电镀铜导通孔填充工艺

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电镀铜的工艺流程

电镀铜的工艺流程

电镀铜的工艺流程电镀铜是一种将金属铜沉积到其他金属或非金属表面的工艺,常用于改善材料的导电性、耐蚀性和外观。

下面将介绍电镀铜的工艺流程。

首先,在进行电镀铜之前,需要准备一个合适的电镀槽。

电镀槽通常由耐腐蚀的材料制成,如塑料或陶瓷。

槽中需要放入适量的硫酸铜或铜盐溶液,以供电镀使用。

接下来,需要准备要进行电镀的物体,称为工件。

工件需要在进行电镀之前进行表面处理,以去除任何污物、油脂或氧化物。

常见的表面处理方法包括机械抛光、酸洗和电解净化等。

一旦表面处理完成,工件就可以放入电镀槽中进行电镀了。

工件需要与电镀槽中的铜离子形成连接,以便进行电流传导。

因此,通常会在工件上涂覆一层导电漆或粘合剂,以增加铜盐的沉积效率。

接着,通过连接电源和电镀槽,将电流引入槽中。

当电流通过电解液时,铜离子将在工件表面沉积成金属铜。

通常,电流密度的选择对于质量控制和镀层的均匀性非常重要,因此需要根据具体情况进行调整。

在工件上形成铜镀层后,需要将工件从电镀槽中取出,并进行后续处理。

这个过程通常包括漂洗和干燥。

漂洗是为了去除电镀槽中残留的电解液和离子,而干燥则是为了使工件表面完全干燥,防止任何污染物的沉积。

最后,经过漂洗和干燥的工件即可完成电镀铜的工艺流程。

这样的工艺可以使工件表面变得光滑、均匀,并且具有良好的导电性和耐腐蚀性。

电镀铜广泛应用于电子元器件、装饰品、金属模具和工艺品等领域。

总之,电镀铜是一种重要的表面处理工艺,通过将金属铜沉积到其他材料上,可以改善其导电性、耐蚀性和外观。

通过准备电镀槽、表面处理工件、电镀和后续处理,可以完成电镀铜的工艺流程。

这种工艺广泛应用于不同行业,并在制造业中具有重要的地位。

通孔电镀填孔工艺研究与优化

通孔电镀填孔工艺研究与优化

通孔电镀填孔工艺研究与优化刘佳;陈际达;邓宏喜;陈世金;郭茂桂;何为;江俊峰【摘要】为了提高高密度互连印制电路板的导电导热性和可靠性,实现通孔与盲孔同时填孔电镀的目的,以某公司已有的电镀填盲孔工艺为参考,适当调整填盲孔电镀液各组分浓度,对通孔进行填孔电镀.运用正交试验法研究加速剂、抑制剂、整平剂、H2SO4浓度对通孔填充效果的影响,得到电镀填通孔的最优参数组合,并对其可靠性进行测试.将得到的最优电镀配方用于多层板通孔与盲孔共同填孔电镀.结果表明:电镀液各成分对通孔填充效果的影响次序是:抑制剂>整平剂>加速剂>H2S04;最优配方是:加速剂浓度为0.5 ml/L,抑制剂浓度为17 ml/L,整平剂浓度为20ml/L,H2SO4浓度为30 g/L.在最优配方下,通孔填孔效果显著提高,其可靠性测试均符合IPC品质要求.该电镀配方可以实现多层板通孔与盲孔共同填孔电镀,对PCB领域具有实际应用价值.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】6页(P106-111)【关键词】高密度互连;电镀;通孔填充;同时填充;正交试验【作者】刘佳;陈际达;邓宏喜;陈世金;郭茂桂;何为;江俊峰【作者单位】重庆大学化学与化工学院,重庆401331;重庆大学化学与化工学院,重庆401331;博敏电子股份有限公司,广东梅州514000;博敏电子股份有限公司,广东梅州514000;博敏电子股份有限公司,广东梅州514000;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054;电子科技大学微电子与固体电子学院,四川成都610054【正文语种】中文【中图分类】TN41通孔在高密度电气互连和任意层电气互连中起重要作用。

