CN102647862B - 一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，属于线路板电镀技术领域，其技术要点包括下述步骤：（1）除胶、化学沉铜和闪镀铜；（2）填盲孔电镀；（3）干膜；其中所述的步骤（2）具体为：首先将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸；然后分三段时间采用不同的电流密度进行电镀：第一段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为15～25分钟；第二段采用电流密度为1.2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为30分钟；第三段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为10～20分钟；本发明旨在提供一种加工效率高、成本较低且加工质量较好的电镀填盲孔方法；用于线路板的电镀填盲孔。

Description

一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法
技术领域
本发明涉及一种电镀填盲孔的方法，更具体地说，尤其涉及一种采用不同电流参数组合的电镀填盲孔方法。
背景技术
在印制电路板行业制作过程中，会遇到需要用电镀铜将盲孔填平的工艺，即电镀填盲孔技术。盲孔使用激光钻孔机的激光烧蚀出来的，用来实现多层板层与层之间的导通互连。在印制电路板后续的硫酸铜电镀填盲孔技术中，通常采用高铜低酸的药水组分，以提高盲孔的填孔能力。在进行电镀填盲孔的制作工艺中，会存在以下问题：采用小电流制作时，所需填满盲孔的时间较长，生产效率相对较低；而采用大电流制作时，镀铜均匀性相对较差，填孔效果不理想，容易出现孔内空洞、“封镀”和dimple过大等问题。
以上问题是行业内普遍存在的一个技术难题，大多数业者采用低电流密度、长时间作业方法，常见的参数设定：电流密度1～1.3安培/平方分米，电镀时间90～120分钟，存在成本高、效率低等缺点，而且电路板长时间浸泡于硫酸铜溶液中，板件吸湿，在焊接过程中易出现爆板等可靠性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工效率高、成本较低且加工质量较好的采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，该方法包括下述步骤：（1）对线路板外层进行除胶、化学沉铜和闪镀铜操作；（2）对线路板次外层进行填盲孔电镀；（3）对线路板进行干膜操作；其中所述的步骤（2）具体为：首先将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸；然后分三段时间采用不同的电流密度进行电镀：第一段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为15～25分钟；第二段采用电流密度为1.2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为30分钟；第三段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为10～20分钟。
上述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法中，步骤（2）所述的将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸具体为：通过添加五水硫酸铜或氧化铜粉，加大铜离子的浓度，使电镀药水中硫酸与铜离子的质量比小于12:1。
上述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法中，步骤（2）所述的第一段电镀电流密度为2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为20分钟。
上述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法中，步骤（2）所述的第三段电镀电流密度为2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为15分钟。
上述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法中，所述的步骤（2）在电镀过程中，往电镀药水中添加镀铜添加剂；采用喷流泵调节流量，加速药水在盲孔内的流动，确保盲孔底部有足够的铜离子和所需的镀铜添加剂；同时启动过滤泵实现副槽与主槽药水的交换，起到循环药液和过滤杂质的作用。
本发明采用上述方法后，与现有方法相比，具有下述的优点：
（1）电镀所需时间短、生产效率高，电镀所需要时间缩短25～40分钟，效率提高30%以上；
（2）不同时段所采用的不同电流参数有利于镀铜结晶的排布，延展性相对较好，填平效果好、可靠性高；第一段通过较大电流密度在孔内迅速激发起填孔电镀的沉积爆发期，以方便下一步进行；第二段采用较小电流密度进行电镀，盲孔电镀沉积爆发期持续的时间相对较短，经过第一、二段时间的电镀，盲孔底部已趋于填平，此时还会存在一定的凹陷度；再通过第三段较大电流密度的电镀填平，加速填孔效果的产生，从而保证在线路板的盲孔填满电镀铜层，实现层与层之间的互连导通。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，本发明的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，该方法包括下述步骤：（1）对线路板外层进行除胶、化学沉铜和闪镀铜操作；（2）对线路板次外层进行填盲孔电镀；（3）对线路板进行干膜操作；其中步骤（2）具体为：首先将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸，具体为通过添加五水硫酸铜或氧化铜粉，加大铜离子的浓度，使电镀药水中硫酸与铜离子的质量比小于12:1；然后分三段时间采用不同的电流密度进行电镀：第一段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，优选电流密度为2安培/平方分米，电镀时间为15～25分钟，优选时间为20分钟；第二段采用电流密度为1.2安培/平方分米进行电镀，时间为30分钟；第三段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，优选电流密度为2安培/平方分米，电镀时间为10～20分钟，优选时间为15分钟。同时，在步骤（2）的电镀过程中，往电镀药水中添加镀铜添加剂；采用喷流泵调节流量，加速药水在盲孔内的流动，确保盲孔底部有足够的铜离子和所需的镀铜添加剂；同时启动过滤泵实现副槽与主槽药水的交换，起到循环药液和过滤杂质的作用。
下面结合具体的实施方式和附图对本发明进行详细描述。
首先在电路板上利用镭射机钻出相应的盲孔，以10层2+6+2结构的高密度互连印制电路板盲孔填孔电镀为例。
以下是10层板的具体参数：
2张内层core：75μm；板厚：2.3mm；盲孔孔径：100μm；盲孔纵横比：0.75:1。
具体实现方法为：
1）首先进行次外层的除胶、化学沉铜和闪镀铜工序，通过化学反应在盲孔孔壁沉积上一层薄铜，然后闪镀加厚至3～5μm，电镀时起导通作用。化学反应如下：
Cu2++2HCHO+4OH-=2Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑    （PTH）
Cu2++2e→Cu     （PLATING）
2）经过化学沉铜和闪镀铜后的板进行次外层的填盲孔电镀，主要操作为：
将硫酸铜系列电镀药水的组分进行调整，调整为高铜低酸，即硫酸铜约200g/L,硫酸约50g/L，加大铜离子浓度，本处采用五水硫酸铜或氧化铜粉来加大铜离子浓度。
高铜低酸的浓度与板子层数、通盲孔个数和板面积无关，与介电层厚度和孔径大小有关，介电层厚度与盲孔孔径的比值越大，填孔电镀难度系数越大，电流密度将减小，电镀时间也越长。
根据实验结果，为了实现本发明的目的，填孔电镀药水中的硫酸与铜离子的质量比应小于12:1。
对于电镀时间，与电路板介盲孔纵横比成正比，本实施例中第一段电镀的电镀时间为20分钟，电流密度为2安培/平方分米。
经过上述高铜低酸的配比，在镀铜添加剂的协助下，在盲孔内存在大量铜离子，后形成单质铜沉积在盲孔孔内。由于电流密度较大，在孔内会迅速激发起填孔电镀的沉积爆发期，有利于下一步的进行。
3）经过第一段时间的高电流密度电镀后，再进行填孔电镀的第二段电镀流程，本段的电镀时间是30分钟，电流密度为1.2安培/平方分米。
4）经过第二段时间的填孔电镀后，由于电流密度小，盲孔电镀沉积爆发期持续的时间相对较短，经过第一、二段时间的电镀，盲孔底部已趋于填平，但是也会存在一定的凹陷度。此时再通过第三段时间的电镀填平，加速填孔效果的产生，达到理想的填孔效果。第三段电镀的电镀时间是15分钟，电流密度为2安培/平方分米。
镀液中的硫酸浓度通过添加98%（AR级）浓硫酸提高，过程中通过喷流泵的喷射作用来加速药水的交换，再配合填孔镀铜添加剂的作用，来增加铜离子在盲孔内的沉积。经过第三段时间的填孔电镀后，即可保证在线路板的盲孔填满电镀铜层，实现层与层之间的互连导通。
下面对喷流泵、过滤泵和镀铜添加剂及氧化铜粉添加装置的操作进行阐述：
喷流泵：通过电机马达带动，按照一定的要求来加速药水在盲孔内的流动，使铜离子和镀铜添加剂等在孔内得到及时的补充，通过流量计来观察喷流量的大小，并可实现大小调节。
过滤泵：通过电机马达带动，实现副槽与主槽药水的交换，所添加的氧化铜粉和镀铜添加剂均通过运送至主槽，并起到循环药液和过滤杂质的作用。
镀铜添加剂和氧化铜粉添加装置：安装在副槽旁边，也是通过电机马达带动，由PLC及PC的安培小时累计和铜离子含量情况来控制，进行自动补加镀铜添加剂药水和氧化铜粉，使主槽内的各组分处于平衡状态。
完成填孔电镀后，最后进行干膜操作。
采用本发明的方法进行高密度互连印制电路板的电镀填盲孔操作，时间短效率高，与现有方法相比，电镀所需时间要少25～40分钟，效率可提高约30%以上；填孔效果良好，生产产品品质完全满足可靠性要求。
本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精髓和范围。如此一来，若对发明的这些修改和变形属于本发明的权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (5)

