CN101260550B

CN101260550B - 一种电镀铜阴极挡板制造工艺及装置

Info

Publication number: CN101260550B
Application number: CN2007100086676A
Authority: CN
Inventors: 何耀忠; 郭华
Original assignee: Xiamen Hongxin Electron Tech Co Ltd
Current assignee: Xiamen Hongxin Electronic Technology Group Co Ltd
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2027-03-06
Also published as: CN101260550A

Abstract

本发明公开了一种电镀铜阴极挡板制造工艺及装置，其步骤如下：建立该规格覆铜板(CCL)面铜厚度测量点取点方式，确保测量上的一致性和可重复性；对该规格覆铜板(CCL)进行裸板电镀，测量该状态下镀层净厚度分布情况，建立曲线图；按照开孔孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度制作阴极挡板；按同样的取点检测方式，做出该状态下覆铜板(CCL)镀层净厚度；与之前测量的镀层净厚度曲线进行对比，进行数次开孔校正，检验测试数据是否达到本身的满意度。从而实现镀层厚度的均匀性通过阴极挡板的合理开孔来控制。

Description

一种电镀铜阴极挡板制造工艺及装置

技术领域

本发明是有关于一种柔性电路板电镀铜阴极挡板制造工艺及装置。

背景技术

随着数字时代的到来，电子产品的发展趋势必然是多功能，高品质。同步带动线路板行业向着密集封装，高密度互连方向发展。为了实现信号的三维输送，柔性线路板(FPC)成为印制电路家族中的新宠。应时代的需要，FPC必然向精细线路方向发展。然而目前的直流电镀工艺，在不采用电极挡板的情况下，镀铜厚度均匀性不易控制。这无疑会影响到FPC细线路的制作。

在直流电镀的情况下，为了解决电镀铜厚度均匀性的问题，目前是采用改变阴阳极间的电场分布，即加设阴阳极挡板，实现厚度控制。配合图8、4A、4B所示，习用阴极挡板1’是采用对称开孔设计，即阴极挡板1’上的孔11’以其拐角为起点横向及纵向呈均匀的开孔设计。从图3A、3B中可以看到虚线以上的阳极B完全被阳极挡板2遮住，而下部则完全没有屏蔽物。也就是说没有电力线从虚线以上的阳极区域射出。这必然导致到达环形连续电镀覆铜板(CCL)3的电力线从虚线到覆铜板(CCL)3顶边电力线密度逐渐变小，则覆铜板(CCL)3边界镀层厚度仍旧大于中部厚度。对于这一反常现象，根源还是阳极对阴极的不对称。也就是说电镀槽A中的上下两片覆铜板(CCL)3靠近的区域无法通过自身的电荷转移消除边界效应。但同荷电场的排斥性会削弱这一区域的边界效应，同时不对称的阳极，导致电力线整体下移，两效应叠加，出现两片覆铜板(CCL)3上面一片上下边厚度分布基本对称，而下面一片上下边厚度分布不对称。这说明该阴极挡板在此区域孔隙率不合理。

发明内容

本发明的目的是提供一种可使覆铜板镀层均匀的阴极挡板制造工艺及装置。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种电镀铜工艺，其步骤如下：

1)、建立覆铜板(CCL)面铜厚度测量点取点方式，确保测量上的一致性和可重复性；

2)、对覆铜板(CCL)进行裸板电镀，测量该状态下镀层净厚度分布情况，建立曲线图；

3)、按照开孔孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度制作阴极挡板；

4)、按同样的取点检测方式，做出该阴极挡板状态下覆铜板(CCL)镀层净厚度分布曲线图；

5)、与上一次测量的曲线进行对比，进行数次开孔校正，直至检验镀层净厚度总体标准偏差＜1。

所述步骤3)中的的阴极挡板以其拐角为起点在横向及纵向的开孔呈渐变设置，且阴极挡板以外边向内边的开孔孔径同时呈渐变设置。

所述阴极挡板在其拐角区域向横向、纵向延伸，孔径呈递增设置；阴极挡板以外边向内边的开孔孔径同时呈递增设置。

所述阴极挡板上开孔孔径不变时，其以拐角为起点孔间距呈递减设置；阴极挡板以外边向内边的孔间距呈递减设置，所述孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度。

