CN105357873A - 高纵横比的塞填镀hdi板及其制作方法 - Google Patents

高纵横比的塞填镀hdi板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高纵横比的塞填镀HDI板及其制作方法，包括钻孔电镀、电镀镀孔、真空树脂塞孔和外层电镀步骤；通过钻孔电镀步骤，采用整平剂生产，干膜后使得进行电镀镀孔步骤时，PCB板电镀后铜因干膜保护不增加，大幅降低了电镀成本；通过电镀镀孔步骤，保证孔壁的铜面均匀覆铜，再通过真空树脂塞孔，解决了塞孔透光的问题；经过外层电镀后将塞孔树脂表面处理，得到HDI板。因铜不增加，使得PCB板面铜厚均匀性状态较好，解决了外层电镀板弯板翘的问题；因表铜总体较薄，为后续精密线路的制作提供了较大的补偿空间，以达到适合密集型线路HDI板的设计要求。

Description

高纵横比的塞填镀HDI板及其制作方法
技术领域
本发明涉及HDI板制作的技术领域，尤其涉及一种镀铜厚度均匀、避免翘板问题的高纵横比的塞填镀HDI板及其制作方法。
背景技术
HDI是HighDensityInterconnector的英文简写，译为“高密度互连”，HDI板即通常所说的高密度电路板，高密度互连（HDI）制造是印刷电路板行业中发展最快的领域之一。随着电子产品的发展需求，HDI板的设计和应用越来越广泛。
然而，对于高纵横比的塞填镀HDI板中盲孔的孔金属化，由于电镀光泽剂深镀能力的局限性，当盲孔纵横比超过1.5:1时，孔金属化难度剧增，会产生孔底无铜的或铜薄的功能性问题；并且，采用先电镀，再树脂塞孔，然后进行二次电镀工艺的假盲孔工艺，面铜会因两次电镀流程而增厚较多，当生产密集型线路的HDI板时会因线路间距补偿不够而无法满足设计要求。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种镀铜厚度均匀的高纵横比的塞填镀HDI板及其制作方法，当盲孔纵横比超过1.5:1，孔内壁镀铜层厚度均匀。
为了达到上述目的，本发明一种高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，包括以下步骤：
钻孔电镀：开料后对PCB板需要钻孔的位置钻孔，通过沉铜使孔壁表面沉淀一层铜，再对PCB板进行电镀和干膜，使孔壁的铜厚度增加；
电镀镀孔：通过前处理部分对钻孔电镀后的PCB板的铜面进行油污清洁处理及粗化铜面，利用电化学工艺将铜和锡沉淀到铜面上进行镀铜、镀锡，且镀铜的铜缸中含有整平剂和光泽剂，再通过后处理部分将飞靶夹仔上的铜块剥除掉后清洗铜面；
真空树脂塞孔：电镀镀孔后的PCB板通过采用针刷磨板，防止堵孔，再用蓝胶将PCB板三边的板边孔包住，确认好塞孔区域尺寸和塞孔头尺寸匹配后，设置好塞孔参数，进行真空树脂塞孔，检查确认好塞孔的饱满度后进行刮板，撕蓝胶，再次检查塞孔和PCB板边后通过烤炉进行固化；
外层电镀：将真空树脂塞孔后的PCB板沉铜，再次电镀，印刷外层图形后进行图形电镀，再通过蚀刻、阻焊、表面处理，成型后电测确认，得到HDI板。
其中，电镀镀孔步骤与真空树脂塞孔步骤之间有退膜步骤：将电镀镀孔后的PCB板放置到退膜缸中，将覆在PCB板上的干膜去掉；真空树脂塞孔步骤与外层电镀步骤之间有树脂研磨步骤：将真空树脂塞孔后的PCB板放置到树脂研磨机内，将固化后的PCB板上孔外多余的树脂去除。
其中，所述前处理部分包括以下具体步骤工序：
上板：将钻孔电镀后的PCB板放置到除油缸中；
除油：通过循环过滤、机械摇摆和振荡飞靶，利用表面活性剂去除PCB板铜面的油脂污染物；
微蚀：通过机械摇摆、循环过滤和振荡飞靶，利用药水的强氧化作用粗化铜面。
其中，所述后处理部分包括以下具体步骤工序：
下板：将镀铜后的PCB板取出来后放置到退镀缸中；
退镀：通过机械摇摆，利用硝酸的强氧化性将飞靶夹仔上的铜块剥除；
上板：将退镀后的PCB板放置到退膜缸中。
