PCB微盲孔电镀铜填平影响因素研究
盲孔填孔不良分析
电镀盲孔填孔不良分析目前多阶HDI板的层间互连大多采用微孔叠孔及交错连接方式设计，一般采用电镀铜填孔方式进行导通，但电镀填盲孔技术与传统电镀有一定差别，且在工艺参数，流程设计，设备方面更有严格要求，填孔过程中出现空洞、凹陷、漏填也是厂内控制的难点，下面将厂内填孔缺陷进行分析，提供些填孔不良的思路；一、填孔不良分析：针对厂内填孔不良切片分析分类，统计如下：序号缺陷分类不良图片不良比例1 凹陷75%2 漏填15%3 空洞5%二、原因分析：通过切片分析确认，不良主要为凹陷、漏填、空洞，其中凹陷、漏填比例较高，其次为空洞，现针对厂内填孔不良可能原因进行分析.2.1添加剂浓度失调：盲孔的填孔主要是通过添加剂中各组成分的协调作用、吸附差异平衡化完成，浓度失控势必会造成添加剂在盲孔内吸附平衡的破坏影响填孔效果.2.2打气喷管堵塞：填孔槽打气大小直接影响到填孔过程中孔内药水交换效果，若打气效果差必然会造成孔内药水交换导致填孔效果欠佳凹陷值偏大.2.3导电性不良：夹头或挂具损坏、飞靶和V型座接触不好，导致电流分布不均，板内电流小区域必然会出现盲孔凹陷或漏填现象.2.4填孔前微蚀异常：填孔前微蚀不足均可能导致个别盲孔孔内导电不良，孔内电阻偏高，在填孔时不利于添加剂分布导致填孔失败.2.5板子入槽时变形导致局部盲孔突起，局部盲孔漏填或凹陷.2.6泵浦吸入口漏气，必然会造成大量空气进入槽内，通过过滤泵循环过滤将起泡带入整个槽内通过气流进入盲孔，阻碍孔内药水交换导致盲孔漏填现象.三、效果验证：实验前通过对药水调整至最佳状态，检查打气管道、夹头（挂具）、打气状况，维修设备接触不良处并用稀硫酸清洗、微蚀速率控制在20—30u”,保证板为垂直状态后进行填孔测试，测试结果无异常.四、结论：通过改善前后对比可以看出：厂内填孔不良主要为药水浓度、打气、导电性、填孔前微蚀量异常及槽内有气泡导致填孔异常，当然影响盲孔填孔异常的因素还有很多，只有平时做到长期监控，细心维护设备，认真排查造成填孔不良的每一个可能因素，才能真正运用好填孔技术，解决厂内填孔异常.。
PCB电镀填孔的机理分析及其影响因素
首先考虑抑制剂的抑制因子为 和光亮剂的 加速因子 相结合饱和的表面，吸附竞争动力学 简单的量化描述如下：
式（1）
由于在这些电解质溶液中，光亮剂SPS的浓
度
要远小于抑制剂PEG的浓度 ，因此可
以假定一个刚浸入到电解液的样品只被抑制剂浸
润。此外，在铜沉积过程中空气/水界面的抑制剂
关键词 填孔；曲率吸附机制；机理 中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2018）09-0028-10
Analysis mechanism and effectors of Via-filling Plating for PCB
Liu Zhenquan Wu Peichang Lin Chunqin Chen Guangang Abstract CEAC play an important role for micro-via filling by electroplating, the organic additive can accelerate the electrical deposition rate of the blind hole bottom, also inhibit the electrical deposition rate of the suface and corner of blind hole to be filled. In this text, we carried on analysis about CEAC and function of organic additive for micro-via filling by electroplating detailed, got optimistic ratio of three kind organic additives for micro-via filling by electroplating at last, and inducted effectors of PCB boards during macrovia filling by electroplating. Key words Hole Filling; CEAC; Mechanism
提高电镀填盲孔效果的研究.magazine.
