一种减少或去除孔口悬铜的方法技术

本发明专利技术公开了一种减少或去除孔口悬铜的方法，本方法采用电解的原理，将待去除钻孔后孔口悬铜的印制电路板和封装基板置于电解液中，并连接到电解电源的正极，作为电解的阳极，另取其他导体连接到电解电源的负极，作为电解的阴极，在一定电压、电流密度和温度下进行一定时间的电解，利用孔口悬铜的电力线集中，电流密度大而优先电解的原理，将孔口悬铜通过电解减小或去除，而对远离孔口的表面铜和内层铜的影响很小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路板加工工艺
，尤其是涉及一种减小或去除印制电路板和封装基板制作中在钻孔后孔口悬铜的方法。
技术介绍
现有技术中，在印制电路板和封装基板的制作工艺中，为了实现层间的互联，一般先进行钻孔，然后去胶渣，再进行化学镀和电镀。通常钻孔包括机械钻孔和激光钻孔。激光钻孔通常采用以下几种方法进行方法一开大铜窗+ 二氧化碳激光钻孔,一般称为large window方法。开大铜窗 是用化学蚀刻的方法将需要进行激光钻孔的区域的表层的铜层蚀刻掉，蚀刻掉的区域的直径比需要钻孔的孔径大，然后在露出的基材上用激光进行钻孔，激光钻孔的光斑直径与需要钻孔的孔径一样大。其一般步骤为芯板制作一层压介质层和铜箔一贴干膜一曝光——显影——蚀刻开大铜窗——激光钻孔——去胶渣——电镀。这种方法由于激光不接触到表层的铜，因此没有孔口悬铜的问题，但是由于激光钻孔之前需要进行图形转移和蚀刻等，有层间对位的问题，而且由于开铜窗区域和未开铜窗区域的铜层的高度差，孔的焊盘必须做到比铜窗大，限制了布线密度的提高。而随着电子产品的功能不断增强，电子产品向轻薄短小的方向发展，对产品精细化程度的要求也越来越高，孔的直径和焊盘的直径越来越小，因此，此方法在高端精细线路产品上应用很少。另外该工艺工序复杂，增加了加工时间和成本。方法二 开等大铜窗+ 二氧化碳激光钻孔，一般称为conformal mask方法,是用化学蚀刻的方法将需要进行激光钻孔的区域的表层的铜层蚀刻掉，蚀刻掉的区域的直径与需要钻孔的孔径一样大，然后再露出的基材上用激光进行钻孔，但是激光钻孔的光斑直径比铜窗直径大，其一般步骤为芯板制作一层压介质层和铜箔一贴干膜一曝光一显影——蚀刻开等大铜窗——激光钻孔——去胶渣——电镀。这种方法可以避免焊盘必须做得很大的缺陷，但是由于激光钻孔的光圈直径比铜窗直径大，在孔口会产生孔口悬铜问题。在采用conformal mask进行盲孔加工时，盲孔孔径主要取决于铜窗开口制作，因为干膜价格、DES蚀刻条件以及激光能力的限制，采用conformal mask进行加工时,可加工最小盲孔孔径一般为3mil是符合竞争成本的,若盲孔的孔径再小，则conformal mask成本将大幅提升,且产品良率不高。方法三二氧化碳激光直接钻孔。二氧化碳激光直接钻孔过程与conformal mask盲孔加工工艺不同，首先对层压后的铜箔进行减薄以及棕化或粗化处理，以增加铜箔对激光的吸收，然后用二氧化碳激光进行烧蚀，在铜面形成一定的孔径的铜窗，然后继续对介质层进行烧蚀。激光直接钻孔的能量一般比conformal mask的盲孔加工工艺高。二氧化碳激光直接钻孔一般步骤为芯板制作一层压介质层和铜箔一铜表面处理一激光直接钻孔——去胶渣——电镀。这种方法不需要进行干膜和蚀刻开铜窗处理，简化了工艺并节省了成本，但是激光直接钻孔中对介质层进行烧蚀时，激光钻孔的光圈直径比预先烧蚀出的铜窗直径大，在孔口也会产生孔口悬铜问题。方法四:uv激光钻孔。UV激光直接打孔一般步骤为芯板制作一层压介质层和铜箔——铜表面处理——UV激光钻孔——去胶渣——电镀。UV激光直接钻孔中对外层铜进行烧蚀时，内层基材也会受热，因此也可能会在孔口产生孔口悬铜问题。孔口悬铜的定义为孔口悬铜I是外层铜箔2在孔口处，下方没有基材3支撑而悬空的部分。参见图1和图2。对机械钻孔而言，机械钻孔后通常需要对通孔进行去胶渣处理，去胶渣处理后孔内孔径变大，而孔口铜箔直径不变，导致铜箔悬于孔口形成孔口悬铜。另外不当的机械钻孔参数也会导致铜箔悬于孔口形成孔口悬铜。对激光钻孔而言，除方法一外，方法二，方法三，方法四中激光都会接触到表层的铜层，由于激光光圈边缘处由于能量偏低，其接触的铜层不一定能被完全烧蚀掉，而这些位置铜层下方的基材却由于受热会烧蚀掉，从而使得这些位置的铜层变成孔口悬铜。此外钻孔工序后的去胶渣清除孔内的树脂时，铜的腐蚀是很小的，因此孔口悬铜的尺寸将增加。已经出现孔口悬铜的孔经过去胶渣后，孔口悬铜会更加严重。另外不当的激光钻孔也会导致孔口过量的树脂缺失而形成孔口悬铜。孔口悬铜的出现，将使得孔口的直径和面积减小，去胶渣，化学镀铜，电镀等工序的药水在孔内部不能充分交换，从而出现以下问题。在去胶渣工序中，孔内部药水不能充分交换，将导致孔内胶渣去除不干净，通孔出现树脂残留导致的内层互联面分离14，参见图3，盲孔出现孔底树脂残留导致的孔底裂缝12，，参见图4。