PCB印制电路板-微通孔填充的电镀铜工艺.pdfVIP

微通孔填充的电镀铜工艺 电子设备的不断轻便化和功能增长的发展趋势推动PCB板朝小型化及线路密度增加的方向发展。 传统的过孔（through hole）与导通孔(via)互连的多层PCB 板并不是满足这些密度要求的实用解 决方法。这促使高密度互连(HDI)如顺序积层法技术等替代方式的引进，同时对微通孔应用的需求 也在快速增长，预计这种趋势会不断持续。 • 推动叠层微通孔及焊盘上的微通孔设计 采用导电材料填充 • 可避免流程化学品夹带及减少连接盘通孔工艺中在焊接时产生的空 的微通孔推进了焊 洞气泡 盘中的微通和叠层 • 固体铜填孔有更高的可靠性及比导电树脂填充具更高的传导性 微通的设计，使封 • 微通孔填充与电连通性可在同一步骤完成 装密度能进一步增 • 电镀铜是一种熟知的技术，且在 PCB 制造中广泛使用 加。使用电镀铜填 • 改善后的电性能可通过高频设计来实现 充微通孔的工艺现 • 对热量控制有潜在帮助 已被研发并推出市场，该种工艺具相当多的优势： 所有的这些特性最终实现了使用更低的成本更可靠地增加线路密度的可能性。 这篇文章将描述主要工艺特性和逐级放大的研发及随后的过孔填铜生产时的铜填充效果。尽管所 涉及内容主要指向 MicroFill™ 系列产品范围，但所描述的大部分内容都适用于一般的过孔填 铜。 微通孔填充的研发目标 产品研发的目标集中于在尽量减少基底表面 铜厚变化的同时最大程度地填充微通孔。填 孔率，是一种微通孔填充的计量方式，通常 用于评估工艺的效果及比较配方及工艺变量 的效果。请见图 1 的描述。 填孔率 = B/A x 100% 图1 过孔填充率的定义 对于沉积厚度标称值为 25µ，激光穿孔深度为 50µ - 80µ，直径为 80µ - 120µ 的微通孔，常规目标性能的填孔率大于80%。这个范围适用于大 部分当前生产中见到的微通孔的几何形状。 1 电镀铜 很显然，微通孔槽内的电镀速率应比表面高，这样才能达到微通孔填充的效果，同样地，铜电解 液的性能对取得差异如此大的镀率非常重要。 用于电镀铜沉积的几种常规电解质由主要的铜抗衡电子定义，包括：氰化物、氟硼酸盐、磷酸盐 及硫酸基系统。因硫酸基系统的成本低、操作方便、安全及废水处理容易的特点，所以 PCB 制造 时经常使用到。因此过孔电镀填充工艺的研发主要聚焦于硫酸铜系统，硫酸铜系统一般由硫酸 铜、硫酸、氯离子及相关的有机添加剂组成。 无机的成分包括二价铜离子(Cu2+)，硫酸及氯化物。 硫酸铜是溶液中铜离子的初始来源，在电镀时，溶液中的铜含量通过电镀时在阴阳极间建立起库 仑平衡来维持。阳极通常用与被电镀上去的金属相同的材料制成，并作为离子源，在这里所指的 金属为铜。 硫酸对溶液的整体导电性及减少阳极和阴极间的极化很有效。 氯离子与辅助剂(负载剂)一起作用来减低极性及协助改善沉积表面的高低形貌。使用消耗性的 (铜)阳极时，氯离子有助于阳极的腐蚀，生成均匀及有附着性的阳极膜。 有机化合物 使用合适的添加剂可进一步改善沉积性能。 硫酸铜系统在没有添加剂的情况下操作生成 的镀层的物理性能一般不好。有机添加剂被 应用于改善颗粒的精细度、深镀能力、整平 含 5ml 辅助剂的铜储存液 能力及镀层的光亮度。通常酸性镀铜时使用 添加 0.5ml 光亮剂 添加 1ml 光亮