其中，所述微蚀工序和镀铜工序之间包含有降低对镀铜工序的药水的污染的酸洗工序，所述镀锡工序前有降低对镀锡工序的药水的污染的预浸工序。
其中，除油工序、微蚀工序、酸洗工序之间均包含对铜面各工序残留药水起清洁作用的喷水洗工序和水洗工序；镀铜工序和预浸工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；镀锡工序和下板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；退镀工序和上板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序。
其中，所述塞孔参数包括塞孔前方油墨压力、塞孔后方油墨压力和横动塞孔头下移速度，所述塞孔前方油墨压力设置的生产参数为0，所述塞孔后方油墨压力设置的生产参数为2-4bar，所述横动塞孔头下移速度设置的生产参数为5-15mm/s；当塞通孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数设置为0；当塞盲孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数与塞孔后方油墨压力的生产参数相同。
其中，本发明中用于电镀镀孔的电镀液，镀铜工序的铜缸内含有CuSO45H2O：380kg/缸，整平剂：型号为TP1，240L，光泽剂：24L；镀锡工序的锡缸内含有SnSO4：185kg/缸。
由本发明制成的一种高纵横比的塞填镀HDI板，包括钻孔电镀后形成的盲孔和埋孔，电镀镀孔后形成盲孔第一镀铜层和埋孔第一镀铜层，外层电镀后形成盲孔第二镀铜层和埋孔第二镀铜层；所述盲孔和埋孔内均塞填有树脂，所述盲孔第一镀铜层覆盖在外层底铜及盲孔内壁上，所述盲孔第二镀铜层覆盖在盲孔第一镀铜层上，且覆盖盲孔内的树脂；外层底铜与内层底铜之间均为绝缘层，所述埋孔第一镀铜层覆盖在内层底铜及埋孔内壁上，所述埋孔第二镀铜层覆盖在埋孔第一镀铜层上，且覆盖埋孔内的树脂。
其中，所述盲孔的纵横比超过1.5:1。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的一种高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，通过钻孔电镀步骤，使孔完成铜厚度大于18um以上，且采用整平剂生产，干膜后使得进行电镀镀孔步骤时，PCB板电镀后铜因干膜保护不增加，大幅降低了电镀成本；通过电镀镀孔步骤，保证孔壁的铜面均匀覆铜，再通过真空树脂塞孔，解决了塞孔透光的问题；经过外层电镀后将塞孔树脂表面处理，得到HDI板。因铜不增加，使得PCB板面铜厚均匀性状态较好，解决了外层电镀板弯板翘的问题；因表铜总体较薄，为后续精密线路的制作提供了较大的补偿空间。本发明采用真空树脂塞孔的方法，使用低电流密度光泽剂镀孔工艺，采用假盲孔电镀流程，完成高纵横比假盲孔孔金属化；同时，保证PCB板面铜不明显增加，以达到适合密集型线路HDI板的设计要求。
附图说明
图1为本发明的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法的流程方框图；
图2为本发明的高纵横比的塞填镀HDI板的剖视图。
主要元件符号说明如下：
1、盲孔2、埋孔
3、盲孔第一镀铜层4、埋孔第一镀铜层
5、盲孔第二镀铜层6、埋孔第二镀铜层
7、绝缘层8、外层底铜
9、内层底铜。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
参阅图1，本发明的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，包括以下步骤：
S10钻孔电镀：开料后对PCB板需要钻孔的位置钻孔，通过沉铜使孔壁表面沉淀一层铜，再对PCB板进行电镀和干膜，使孔壁的铜厚度增加；
