；………·Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ……………………………………………………… ｉ
： 孔
■ 电镀铜导通孑Ｌ填充工艺 蔡积庆编译 摘 要 概述了ＭａｃＤｅｒｍｉｄｆｆ，Ｊｆ］电镀铜微盲导通孔填充工艺，可以防止焊接时的孔隙，洞生成和组装时的释气（爆 孔），显著的改善了微盲导通孔填充的可靠性。 关键词 微盲导通孔 电镀铜 导通孔填充 抑制剂及抑制剂
Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄ－－Ｃｏｐｐｅｒ Ｖｉａ Ｆｉｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃａｉ Ｊｉｑｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｌｉｎｄ ｍｉｃｒｏｖｉａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄ—ｃｏｐｐｅｒ ｂｙ Ｍａｃｄｅｒｍｉｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｅｖｅｎｔ ｖｏｉｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｌｄｅｒ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ／ｏｒ ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ，ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｌｉｎｄ ｍｉｃｒｏｖｉａ ｍａｒｋｅｄｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂｌｉｎｄ ｍｉｃｒｏｖｉａ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｅｄ·－ｃｏｐｐｅｒ ｖｉａ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｔｉ·－ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ
１前 日益提高的高性能要求正在推动着焊盘设计和 堆积微导通孔的综合设计。 在组装时通常使用焊膏，而且焊膏必须填充到 微盲导通孔（ＢＭＶ，ｂｌｉｎｄ ｍｉｃｒｏｖｉａ）。如果在ＢＭＶ中 截留了空气或者挥发性物质，则可能产生孔隙（ｖｏｉｄ） 如图１所示。在以后的再流焊过程中就会发生释气 （ｏｕｆｇａｓｓｉｎｇ），降低焊接可靠性。
： 图１ 焊接时的孔隙 为了提高焊接可靠性，防止焊接时的孔隙发生
， 或者组装时的释气，往往填充微盲导通孔。虽然已经 采用导电胶进行填充微盲导通孔，但是由于导电胶 ： 的填充方法以及导电胶与周围的铜圆柱体之间的热 ： 膨胀系数的差异，使得导电胶填充法难以管理。与导
；……．．Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２００６ Ｎｏ．８
电胶填充法比较，电镀铜填充导通孔工艺具有下面 的优点： （１）在ＰＣＢ制造工业中，电镀铜已经是公认的常 用技术； （２）ＣｕＳＯ 镀液是成本低廉的镀液； （３）铜填充导通孔具有与电路相同的化学性能， 导电性能优于有机导电胶； （４）铜填充导通孔可以适用于堆积导通孔设计： （５）铜填充导通孔具有改善导热性的潜在能力， 有利于ＰＣＢ的散热。 ２性能测试样品
用于性能评价的测试样品是ＣＯ 激光钻孔的微 盲导通孔设计，在４英寸×４英寸网格状线内变化孔 径，可以模拟要镀的全部孔径和深度的变化。 在面１上，孔径为７５ ｍ，１００￣ｍ，１２５￣ｍ和１５０￣ｍ， 孔深度为５０ ｍ。在面２上，孔径为１００￣ｍ，１２５￣ｍ， １５０￣ｍ和１７５￣ｍ，孔深度为７５ ｍ。