1前言高密度互连技术（High Density Interconnect Technology ，HDI ）是为了适应电子产品向更轻、更薄、速度快、频率高方向发展的要求，满足微型器件小型化和封装技术高密度化的需求而发展起来的一种综合性、新型的为电子封装载体制造技术[1]。
20世纪九十年代初期，日本、美国开创应用高密度技术，经过十几年的发展，DI 板得到了长足的发展，尤其是近年来国内3G 手机市场的拉动，给DI 板注入了持续的发展动力。
提高电镀填盲孔效果的研究Pa pe r Code:A-088朱凯何为陈苑明陶志华（电子科技大学，四川成都610054）陈世金徐缓（博敏电子股份有限公司，广东梅州514000）摘要随着电子产品的持续发展，H D I 印制电路板的应用越来越广泛，本文通过正交实验优化电镀填孔工艺参数，并通过控制变量法研究了通孔孔径及位置对盲孔电镀填孔效果的影响，并以金相显微镜分析盲孔的凹陷度作为考察指标。
研究结果表明采用优化参数能够降低盲孔填充凹陷度，通孔对盲孔的填孔电镀效果会产生影响，随着通孔孔径的增大，对盲孔的填孔电镀越有利，同时实验还发现，若在孔金属化后通孔孔壁与盲孔底部铜层电导通有利于盲孔的填孔。
关键词高密度互连技术；电镀填孔；通孔中图分类号：TN41文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2013）增刊-0150-06The study on improving microvia-lling platingZHU Kai HE W ei CHEN Y uan-ming T AO Zhi-hua CHEN Shi-jin X U Hua nAbst rac t With the electronic products continuous improvement,HDI has extensive application in PCB.In this paper,optimizing process parameters through orthogonal experiment was used for improving microvia-liing ef ciency,and the effect of through-hole size and place on microvia-lling plating had been study by control variable method,besides,the via lling effect was proved by metallographic slicing test.Research results show that the microvia with lower dimple can be completed well by the optimum technology,and the dimple reduced while through-hole pere size increased,and it was bene cial to microvia-lling plating if through-hole and the bottom of microvia were conductive after hole metallization.Key words HDI;Microvia -Filling P la ting;Through-HoleH H电镀填孔技术是目前高密度互连以及任意层互连技术主要采用的工艺，也是实现批量生产所使用的最广泛的工艺[2]。
盲孔之填孔技术分析解析
制程化学参数
镀铜液中无机物成份： 硫酸铜 硫酸 氯化物(HCL)
硫酸铜浓度提升时,填孔的 效果比较好.但是对于通孔 的分布力确刚好相反,也就 是当硫酸铜浓度增加时,通 孔铜厚的分布反而下降.
2006/06/10 Prepared By Level
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光剂分解物对填孔的影响
有活性光泽剂副产物(BPU),刻意以不同浓度的 方式加入全新的镀铜液中,发现当副产物浓度越 高时,填孔能力越差;
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待镀板的影响
盲孔是否能够完整又可靠的填平,除了盲孔孔径 与孔深影响以外,还有以下会影响:
薄
厚
从上图来看,当板厚增加、电流密度增大时，可以 明显看出PPR的分布力要优于DC;反之则DC又会 比PPR来的更好。
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D/C与PPR区别
DC填孔
优点：
传统整流 操作方便
PPR填孔
优点：
厚板深孔之分布较佳 板面图形之分布与外 形较好 经由波形调整的协助 而有较好的填孔能力
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填孔的原理
运载剂： 主要是聚氧烷基式大分子量式化合 物，协同氯离子一起吸附在阴极表 面高电流区，降低镀铜速率. 光泽剂： 主要是含硫的小分子量化合物,吸附 在阴极表面低电流区，可排挤掉已 附着的运载剂,而加速镀层的沉积. 整平剂： 主要是含氮的杂环类或非杂环类芳 香族化学品,可在突出点高电流区赶 走已着落的光泽剂粒子,从而压抑该 区之快速镀铜,使得全板面铜厚更为 均匀.