S11电镀镀孔：通过前处理部分对钻孔电镀后的PCB板的铜面进行油污清洁处理及粗化铜面，利用电化学工艺将铜和锡沉淀到铜面上进行镀铜、镀锡，且镀铜的铜缸中含有整平剂和光泽剂，再通过后处理部分将飞靶夹仔上的铜块剥除掉后清洗铜面；
S13真空树脂塞孔：电镀镀孔后的PCB板通过采用针刷磨板，防止堵孔，再用蓝胶将PCB板三边的板边孔包住，确认好塞孔区域尺寸和塞孔头尺寸匹配后，设置好塞孔参数，进行真空树脂塞孔，检查确认好塞孔的饱满度后进行刮板，撕蓝胶，再次检查塞孔和PCB板边后通过烤炉进行固化；
S15外层电镀：将真空树脂塞孔后的PCB板沉铜，再次电镀，印刷外层图形后进行图形电镀，再通过蚀刻、阻焊、表面处理，成型后电测确认，得到HDI板。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的一种高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，通过钻孔电镀步骤，使孔完成铜厚度大于18um以上，且采用整平剂生产，干膜后使得进行电镀镀孔步骤时，PCB板电镀后铜因干膜保护不增加，大幅降低了电镀成本；通过电镀镀孔步骤，保证孔壁的铜面均匀覆铜，再通过真空树脂塞孔，解决了塞孔透光的问题；经过外层电镀后将塞孔树脂表面处理，得到HDI板。因铜不增加，使得PCB板面铜厚均匀性状态较好，解决了外层电镀板弯板翘的问题；因表铜总体较薄，为后续精密线路的制作提供了较大的补偿空间。本发明采用真空树脂塞孔的方法，使用低电流密度光泽剂镀孔工艺，采用假盲孔电镀流程，完成高纵横比假盲孔孔金属化；同时，保证PCB板面铜不明显增加，以达到适合密集型线路HDI板的设计要求。
本实施例中，电镀镀孔步骤与真空树脂塞孔步骤之间有S12退膜步骤：将电镀镀孔后的PCB板放置到退膜缸中，将覆在PCB板上的干膜去掉；真空树脂塞孔步骤与外层电镀步骤之间有S14树脂研磨步骤：将真空树脂塞孔后的PCB板放置到树脂研磨机内，将固化后的PCB板上孔外多余的树脂去除。
本实施例中，前处理部分包括以下具体步骤工序：
S111上板：将钻孔电镀后的PCB板放置到除油缸中；
S112除油：通过循环过滤、机械摇摆和振荡飞靶，利用表面活性剂去除PCB板铜面的油脂污染物；
S113微蚀：通过机械摇摆、循环过滤和振荡飞靶，利用药水的强氧化作用粗化铜面。
本案中的镀铜工序和镀锡步骤具体如下：
S114镀铜：加入适量去离子水至铜缸的三分之一液位，缓慢加入定量H2SO4，且冷却镀液至30-35℃左右，加入定量CuSO45H2O，降温至25℃以下，再挂上阳极袋，按照化验室分析结果添加HCL，加入型号为TP1的整平剂与光泽剂循环30mins以上后，用不锈钢瓦槽板电解，电解后做测试；
S115镀锡：加入适量去离子水至锡缸三分之一液位，缓慢加入定量H2SO4，且冷却镀液至30-35℃左右，再加入定量SnSO4，挂上锡阳极，缓慢加入锡光剂并混合均匀，补足液位并分析调整成分，再开缸加入定量锡光剂。
本实施例中，后处理部分包括以下具体步骤工序：
S116下板：将镀铜后的PCB板取出来后放置到退镀缸中；
S117退镀：通过机械摇摆，利用硝酸的强氧化性将飞靶夹仔上的铜块剥除；
S118上板：将退镀后的PCB板放置到退膜缸中。
本实施例中，微蚀工序和镀铜工序之间包含有降低对镀铜工序的药水的污染的酸洗工序，镀锡工序前有降低对镀锡工序的药水的污染的预浸工序。酸洗工序和预浸工序使用的主要成分均为H2SO4，开缸浓度为5%，在酸洗和预浸过程中通过机械摇摆振荡飞靶。
本案中，酸洗工序和预浸工序的具体步骤为：
S1116酸洗工序：在酸洗缸中加入定量去离子水，再加入定量H2SO4，补足液位并搅拌溶液使H2SO4均匀，再通过机械摇摆和振荡飞靶降低对铜缸药水的污染；
S1117预浸工序：在预浸缸中加入定量去离子水，再加入定量H2SO4，补足液位并搅拌溶液使H2SO4均匀扩散，降温至室温后取样分析并调整其浓度，再补充H2SO4，再通过机械摇摆和振荡飞靶降低对锡缸药水缸的污染。