传统的通孔孔壁金属化的孔化电镀技术需要树脂塞孔,磨板整平,层压前再次金属化过程,制作流程繁琐,而且树脂塞孔后因树脂与基板材料温度膨胀系数不同而容易导致破孔等问题。

孔壁金属化后填充导电胶技术中导电胶容易固化收缩,影响高密度互连的可靠性。

镀铜工艺流程说明

镀铜工艺流程说明
反应:
锰离子是重金属离子,它旳存在会引起“钯中毒”,使钯离子或原子失去活化活 性,从而造成孔金属化旳失败。 所以,化学沉铜前必须清除锰旳存在。 在酸性介质中: 3MnO42-+4H+ = 2MnO4-+MnO2(↓)+2H2O 2MnO4- +5C2O42-+16H+ = 2Mn2++10CO2(↑)+8H2O C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2++2CO2 (↑) +2H2O
Cu2+
・以Pd为媒介在基板銅表面和孔内进行还原反应,进行化学镀铜
Beijing
化学镀铜
基本构成
基板旳孔壁上形成Pd旳活化中心,这是化学沉 铜旳先决条件
(1) CuSO4 ・5H2O 主要反应物
(2) HCHO
主要反应物
(3) NaOH
氧化还原速度旳控制
络合剂 EDTA: 乙二胺四醋酸 罗谢尔盐 :酒石酸钾钠
PNP2#线
电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
Beijing 溶胀
目旳:溶胀环氧树脂,使其软化,为高锰酸钾去钻污作准备。
药液:溶胀液、NaOH
反应:
环氧树脂是高聚形化合物,具有优良旳耐蚀性。 其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解。 根据“相同相溶”旳经验规律,醚类有机物一般极性较弱,且有与环氧树脂有相同旳分子构造(R-O-R‘ ),所以对环氧树脂有一定旳溶解性。 因为醚能与水发生氢键缔合,所以在水中有一定旳溶解性。 所以,常用水溶性旳醚类有机物作为去钻污旳溶胀剂。
1、清除铜表面有机薄膜。假如不加 以处理,这层薄膜将使铜表面在活 化溶液中吸附大量旳钯离子,造成 钯离子旳大量挥霍; 2、因为薄膜旳存在,将降低基体铜 层与化学镀铜层旳结合力。经粗化 处理后,基体铜层形成微观粗糙表 面,增长结合力。 主要反应: Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4

电镀铜(锡)工艺

电镀铜(锡)工艺


整平剂 选择性地吸附到受镀表面 抑制沉积速率

氯离子 增强添加剂的吸附
*各添加剂相互制约地起作用.
电镀层的光亮度
载体 (c) /光亮剂 (b)的机理 c c cb cb c cb
c
c
cb c
c
cb
c b
c
cb
cb cb
c
c
cb
b
b
b
b
b
b
b
载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积 光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率. 载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度
l=钛篮长度 w=钛篮宽度

f=系数
f与铜球直径有关:
直径=12mm f=2.2
直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7 直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2
磷铜阳极材料要求规格

主成份
– Cu : 99.9% min – P : 0.04-0.065%

杂质
– – – – – – Fe : 0.003%max S : 0.003%max Pb : 0.002%max Sb : 0.002%max Ni : 0.002%max As : 0.001%max
– 槽液温度
– 用CVS分析添加剂浓度 – 镀层的物理特性(延展性/抗张强度)
上述项目须定期分析,并维持在最佳范围内生产
电镀铜溶液的控制

赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
阴极-
阳极+

赫尔槽结构示意图
A
B
1升容积 AB 119mm
267ml容积 47.6mm 101.7mm

PCB生产工艺中的导通孔、盲孔、埋孔

PCB生产工艺中的导通孔、盲孔、埋孔

导通孔(VIA),电路板不同层中导电图形之间的铜箔线路就是用这种孔导通或连接起来的,但却不能插装组件引腿或者其他增强材料的镀铜孔。

印制电路板(PCB)是由许多的铜箔层堆叠累积形成的。

铜箔层彼此之间不能互通是因为每层铜箔之间都铺上了一层绝缘层,所以他们之间需要靠导通孔(via)来进行讯号链接,因此就有了中文导通孔的称号。

电路板的导通孔必须经过塞孔来达到客户的需求,在改变传统的铝片塞孔工艺中,电路板板面阻焊与塞孔利用白网完成,使其生产更加稳定,质量更加可靠,运用起来更加完善。

导通孔有助于电路互相连接导通,随着电子行业的迅速发展,也对印制电路板(PCB)的制作工艺和表面贴装技术提出了更高的要求。

导通孔的塞孔工艺就应运而生了,同时也要满足以下要求:1.孔内只需有铜,阻焊可以塞也可以不塞;2.孔内必须有锡铅,有一定的厚度要求(4um),避免阻焊油墨入孔,造成孔内藏锡珠;3.导通孔必须有阻焊油墨塞孔,不透光,不得有锡圈和锡珠,必须平整等要求。

盲孔,就是将印制电路板(PCB)中的最外层电路和邻近的内层之间用电镀孔来连接,由于无法看到对面,因此被称为盲通。

为了增加板电路层间的空间利用率,盲孔就派上用场了。

盲孔也就是到印制板表面的一个导通孔。

盲孔位于电路板的顶层和底层表面,具有一定的深度,用于表层线路同下面内层线路的连接,孔的深度一般有规定的比率(孔径)。

这种制作方式需要特别注意,钻孔深度一定要恰到好处,不注意的话会造成孔内电镀困难。

因此也很少有工厂会采用这种制作方式。

其实让事先需要连通的电路层在个别电路层的时候先钻好孔,最后再黏合起来也是可以的,但需要较为精密的定位和对位装置。

埋孔,就是印制电路板(PCB)内部任意电路层间的连接,但没有与外层导通,即没有延伸到电路板表面的导通孔的意思。

这个制作过程不能通过电路板黏合后再进行钻孔的方式达成,必须要在个别电路层的时候就进行钻孔操作,先局部黏合内层之后进行电镀处理,最后全部黏合。

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;………·Metallization&Plating……………………………………………………… i 

: 孔 

■ 电镀铜导通孑L填充工艺 蔡积庆编译 摘 要 概述了MacDermidff,Jf]电镀铜微盲导通孔填充工艺,可以防止焊接时的孔隙,洞生成和组装时的释气(爆 孔),显著的改善了微盲导通孔填充的可靠性。 关键词 微盲导通孔 电镀铜 导通孔填充 抑制剂及抑制剂 

Electroplated--Copper Via Filling Process Cai Jiqing Abstract This paper describes the filling blind microvia process with electroplated—copper by Macdermid.It can prevent void formation in Solder joint and/or outgassing during assembly,and improves reliability of filling blind microvia markedly. Key words blind microvia electroplated·-copper via filling suppressor anti·-suppressor 

1前 日益提高的高性能要求正在推动着焊盘设计和 堆积微导通孔的综合设计。 在组装时通常使用焊膏,而且焊膏必须填充到 微盲导通孔(BMV,blind microvia)。如果在BMV中 截留了空气或者挥发性物质,则可能产生孔隙(void) 如图1所示。在以后的再流焊过程中就会发生释气 (oufgassing),降低焊接可靠性。 

: 图1 焊接时的孔隙 为了提高焊接可靠性,防止焊接时的孔隙发生 

, 或者组装时的释气,往往填充微盲导通孔。虽然已经 采用导电胶进行填充微盲导通孔,但是由于导电胶 : 的填充方法以及导电胶与周围的铜圆柱体之间的热 : 膨胀系数的差异,使得导电胶填充法难以管理。与导 

