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    技術資料

    PCB生產中影響電鍍填孔工藝的幾項基本因素

    全球電鍍PCB產業產值占電子元件產業總產值的比例迅速增長,是電子元件細分產業中比重最大的產業,占有獨特地位,電鍍PCB的每年產值為600億美元。電子產品的體積日趨輕薄短小,通盲孔上直接疊孔是獲得高密度互連的設計方法。要做好疊孔,首先應將孔底平坦性做好。典型的平坦孔面的制作方法有好幾種,電鍍填孔工藝就是其中具有代表性的一種。 

    電鍍填孔工藝除了可以減少額外制程開發的必要性,也與現行的工藝設備兼容,有利于獲得良好的可靠性。 

    電鍍填孔有以下幾方面的優點 : 

    (1)有利于設計疊孔(Stacked)和盤上孔(Via.on.Pad); 

    (2)改善電氣性能,有助于高頻設計; 

    (3)有助于散熱; 

    (4)塞孔和電氣互連一步完成; 

    (5)盲孔內用電鍍銅填滿,可靠性更高,導電性能比導電膠更好。 

    物理影響參數 

    需要研究的物理參數有:陽極類型、陰陽極間距、電流密度、攪動、溫度、整流器和波形等。 

    (1)陽極類型。談到陽極類型,不外乎是可溶性陽極與不溶性陽極??扇苄躁枠O通常是含磷銅球,容易產生陽極泥,污染鍍液,影響鍍液性能。不溶性陽極,亦稱惰性陽極,一般是涂覆有鉭和鋯混合氧化物的鈦網來組成。不溶性陽極,穩定性好,無需進行陽極維護,無陽極泥產生,脈沖或直流電鍍均適用;不過,添加劑消耗量較大。 

    (2)陰陽極間距。電鍍填孔工藝中陰極與陽極之間的間距設計是非常重要的,而且不同類型的設備的設計也不盡相同。不過,需要指出的是,不論如何設計,都不應違背法拉第一定律。 

    (3)攪拌。攪拌的種類很多,有機械搖擺、電震動、氣震動、空氣攪拌、射流(Eductor)等。 

    對于電鍍填孔,一般都傾向于在傳統銅缸的配置基礎,增加射流設計。不過,究竟是底部噴流還是側面射流,在缸內噴流管與空氣攪拌管如何布局;每小時的射流量為多少;射流管與陰極間距多少;如果是采用側面射流,則射流是在陽極前面還是后面;如果是采用底部射流,是否會造成攪拌不均勻,鍍液攪拌上弱下強;射流管上射流的數量、間距、角度都是在銅缸設計時不得不考慮的因素,而且還要進行大量的試驗。 

    另外,最理想的方式就是每根射流管都接入流量計,從而達到監控流量的目的。由于射流量大,溶液容易發熱,所以溫度控制也很重要。 

    (4)電流密度與溫度。低電流密度和低溫可以降低表面銅的沉積速率,同時提供足夠的Cu2和光亮劑到孔內。在這種條件 下,填孔能力得以加強,但同時也降低了電鍍效率。 

    (5)整流器。整流器是電鍍工藝中的一個重要環節。目前,對于電鍍填孔的研究多局限于全板電鍍,若是考慮到圖形電鍍填孔,則陰極面積將變得很小。此時,對于整流器的輸出精度提出了很高的要求。 

    整流器的輸出精度的選擇應依產品的線條和過孔的尺寸來定。線條愈細、孔愈小,對整流器的精度要求應更高。通常應選擇輸出精度在5%以內的整流器為宜。選擇的整流器精度過高會增加設備的投資。整流器的輸出電纜配線,首先應將整流器盡量安放在鍍槽邊上,這樣可以減少輸出電纜的長度,減少脈沖電流上升時間。整流器輸出電纜線規格的選擇應滿足在80%最大輸出電流時輸出電纜的線路壓降在0.6V以內。通常是按2.5A/mm:的載流量來計算所需的電纜截面積。電纜的截面積過小或電纜長度過長、線路壓降太大,會導致輸電流達不到生產所需的電流值。 

    對于槽寬大于1.6m的鍍槽,應考慮采用雙邊進電的方式,并且雙邊電纜的長度應相等。這樣,才能保證雙邊電流誤差控制在一定范圍內。鍍槽的每根飛巴的兩面應各連接一臺整流器,這樣可以對件的兩個面的電流分別予以調整。 

    (6)波形。目前,從波形角度來看,電鍍填孔有脈沖電鍍和直流電鍍兩種。這兩種電鍍填孔方式都已有人研究過。直流電鍍填孔采用傳統的整流器,操作方便,但是若在制板較厚,就無能為力了。脈沖電鍍填孔采用PPR整流器,操作步驟多,但對 于較厚的在制板的加工能力強。 

    基板的影響 

    基板對電鍍填孔的影響也是不可忽視的,一般有介質層材料、孔形、厚徑比、化學銅鍍層等因素。 

    (1)介質層材料 。介質層材料對填孔有影響。與玻纖增強材料相比,非玻璃增強材料更容易填孔。值得注意的是,孔內玻纖突出物對化學銅有不利的影響。在這種情況下,電鍍填孔的難點在于提高化學鍍層種子層(seed layer)的附著力,而非填孔工藝本身。 

    事實上,在玻纖增強基板上電鍍填孔已經應用于實際生產中。 

    (2)厚徑比。目前針對不同形狀,不同尺寸孔的填孔技術,不論是制造商還是開發商都對其非常重視。填孔能力受孔厚徑比的影響很大。相對來講,DC系統在商業上應用更多。在生產中,孔的尺寸范圍將更窄,一般直徑80pm~120Bm,孔深40Bm~8OBm,厚徑比不超過1:1。 

    (3)化學鍍銅層?;瘜W銅鍍層的厚度、均勻性及化學鍍銅后的放置時 間都影響填孔性能?;瘜W銅過薄或厚度不均,其填孔效果較差。通常,建議化學銅厚度>0.3pm時進行填孔。另外,化學銅的氧化對填孔效果也有負面影響。 

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