纳秒紫外激光修复高密度铜印制线路板研究.pdf
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1、电子与封装第2 3卷,第7 期Vol.23,No.7封装组装测试纳秒紫外激光修复高密度铜印制线路板研究总第2 43期ELECTRONICS&PACKAGING2023年7 月曾宇杰,徐广东,吴松,杨冠南,崔成强(广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室,广州51140 0)摘要:采用液相还原法制取纳米铜颗粒,与乙二醇溶剂混合配成膏体,利用紫外激光修复铜印制线路板上线路的缺失部分。探究了不同激光功率对修复后的线路形貌以及各项性能的影响,得出最佳工艺参数。修复后线路的电阻值与激光功率的关系并未呈现出明显规律。在激光功率为0.4W、速度为10 0 mm/s、频率为150 kHz时,激
2、光修复后的线路表面平整且无裂痕,其电阻只有0.2(电阻率为4x10-m)。经过弯曲测试,弯折处的铜线路受应力影响发生部分分离,线路的电阻值随弯曲次数的增多呈增长趋势,4次弯曲后的电阻值是未弯折时电阻值的9 倍。关键词:纳米铜颗粒;线路修复;激光烧结中图分类号:TN305.94D0I:10.16257/ki.1681-1070.2023.0084中文引用格式:曾宇杰,徐广东,吴松,等.纳秒紫外激光修复高密度铜印制线路板研究.电子与封装,2023,23(7):0 7 0 2 0 2.英文引用格式:ZENG Yujie,XU Guangdong,WU Song,et al.Research on n
3、anosecond ultraviolet laser repairing ofhigh-density copper printed circuit boardJ.Electronics&Packaging,2023,23(7):070202.Research on Nanosecond Ultraviolet Laser Repairing of High-DensityZENG Yujie,XU Guangdong,WU Song,YANG Guannan,CUI Chengqiang(State Key Laboratory of Precision Electronics Manuf
4、acturing Technology and Equipment,Guangdong University ofAbstract:Copper nanoparticles are prepared by liquid-phase reduction method and mixed with ethyleneglycol solvent to form a paste.UV laser is used to repair the missing part of the circuit on copper printedcircuit boards.The effects of differe
5、nt laser power on the morphology and properties of the repaired wires areinvestigated,and the optimal process parameters are obtained.The relationship between the resistance valueand laser power of the repaired wires doesnt show a clear pattern.The best performance of the repaired wiresis obtained w
6、ith a laser power of 0.4 W,a speed of 100 mm/s,and a frequency of 150 kHz,and thelaser-repaired wires have a flat and crack-free surface.The resistance is only 0.2 2(with a resistivity of 4x10-2 m).After bending test,the copper wires at the bend are partially separated due to stress,and theresistanc
7、e values of the wires show an increasing trend with the increase of bending times.The resistancevalue after 4 bends is 9 times higher than that before bending.Keywords:copper nanoparticles;wire repair;laser sintering*基金项目:国家自然科学基金(6 2 2 0 40 6 3);广东省基础与应用基础研究基金(2 0 2 1A1515110656)收稿日期:2 0 2 2-12-2 3
8、E-mail:曾宇杰136 2 7 9 43440 ;杨冠南(通信作者);崔成强(通信作者)文献标志码:ACopper Printed Circuit BoardTechnology,Guangzhou 511400,China)文章编号:16 8 1-10 7 0(2 0 2 3)0 7-0 7 0 2 0 2070202-1第2 3卷第7 期电子与封装1引言随着电子产业的高速发展,电子器件已经开始向高密度集成方向发展,在其封装阶段需要更高密度和更小线距的封装线路。在此需求下,制作出优良且生产成本低的封装线路成为了巨大挑战。微纳金属颗粒结构的特殊性使其具有与块状金属不同的物理和化学性质,其具
9、有更高的强度、韧性和热导率。因此,微纳金属颗粒经常被用作精密线路成型的基本材料。常见的微纳金属颗粒的制作方法有物理气相沉积法、机械球磨法、化学还原法、化学沉淀法、液相还原法等3-。为了解决封装互连线路出现的短路、开路、缺失、塌陷等问题,许多公司提出了相应的解决办法。国内的东瀛激光公司6-7 采用在开路位置上涂覆导电浆料的方法,浆料经过高温固化后连接开路的线路。由于导电浆料的流动性太大,很难精准地将浆料涂覆到有线路缺陷的位置,并且很容易使相邻的2 条线路之间出现连接,导致整个回路出现短路的现象。以色列的奥宝科技公司8 采用激光诱导向前转移技术,将沉积有金属层的玻璃贴合在开路线路的位置,通过激光熔
10、覆玻璃背面的金属层,实现对开路线路的连接修复,然而激光转移的铜层厚度薄,且成套设备价格昂贵,技术工艺复杂,在实际的推广应用中受到了限制。本文采用液相还原法制作了纳米铜颗粒,并与乙二醇融合配成纳米铜膏体,用于激光修复缺陷线路。探究不同功率、速度的激光对线路形貌的影响,得出最佳的工艺参数并测试修复后线路的各项性能。2试验材料及方法2.1丝纳米铜颗粒的制备所有化学品都是在未经进一步提纯的情况下使用的。乙酸铜(纯度为9 9.9%)、抗坏血酸(纯度为9 8%)购自阿拉丁生化技术有限公司,乙二醇购自国药化学试剂有限公司。采用氧化还原法制备了纳米铜9-10 。取乙酸铜和适量的乙二醇溶剂在三颈烧瓶中混合,并在
11、60的水浴中机械搅拌10 min(转速为6 0 0 r/min),同时取抗坏血酸与乙二醇溶剂在另外的三颈烧瓶中混合,并在6 0 的水浴中机械搅拌10 min。待乙酸铜和抗坏血酸完全与溶剂融合后,将抗坏血酸溶液缓慢均匀地倒入乙酸铜溶液中,机械搅拌10 min后获得带有纳米铜颗粒的溶液。将带有纳米铜颗粒的溶液放人离心管中,使用离心机分离溶液和纳米铜颗粒(转速为12 0 0 r/min),2 m in 后倒掉溶液并刮取离心管上的纳米铜颗粒,用乙醇和去离子水依次清洗纳米铜颗粒3次,干燥后得到纳米铜膏。2.2纳米铜的测试与表征方法采用型号为SU8220的场发射扫描电子显微镜(SEM)对制备好的纳米铜颗粒
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