一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法技术

本发明专利技术涉及微电子产业中电路板制造的应用领域，具体地说是一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，适用于高密度电路板铜电镀及相关电镀设备制造。该方法通过调整电镀液对流方式以达到添加剂最佳的吸附效果，将喷流器安装在具有程序化控制功能的转动装置上，通过控制喷射角度及对应时间来调节电镀液对流方式，从而建立与电镀液相匹配的对流方式，以达到最佳的电镀填充效果。本发明专利技术可以降低电镀工艺中电镀液成分的复杂性和依赖性，减少电镀液成本，同时降低添加剂监控、分析和补加的难度，提高工艺的可控性和稳定性。

A micro high density circuit board in the blind hole filling method for copper electroplating

The present invention relates to the application field of microelectronics circuit board manufacturing industry, in particular to a high density circuit board micro blind hole copper plating filling method, suitable for high density circuit board copper plating and electroplating equipment manufacturing. The method by adjusting the plating liquid convection in order to achieve the best effect of adsorption of additives, the jet device is installed on the rotating device with program control function, by controlling the injection angle and the corresponding time to adjust the plating liquid convection, convection and electroplating solution so as to establish the match, in order to achieve the best plating filling effect. The invention can reduce the complexity and dependence of electroplating liquid composition in electroplating process, reduce the cost of electroplating bath, and reduce the difficulty of monitoring, analysis and supplement of additives, and improve the controllability and stability of the process.