所述阴极挡板上开孔孔径不变时，其以拐角为起点向横向、纵向延伸孔隙率呈递增设置，且阴极挡板以外边向内边的孔隙率呈递增设置。

上述技术方案以经典电场理论为基础：在平行电场中放入一块绝缘材料，会导致电力线中断。本发明通过调整阴极挡板不同部位的孔隙率实现电力线在阴阳极间分布的调整，有效的阴极挡板在不同部位的孔隙率应呈现渐变模式，并此孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度；则可以得到镀层分布均匀的覆铜板(CCL)。

图1A是单片CCL检测取样点示意图；

图1B是挂具上两片CCL的排列方式的示意图；

图2是单片CCL镀层净厚度曲线图；

图3是无挡板时两片CCL从顶部到底部厚度分布图；

图4A为电镀槽结构示意正视图；

图4B为电镀槽结构示意侧视图；

图5A为挂具装备阴极挡板后镀层厚度分布图(普通挡板)；

图5B为挂具装备阴极挡板后镀层厚度分布图(改良挡板)；

图6A为有限大导体中部电子受力模型图；

图6B为有限大导体顶角电子受力模型图；

图6C为有限大导体棱角电子受力模型图；

图6D为有限大导体上表面电子受力模型图；

图7为本发明阴极挡板的示意图；

图8为习用阴极挡板(上挡板)的示意图。

具体实施方式

配合图1A至图7所示，本发明的阴极挡板制造工艺：

步骤1、建立该规格覆铜板(CCL)面铜厚度测量点取点方式，确保测量上的一致性和可重复性；本实施例采用环形电镀铜生产线；直流脉冲电源；每个挂具放两片铜厚度是35微米的双面覆铜板(CCL)；单片CCL尺寸：250×320mm；电流大小：2ASD；电镀时间：35min；表面铜厚度测量仪：CMI700测厚仪(美国，牛津公司，误差＜0.5μm)；采用25点矩形阵列取点，如图1A所示；同一点镀铜前后各测量一次，分析镀层净厚度。图1所示为320×250CCL检测点及挂板示意图。

步骤2、对该规格覆铜板(CCL)进行裸板电镀，测量该阴极挡板状态下镀层净厚度分布情况，建立曲线图。图2为挂具无阴极挡板且只上一片覆铜板(CCL)(CCL处于挂具中间位置)时，两次实验镀层净厚度曲线图。从横向、纵向以及对角线方向镀层厚度走势，可以看出四个边角的镀层最厚，其次是靠近四条边的区域，图1中7、9、19、17四个测试点所框起的矩形区域厚度接近，但总的趋势仍旧是四周向中部递减，但递减幅度对比外围区域明显减小。由电镀原理，阴极发生还原反应：Cu²⁺+2e＝Cu，说明镀层厚度大的区域，电子密度高。在此将此行为定名为“有限大导体电荷分布之边界效应”。图2中1，2；3，4四条点划线分别为第一、第二次实验正、反面镀层厚度曲线；曲线a表示覆铜板(CCL)横向厚度走势；曲线b表示覆铜板(CCL)纵向厚度走势；曲线c表示覆铜板(CCL)对角线方向厚度走势；图3为无挡板时两片覆铜板(CCL)从顶部(top)到底部(bot)厚度分布图曲线1-5分别对应于图1B中从右至左5纵测试点(上下两片CCL间距为0.5-1mm)。由于正反面曲线图具有相似性，此处仅给出单面走势。从图中可以看出，1、5两曲线厚度起伏较中间的3条大，符合前面提到的边界效应。5条曲线右边部分的厚度落差比左边部分大。与图2相比，图3中的曲线失去了左右对称性，这说明两片覆铜板(CCL)同时电镀时，上面一片覆铜板(CCL)顶部镀层厚度小于下面一片覆铜板(CCL)底部镀层厚度，这是由于阳极挡板对阳极不对称有关，从绘制的电镀槽示意图4A、4B中可以看到虚线以上的阳极完全被阳极挡板遮住，而下部则完全没有屏蔽物。也就是说没有电力线从虚线以上的阳极区域射出。这必然导致到达覆铜板(CCL)的电力线从虚线到覆铜板(CCL)顶边电力线密度逐渐变小。为简化问题，可假设覆铜板(CCL)表面负电荷的分布不受阳极影响，那么与前面提到的阳极不对称屏蔽效应相叠加，导致出现图3中的曲线走势。从5条曲线的整体走势看，边界镀层厚度仍旧大于中部厚度。这说明挂具上两片覆铜板(CCL)时，铜箔上的电子分布仍旧符合前面提出的边界效应。

