高厚徑比HDI板電鍍能力研究

以下文章來(lái)源于字母哥電子技術(shù)，作者班向東

一、前言

隨著通信、電子等產(chǎn)品的高速發(fā)展，作為載體基板的印刷電路板的設(shè)計(jì)也朝著高層次、高密度的方向進(jìn)行。層數(shù)更多、板厚更厚、孔徑更小、布線更密的高多層背板或母板產(chǎn)品在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，將會(huì)有更大的需求，這勢(shì)必對(duì)PCB 相關(guān)的加工流程帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

由于系統(tǒng)HDI板伴隨著高厚徑比通孔設(shè)計(jì)，電鍍工藝加工既需滿足高厚徑比通孔加工也需提供好的盲孔電鍍效果，對(duì)傳統(tǒng)直流電鍍工藝提出了挑戰(zhàn)。高厚徑比通孔伴隨盲孔電鍍兩個(gè)相反電鍍體系成為電鍍工藝最大的難點(diǎn)。

二、原理介紹

>>> 藥水成分及作用

-- CuSO4：提供電鍍所需Cu2+，幫助陰陽(yáng)極之間進(jìn)行銅離子轉(zhuǎn)移

-- H2SO4：提高鍍液導(dǎo)電性能

-- Cl-：幫助陽(yáng)極膜的形成和陽(yáng)極溶解，協(xié)助改善銅的析出與結(jié)晶

-- 電鍍添加劑：改善鍍層結(jié)晶細(xì)密性和深鍍性能

a. 硫酸銅鍍液中的銅離子與硫酸、鹽酸的濃度比，直接影響通盲孔的深鍍能力。

b. 銅離子含量越高，溶液的電導(dǎo)率越差，即電阻也越大,對(duì)于一次電流分布不好。因此高厚徑比通孔，需要使用低銅高酸的藥液體系。

c. 而對(duì)于盲孔來(lái)說(shuō)，由于盲孔內(nèi)的溶液循環(huán)比較差，就需要高濃度的銅離子來(lái)支持反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。

因此，同時(shí)存在高厚徑比通孔和盲孔的產(chǎn)品對(duì)于電鍍來(lái)說(shuō)，是兩個(gè)相反的選擇方向，也就構(gòu)成了其難點(diǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

① 產(chǎn)品信息：

板厚2.6mm，通孔最小孔0.25mm，

最大通孔厚徑比10.4:1；

② 盲孔：

1）介質(zhì)厚70um（1080pp），孔徑0.1mm

2）介質(zhì)厚140um（2*1080pp），孔徑0.2mm

③ 參數(shù)設(shè)定方案：

方案一：沉銅后直接電鍍

采用高酸低銅藥液配比，同時(shí)配以H電鍍添加劑；電流密度10ASF，電鍍時(shí)間180min。

1）介質(zhì)厚70um（1080pp），孔徑0.1mm：孔口封住，孔底銅厚14-16um

2）介質(zhì)厚140um（2*1080pp），孔徑0.2mm：孔底蟹腳，厚度4-5um

-- 最終通斷測(cè)試結(jié)果

此批產(chǎn)品在最終通斷測(cè)試出現(xiàn)的斷路不良率為100%，其中在0.2mm盲孔部位（PP為1080*2）斷路不良比率為70%

方案二、采用普通電鍍藥水打底盲孔再電鍍通孔的方法測(cè)試：

1）采用VCP打底盲孔，普通配比的酸銅比和H電鍍添加劑，電鍍參數(shù)15ASF，電鍍時(shí)間30min

2）采用龍門(mén)線加厚，高酸低銅配比和H電鍍添加劑，電鍍參數(shù)10ASF，電鍍時(shí)間150min

1）介質(zhì)厚70um（1080pp），孔徑0.1mm：孔口封住，孔底銅厚14-16um

2）介質(zhì)厚140um（2*1080pp），孔徑0.2mm：孔底蟹腳，厚度14-16um

-- 最終通斷測(cè)試結(jié)果

此批產(chǎn)品在最終通斷測(cè)試出現(xiàn)45%的斷路不良，其中在0.2mm盲孔部位（PP為1080*2）斷路不良比率為60%

對(duì)比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要問(wèn)題出現(xiàn)在盲孔的電鍍上，也就驗(yàn)證了高酸低銅的藥液體系不適合做盲孔。

因此，在實(shí)驗(yàn)三中選擇低酸高銅的填孔藥水進(jìn)行盲孔打底，先把盲孔底部填實(shí)，再進(jìn)行盲孔電鍍。

方案三、采用填孔電鍍藥水打底盲孔再電鍍通孔的方法：

1）采用填孔電鍍藥水打底盲孔，高銅低酸酸銅比和V電鍍添加劑，電鍍參數(shù)8ASF@30min+12@ASF30min

2）采用龍門(mén)線加厚，高酸低銅配比和H電鍍添加劑，電鍍參數(shù)10ASF，電鍍時(shí)間150min

1）介質(zhì)厚70um（1080pp），孔徑0.1mm：盲孔填孔

2）介質(zhì)厚140um（2*1080pp），孔徑0.2mm：盲孔厚度73.63um

④ 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，不同的酸銅配比及電鍍添加劑對(duì)于通、盲孔電鍍存在不同的電鍍效果，而對(duì)于高厚徑比的HDI板來(lái)說(shuō)，通、盲孔并存，需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)來(lái)對(duì)應(yīng)通孔孔內(nèi)銅厚及盲孔蟹腳問(wèn)題。而這樣加工的表面銅厚，銅厚一般較厚，必要時(shí)還需要采用機(jī)械磨刷的方式來(lái)達(dá)到外層蝕刻的加工要求。

三次試驗(yàn)品在通過(guò)最終的銅斷測(cè)試時(shí)，第一、第二批產(chǎn)品分別出現(xiàn)100%和45%的斷路不良，尤其在0.2mm盲孔部位（PP為1080*2）斷路不良比率分別為70%和60%，而第三批則未出現(xiàn)此種不良問(wèn)題100%全數(shù)通過(guò)，改善收到效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

本次改善為高厚徑比HDI板的電鍍加工提供了有效的改善方案，但是參數(shù)方面還需要優(yōu)化，以得到較薄的表面銅厚。希望可以為各位同行拋磚引玉，為高厚徑比HDI板的加工提出流程短、操作易加工流程。