【技术实现步骤摘要】
一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法
本专利技术涉及微电子产业中电路板制造的应用领域，具体地说是一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，适用于高密度电路板铜电镀及相关电镀设备制造。
技术介绍
集成电路元件的接点距离缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度缩短，这就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标，即高密度电路板(HighDensityInterconnection，HDI)。BGA、CSP、DCA等零件组装方式的出现，更加促使印刷电路板推向前所未有的高密度程度。相对比传统的多层板，这种高密度电路板也被称为“增层式多层板”(BuildUpMultilayerBoard，BUM)。这类产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多，因此称这类产品的制作技术为“微孔制程”(MicroViaProcess，MVP)。与传统的PCB板相比，HDI降低了成本，增加了线路密度，减小了封装尺寸，可靠度更佳。微孔铜电镀填充是高密度电路板制造中最重要的工艺之一，其对电镀技术要求较高，填充组织不仅要避免孔洞、缝隙等缺陷，而且表面厚度和凹槽深度都要被严格限制在一定范围内，传统的镀铜技术无法达到工艺要求。一般而言，抑制剂、光亮剂和整平剂的选择以及合理配比通常成为解决问题的关键要素。另一方面，传统的垂直连续电镀(VCP)是最常见的电路板生产线，其中的喷流装置是满足孔内电镀填充的重要模块，因为它能够使药液在孔内充分对流，从而保证孔内铜离子得到及时补充，减小孔洞等缺陷的发生率。添加剂在孔内壁选择性和竞争性吸附可致使铜在微盲孔内“自底向上”沉积生长，这是实现“超填充”无孔洞化填充的根本条件。事实证明，对流条件对添加剂吸附行为具有决定性的作用，从而直接影响实际电镀填充效果。鉴于此，本专利技术提出一种通过程序化控制对流条件以达到添加剂最佳吸附效果，从而达到最佳填充效果的电镀方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，该方法可以实现“自底向上”电镀沉积模式，达到完全无孔洞化填充效果，具有最低的表面铜厚度和凹槽深度，电镀填充速度快和镀层均匀。为了实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，包含如下步骤：步骤1，配制电镀液的具体过程为：先配制包含100～300g/L的五水硫酸铜或甲基磺酸铜，10～100g/L的硫酸或甲基磺酸，以及20～100mg/L的氯离子、其余为水的基础镀液；再加入添加剂，添加剂为100～300mg/L的抑制剂、1～20mg/L的光亮剂和1～20mg/L的整平剂之一种或两种以上，搅拌均匀；步骤2，电镀前，电路板的盲孔内进行化学镀和闪镀铜处理，形成的薄铜层作为电镀导电籽层，薄铜层的厚度为1～10μm；步骤3，脱泡和预润湿处理；将电路板样品放入电镀槽内固定，使其完全浸泡在镀液中，并使样品正对喷射口，开启喷流装置进行喷流，以驱除盲孔内空气，使镀液进入盲孔内和对盲孔壁充分润湿；步骤4，设定喷流装置的运转程序、喷射速度、电流密度，然后开始正式电镀，电流密度为1～10A/dm2，温度为：20～30℃，电镀时间为30～70min；步骤5，电镀结束后，将电路板用去离子水冲洗干净，吹干；利用金刚石低速锯切割样品，环氧树脂包封样品后细磨和抛光，然后利用光学显微镜观察电镀填充效果。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，该方法对孔径为50～150μm，深度为30～120μm的盲孔电镀填充。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，抑制剂包含分子量为2000～20000的聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚丙二醇、聚氧化丙二醇中的一种或两种以上的组合，光亮剂包含聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基-二硫代氨甲酰丙基磺酸钠、苯基二硫丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸钠、硫醇基丙烷磺酸钠的含硫化合物中的一种或两种以上的组合，整平剂包含健那绿B、硫脲类化合物、烷基吡啶类化合物中的一种或两种以上的组合。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，步骤2化学镀和闪镀铜处理之前，首先利用除油剂进行清洗，随后用去离子水冲洗后烘干；然后再利用10wt％的稀盐酸溶液处理1～2分钟，除去氧化层，以避免镀层与电镀导电籽层间产生缺陷。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，将喷流装置的喷流器装配在转动装置上，该转动装置由伺服电机和控制模块组成，实现运转动作的程序化控制。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，喷流装置包括：电镀槽、联轴器、电机、喷流器、镀液出口管、镀液入口管、可溶性或不可溶性阳极、阴极、电机运转控制系统，具体结构如下：喷流器的一端插设于电镀槽，喷流器的另一端通过联轴器与电机的输出端连接，电机的输入端与电机运转控制系统连接，由联轴器、电机、电机运转控制系统构成喷流器的转动装置，电机在电机运转控制系统的控制下，带动喷流器转动；阴极设置于电镀槽中，可溶性或不可溶性阳极设置于喷流器中，喷流器的下端设置镀液入口管，电镀槽的下端设置镀液出口管。所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，控制电镀液对流方式，以达到电镀液添加剂的吸附效果，电镀液对流方式主要决定于喷流器的喷射速度和运转动作，喷射速度为0.5～1m/s，喷流装置的运转程序为：一个循环周期内的运转程序是由参量组成的单个或两个以上程序段组成，所编订的运转程序满足阴极板面喷射的对称性和均匀性；其中，代表喷射角度，t代表停滞时间。本专利技术的设计思想是：本专利技术将喷流器安装在具有程序化控制功能的转动装置上，通过控制喷射角度及对应时间来调节药水(电镀液)对流方式，从而建立与电镀液相匹配的对流方式，以达到添加剂的最佳吸附效果和最佳电镀填充效果。该技术可以降低电镀工艺中电镀液成分的复杂性和依赖性，减少电镀液成本，同时降低添加剂监控、分析和补加的难度，提高工艺的可控性和稳定性。本专利技术具有以下优点及有益效果：1、本专利技术通过调整喷流装置运转程序，从喷射角度和时间等方面改变电镀液在微孔中的喷流模式，从而建立与电镀液匹配的对流条件，有效提高HDI电镀填充效果。2、本专利技术通过调整对流条件以适应电镀液的方法，可以拓宽电镀液添加剂的选择范围和使用条件，使电镀工艺降低对价格昂贵的特制电镀液的依赖性，大大降低电镀液成本。3、本专利技术可以减少电镀液中添加剂种类或组合的复杂性，减小添加剂监控、分析和补加的难度，提高电镀工艺的可控性和稳定性。4、本专利技术在生产中具有容易实现、成本低、可操作性强等优点。附图说明图1为本专利技术高密度电路板微孔电镀填铜喷流装置示意图；图中，1-电镀槽；2-联轴器；3-电机；4-喷流器；5-镀液出口管；6-镀液入口管；7-可溶性或不可溶性阳极；8-阴极；9-电机运转控制系统；10-喷流管；11-喷流孔。图2为实施例1所采用的喷流器运转控制程序示意图；其中，横坐标t代表停滞时间，纵坐标代表喷射角度。图3为实施例1获得的高密度电路板微孔电镀填铜的光学显微照片；图4为实施例2所采用的喷流器运转控制程序示意图；其中，横坐标t代表停滞时间，纵坐标代表喷射角度。图5为实施例2获得的高密度电路板微孔电镀填铜的光学显微照片；图6为实施例3所采用的喷流器运转控制程序示意图；其中，横坐标t代表停滞时间，纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，配制电镀液的具体过程为：先配制包含100～300g/L的五水硫酸铜或甲基磺酸铜，10～100g/L的硫酸或甲基磺酸，以及20～100mg/L的氯离子、其余为水的基础镀液；再加入添加剂，添加剂为100～300mg/L的抑制剂、1～20mg/L的光亮剂和1～20mg/L的整平剂之一种或两种以上，搅拌均匀；步骤2，电镀前，电路板的盲孔内进行化学镀和闪镀铜处理，形成的薄铜层作为电镀导电籽层，薄铜层的厚度为1～10μm；步骤3，脱泡和预润湿处理；将电路板样品放入电镀槽内固定，使其完全浸泡在镀液中，并使样品正对喷射口，开启喷流装置进行喷流，以驱除盲孔内空气，使镀液进入盲孔内和对盲孔壁充分润湿；步骤4，设定喷流装置的运转程序、喷射速度、电流密度，然后开始正式电镀，电流密度为1～10A/dm