化与电镀． 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ………··： 介质材料是具有对填充性能有影响的材料，非 玻璃增强的材料一般较易于填充。激光烧蚀的壁面的 均匀性可以保证导通孔底部的溶液运动和补充，因此 有利于获得均匀的镀层。 突伸的玻璃纤维给于填充性能有害影响。这些 玻璃纤维对金属化工艺提出了挑战。差的金属化涂层 或者纤维下面的孔隙会导致镀层折弯（ｆｏｌｄ）或者不 完全的填充。在深深的凹陷处难以补充化学溶液，结 果导通孔被填充以前，就会被导通孔镀层封闭，截留 了挥发性物质。 在试样中使用了涂树脂铜箔（ＲＣＣ）和半固化片， 如图２和图３所示，ＲＣＣ用于５０１．ｔｍ深度的结构中，半 固化片用于７５１．ｔｍ深度的结构中。
图３ 用作７５ｍｍ深度ＲＣＣ ３导通孔填充准则
产品开发方案确定以下的目标： （１）在大规模生产中使用的全部几何形状范围 内，使导通孔填充能力最大化； （２）使ＰＣＢ上的镀铜量最小化； （３）满足热可塑性标准（ＩＰＣ２，６。８）。 确定填充能力所用的量度是工业上认可的填充率 （ｆｉｌｌ ｒａｔｉｏ）。填充率是指镀铜层厚度（Ｂ）（以俘获的焊 盘到表面微凹部的底部所测量的厚度）除以整个厚度 （Ａ）（从俘获的焊盘到镀铜层表面所测到的厚度）再 乘以ｌＯ０。图４表示了可以接受的填充率标准（＞８０％）。
图４ 可以接受的填充率标准是＞７８％，填孔率＝Ｂ／Ａ２
４导通孔填充的镀液组成 在ＰＣＢ制造丁业中，ＣｕＳＯ 镀液是众所周知的 技术。由于ＣｕＳＯ 镀液的广泛应用和低操作成本， 因此Ｍａｃ Ｄｅｒｍｉｄ致力于使用硫酸盐体系来实现填 充微盲导通孔目标的研究。 有机添加剂用来改善电镀铜沉积。抑制剂 （ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）、反抑制剂（ａｎｔｉ—ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ）和整平剂 （１ｅｖｅｌｏｒ）的组合有助于微分布（ｍｉｃｒｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）的 提高，还有助于晶粒结构，整平特性和物理性能的改 善。选择适宜的有机物质，理解它们的相互作用和性 能完美的最佳浓度对于成功体系的研究都是至关重要 的。表１表示了镀液的组成和工艺参数。
表１镀铜液的工艺参数
研究了镀液中的无机成分，以便确定它们对于 填充导通孔的影响。结果发现，与高酸低铜的高能力 的镀铜液不同，较低的Ｈ ＳＯ 浓度和提高铜浓度成为 填充导通孔的关键。 对于填充导通孔起着关键因素的无机成分是 ＣｕＳＯ 浓度。然而贯通孔的微分布随着铜浓度的提 高而降低。 镀液系统的有机成分是抑制添加剂和反抑制添 加剂的组合。ｌ型抑制剂被吸附在基材的铜表面上，起 着降低镀速或者抑制电镀的作用。反抑制剂通过选择 性的吸附抑制剂，起着提高镀速的作用。 存在于镀液系统中的２型抑制剂负有填充机理 的责任，如图５所示的２型抑制剂或者整平剂在基 材表面的高电流密度区域取代了反抑制剂，而在微 盲导通孔底部的较低电流密度区域具有较低的整平 剂浓度，因此在盲微导通孔底部区域的镀速较快于 表面。 随着导通孔的填充，较多的整平剂取代了反抑 制剂，整平剂浓度变低，镀速缓慢。
Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２００６ Ｎｏ．８……。
孔化与电 镀；； ；；；； ；；；；；；； ；；；；；；；；；
维普资讯 http://www.cqvip.com Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｐｌａｔｉｎｇ………… 图５ ２型抑制剂或者整平剂 ５溶液运动对填充能力的影响
