一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺，解决现有技术中的填孔时间长且浪费铜材料等问题。该工艺，包括1)通过脉冲电镀搭桥工序在通孔中间位置电镀铜搭桥，形成双面盲孔；2)直流填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜将双面盲孔填平；其中，在脉冲段采用带相位移的脉冲波形实现通孔中的桥接，线路板两板面(A面和B面)的波形一致，但存在90％～180％的相位差，且搭桥波形均包含一个1

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺


[0001]本专利技术涉及印制线路板制作
，特别涉及一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺。

技术介绍

[0002]随着PCB板向轻、薄、小及高密度互联的方向发展，产品越来越倾向于小型化，高密度化及可视化。为在有限的表面填装更多的元器件，促使设计趋向于向小孔径方面的发展，小孔径的发展也促使填孔工艺不断革新。目前通孔的填孔介质主要有三种：导电胶、树脂、纯铜。导电胶塞孔工艺复杂，流程较长，加工成本较高；树脂塞孔因树脂与基板材料膨胀系数不同存在很多品质风险。通孔电镀填孔相比导电胶填孔、树脂填孔具有许多优点，比如有利于设计叠孔和盘中孔、具有良好的热传导性能，有助于散热、良好的抗热冲击性能、产品的可靠性高、加工成本低等。正因为通孔填孔电镀技术可以提高布线的密度、产品的可靠性及降低加工成本等优点，在多层板、HDI板方面应用越来越广泛。
[0003]高密度互连是制造具有通孔的印刷电路板中的重要设计。这些装置的小型化依赖于较薄芯材、较小的线宽以及较小直径通孔的组合。通孔的直径一般在75μm到200μm范围内，通孔的厚度一般在100um
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500um范围内。目前采用传统的直流电镀方式对通孔进行填孔处理，已变得越来越困难，首先该填孔模式效率低，比如针对孔径100um，板厚400um的通孔，其填孔时间约5h，大大影响客户端的产能；然后这种填孔模式容易造成微导通孔封孔和孔内形成空洞，即填孔不实，孔内的空洞会造成诸多品质问题，例如电阻增大导通不良，高温条件下爆孔等问题。
[0004]现有技术中，专利CN106961806A介绍了一种脉冲架桥加直流填充的填通孔方法：首先通过脉冲电镀搭桥工序在金属化后的通孔中间位置电镀铜搭桥，形成双面盲孔；随后通过整板填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜将双面盲孔填平；其中脉冲电镀搭桥过程采用深镀能力为300
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500％的特种脉冲整流器进行脉冲电流电镀，以28ASF的电流密度全板电镀180min，在金属化后的通孔中间位置电镀铜搭桥，使通孔形成双面盲孔；接下来使用普通直流电镀，以25ASF的电流密度填孔电镀120min，在双面盲孔中电镀铜将双面盲孔填平；经过整板填孔电镀后，最终生产板上的表铜厚75
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80μm，整个填充过程电镀脉冲架桥以及直流填孔时间为300mins(分钟)，耗时过长，极大降低了生产效率；另外镀厚总厚度达到75
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80μm，造成金属铜材料的浪费，且该工艺形成的镀铜层厚度较厚，不利于线路细化，需要额外工序将镀层铜厚减薄，造成额外工序和铜材料的浪费；第三，该现有技术中脉冲电镀和直流电镀的电流密度是不同的，也就是两个阶段需要调整电流密度，增加工艺操作难度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在采用脉冲搭桥配合直流填孔的形式完成对通孔填孔，解决现有技术中的填孔时间长且浪费铜材料等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺，包括如下步骤：
[0008]1)通过脉冲电镀搭桥工序在通孔中间位置电镀铜搭桥，形成双面盲孔；
[0009]2)直流填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜将双面盲孔填平；
[0010]其中，在脉冲段采用带相位移的脉冲波形实现通孔中的桥接，线路板两板面(A面和B面)的波形一致，但存在90％～180％的相位差，且搭桥波形均包含一个1
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6秒的直流段，在完成搭桥后，电镀模式切换为直流电镀模式完成后续的盲孔填孔。
[0011]本专利技术中，搭桥是通孔填孔电镀工艺中的关键步骤，其波形参数如表1所示。
[0012]表1
[0013][0014]如上表所示，首先是1
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6秒的直流段，电流密度设定1
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5ASD，然后是脉冲段，时间为1秒，正反电流比1：1～1：7，正向脉宽(ms)为10～200，反向脉宽(ms)为0.5～20。A面和B面必须有一定的相位差，范围在90％～180％。
[0015]更优的正反电流比为1：1.5～1：5，正向脉宽(ms)为20～100，反向脉宽(ms)为1～10。
[0016]所述步骤2)中，在完成搭桥后，直流电镀的电流密度范围为1ASD
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2.5ASD。