;……..Printed Circuit Information印制电路信息2006 No.8 

电胶填充法比较,电镀铜填充导通孔工艺具有下面 的优点: (1)在PCB制造工业中,电镀铜已经是公认的常 用技术; (2)CuSO 镀液是成本低廉的镀液; (3)铜填充导通孔具有与电路相同的化学性能, 导电性能优于有机导电胶; (4)铜填充导通孔可以适用于堆积导通孔设计: (5)铜填充导通孔具有改善导热性的潜在能力, 有利于PCB的散热。 2性能测试样品 

用于性能评价的测试样品是CO 激光钻孔的微 盲导通孔设计,在4英寸×4英寸网格状线内变化孔 径,可以模拟要镀的全部孔径和深度的变化。 在面1上,孔径为75 m,100 ̄m,125 ̄m和150 ̄m, 孔深度为50 m。在面2上,孔径为100 ̄m,125 ̄m, 150 ̄m和175 ̄m,孔深度为75 m。 

化与电镀. 维普资讯 http://www.cqvip.com Metallization&Plating………··: 介质材料是具有对填充性能有影响的材料,非 玻璃增强的材料一般较易于填充。激光烧蚀的壁面的 均匀性可以保证导通孔底部的溶液运动和补充,因此 有利于获得均匀的镀层。 突伸的玻璃纤维给于填充性能有害影响。这些 玻璃纤维对金属化工艺提出了挑战。差的金属化涂层 或者纤维下面的孔隙会导致镀层折弯(fold)或者不 完全的填充。在深深的凹陷处难以补充化学溶液,结 果导通孔被填充以前,就会被导通孔镀层封闭,截留 了挥发性物质。 在试样中使用了涂树脂铜箔(RCC)和半固化片, 如图2和图3所示,RCC用于501.tm深度的结构中,半 固化片用于751.tm深度的结构中。 

图3 用作75mm深度RCC 3导通孔填充准则 

产品开发方案确定以下的目标: (1)在大规模生产中使用的全部几何形状范围 内,使导通孔填充能力最大化; (2)使PCB上的镀铜量最小化; (3)满足热可塑性标准(IPC2,6。8)。 确定填充能力所用的量度是工业上认可的填充率 (fill ratio)。填充率是指镀铜层厚度(B)(以俘获的焊 盘到表面微凹部的底部所测量的厚度)除以整个厚度 (A)(从俘获的焊盘到镀铜层表面所测到的厚度)再 乘以lO0。图4表示了可以接受的填充率标准(>80%)。 

图4 可以接受的填充率标准是>78%,填孔率=B/A2 

4导通孔填充的镀液组成 在PCB制造丁业中,CuSO 镀液是众所周知的 技术。由于CuSO 镀液的广泛应用和低操作成本, 因此Mac Dermid致力于使用硫酸盐体系来实现填 充微盲导通孔目标的研究。 有机添加剂用来改善电镀铜沉积。抑制剂 (suppressor)、反抑制剂(anti—suppressor)和整平剂 (1evelor)的组合有助于微分布(microdistribution)的 提高,还有助于晶粒结构,整平特性和物理性能的改 善。选择适宜的有机物质,理解它们的相互作用和性 能完美的最佳浓度对于成功体系的研究都是至关重要 的。表1表示了镀液的组成和工艺参数。 

表1镀铜液的工艺参数 

研究了镀液中的无机成分,以便确定它们对于 填充导通孔的影响。结果发现,与高酸低铜的高能力 的镀铜液不同,较低的H SO 浓度和提高铜浓度成为 填充导通孔的关键。 对于填充导通孔起着关键因素的无机成分是 CuSO 浓度。然而贯通孔的微分布随着铜浓度的提 高而降低。 镀液系统的有机成分是抑制添加剂和反抑制添 加剂的组合。l型抑制剂被吸附在基材的铜表面上,起 着降低镀速或者抑制电镀的作用。反抑制剂通过选择 性的吸附抑制剂,起着提高镀速的作用。 存在于镀液系统中的2型抑制剂负有填充机理 的责任,如图5所示的2型抑制剂或者整平剂在基 材表面的高电流密度区域取代了反抑制剂,而在微 盲导通孔底部的较低电流密度区域具有较低的整平 剂浓度,因此在盲微导通孔底部区域的镀速较快于 表面。 随着导通孔的填充,较多的整平剂取代了反抑 制剂,整平剂浓度变低,镀速缓慢。 