添加剂对印制线路板微盲孔填铜效果的影响
添加剂对印制线路板微盲孔填铜效果的影响唐明星;张胜涛;陈世金;强玉杰;罗莉;何为;高箐遥;秦中建;郭茂桂【摘要】在电流密度1.94 A/dm2、温度25℃和空气搅拌的条件下,采用由220 g/L CuSO4·5H2O、0.54 mol/L H2SO4和4种添加剂组成的酸性镀铜液对PCB(印制线路板)微盲孔进行填充.所用添加剂包含C1-、加速剂(聚二硫二丙烷磺酸钠,SPS)、抑制剂(聚乙二醇-8000,PEG-8000)和整平剂(4,6-二甲基-2-巯基嘧啶,DMP).通过电化学阻抗谱和阴极极化曲线分析了上述4种添加剂的用量对微盲孔填充效果的影响.结果表明:当C1-为30～60 mg/L、SPS为0.5 ～ 1.0mg/L,PEG-8000为100 ～ 300mg/L、DMP为1～7 mg/L时,填孔效率最佳,所得镀层表面结构均匀、致密,耐浸锡热冲击和抗高低温循环的性能良好,满足PCB的可靠性要求.%Microvia of PCB (print circuit board) was filled by electroplating in an acid bath composed of 220 g/L CuSO4·5H2O,0.54 mol/L H2SO4 and four kinds of additives at temperature 25 ℃ and current density 1.94 A/dn2 under air agitation.The employed additives are Cl-,sodium 3,3'-dithiodipropane sulfonate (SPS,as accelerator),polyethylene glycol (PEG-8000,as inhibitor) and 4,6-dimethyl-2-mercaptopyrimidine (DMP,as leveler).The effects of the dosages of the above mentioned additives on microvia-filling efficiency were analyzed by electrochemical impedance spectroscopy and cathodic polarization measurement.The results showed that the microvia-filling efficiency is the best when the mass concentrations of C1,accelerator,inhibitor and leveler are 30-60mg/L,0.5-1.0 mg/L,100-300 mg/L and 1-7 mg/L respectively.The obtained coating is uniform and compact,and has good resistance to thermal shockin tin immersion and temperature cycling tests,meeting the requirement of reliability for PCB application.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)013【总页数】7页(P667-673)【关键词】印制线路板;微盲孔;添加剂;填孔率;电化学;可靠性【作者】唐明星;张胜涛;陈世金;强玉杰;罗莉;何为;高箐遥;秦中建;郭茂桂【作者单位】重庆大学化学化工学院,重庆401331;重庆大学化学化工学院,重庆401331;博敏电子股份有限公司,广东梅州514000;重庆大学化学化工学院,重庆401331;重庆大学化学化工学院,重庆401331;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;重庆大学化学化工学院,重庆401331;博敏电子股份有限公司,广东梅州514000【正文语种】中文【中图分类】TQ153.14印制电路板(PCB)是电子产品的必要组成部分，广泛应用于汽车、电脑、手机、医疗设备等领域。