本实施例中，除油工序、微蚀工序、酸洗工序之间均包含对铜面各工序残留药水起清洁作用的喷水洗工序和水洗工序；镀铜工序和预浸工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；镀锡工序和下板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；退镀工序和上板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序。
除油工序与微蚀工序之间为S111喷水洗工序和水洗工序，微蚀工序与酸洗工序之间为S1112喷水洗工序和水洗工序，镀铜工序和预浸工序之间为S1113喷水洗工序和水洗工序，镀锡工序和下板工序之间为S1114喷水洗工序和水洗工序。
本实施例中，塞孔参数包括塞孔前方油墨压力、塞孔后方油墨压力和横动塞孔头下移速度，塞孔前方油墨压力设置的生产参数为0，塞孔后方油墨压力设置的生产参数为2-4bar，横动塞孔头下移速度设置的生产参数为5-15mm/s。该塞孔参数的设置是基于设备参数范围：塞孔前方油墨压力设备参数：0-4bar；塞孔后方油墨压力设备参数：0-4bar；横动塞孔头下移速度设备参数：1-60mm/s。塞孔方式包括单面塞孔和双面塞孔，单面塞孔的PCB板为通孔，板两面相通；双面塞孔的板为盲孔板，板不相通。当塞通孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数设置为0；当塞盲孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数与塞孔后方油墨压力的生产参数相同。
本实施例中，本发明中用于电镀镀孔的电镀液，镀铜工序的铜缸内含有CuSO45H2O：380kg/缸，整平剂：型号为TP1，240L，光泽剂：24L；镀锡工序的锡缸内含有SnSO4：185kg/缸。
请参阅图2，由本发明制成的一种高纵横比的塞填镀HDI板，包括钻孔电镀后形成的盲孔1和埋孔2，电镀镀孔后形成盲孔第一镀铜层3和埋孔第一镀铜层4，外层电镀后形成盲孔第二镀铜层5和埋孔第二镀铜层6；盲孔1和埋孔2内均塞填有树脂（图未示），盲孔第一镀铜层3覆盖在外层底铜8及盲孔1内壁上，盲孔第二镀铜层5覆盖在盲孔第一镀铜层3上，且覆盖盲孔1内的树脂；外层底铜8与埋孔第二镀铜层6之间、两层内层底铜9之间均为绝缘层7，埋孔第一镀铜层3覆盖在内层底铜9及埋孔2内壁上，埋孔第二镀铜层6覆盖在埋孔第一镀铜层3上，且覆盖埋孔2内的树脂。
本实施例中，盲孔1的纵横比超过1.5:1。
本发明的具体优势在于：
1）采用TP1型整平剂生产，在干膜后镀孔工艺中，表面铜因干膜保护不增加，大幅降低了电镀成本；与此同时，因表铜不增加，使得板面铜厚均匀性状态较好，解决了外层电镀板弯板翘的问题；因表面铜总体较薄，为后续精密线路的制作提供了较大的补偿空间。
2）因真空树脂塞孔后填镀工艺的应用，大幅改善了塞孔的品质，解决了塞孔透光的问题；解决了BGA位置盘中孔焊接过程中藏锡膏问题，提高了贴片的良率。
3）采用TP1型整平剂生产高纵横比HDI板，当PCB板盲孔纵横比超过1.5:1时，可借助于单独镀孔工艺，设置好塞孔参数，可实现该类型产品的正常化生产。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
钻孔电镀：开料后对PCB板需要钻孔的位置钻孔，通过沉铜使孔壁表面沉淀一层铜，再对PCB板进行电镀和干膜，使孔壁的铜厚度增加；
电镀镀孔：通过前处理部分对钻孔电镀后的PCB板的铜面进行油污清洁处理及粗化铜面，利用电化学工艺将铜和锡沉淀到铜面上进行镀铜、镀锡，且镀铜的铜缸中含有整平剂和光泽剂，再通过后处理部分将飞靶夹仔上的铜块剥除掉后清洗铜面；
真空树脂塞孔：电镀镀孔后的PCB板通过采用针刷磨板，防止堵孔，再用蓝胶将PCB板三边的板边孔包住，确认好塞孔区域尺寸和塞孔头尺寸匹配后，设置好塞孔参数，进行真空树脂塞孔，检查确认好塞孔的饱满度后进行刮板，撕蓝胶，再次检查塞孔和PCB板边后通过烤炉进行固化；
