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PCB生产中影响电镀填孔工艺的几个基本因素

  • 2022-05-16 18:32:32
全球电镀PCB行业产值在电子元器件行业总产值中增长迅速。是电子元器件细分行业中占比最大的行业,占有独特的地位。电镀PCB年产值600亿美元。电子产品的体积越来越薄、越来越短,在直通盲孔上直接堆叠过孔是一种获得高密度互连的设计方法。要做好叠孔,首先要做好孔底的平整度。制作典型的平孔面有几种方法,电镀填孔工艺是其中的代表。

除了减少额外工艺开发的需要外,电镀和填孔工艺还与现有工艺设备兼容,有利于获得良好的可靠性。

电镀填孔具有以下优点:

(1) 有利于设计 Stacked 和 Via.on.Pad ( 高密度电路板 );

(2) 提高电气性能,有助 高频设计 ;

(3)有助于散热;

(4)一次完成塞孔和电气互连;

(5)盲孔采用电镀铜填充,比导电胶具有更高的可靠性和更好的导电性。



物理影响参数

需要研究的物理参数有:阳极类型、阴极-阳极间距、电流密度、搅拌、温度、整流器和波形等。

(1) 阳极类型。说到阳极种类,无非就是可溶性阳极和不溶性阳极。可溶性阳极通常为含磷铜球,易产生阳极泥,污染镀液,影响镀液性能。不溶性阳极,也称为惰性阳极,通常由涂有钽和锆混合氧化物的钛网组成。不溶性阳极,稳定性好,无需阳极维护,无阳极泥,适用于脉冲或直流电镀;但添加剂用量大。

(2)阴极和阳极之间的距离。电镀过孔工艺中阴极和阳极之间的间距设计非常重要,不同类型的设备设计也不同。但需要指出的是,无论怎样设计,都不应违反法拉第一定律。

(3)搅拌。搅拌的形式有很多,如机械摇动、电动振动、气体振动、空气搅拌、喷射器等。

对于电镀和填充,一般首选在传统铜缸配置的基础上增加射流设计。但是,无论是底喷还是侧喷,筒体中的喷管和空气搅拌管如何布置;每小时的喷射流量是多少?喷射管和阴极之间的距离是多少?如果使用侧射流,则射流在阳极前或后;如果使用底射流,会不会造成搅拌不均匀,镀液会上下微弱搅拌;要做很多测试。

另外,最理想的方式是将每根射流管连接到流量计上,从而达到监测流量的目的。由于射流较大,溶液容易发热,因此温度控制也很重要。

(4)电流密度和温度。低电流密度和低温可以降低表面铜的沉积速率,同时向孔内提供足够的Cu2和光亮剂。在这些条件下,填孔能力增强,但电镀效率也降低。

(5)整流器。整流器是电镀过程中的一个重要环节。目前对电镀和填充的研究多局限于全板电镀。如果考虑图形电镀和填充,阴极面积会变得很小。这时对整流器的输出精度提出了很高的要求。

整流器输出精度的选择要根据产品的线路和过孔的大小来确定。线路越细,孔越小,对整流器的精度要求就应该越高。通常,选择输出精度在5%以内的整流器为宜。选择过于精密的整流器会增加设备投资。整流器输出电缆布线时,首先将整流器尽量放在镀槽的边缘,这样可以减少输出电缆的长度,减少脉冲电流的上升时间。整流器输出电缆规格的选择应满足在最大输出电流的80%时,输出电缆的线路压降在0.6V以内。通常,所需要的电缆截面积是按2.5A/mm的载流能力计算的:。如果电缆截面积太小,电缆长度太长,或线路压降太大,传输电流达不到生产要求的电流值。

对于槽宽大于1.6m的镀槽,应考虑双边供电的方式,双边电缆的长度应相等。这样可以保证双边电流误差控制在一定范围内。电镀槽的每根飞杆两侧应接一个整流器,使该片两侧的电流可以分别调节。

(6) 波形。目前,从波形上看,电镀填充有两种:脉冲电镀和直流电镀。对电镀和填孔这两种方法进行了研究。传统的整流器用于直流电镀和填孔,操作简单,但如果板子再厚一点,就无能为力了。PPR整流器用于脉冲电镀和填孔,操作步骤多,但对较厚的在制板加工能力强。



基材的影响

基板对电镀和填孔的影响不容忽视。一般有介质层材料、孔形、纵横比、化学镀铜等因素。

(1) 介电层材料。介质层的材料对孔填充有影响。非玻璃增强材料比玻璃纤维增​​强材料更容易填充孔洞。值得注意的是,孔中的玻璃纤维突起对化学铜有不利影响。在这种情况下,电镀填孔的难点在于提高化学镀种子层的附着力,而不是填孔工艺本身。

事实上,玻璃纤维增​​强基板上的电镀和填充孔已在实际生产中得到应用。

(2)纵横比。目前,针对不同形状和大小孔洞的填孔技术,受到厂商和开发商的高度重视。孔的厚径比对孔的填充能力影响很大。相对而言,直流系统在商业上使用得更多。生产中,孔的尺寸范围会窄一些,一般直径为80pm~120Bm,孔深为40Bm~8OBm,厚径比不超过1:1。

(3)化学镀铜层。化学镀铜层的厚度和均匀性以及化学镀铜后的静置时间都会影响填孔性能。化学铜太薄或厚薄不均,填孔效果差。一般化学铜厚度>0.3pm时建议填孔。另外,化学铜的氧化对填孔效果也有负面影响。

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