电镀铜和化学镀铜的性能分析和影响因素
电镀铜的性能分析及影响因素（作者）摘要：关键词：英文摘要：0 绪论●电镀和化学镀概述在国民经济的各个生产和科学发展领域里，如机械、无线电、仪表、交通、航空及船舶工业中，在日用品的生产和医疗器械等设备的制造中，金属镀层都有极为广泛而应用。
世界各国由于钢铁所造成的损失数据是相当惊人的，几乎每年钢铁产量的，三分之一由于腐蚀而报废，当然电镀层不可能完全解决这个问题，但是良好的金属镀层还是能在这方面做出较大贡献的。
电镀和化学镀则是获得金属防护层的有效方法。
化学镀方法所得到的金属镀层，结晶细致紧密，结合力良好，它不但具有良好的防腐性能，而且满足工业某些特殊用途。
●化学镀与电镀的优缺点化学镀与电镀比较具有以下优点：（1）镀层厚度比较均匀，化学镀液的分散力接近百分之百，无明显的边缘效应，几乎是基材形状的复制因此特适合形状复杂工件、腔体件、深孔件、盲孔件、管件内壁等表面施镀。
电镀法因受力线分布不均匀的限制是很难做到的。
（2）通过敏化、活化等前处理化学镀可以在非金属（非导体）如塑料、玻璃、陶瓷及半导体材料表面上进行，而电镀发只能在导体表面上进行。
因此，化学镀工艺是非金属表面金属化的常用方法。
也是非导体材料电镀前作导电底层的方法。
（3）工艺设备简单，不需要电源、输电系统及辅助电极，操作时只需要把工件正确的悬挂在镀液中即可。
（4）化学镀是靠基体材料的自催化活性才能起镀，其结合力一般优于电镀。
镀层有光亮或半光亮的外观。
晶粒细、致密、孔隙率低。
某些化学镀层还具有特殊的物理性能。
电镀也具有其不能为化学镀代替的优点：（1）可以沉积的金属及合金品种远多于化学镀。
（2）价格比化学镀低得多。
（3）工艺成熟，镀液简单、易于控制。
化学镀铜的应用领域及进展铜具有良好的导电、导热性能，质软而韧，有良好的压延性和抛光性能。
为了提高表面镀层和基体金属的结合力，铜镀层常用作防护、装饰性镀层的底层，对局部渗碳工件，常用镀铜来保护不需要渗碳的部位。
1）印刷线路板通孔金属化处理目前化学镀铜在工业上最重要的应用是印刷线路板(PrintedCircuit Board，简称PCB)的通孔金属化过程，使各层印刷导线的绝缘孔壁内沉积上一层铜，从而使两面的电路导通，成为一个整体。
盲孔电镀填平不良改善研究
盲孔电镀填平不良改善研究雷华山;于永贞;刘彬云;肖定军【摘要】The reasons which led to the quality defects of void, dimple value too large, un-iflling and so on were analyzed deeply in the process of microvia iflling for the VCP bath .At the same time, they were veriifed by using the relevant test methods and experiment.The results showed that the electrical conductivity of collect was poor and some nozzles were blocked, which was the main reason led to the void, dimple value too larger causing the un-iflling phenomenon related to the bubble in bath.%针对VCP槽填孔过程中出现的空洞、凹陷值偏大、漏填等品质缺陷问题，对其产生原因进行深入分析，并通过组织相关测试手段及试验进行验证，试验结果表明：导电性不良，喷嘴堵塞是造成空洞、凹陷值偏大的主要原因。
漏填现象发生跟槽液中的气泡有关。
