CN111155154B - 一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，包括电镀槽、第一阳极、第二阳极、第一电源及第二电源，第一阳极和第二阳极放置于电镀槽内，且布设于玻璃转接板的两侧，第一电源的正极与第一阳极连接，第二电源的正极与第二阳极连接，第一电源及第二电源的负极均与玻璃转接板连接，本发明通过设置双阳极双电源电镀，对通孔两端同时进行电镀填充，从而达到对通孔的高效率填充，特别是针对通孔为斜孔的情形，调节第一电源与第二电源的电流大小来分别改变转接板斜孔两侧的电流密度，进而调节转接板斜孔两侧的电镀速率，从而达到对斜孔的高效率无孔洞填充。

Description

一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置及方法

技术领域

本发明属于半导体制造加工技术领域，尤其涉及一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置及方法。

背景技术

随着集成电路制造业的飞速发展，对微系统的小型化、集成化需求日益迫切。具有高速互连、高密度集成等优点的三维封装成为了研究热点。硅基TSV转接板对2.5D、3D封装结构的发展起到了重要作用。随着集成电路向高频高速发展以及5G技术的发展，对信号完整性的需求逐渐加大，与硅基转接板相比，玻璃转接板具有高电阻率的特点，可提高信号完整性，并且硅是半导体，TGV基板需要对通孔侧壁沉积绝缘层，玻璃转接板不需要对通孔侧壁沉积绝缘层，可以简化工艺。

玻璃转接板通孔的电镀质量将直接影响玻璃转接板的可靠性，在生产中实现通孔的高效率无孔洞填充成为了技术难点。目前玻璃转接板通孔电镀大多采用单阳极板电镀，由于通孔两端距阳极的距离不同，因此较难实现对通孔的高效率填充。特别是对于通孔为斜孔的情形，由于斜孔两端的孔径不同，斜孔两端距阳极的距离也不同，更难实现对斜孔的高效率填充。玻璃转接板通孔的电镀工艺尚不成熟，从而制约了转接板的应用与发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置及方法，采用双阳极板双电源电镀，可以分别调节转接板通孔不同孔径的两侧的电镀速率，从而达到对盲孔的高效率无孔洞填充。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，包括电镀槽、第一阳极、第二阳极、第一电源及第二电源；

所述电镀槽内盛装有电镀液；

所述第一阳极和所述第二阳极放置于所述电镀槽内，且所述第一阳极和所述第二阳极布设于所述玻璃转接板的两侧；

所述第一电源的正极与所述第一阳极连接，所述第二电源的正极与所述第二阳极连接，所述第一电源及所述第二电源的负极均与所述玻璃转接板连接，在对所述玻璃转接板的通孔进行电镀填充时，所述第一电源与所述第二电源的电流大小均可调。

优选地，还包括挂镀单元，所述挂镀单元包括挂镀夹具、连接杆及底座，所述连接杆的一端与所述底座相连，所述连接杆的另一端与所述挂镀夹具相连，所述挂镀夹具用于夹持所述玻璃转接板。

优选地，所述第一电源与所述第二电源均采用反向脉冲电源。

优选地，在对所述玻璃转接板的通孔进行电镀填充时，所述第一电源的电流大小设置为4A/dm²，所述第二电源的电流大小设置为3A/dm²，且所述第一电源与所述第二电源的单个正向脉冲电镀时间均为15～25s，所述第一电源与所述第二电源的单个反向脉冲电镀时间均为1～3s。

优选地，所述电镀液中含有添加剂，所述添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂。

优选地，所述第一阳极和所述第二阳极均采用铜板。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种填充玻璃转接板通孔的方法，其特征在于，采用上述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置进行电镀填充，包括如下步骤：

将待镀玻璃转接板进行预处理，清除所述玻璃转接板上的残屑及油污；

将预处理后的玻璃转接板固定在所述电镀槽上方，所述玻璃转接板上的通孔浸没在所述电镀液中，将所述第一电源与所述第二电源的负极连接至所述玻璃转接板上；

将所述第一阳极和所述第二阳极安装于所述电镀槽内，浸没在所述电镀液中，所述第一阳极和所述第二阳极分别位于所述玻璃转接板的两侧，并将所述第一电源的正极与所述第一阳极相连，所述第二电源的正极与所述第二阳极相连；

分别调整所述第一电源与所述第二电源的电流大小，对所述通孔进行电镀填充，所述第一电源与所述第二电源均采用反向脉冲电源，所述第一电源的电流大小设置为3～5A/dm²，所述第二电源的电流大小设置为2～4A/dm²，所述第一电源与所述第二电源的单个正向脉冲电镀时间均为15～25s，所述第一电源与所述第二电源的单个反向脉冲电镀时间均为1～3s，电镀总时间为1～2h；

将电镀填充完毕的玻璃转接板洗净烘干。

优选地，所述将待镀玻璃转接板进行预处理，具体包括如下步骤：

A1：将待镀玻璃转接板使用去离子水清洗，进行除油处理；

A2：将经过所述步骤A1处理过的玻璃转接板进行第一次抽真空，第一次抽真空时间为5～15min；

A3：将经过所述步骤A2处理过的玻璃转接板放入润湿液中进行第二次抽真空，将所述玻璃转接板进行预润湿，第二次抽真空时间为5～15min。

优选地，所述电镀液中含有添加剂，所述添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明提供了一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，包括电镀槽、第一阳极、第二阳极、第一电源及第二电源，第一阳极和第二阳极放置于电镀槽内，且布设于玻璃转接板的两侧，第一电源的正极与第一阳极连接，第二电源的正极与第二阳极连接，第一电源与第二电源的负极均与玻璃转接板连接，本发明通过设置双阳极双电源电镀，使通孔两端同时进行电镀填充，从而达到对通孔的高效率填充，特别是针对通孔为斜孔的情形，调节第一电源与第二电源的电流大小来分别改变转接板斜孔两侧的电流密度，进而调节转接板斜孔两侧的电镀速率，从而达到对斜孔的高效率无孔洞填充。