在化学铜工序中，孔内部药水交换不充分，将使通孔和盲孔的孔壁部分位置出现无化学铜沉积，从而导致电镀时形成孔壁镀层空洞7，参见图3和图4。在电镀工序中，孔口悬铜的屏蔽作用将影响孔内的电镀，孔口悬铜一方面阻挡了电镀药水进入孔内进行交换，可能造成电镀铜层5在孔内的孔壁镀层铜薄6，参见图3和图4。另一方面由于孔口悬铜处的电力线集中效应，悬铜处的沉积速度快，使孔口镀层铜厚8，严重时会将孔口完全封闭9，参见图5，增加了孔口对药水阻挡，使得孔内孔壁镀层铜薄6，参见图5，对需要填铜的盲孔而言会造成填铜中间的填孔空洞10，参见图5。目前减小或去除孔口悬铜的解决方法有两种。一种方法是减少孔口悬铜的产生。钻孔对基材的影响和去胶渣工序对基材的咬蚀是导致孔口悬铜的主要原因。印制线路板和封装基板的厂家可以通过改进钻孔前铜面表面处理方式、调整钻孔参数、调整去胶渣参数，使孔口悬铜下降。这些方法在一定程度上是有效的。但是，当孔径进一步下降时，这种方法有其局限性，孔径已经到了设备及药水的极限，无论怎么调整，还是有孔口悬铜的问题，而且孔径越小，孔口悬铜的影响越大，这是让许多印制线路板和封装基板厂家头疼的问题。另外，如CN101372071中提到的采用双光圈的激光直接钻孔方法，这种方法对75um以上的孔径和一般FR4基材比较有效，但是对于75um以下或更小的孔径，以及其他一些比FR4基材更容易被激光烧蚀的基材则改善效果不大。另一种方法是在产生孔口悬铜后将孔口悬铜减小或去除。化学药水的公司应印制线路板和封装基板的厂家的要求开发化学药水，如采用硫酸与过氧化氢体系或其他药水体系将孔口的悬铜进行化学腐蚀，将孔口悬铜减小，但是这种方法有一个明显的缺陷，即由于化学药水是各项同性的，化学腐蚀的方法在去除部分孔口悬铜的同时，会对表层铜和孔底底盘铜或内层铜有同样程度的腐蚀，对通孔而言，可能会对内层铜4造成较大的凹蚀13，参见图6，对激光盲孔而言，这不仅仅会导致盲孔孔底内层铜4的孔底铜薄15，参见图7，造成可靠性下降，而且还由于底部铜面的腐蚀而形成盲孔孔底小角11，参见图7，盲孔孔底小角11处的药水交换不良，容易出现化学铜不良，最终导致产品的长期可靠性受到影响。由于上述问题的存在，化学药水供应商又努力开发对孔口悬铜蚀刻快，而对盲孔底部的铜蚀刻速度慢的药水，但是其结果是导致成本的增加，而且到目前为止，还不能完全解决盲孔底部铜被腐蚀的情况。另外，采用化学药水处理孔口悬铜的另一个缺点是必须有专门的设备进行印制线路板和封装基板的操作，这无疑是一个比较高的成本投资。 综上所述，随着孔径的下降，孔口悬铜的问题越来越突出，而孔口悬铜又会导致产品品质、良率和可靠性的下降，因此必须解决孔口悬铜的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供，简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少或去除孔口悬铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将待减小或去除孔口悬铜的印制电路板和封装基板置于电解槽的电解液中，并将其连接到电解槽的电解电源的正极，作为电解的阳极；步骤2、另取一导体置于电解槽的电解液中，并将导体连接到电解槽的电解电源的负极，作为电解的阴极；步骤3、印制电路板和封装基板、导体阴极与电解槽的电解液一起形成回路；步骤4、印制电路板和封装基板在电解槽中进行电解，孔口悬铜由于电力线集中，电流密度大而优先电解，通过本步骤将孔口悬铜通过电解减小或去除；步骤5、将减小或去除孔口悬铜后的印制电路板和封装基板从电解槽中取出，进行清洗和干燥；完成加工。

【技术特征摘要】
1.一种减少或去除孔口悬铜的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1、将待减小或去除孔口悬铜的印制电路板和封装基板置于电解槽的电解液中，并将其连接到电解槽的电解电源的正极，作为电解的阳极；步骤2、另取一导体置于电解槽的电解液中，并将导体连接到电解槽的电解电源的负极，作为电解的阴极；步骤3、印制电路板和封装基板、导体阴极与电解槽的电解液一起形成回路；步骤4、印制电路板和封装基板在电解槽中进行电解，孔口悬铜由于电力线集中，电流密度大而优先电解，通过本步骤将孔口悬铜通过电解减小或去除；步骤5、将减小或去除孔口悬铜后的印制电路板和封装基板从电解槽中取出，进行清洗和干燥；完成加工。2.根据权利要求1所述的一种减少或去除孔口悬铜的方法，其特征在于所述步骤4 中，电解电源使用直流电源或者脉冲直流电源。3.根据权利要求1所述的一种减少或去除孔口悬铜的方法，其特征在于所述步骤4 中，电解液的温度为5摄氏度-80摄氏度，电解时间为0. 001秒-30分钟，电解电压为O.01V-100V,电解时印制电路板上的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅本友，
申请(专利权)人：傅本友，
类型：发明
国别省市：