【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】4页(P19-22)【关键词】填孔;空洞;凹陷值;漏填【作者】雷华山;于永贞;刘彬云;肖定军【作者单位】广东东硕科技有限公司，广东广州510245;广东东硕科技有限公司，广东广州 510245;广东东硕科技有限公司，广东广州 510245;广东东硕科技有限公司，广东广州 510245【正文语种】中文【中图分类】TN411 前言随着时尚消费类电子产品的不断更新换代，给PCB行业带来了更大的发展机遇。
电镀填孔工艺影响因素
科技成果：电镀填孔工艺影响因素电子产品的体积日趋轻薄短小，通盲孔上直接叠孔(viaonHole或Viaonvia)是获得高密度互连的设计方法。
要做好叠孔，首先应将孔底平坦性做好。
典型的平坦孔面的制作方法有好几种，电镀填孔(ViaFillingPlating)工艺就是其中具有代表性的一种。
电镀填孔工艺除了可以减少额外制程开发的必要性，也与现行的工艺设备兼容，有利于获得良好的可靠性。
电镀填孔有以下几方面的优点：(1)有利于设计叠孔(Stacked)和盘上孔(via.on.Pad)：(2)改善电气性能，有助于高频设计;(3)有助于散热;(4)塞孔和电气互连一步完成;(5)盲孔内用电镀铜填满，可靠性更高，导电性能比导电胶更好。
电镀填孔是目前各PCB制造商和药水商研究的热门课题。
Atotech、Shipley、奥野、伊希特化及Ebara等国外知名药水厂商都已推出自己的产品，抢占市场份额。
2电镀填孔的影响参数电镀填孔工艺虽然已经研究了很多，但真正大规模生产尚有待时日。
其中一个因素就是，电镀填孔的影响因素很多。
如图1所示，电镀填孔的影响因素基本上可以分为三类：化学影响因素、物理影响因素与基板影响因素，其中化学影响因素又可以分为无机成分与有机添加剂。
下面将就上述三种影响因素一一加以简单介绍。
2.1化学影响因素2.1.1无机化学成分无机化学成分包括铜(Cu2+)离子、硫酸和氯化物。
(1)硫酸铜。
硫酸铜是镀液中铜离子的主要来源。
镀液中铜离子通过阴极和阳极之间的库仑平衡，维持浓度不变。
通常阳极材料和镀层材料是一样的，在这里铜既是阳极也是离子源。
当然，阳极也可以采用不溶性阳极，Cu2+采用槽外溶解补加的方式，如采用纯铜角、CuO粉末、CuCO3等。
但是，需要注意的是，采用槽外补加的方式，极易混入空气气泡，在低电流区使Cu2+处于超饱和临界状态，不易析出。
值得注意的是，提高铜离子浓度对通孔分散能力有负面影响。
(2)硫酸。
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ｍｉｒ ｂｉ ｉ， ｈ ｔ ｒｏ ｎ ｃｉｎｔ ｃ ｎ ｌ ｙｏ ｃｏｂｉｄｖａｃ ｐ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｎｐ ｔ ｏｗａ ｄ Ａ ａ ｚ ｆ ｅ ｃ ａ ｔ ｒ ｃｏ ｌ ｄ ｖ ｔ ｅ ｉ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｆ ｒ ｌ ｉ ｏ ｐ ｒ ｌ ｇ ｈ ｓｂ ｅ ｕ ｒ ｒ． ｎ ｌ ｅ ｉ ｌ ｎ ｅｆ ｃｏｓ ｎ ａ ｎ ｏ ｇ ｍｉ ｎ ｆｌ ｉ ｆ ｙ ｎｕ
电子工艺技术
２ １年９ 第３卷第５ ０ 月 ２ ３ 期
Ｅ ｃｒｎｃ ｒｃ ｓ ｅ ｈ ｏｏｙ ｌ ｔｏ ｉ Ｐｏ ｅ ｓ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｓ Ｔ
２７ ７
Ｐ 微 盲孔 电镀 铜填平影 响因素研究 ＣＢ
秦佩 ，陈 长 生
（ 中国电子 科技集团公司第十五 研究Leabharlann ，北京 １ ０ ８ ０ ０ ３）
微盲 孔 电镀填 平影 响 因素 的分 析 ，运用 正交试 验方 法分 析并 研究 了添 加剂 对微盲 孑 电镀填平 的影 响 ， Ｌ
得到 了添加剂 的最佳浓度范 围，其对孔径为０２ｍ 和 ． ｍ 厚径 比为０ 的微盲孔有很好 的填充效果 。 ． ５
