CN105307423A - 一种hdi刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，包括步骤：1）准备双面覆铜板，对所述双面覆铜板进行单面减铜；2）采用激光钻孔在所述双面覆铜板的减铜的一面制备出倒梯形的盲孔；3）清洁所述盲孔的孔壁及孔底，除去钻孔时留在孔壁及孔底的残渣；4）在所述盲孔的孔壁及孔底的表面沉积上金属铜层；5）在沉积了所述金属铜层的盲孔内填满铜，从而使所述HDI刚挠结合板实现层间互联。相较于现有技术，本发明实现了对HDI刚挠结合板层间盲孔的全铜填充，确保了盲孔的层间导通性，提高了HDI刚挠结合板的布线密度，减少了设备投资成本，提高了生产效率和生产效益。

Description

一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法
技术领域
本发明涉及HDI刚挠结合板技术领域，尤其涉及一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法。
背景技术
随着电子器件的集成程度越来越高，尤其是可穿戴设备的不断发展，对HDI刚挠结合板提出了更高的要求。HDI刚挠结合板是指具有一个或多个刚性区及一个或多个挠性区，并且刚挠区能任意互联的印制电路板。要实现HDI刚挠结合板中的任意层间互联，HDI刚挠结合板中必须包含盲孔，因此HDI刚挠结合板层间盲孔的制备和填充是非常关键的步骤之一。目前，HDI刚挠结合板层间盲孔的填充是采用CO2激光钻孔，然后进行沉铜，再进行镀铜，最后塞树脂的填充方式。现有的此种盲孔填充方式容易造成盲孔的孔铜薄的缺陷，进而会带来一系列问题，如盲孔的孔铜容易断开而造成导通性差，可焊性差而需要另外设计焊盘进而使HDI布线密度降低，需要有塞树脂工艺而增加了设备投资等问题。
在普通的印制线路板中还有一种盲孔全铜填充方式，已经得到了较为普遍的应用，盲孔的全铜填充具有以下优点：
1）实现焊垫内贯通或无焊垫结构，显著提高布线密度；
2）通过层间互连中的叠盲孔技术，理论上可以做到任意层互连；
3）形成微米级别的柔韧的金属骨架，能够显著提高HDI刚挠结合板的力学强度；
4）导热率大幅度提高，增强层间的散热性能。
省去树脂塞孔工艺，缩短生产周期，减少设备投资。
然而，HDI刚挠结合板层间盲孔的全铜填充尚未见到相关报道公开，原因在于HDI刚挠结合板层间盲孔分布在刚性区、挠性区和刚挠结合区，不同的区域使盲孔的全铜填充都具有不同的难度，尤其是刚挠结合区。在刚挠结合区因盲孔具有不同的介质（通常含有FR4，PI和粘接胶等多种介质），而盲孔多采用激光钻孔，而金属铜、FR4、PI、粘接胶对激光的热熔特性均不相同，所以孔型复杂，孔壁粗糙度差异极大，同时由于刚性区通常介厚较大，而挠性区介厚较小，所以厚径比分布宽，较大厚径比的盲孔填孔药水不易到达孔底，并且在填孔过程中容易出现封孔和包孔等现象，而较小厚径比的盲孔通常由于孔内和孔外的差异小，而不能形成自底而上的填孔模式。所以，由于刚挠结合区盲孔存在上述的复杂特点，显然大大提高了刚挠结合板全铜填充的难度，阻碍了HDI刚挠结合板的进一步发展。
因此，目前亟需开发一种应用于HDI刚挠结合板层间盲孔填充的工艺，来克服现有技术的缺陷，解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，实现了对盲孔的全铜填充，确保盲孔的层间导通性，提高了HDI刚挠结合板的布线密度，减少设备投资成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）准备双面覆铜板，对所述双面覆铜板进行单面减铜；
2）采用激光钻孔在所述双面覆铜板的减铜的一面制备出倒梯形的盲孔；
3）清洁所述盲孔的孔壁及孔底，除去钻孔时留在孔壁及孔底的残渣；
4）在所述盲孔的孔壁及孔底的表面沉积上金属铜层；
5）在沉积了所述金属铜层的盲孔内填满铜，从而使所述HDI刚挠结合板实现层间互联。