步骤3、按照开孔孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度制作阴极挡板，如图7并配合图4A、4B所示，本发明的阴极挡板1其上的开孔11以拐角为起点在横向及纵向的开孔孔径呈递增设置，且阴板挡板1以外边向内边的开孔孔径同时呈递增设置，使得孔隙率反比于覆铜板(CCL)3表面电荷密度；当然，阴极挡板上开孔孔径不变时，其以拐角为起点孔间距呈递减设置；阴极挡板以外边向内边的孔间距呈递减设置，使得孔隙率反比于覆铜板(CCL)表面电荷密度。

步骤4、按同样的取点检测方式，做出该状态下覆铜板(CCL)镀层净厚度；参见图5A，对比图3，表示一次开孔后，覆铜板(CCL)镀层厚度曲线有所平缓，厚度总体标准偏差明显减小。

步骤5、与与上一次测量的曲线进行对比，进行数次开孔校正，检验测试数据是否达到本身的满意度(镀层净厚度总体标准偏差＜1)，调整至如图5B所示，最终确定阴极挡板理想的开孔的孔隙率。

根据经典电场理论，在平行电场中放入一块绝缘材料，会导致电力线中断。根据这一原理，我们可以通过调整挡板不同部位的孔隙率实现电力线在阴阳极间分布的调整。结合前面提到的“有限大导体边界效应原理”，我们认为有效的阴极挡板在不同部位的孔隙率应呈现渐变模式；考虑到我司镀铜槽实际情况，挡板下部孔隙率必然需要减小。新方案通过实验印证和一次调整，最终得到了平直的镀层厚度曲线图，如图5B所示。从表1反映出来的数据总体标准偏差来看，改良型的挡板所得到的镀层厚度总体标准偏差已经降到1以下，效果理想。可见通过理论指导设计得到的阴极挡板对控制镀层厚度不均是有效的。

表1 不同阴极挡板情况得到的CCL镀层净厚度统计情况

将点电荷在空间中的受力简化为四方双椎模型，电荷恰好处于双椎中心，六个顶角为束缚力。通过此设定可判定覆铜板(CCL)四个边角受到3个束缚，边沿受到4个束缚，中心铜面受到5个束缚，如图6A-图6D所示。根据物理学原理，电荷受到的束缚越小，越容易逃逸。同时，电荷也越容易向逃逸口富集。也就是说对于覆铜板(CCL)，四个边角容易富集电子，其次是边沿，最后是中部。

由电镀原理可知，Cu²⁺要想还原成单质铜，必须获得电子。那么对于覆铜板(CCL)而言，电子富集区必然导致镀层厚度大。为简化问题，可假定覆铜板(CCL)表面电荷分布不受电力线分布的影响。基于绝缘体能够阻隔电力线的穿透这一原理，就可通过调整电力线的空间分布实现Cu²⁺向预定目标输送。从而实现镀层厚度均匀性通过阴极挡板的合理开孔来控制。

Claims

1.一种电镀铜阴极挡板制造工艺，其步骤如下：

2.如权利要求1所述工艺制成的阴极挡板，其物征在于：所述阴极挡板上开孔孔径不变时，其以拐角为起点向横向、纵向延伸孔隙率呈递增设置，且阴极挡板以外边向内边的孔隙率呈递增设置。