[0017]进一步地，本专利技术中，通孔填孔电镀工艺中用到的电镀液包括如下浓度的组分：200～220g/L五水硫酸铜，40～60g/L硫酸，50～70mg/L氯离子、填通孔光亮剂1.0～1.5ml/L、填通孔湿润剂5～15ml/L、以及填通孔整平剂15～25ml/L；此填孔整平剂可以为咪唑衍生物或胺类化合物等物质同缩水甘油醚的聚合产物，也可以为硫脲衍生物以及染料。整平剂的填孔性能直接影响架桥后直流填孔阶段的最终填孔效果，本专利技术的整平剂优选为硫脲的衍生物，如N
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甲基硫脲、亚乙基硫脲、二甲基氨基硫脲等配成的溶液，更为优选为N
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甲基硫脲，整平剂在镀液中的浓度为50
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200ppm，优选为100
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150ppm。
[0018]在镀液中添加整平剂后，能够在本专利技术的电镀工艺带来的技术效果上进一步减少直流填平盲孔所需要的电镀时间和电镀铜厚度。能够在较薄的电镀铜厚度下获得优异的填充效果。从而进一步减少电镀时间和电镀铜厚，增加生产效益。
[0019]本专利技术的通孔填孔电镀工艺中用到的电镀液中，所述光亮剂选自N,N
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二甲基二硫代氨基磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠、3
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巯基丙烷磺酸钠、3
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(苯并噻唑
‑2‑
巯基)丙烷磺酸钠盐。优选为聚二硫二丙烷磺酸钠，其在镀液中的浓度为5
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20ppm，优选为10
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15ppm。
[0020]本专利技术的通孔填孔电镀工艺中用到的电镀液中，所述润湿剂选自环氧乙烷/环氧丙烷共聚物，分子量500～6000，分子量优选为500
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3000；其在镀液中的浓度为500
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1500ppm，优选为1000ppm。
[0021]脉冲搭桥段以及盲孔填孔段的全部时间设定由材料的板厚及孔径决定。
[0022]相位移技术可以抑制表面铜生产，极大加快通孔中间铜生长，电镀后通孔中间的铜厚远远大于面铜厚度，比值大于100％，深镀能力极为出色，因此，本专利技术采用带相位移的脉冲波形参数进行脉冲架桥，能够获得更高的深镀能力，极大减少架桥脉冲波形的电流密
度和电镀时间，架桥过程仅需要15ASF电镀150分钟。因此，本专利技术可用更短的电镀时间和电镀铜厚实现通孔中心位置的桥接，极大增加了生产效率并节约了铜材料。
[0023]另外，本专利技术在电镀液中引入填孔整平剂组分，在后续直流填盲孔过程中，由于整平剂的存在，盲孔的填充效果得到进一步加强和改进，能够在更短的时间内完成填孔，同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲搭桥的通孔填孔电镀工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)通过脉冲电镀搭桥工序在通孔中间位置电镀铜搭桥，形成双面盲孔；2)直流填孔电镀工序在双面盲孔中电镀铜将双面盲孔填平；其中，在脉冲段采用带相位移的脉冲波形实现通孔中的桥接，线路板A面和B面的波形一致，相位差90％～180％，且搭桥波形均包含一个1
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6秒的直流段，在完成搭桥后，电镀模式切换为直流电镀模式完成后续的盲孔填孔。2.根据权利要求1所述的通孔填孔电镀工艺，其特征在于，搭桥波形参数如下表：首先是1
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6秒的直流段，电流密度设定1
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5ASD，然后是脉冲段，时间为1秒，正反电流比1：1～1：7，正向脉宽(ms)为10～200，反向脉宽(ms)为0.5～20。3.根据权利要求2所述的通孔填孔电镀工艺，其特征在于，正反电流比为1：1.5～1：5，正向脉宽(ms)为20～100，反向脉宽(ms)为1～10。4.根据权利要求1所述的通孔填孔电镀工艺，其特征在于，所述步骤2)中，在完成搭桥后，直流电镀的电流密度范围为1ASD
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2.5ASD。5.根据权利要求1～4任一项所述的通孔填孔电镀工艺，其特征在于，工艺中用到的电镀液包括如下浓度的组分：200～220g/L五水硫酸铜，40～60g/L硫酸，50～70mg/L氯离子、填通孔光亮剂1.0～1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张之勇，
申请(专利权)人：广州市慧科高新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：