优选地，步骤1）中，将所述双面覆铜板的一面贴上干膜，对未贴干膜的一面采用水平减铜工艺进行单面减铜。
优选地，步骤2）中，所述激光钻孔为UV激光钻孔。
优选地，步骤2）中，所述盲孔的上部孔径A大于所述盲孔的下部孔径B，且B≥0.6A。
优选地，步骤3）中，采用湿法除胶工艺对所述盲孔的孔壁及孔底进行清洁。
优选地，步骤3）中，清洁后所述盲孔的孔壁及孔底的粗糙度Ra为500~1000nm。
优选地，步骤4）中，采用化学沉铜工艺在所述盲孔的孔壁及孔底的表面沉积所述的金属铜层。所述金属铜层的厚度为0.2~1μm。
优选地，步骤5）中，通过盲孔填孔电镀工艺在所述盲孔中填满铜。具体过程为：电镀时电流密度为10~16ASF，电镀时间为40~80分钟，在填孔药水线上进行盲孔全铜填充。
在电镀过程中，采用的电镀药水的组分中包含无水硫酸铜220±20g/L、硫酸50±10g/L、氯离子50±10ppm、加速剂1.0±0.2mL/L、抑制剂1.0±0.2mL/L、整平剂1.0±0.2mL/L。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
采用本发明制备的HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，由于盲孔中填满了铜，确保了刚挠结合板层间的导通性，可以提高HDI刚挠结合板的布线密度，缩小体积，使导热率大幅度提高，增强层间散热性能。
本发明的一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，在双面覆铜板的一面进行减铜，减铜的一面采用激光在需要位置钻出盲孔，再除胶、沉铜，最后采用盲孔电镀工艺把盲孔填满铜，从而使刚挠结合板到达了层间互联。本发明提供的HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，省略了盲孔电镀后再塞树脂的步骤，节约了制作成本和制作时间，提高了生产效率和生产效益。
附图说明
图1为本发明中HDI刚挠结合板层间盲孔的钻孔示意图。
图2为采用本发明制备得到的HDI刚挠结合板的横截面结构示意图。
附图中：1为内层线路；2为外层盲孔；3为内层PI层，4为外层镀铜层，5为FR-4(环氧玻璃布层压板)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
以下实施例中，双面覆铜板均为市售；电镀药水中的加速剂、抑制剂和整平剂都为上海新阳半导体材料股份有限公司生产，加速剂牌号为3620A，抑制剂牌号为3620S，整平剂牌号为3620L。
实施例一
请参阅图1和2，一种HDI刚挠结合板层间盲孔的全铜填充，按照如下步骤制备：
1）准备双面覆铜板，其上、下表面均有厚度18μm的铜箔，中间介层厚度为75μm。对双面覆铜板的一面贴上干膜，未贴干膜的一面采用水平减铜线进行单面减铜，减铜一面的铜箔厚度为7μm。
2）利用CAD软件制作HDI刚挠结合板层间盲孔的钻孔资料，根据钻孔资料采用UV激光钻孔的方式对双面覆铜板的减铜一面进行钻孔，制备的盲孔的形状为倒梯形，A为HDI刚挠结合板盲孔的上部孔径，B为HDI刚挠结合板盲孔的下部孔径，两者关系为A＞B≥0.6*A，具体可见图1。
3）采用湿法除胶工艺对HDI刚挠结合板层间盲孔的孔壁和孔底进行清洁，除去盲孔内留下的钻孔残胶，并使孔壁和孔底具有一定的粗糙度，粗糙度Ra控制在500~1000nm，便于以后化学铜覆着和沉积。
4）采用化学沉铜工艺对HDI刚挠结合板盲孔的孔壁和孔底进行金属化处理，其中活化30秒，微蚀10秒，沉铜时间50分钟，使盲孔的孔壁和孔底沉积厚度为0.2~1μm的化学铜。
5）采用盲孔填孔电镀工艺，在沉积了化学铜的盲孔内填孔镀铜，将盲孔填满，实现HDI刚挠结合板层间互联。其中，盲孔填孔电镀工艺为：电流密度10～16ASF，时间40～80分钟，在填孔药水线上进行盲孔全铜填充。本实施例中，填孔镀铜采用的电镀药水的组分含有五水硫酸铜200g/L、硫酸40g/L、氯离子40ppm、加速剂0.8mL/L、抑制剂12mL/L、整平剂12mL/L，电镀后盲孔填平，线路平整。