研究了溶液运动的变化和流体传送补给系统。 测试了低、中高搅拌，９０。直接碰撞和阴极移动等的 碰撞和填充能力，在脉冲镀铜时，增加溶液搅拌对镀 铜是有利的，无论是直接碰撞还是增加空气量，结果 都是增加了搅拌。 然而也脉冲镀铜不同，越是强力的搅拌，微盲导 通孔的填充能力越低。理论上认为增加搅拌会中断或 者干扰高电流密度区域的整平剂和抗抑制剂之间的相 互作用，增加了盲微导通孔底部的整平剂浓度，从而 降低了镀速，降低了镀铜填充能力。 ６填充能力 应用上述的填充能力测试样品，根据可接受的 填充能力大于８０％，确认了镀铜导通孔填充工艺具 有十分的广泛性。当在规定的工艺参数内进行操作 时，镀铜导通孔填充工艺可以填充厚径比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）０。４：１．０￣１．０：ｌ。０的微盲导通孔，还可以成功地填 充孔径范围７５１ａｍ￣ｌ７５１ａｍ，孔深度７５１．ｔｍ的微盲导通 孔。图６表示了微盲导通孔填充工艺，这些几何形状 涉及到目前要镀的大多数生产工件。达到填充能力 的需要的电镀时间随着微盲导通孔的孔径、孔深度 和孔壁剖面而变化。 深度Ｉ ７５ｐｍ 图６ 导通孔填充工艺 ；……．．Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２００６ Ｎｏ．８ 根据镀液寿命来评价镀铜填充导通孔工艺的能 力。检验填充特性，以便确认每升，安培小时（ＡＨ／ Ｌ），８０％的填充率是镀铜导通孔填充能力的最低可接 受的（合格）标准。超过３００ＡＨ／Ｌ时，填充能力保持 恒定，如图７所示。 图７ 超过３００ＡＨ／Ｌ时。填充能力保持恒定 ７结论 Ｍａｃｄｅｒｍｉｄ开发了ＤＣ镀铜系统，旨在填充各种 几何形状的微盲导通孔。无须特殊的调整，也不要流 体传送系统，结果降低了基本建设投资，实现预期的 填充目标。 ＰＣＢ制造商可以采用现有的电镀槽和规格等技 术，提高焊盘上设计导通孔的可靠性，还可以把这种 技术拓展到堆积导通孔的封装中。 正在致力于包括图形电镀工艺在内的继续开发， 还在致力于提高填充能力的继续开发，目的旨在填 充更深导通孔（≥ｌＯ０￣ｍ）和厚径比超过ｌ：ｌ的盲微 导通孔。正在继续研究复合波整流（ｃｏｍｐｌｅｘ ｗａｖｅ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）的相互作用，新的电镀液组成以及它们 对于盲微导通孔填充，高厚径比导通孔镀层和热循 环性能的影响。圆 参考文献 ［１］Ｓｉｎｇｅｒ，Ａ，Ｃｈｏｕｔａ，Ｐ．ｅｔ ａ１． ‘Ｅｉｆｅｃｔ ｏｆ Ｖｉａ ｉｎ Ｐａｄ Ｖｉａ－Ｆｉｌｌ ｏｎ Ｓｏｌｄｅｒ．Ｊｏｉｎｔ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．’’ ［２］Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｋ．，“Ｎｏｖｅｌ Ｂｕｉｌｄ－ｕｐ ＰＷＢ ｆｏｒ Ｌａｔｅｓｔ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ，”ＩＰＣ Ｆａｌｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ；Ｓｅｐｔ。２００３． ［３］Ｊｉｍ Ｗａｌｋｏｗｓｋｉ，“Ｆｉｌｌｉｎｇ ｂｌｉｎｄ ｍｉｃｒｏｖｉａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｅｖｅｎｔｓ ｖｏｉｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｌｄｅｒ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ／ｏｒ ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ．”Ｍｅｔａｌ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ．２００６．１． 林金堵校
更正（２００６年第６期Ｐ１３） 误：从线宽／垡距：地 到线宽问距：０．０７５ｍｍ：０．０７５ｍｍ 甚至于０．００５ｍｍ—：Ｏ．Ｏ０５ｍｍ……
正：从线宽／盟距：—ｌｍｍ／—ｌｍｍ到线宽／间距：０．０７５ｍｍ／０．０７５ｍｍ 甚至于Ｑ：Ｑ 皿地 Ｑ：Ｑ ……
一 一 一匿 孔化与电镀 维普资讯 http://www.cqvip.com