印制線路板制作中的盲孔電鍍填孔技術(shù)解析

隨著電子產(chǎn)品向短、薄、輕、小和高性能方向發(fā)展，作為承載電子器件的印制板布線密度和孔密度越來越高，致使其制造過程越來越復(fù)雜。為順應(yīng)印制線路制作需要，一方面企業(yè)不斷更新設(shè)備，另方面內(nèi)部節(jié)約挖潛，通過研究、引進(jìn)新工藝以滿足工藝制造需要。研究表明：實現(xiàn)印制板高密度布線最有效的途徑之一是減少板上通孔數(shù)而增加盲孔數(shù)，而盲孔電鍍填孔技術(shù)是成為實現(xiàn)層間互連的關(guān)鍵技術(shù)，成為業(yè)界研究的重要課題之一。

1?盲孔技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及多階盲孔制作工藝流程[1,2]

1990年日本IBM的Yasu工廠的PCB部門推出SLC 技術(shù)后，盲孔技術(shù)迅速成為業(yè)界的關(guān)注點。后來，日本松下開發(fā)了ALIVH （Any Layer Inner Via Hole）工藝，東芝開發(fā)了B2IT （Buried Bump interconnection technology）工藝。Ibiden開發(fā)了FVSS （Free Via Stacked Up Structure）工藝，North Print 開發(fā)了NMBI （Neo-Manhattan Bump Interconnection）工藝。目前大多數(shù)PCB廠家采用逐次層壓法制作多階盲孔，即在制作一階盲孔后再次層壓制作二階盲孔，以此類推制作多階盲孔。

采用盲孔實現(xiàn)層間互連的方式有多種（見下圖）：

圖（a）的情形制作比較方便，采用普通的逐次層壓法即可完成；而對圖（b）的情形，鉆孔和電鍍比較困難。對于此類疊孔情形，可采用圖（c）、（d）完成。圖（c）的樹脂/導(dǎo)電膠填孔法是先電鍍，之后填孔、磨刷，再進(jìn)行孔面電鍍；但對于孔徑較小的盲孔，由于盲孔的一端是封閉的，樹脂/導(dǎo)電膠填孔法難以保證填孔時氣泡排除干凈，再加上不同物質(zhì)與銅面附著力以及膨脹系數(shù)不同的先天缺陷問題，導(dǎo)致可靠性下降。若采用圖（d）電鍍填孔法既可減少工藝流程，也能確保更高的可靠性和更優(yōu)良的電氣性能。因此電鍍填孔法是比較理想的多階盲孔制作方法。綜上，我們試驗的多階盲孔板工藝流程為：

該工藝流程的典型特征為：可制作小孔徑的多階盲孔；電鍍填孔工藝使層間的連接可靠性更高。

2?盲孔電鍍填孔

完成高厚徑比（厚徑比在0.7以上[3]）的盲孔電鍍填孔，可從電鍍液組成、添加劑、上電模式、電鍍工藝參數(shù)和槽體結(jié)構(gòu)設(shè)計（攪拌方式、陽陰極距離、陽極的類型）等方面考慮[4,5,6,7]。一般情況，采用高銅低酸、整平劑、加速劑、抑制劑三種添加劑恰當(dāng)配比、低電流密度、適當(dāng)?shù)臄嚢璺绞娇梢赃_(dá)到較好的填孔效果。但隨著盲孔孔徑變小、厚徑比增大，盲孔孔壁的孔化電鍍將變得越來越困難，通過電鍍銅的方法來塞滿整個孔則難度更大。在此種情況下，采用普通的直流電鍍很難保證填孔效果，而采用脈沖電鍍設(shè)備則可以得到比較好的填孔效果，為此，研究中采用水平式脈沖電鍍線進(jìn)行試驗。

2.1?盲孔電鍍填孔試驗

試驗篩選了正反向電流比、脈沖周期、電鍍銅速度、化學(xué)銅速度等因素，經(jīng)過正交試驗設(shè)計，得到優(yōu)化的參數(shù)來對不同孔徑、不同介質(zhì)層材料的盲孔板進(jìn)行電鍍填孔，電鍍藥水組成及含量見表。

各階段運行工藝參數(shù)如下：

去鉆污：P＝1.5 m/min

化學(xué)鍍銅：LB＝1.0 m/min

脈沖電鍍銅：Cu＝1.5 m/min；ie=4 ASD；if=16 ASD；

t1/t2/t3/t4=42/2/20/2 ms

2.2?盲孔電鍍填孔試驗結(jié)果

2.2.1 孔徑50μm，孔深70μm的RCC材

孔徑50μm，孔深70μm的RCC材料電鍍填孔和熱應(yīng)力試驗后的切片見下圖3：

印制線路板制作中的盲孔電鍍填孔技術(shù)解析

圖3（a）的盲孔深度70μm（包括基銅厚度），孔徑50μm，厚徑比1.4：1，經(jīng)過脈沖電鍍后孔完全被塞滿，孔內(nèi)沒有出現(xiàn)空洞等缺陷，表面銅厚21μm（包括基銅厚度）。（b）是為經(jīng)過漂錫熱應(yīng)力試驗結(jié)果，漂錫試驗條件為：288℃，10秒，重復(fù)三次，漂錫試驗后未出現(xiàn)可靠性的問題。

2.2.2 普通BT材料的盲孔電鍍填孔

BT材料電鍍填孔和熱應(yīng)力試驗后的切片見下圖4：

圖4（a）的盲孔深度70μm，孔徑65μm，厚徑比1：1.1，經(jīng)過脈沖電鍍后孔完全被塞滿，孔內(nèi)沒有出現(xiàn)空洞等缺陷，表面銅厚17μm（包括基銅厚度）。

圖4（b）的盲孔深度70μm，孔徑55μm，厚徑比為1.3：1，經(jīng)過脈沖電鍍后孔完全被塞滿，孔內(nèi)沒有出現(xiàn)空洞等缺陷，表面銅厚17μm（包括基銅厚度）。

2.2.3 多階盲孔電鍍填孔

采用電鍍填孔工藝可以將多階盲孔的電鍍工藝簡單化，下面是孔徑為65μm的二階、三階和四階盲孔的切片圖5。

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