实施例二
本实施例与实施例一的步骤基本相同，区别在于：步骤5）中，填孔镀铜采用的电镀药水的组分含有五水硫酸铜220g/L、硫酸50g/L、氯离子50ppm、加速剂1.0mL/L）、抑制剂15mL/L、整平剂15mL/L，电镀后盲孔填平，线路平整。
实施例三
本实施例与实施例一的步骤基本相同，区别在于：步骤5）中，填孔镀铜采用的电镀药水的组分含有五水硫酸铜240g/L、硫酸60g/L、氯离子60ppm、加速剂1.2mL/L、抑制剂18mL/L、整平剂18mL/L，电镀后盲孔填平，线路平整。
以上实施例的一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，利用水平减铜线在双面覆铜板的一面进行减铜，减铜的一面采用UV激光钻出盲孔，再除胶、沉铜，最后采用盲孔电镀工艺把盲孔填满铜，从而使刚挠结合板到达了层间互联，节约了制作成本和制作时间，提高了生产效率和生产效益。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）准备双面覆铜板，对所述双面覆铜板进行单面减铜；
2）采用激光钻孔在所述双面覆铜板的减铜的一面制备出倒梯形的盲孔；
3）清洁所述盲孔的孔壁及孔底，除去钻孔时留在孔壁及孔底的残渣；
4）在所述盲孔的孔壁及孔底的表面沉积上金属铜层；
5）在沉积了所述金属铜层的盲孔内填满铜，从而使所述HDI刚挠结合板实现层间互联。
2.根据权利要求1所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤1）中，将所述双面覆铜板的一面贴上干膜，对未贴干膜的一面采用水平减铜工艺进行单面减铜。
3.根据权利要求1所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述激光钻孔为UV激光钻孔。
4.根据权利要求1或3所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述盲孔的上部孔径A大于所述盲孔的下部孔径B，且B≥0.6A。
5.根据权利要求1所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤3）中，采用湿法除胶工艺对所述盲孔的孔壁及孔底进行清洁。
6.根据权利要求1或5所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤3）中，清洁后所述盲孔的孔壁及孔底的粗糙度Ra为500~1000nm。
7.根据权利要求1所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤4）中，采用化学沉铜工艺在所述盲孔的孔壁及孔底的表面沉积所述的金属铜层。
8.根据权利要求1或7所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，所述金属铜层的厚度为0.2~1μm。
9.根据权利要求1所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，步骤5）中，通过盲孔填孔电镀工艺在所述盲孔中填满铜，具体过程为：电镀时电流密度为10~16ASF，电镀时间为40~80分钟，在填孔药水线上进行盲孔全铜填充。
10.根据权利要求9所述HDI刚挠结合板层间盲孔全铜填充的制备方法，其特征在于，所述的盲孔填孔电镀工艺采用的电镀药水的组分中包含无水硫酸铜220±20g/L、硫酸50±10g/L、氯离子50±10ppm、加速剂1.0±0.2mL/L、抑制剂1.0±0.2mL/L、整平剂1.0±0.2mL/L。
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