外层电镀：将真空树脂塞孔后的PCB板沉铜，再次电镀，印刷外层图形后进行图形电镀，再通过蚀刻、阻焊、表面处理，成型后电测确认，得到HDI板。
2.根据权利要求1所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，电镀镀孔步骤与真空树脂塞孔步骤之间有退膜步骤：将电镀镀孔后的PCB板放置到退膜缸中，将覆在PCB板上的干膜去掉；真空树脂塞孔步骤与外层电镀步骤之间有树脂研磨步骤：将真空树脂塞孔后的PCB板放置到树脂研磨机内，将固化后的PCB板上孔外多余的树脂去除。
3.根据权利要求2所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，所述前处理部分包括以下具体步骤工序：
上板：将钻孔电镀后的PCB板放置到除油缸中；
除油：通过循环过滤、机械摇摆和振荡飞靶，利用表面活性剂去除PCB板铜面的油脂污染物；
微蚀：通过机械摇摆、循环过滤和振荡飞靶，利用药水的强氧化作用粗化铜面。
4.根据权利要求3所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，所述后处理部分包括以下具体步骤工序：
下板：将镀铜后的PCB板取出来后放置到退镀缸中；
退镀：通过机械摇摆，利用硝酸的强氧化性将飞靶夹仔上的铜块剥除；
上板：将退镀后的PCB板放置到退膜缸中。
5.根据权利要求4所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，所述微蚀工序和镀铜工序之间包含有降低对镀铜工序的药水的污染的酸洗工序，所述镀锡工序前有降低对镀锡工序的药水的污染的预浸工序。
6.根据权利要求5所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，除油工序、微蚀工序、酸洗工序之间均包含对铜面各工序残留药水起清洁作用的喷水洗工序和水洗工序；镀铜工序和预浸工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；镀锡工序和下板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序；退镀工序和上板工序之间包含有喷水洗工序和水洗工序。
7.根据权利要求1所述的高纵横比的塞填镀HDI板的制作方法，其特征在于，所述塞孔参数包括塞孔前方油墨压力、塞孔后方油墨压力和横动塞孔头下移速度，所述塞孔前方油墨压力设置的生产参数为0，所述塞孔后方油墨压力设置的生产参数为2-4bar，所述横动塞孔头下移速度设置的生产参数为5-15mm/s；当塞通孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数设置为0；当塞盲孔时，塞孔前方油墨压力设置的生产参数与塞孔后方油墨压力的生产参数相同。
8.根据权利要求1所述的用于电镀镀孔的电镀液，其特征在于，镀铜工序的铜缸内含有CuSO45H2O：380kg/缸，整平剂：型号为TP1，240L，光泽剂：24L；镀锡工序的锡缸内含有SnSO4：185kg/缸。
9.一种高纵横比的塞填镀HDI板，其特征在于，包括钻孔电镀后形成的盲孔和埋孔，电镀镀孔后形成盲孔第一镀铜层和埋孔第一镀铜层，外层电镀后形成盲孔第二镀铜层和埋孔第二镀铜层；所述盲孔和埋孔内均塞填有树脂，所述盲孔第一镀铜层覆盖在外层底铜及盲孔内壁上，所述盲孔第二镀铜层覆盖在盲孔第一镀铜层上，且覆盖盲孔内的树脂；外层底铜与内层底铜之间均为绝缘层，所述埋孔第一镀铜层覆盖在内层底铜及埋孔内壁上，所述埋孔第二镀铜层覆盖在埋孔第一镀铜层上，且覆盖埋孔内的树脂。
10.根据权利要求9所述的高纵横比的塞填HDI板，其特征在于，所述盲孔的纵横比超过1.5:1。
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