1.一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，该方法包括下述步骤：（1）对线路板外层进行除胶、化学沉铜和闪镀铜操作；（2）对线路板次外层进行填盲孔电镀；（3）对线路板进行干膜操作；其特征在于，所述的步骤（2）具体为：首先将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸；然后分三段时间采用不同的电流密度进行电镀：第一段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为15～25分钟；第二段采用电流密度为1.2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为30分钟；第三段采用电流密度为1.5～2.5安培/平方分米进行电镀，电镀时间为10～20分钟。
2.根据权利要求1所述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，其特征在于，步骤（2）所述的将电镀药水调整为高硫酸铜低硫酸具体为：通过添加五水硫酸铜或氧化铜粉，加大铜离子的浓度，使电镀药水中硫酸与铜离子的质量比小于12:1。
3.根据权利要求1所述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，其特征在于，步骤（2）所述的第一段电镀电流密度为2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为20分钟。
4.根据权利要求1所述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，其特征在于，步骤（2）所述的第三段电镀电流密度为2安培/平方分米进行电镀，电镀时间为15分钟。
5.根据权利要求2所述的一种采取不同电流参数组合的电镀填盲孔方法，其特征在于，所述的步骤（2）在电镀过程中，往电镀药水中添加镀铜添加剂；采用喷流泵调节流量，加速药水在盲孔内的流动，确保盲孔底部有足够的铜离子和所需的镀铜添加剂；同时启动过滤泵实现副槽与主槽药水的交换，起到循环药液和过滤杂质的作用。
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