【技术特征摘要】
1.一种高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1，配制电镀液的具体过程为：先配制包含100～300g/L的五水硫酸铜或甲基磺酸铜，10～100g/L的硫酸或甲基磺酸，以及20～100mg/L的氯离子、其余为水的基础镀液；再加入添加剂，添加剂为100～300mg/L的抑制剂、1～20mg/L的光亮剂和1～20mg/L的整平剂之一种或两种以上，搅拌均匀；步骤2，电镀前，电路板的盲孔内进行化学镀和闪镀铜处理，形成的薄铜层作为电镀导电籽层，薄铜层的厚度为1～10μm；步骤3，脱泡和预润湿处理；将电路板样品放入电镀槽内固定，使其完全浸泡在镀液中，并使样品正对喷射口，开启喷流装置进行喷流，以驱除盲孔内空气，使镀液进入盲孔内和对盲孔壁充分润湿；步骤4，设定喷流装置的运转程序、喷射速度、电流密度，然后开始正式电镀，电流密度为1～10A/dm2，温度为：20～30℃，电镀时间为30～70min；步骤5，电镀结束后，将电路板用去离子水冲洗干净，吹干；利用金刚石低速锯切割样品，环氧树脂包封样品后细磨和抛光，然后利用光学显微镜观察电镀填充效果。2.按照权利要求1所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，其特征在于，该方法对孔径为50～150μm，深度为30～120μm的盲孔电镀填充。3.按照权利要求1所述的高密度电路板中微细盲孔的铜电镀填充方法，其特征在于，抑制剂包含分子量为2000～20000的聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚丙二醇、聚氧化丙二醇中的一种或两种以上的组合，光亮剂包含聚二硫二丙烷磺酸钠、N,N-二甲基-二硫代氨甲酰丙基磺酸钠、苯基二硫丙烷磺酸钠、异硫脲丙磺酸钠、硫醇基丙烷磺酸钠的含硫化合物中...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝清省，祝汉品，崔学顺，张贤，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21