微盲孔填充及通孔金属化-技术选择及解决方案.doc

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1、微盲孔填充及通孔金属化:技术选择及解决方案摘要

2、电子产品向轻、薄、短、微型化的发展趋势要求印制线路板及包装材料的空间体积向更小型化发展，高密度互连(HDI)技术已经成为发展的必然趋势。线路板的功能可靠性很大程度上取决于直接金属化、微盲孔填充及通孔金属化的品质。为改善流程的性能，人们往往会提高工艺流程的复杂程度，使用不同类型的添加剂，这使流程更加难以控制。另外，PPR脉冲电镀技术作为一种解决方案已被应用，最终还是要通过功能性化学品的氧化还原保护作用来维持添加剂的稳定性。一项新的技术已经问世，此技术简单而又能有效地控制流程，可实现微孔填充与通孔金属化同步进行，已经在整板电镀和图

3、形电镀的应用中得到了证实与认可。该技术可应用于传统垂直起落的浸入式直流电镀生产线。另外，此项新技术添加剂的使用量少，从而延长了镀液使用寿命，流程品质也易于管理与控制。 引言 　　线路板在机加工之后的微、通孔板，孔壁裸露的电介质必须经过金属化和镀铜导电处理，毫无疑问，其目的是为了确保良好的导电性和稳定的性能，特别是在定期热应力处理后。　　在印制线路板电介质的直接金属化概念中，ENVISIONHDI工艺在HDI印制线路板的生产中被认为是高可靠性、高产量的环保工艺。　　这项新工艺可使微盲孔填充及通孔金属化同步进行，使用普通的直流电源就具有优异的深镀能力。另外一些研究显示，CUPR

4、OSTARCVF1不改变电源及镀槽设计的条件下仍能保证填盲孔，不影响通孔电镀的性能。　　本文总结了CUPROSTARCVF1最新研发结果、工艺的潜能以及对不同操作控制条件的兼容性，描述了微盲孔和通孔的物理特性和导电聚合体用于硬板和软板的直接金属化技术新的发展方向以及与CVF1电镀的兼容性。 CUPROSTARCVF1　　半一站垂直浸入式工艺(表1)，可利用现有的电镀设备(直流电源和可溶性阳极)进行微孔填铜。　　常规的电镀液中含有活化剂和抑制剂(甚至还含有整平剂)，CUPROSTARCVF1的两种添加剂是分开的：预浸液中只含有活化剂，镀液中只含有抑制剂。各添加剂成份可用CVS

5、定量分析，即使是在镀液老化后，添加剂分解造成的污染还是可维持在最低水平。　　图1简明了CVF1的电镀反应机理。通过预浸，PCB铜面浸附上活化剂分子。电镀过程中，板面铜层被氯化物和抑制剂分子共同抑制，迫使铜电镀只能在盲孔的底部及通孔的中部的低电流密度区进行。　　在用高电流密度填充前先要用低电流密度(1.5-2.0A/dm2范围内，具体取决于微孔的直径大小)在较短的时间(15-30分钟)内在微孔底部镀上一层均匀的铜，在抑制剂的作用下，PCB工件表面电镀铜的厚度控制在较薄的范围内，整个填充电镀的时间为60-90分钟(具体取决于微孔的直径大小)。　　　　众所周知，微孔的填充功效与槽

6、液因添加剂分解而积聚的有机污染有密切关糸，通常情况下，一般填充电镀槽液在电镀40-60Ah/L后，填充功效会下降，此时需过滤处理槽液(活性碳处理/UV曝光处理)，表1 CUPROSTARCVF1的流程步骤及操作控制参数　生产因此而停顿。CUPROSTARCVF1因其简单、独立的添加剂体系，槽液的工作寿命比一般的填充电镀槽液提高了3倍以上(图3)。通孔金属化效果与通孔内电镀液的交换有密切关系，电镀时必需有搅拌(图4)。工作槽液的流动从只使用单一空气搅拌(中试线实验)的“缓和流动”发展到“强烈流动”(空气搅拌+喷射)，其结果是不管纵横比如何，通孔金属化功效均可提高20%。在客户

7、生产线上，使用最佳的搅拌方式，同样可以得到同中试线一样的效果。　　CUPROSTARCVF1是因微盲孔的电镀填充需求而发展，不管怎样，未来工艺技术的发展方向是在无需改变化学添加剂及电镀设备(图5)的条件下，保持电镀及通孔金属化功效不受影响。　　很显然，填充电镀铜前微盲孔和导通孔的PTH活化层和闪镀铜层的品质对填充效果有很大的影响，不良的化学铜活化层或不均匀的闪镀铜(图6)以及高纵横比深镀能力差的闪镀铜层都会导致填孔不完整，出现空洞。　　CUPROSTARCVF1具有优异的深镀能力，可用于闪镀铜流程，填充电镀前在微盲孔和通孔孔镀上4-5μm厚的均匀铜层是必需的(图7)。 管怎

8、样，如果化学铜沉积出了问题，则后续的闪镀铜的品质就无法接受。特别对于高纵横比的微孔来说，由于孔内溶液交换量的不足，先天不足的化学铜工艺已不能满足流程的需要，这就需要一种新工艺能在微孔壁均匀镀覆上一层镀铜导电层。　　采用导电聚合物导电的直接金属化工艺则不存在诸如孔内溶液交换量必须足够的限制，由于无需孔内溶液交换就可以在微孔内壁介质上产生约200nm厚的导电聚合膜(图8)，此外，CUPROSTARCVF1与导电聚合体兼容，优秀的通孔金属化性能，可直接用于下一步的“闪镀铜及镀通孔”工艺中。　　使用导电聚合体进行直接金属化