１ 微盲孔 电镀填平 的影 响因素
Ｄ ｃ ｍ ｎ ｏｅ Ａ Ａｔ ｌ Ｉ：０ １ ４ ４２ １）５ ２ ７ ４ ｏｕ ｅ ｔ ｄ： ｒ ｃ １０． ７ （０２０ ． ７ ． Ｃ ｉｅＤ ３ ０ ０
近 年来 ，随着 电子 产 品朝 轻 、薄 、短 、小及 多
目前 国内有关 电镀 铜填 平技 术 的文献 有不 少 ， 比如 杨智勤 ［ １ 等对 电镀铜 填平机 理的研究 ，崔正丹 口 】 和 曾 曙ｐ 对 电镀铜 填 平影 响 因素 的研 究探 讨 等 ， 等 但是 主要 集 中在工 艺参 数对微 盲孔 电镀填 平 的影 响
性及 低 成本 的特 点 。常规 的导 通孔 互连 已经 不 能满
足 高密 度布 线及 电子 产 品 的要 求 ，盲孔 互 连技术 已 得到广泛应用 。 目前 微 盲孔 互连 技 术有 三类 ：一是 传统 的孑 化 Ｌ 电镀 技 术 ；二是 传统 镀铜 后再 用 导 电胶 （ 或树脂 材 料 ）填充 的技术 ；三是 微盲孔电镀铜填平技术 。微盲 孑 电镀铜填平技术 可实现镀铜填孑 与电气互连一次性 Ｌ Ｌ 完成 ，能够改善 电气性 能 ，提高连接可靠性 ，在所用 铜材料 的导 电率 与散热性方面均优于导 电胶及树脂材 料 ，成为 目前实现印制板互 连的重要方法 。
Ｆｌ ｎ ｏ ｐ ｒＰ ａ ｉ ｇｉ Ｃ ｉ ｉ ｇＣ ｐ ｅ ｌｔｎ ｎＰ Ｂ ｌ
ＱＩ ｅ， Ｅ ｈ ｎ ・ｈ ｎ Ｎ Ｐ ｉＣＨ Ｎ Ｃ ａ ｇｓ ｅ ｇ
（Ｅ ＣＮ ．５Ｒ ｓａｃ ｓｉ ｔ， ｅ ｉｇ１ ０ ８ ， ｈｎ ｌ Ｃ Ｔ ｏ１ ｅｅ ｒｈＩ ｔ ｕｅ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ Ｃ ｉ ｎ ｔ ｊ ａ
的填充效果 。
关键词 ：印制板 ；微盲孔 ；填孔 ；添加剂 中图分 类号 ：Ｔ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ４ ４（ ０ ２） ５ ０ ７ — ４ Ｎ１ ０ １ ３７ ２ １ ０ — ２７ ０
Ｈｅ ａ ｃ ｎ ｌ ｌ ｅ ｃ Ｆ ｃ ｏ ｓｏ Ｉ ｒ Ｂｌ ｄ ＶＩ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｆｕ ｎ ｌ ａ ｔ ｆＭ ｉ ｉ Ｖｉ ｓ Ｏ Ｉ ｎ ｅ ｒ Ｃ ｃｏ Ｉ ， ｎ ａ
一
般情 况 下 ，影 响微盲孑 电镀 铜填 平效 果 的主 Ｌ
要 因素包 括 电镀设 备 的配置 、电镀 液组 成 以及 所选
用 的电镀 工艺 参数 等 。其 中 ，电镀 设备 的配置 因素
作者简介 ： 秦佩 （ ９ ８ ） １ ８ 一 ，女，硕 士 ，主要从 事高密度互连印制板互连技术 的研究工作 。
摘
要 ：为满 足含微 盲孑 的高密度互连 印制 电路板高可靠性 的要求 ，提 出了微 盲孔 电镀铜填平的互 连工艺 Ｌ
技术 。通过对微盲孑 电镀 铜填平工艺影 响因素 的分析 ，主要研究 了电镀铜添加剂对微盲孔 电镀铜 填平 的影响 ， Ｌ 运用 了正交试验 的分析方 法 ，得到 了各添加剂 的最佳浓 度范围 ，并验证 了其可行性 ，从而使微盲孑 获得 了很好 Ｌ
上 ，有 关 镀 液 所 用 添 加 剂 的研 究 很 少 。本 文 通 过 对
功 能化 方 向的发 展 ，特别 是半 导体 芯 片的 高集成 化
与 １Ｏ 的迅 速增 加 以及 高 密度 安 装 技 术 的 飞快 进 ／数 步 ，迫 切要 求 印制板 具有 高密 度 、高精 度 、高 可靠
Ａ ｓ ｒｃ：ｎ ｒｅ ｔ ｅ ｅｒｑ ｉ ｍ ｎｓ ｆ ｉ ｌｂｉ ｆ ｈ ｉ － ｎｉ ｔｒｏ ｎｃ Ｃ ｒ ｔｄＣｒｕ ｏ ｒ） ｔ ｂ ｔａ ｔ Ｉ ｏｄ ｒ ０ ｔ ｈ ｕｒ ｅ ｔ ｏ ｇ ｒ ｉ ｉ ｙ ｅｈ ｈｄ ｓ ｙｉ ｅｃ ｎｅｔ Ｂｌ ｉ ｅ ｉ ｉＢ ａｄ ｗｉ ｍｅ ｔ ｅ ｅ ｈ ｈｅａ ｌ ｏ ｔ ｔ ｇ ｅ ｔ ｎ Ｐ Ｐｎ ｃｔ ｈ