(1)缓蚀剂分子在铜(111)晶面富集,分子中的N,S元素易与金属铜反应形成配位键,形成致密的保护膜,抑制电解蚀刻过程中的侧蚀。(2)量子化学计算表明:缓释剂DMTD的HOMO集中在两个硫醇键上的S原子和环上的两个N原子,LUMO主要在环上的S原子和环上的C、N原子;PHA的HOMO集中在杂原子N和O上,LUMO主要在苯环上;TPA的HOMO集中在吲哚环上,LUMO主要在碳支链上的N、O原子;BTA的HOMO和LUMO都集中在苯环和N环上。(3)分子动力学模拟计算表明:在Cu(111)晶面上,四种缓蚀剂分子以趋于平行于铜面的方式,以最优的形式吸附在铜表面,且四种缓蚀剂分子的吸附能分别为DMTD(-62.73 kcal/mol)、PHA(-63.87 kcal/mol)、TPA(-92.39 kcal/mol)、BTA(-44.35kcal/mol)。3、电解蚀刻的影响均匀性因素探讨改进电解蚀刻装备的供电夹头分布,改善板面电流分布不均匀性,可以有效提升电解蚀刻的蚀刻均匀性,为电解蚀刻的工业应用奠定了坚实的基础。