Printed Circuit Information印制电路信息2006 No.8……。 

孔化与电 镀;; ;;;; ;;;;;;; ;;;;;;;;; 

维普资讯 http://www.cqvip.com Metallization&Plating………… 图5 2型抑制剂或者整平剂 5溶液运动对填充能力的影响 

研究了溶液运动的变化和流体传送补给系统。 测试了低、中高搅拌,90。直接碰撞和阴极移动等的 碰撞和填充能力,在脉冲镀铜时,增加溶液搅拌对镀 铜是有利的,无论是直接碰撞还是增加空气量,结果 都是增加了搅拌。 然而也脉冲镀铜不同,越是强力的搅拌,微盲导 通孔的填充能力越低。理论上认为增加搅拌会中断或 者干扰高电流密度区域的整平剂和抗抑制剂之间的相 互作用,增加了盲微导通孔底部的整平剂浓度,从而 降低了镀速,降低了镀铜填充能力。 6填充能力 应用上述的填充能力测试样品,根据可接受的 填充能力大于80%,确认了镀铜导通孔填充工艺具 有十分的广泛性。当在规定的工艺参数内进行操作 时,镀铜导通孔填充工艺可以填充厚径比(aspect ratio)0。4:1.0 ̄1.0:l。0的微盲导通孔,还可以成功地填 充孔径范围751am ̄l751am,孔深度751.tm的微盲导通 孔。图6表示了微盲导通孔填充工艺,这些几何形状 涉及到目前要镀的大多数生产工件。达到填充能力 的需要的电镀时间随着微盲导通孔的孔径、孔深度 和孔壁剖面而变化。 深度I 75pm 图6 导通孔填充工艺 ;……..Printed Circuit Information印制电路信息2006 No.8 根据镀液寿命来评价镀铜填充导通孔工艺的能 力。检验填充特性,以便确认每升,安培小时(AH/ L),80%的填充率是镀铜导通孔填充能力的最低可接 受的(合格)标准。超过300AH/L时,填充能力保持 恒定,如图7所示。 图7 超过300AH/L时。填充能力保持恒定 7结论 Macdermid开发了DC镀铜系统,旨在填充各种 几何形状的微盲导通孔。无须特殊的调整,也不要流 体传送系统,结果降低了基本建设投资,实现预期的 填充目标。 PCB制造商可以采用现有的电镀槽和规格等技 术,提高焊盘上设计导通孔的可靠性,还可以把这种 技术拓展到堆积导通孔的封装中。 正在致力于包括图形电镀工艺在内的继续开发, 还在致力于提高填充能力的继续开发,目的旨在填 充更深导通孔(≥lO0 ̄m)和厚径比超过l:l的盲微 导通孔。正在继续研究复合波整流(complex wave rectification)的相互作用,新的电镀液组成以及它们 对于盲微导通孔填充,高厚径比导通孔镀层和热循 环性能的影响。圆 参考文献 [1]Singer,A,Chouta,P.et a1. ‘Eifect of Via in Pad Via-Fill on Solder.Joint Formation.’’ [2]Takahashi,K.,“Novel Build-up PWB for Latest Mobile Phone,”IPC Fall Meeting;Sept。2003. [3]Jim Walkowski,“Filling blind microvias improves reliability,prevents void formation in solder joint and/or outgassing during assembly.”Metal Finishing.2006.1. 林金堵校 

更正(2006年第6期P13) 误:从线宽/垡距:地 到线宽问距:0.075mm:0.075mm 甚至于0.005mm—:O.O05mm…… 

正:从线宽/盟距:—lmm/—lmm到线宽/间距:0.075mm/0.075mm 甚至于Q:Q 皿地 Q:Q …… 

一 一 一匿 孔化与电镀 维普资讯 http://www.cqvip.com

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