2)本发明提供了一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，第一电源与所述第二电源均采用反向脉冲电源，采用反向脉冲电镀工艺，可以防止孔口镀铜过厚，在孔内产生孔洞，实现大电流的高质量填充，在保证电镀质量的同时大大缩短电镀时间。

3)本发明提供了一种填充玻璃转接板通孔的方法，包括如下步骤：先将待镀玻璃转接板进行预处理；然后将预处理后的玻璃转接板固定在电镀槽上方，并将第一电源与第二电源的负极连接至玻璃转接板上；再将第一阳极和第二阳极安装于电镀槽内玻璃转接板的两侧，并将第一电源的正极与第一阳极相连，第二电源的正极与第二阳极相连；再分别调整第一电源与第二电源的电流大小，对通孔进行电镀填充；最后将电镀填充完毕的玻璃转接板洗净烘干。本发明通过采用双阳极双电源进行电镀，使通孔两端同时进行电镀填充，从而达到对通孔的高效率填充，特别是针对通孔为斜孔的情形，调节第一电源与第二电源的电流大小来分别改变转接板斜孔两侧的电流密度，进而调节转接板斜孔两侧的电镀速率，从而达到对斜孔的高效率无孔洞填充。

附图说明

图1为本发明实施例的一种转接板通孔的双电源双阳极电镀装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种填充玻璃转接板通孔的方法的流程图；

图3为图2中待镀玻璃转接板斜孔的剖面示意图；

图4为图2中对待镀玻璃转接板进行预处理的流程图。

附图标记说明：

1：电镀槽；2：第一阳极；3：第二阳极；4：第一电源；5：第二电源；6：挂镀单元；61：挂镀夹具；62：连接杆；63：底座；7：玻璃转接板；71：通孔；72：种子层。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1所示，本发明提供了一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，包括电镀槽1、第一阳极2、第二阳极3、第一电源4及第二电源5。

电镀槽1用于盛装电镀液，在本实施例中，电镀液为由上海新阳半导体材料股份有限公司提供的镀铜镀液，其型号为SYSD 2110。在本实施例中，电镀液中含有添加剂，添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂，其中加速剂SPS含量为4ppm，整平剂JGB为5ppm，抑制剂PEG为300ppm。通过加入添加剂来调整通孔不同区域内的金属沉积速率，通过抑制剂来抑制通孔开口处的电镀速率，避免通孔在两端预先封口，通过加速剂来促进通孔内部的电镀速率，从而得到玻璃转接板通孔的高质量无孔洞填充；

第一阳极2和第二阳极3放置于电镀槽1内，且第一阳极2和第二阳极3布设于玻璃转接板7的两侧，本发明采用双阳极的电镀方式，在电镀槽1中对玻璃转接板7进行双面电镀，在本实施例中，第一阳极2和第二阳极3在电镀槽1内紧贴槽体内侧壁平行放置，第一阳极2和第二阳极3均采用铜板；

第一电源4的正极与第一阳极2电连接，第二电源5的正极与第二阳极3电连接，第一电源4的负极与玻璃转接板7连接，第二电源5的负极也与玻璃转接板7连接。第一电源4与第二电源5均采用反向脉冲电源，采用反向脉冲电镀工艺，可以防止孔口镀铜过厚，在孔内产生孔洞，实现大电流的高质量填充，在保证电镀质量的同时大大缩短电镀时间，在对玻璃转接板7进行电镀时，可根据玻璃转接板7的斜孔两端的孔径大小分别设定第一电源4与第二电源5的电流大小，从而实现高效率高质量均匀电镀，本实施例中斜孔两端的孔径分别为50μm与20μm，玻璃转接板的厚度为150μm，在对玻璃转接板7上的斜孔进行电镀填充时，第一电源4的电流大小设置为4A/dm²，第二电源5的电流大小设置为3A/dm²。

优选地，在本实施例中，参看图1所示，本发明提供的一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置还包括挂镀单元6，挂镀单元6包括挂镀夹具61、连接杆62及底座63，连接杆62与底座63相连，底座63固定安装于地面上，连接杆62与地面平行地安装于底座63上，且连接杆62相对于底座63的高度可调，挂镀夹具61与连接杆62远离底座63的一端相连，挂镀夹具61用于夹持玻璃转接板7，将玻璃转接板7浸入电镀液中进行电镀填充。

本发明提供了一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，包括电镀槽1、第一阳极2、第二阳极3、第一电源4及第二电源5，第一阳极2和第二阳极3放置于电镀槽1内，且布设于玻璃转接板7的两侧，第一电源4的正极与第一阳极2连接，第二电源5的正极与第二阳极3连接，第一电源4及第二电源5的负极均与玻璃转接板7连接，本发明通过设置双阳极双电源电镀，使通孔两端同时进行电镀，从而达到对通孔的高效率填充，特别是针对通孔为斜孔的情形，调节第一电源4与第二电源5的电流大小来分别改变转接板斜孔两侧的电流密度，进而调节转接板斜孔两侧的电镀速率，从而达到对斜孔的高效率无孔洞填充。

实施例二

参看图2所示，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种填充玻璃转接板通孔的方法，参看图3所示，图3为玻璃转接板斜孔的剖面示意图，玻璃转接板7上开设有若干个通孔71，且通孔为斜孔，在本实施例中，斜孔71两端的孔径分别为50μm与20μm，玻璃转接板7的厚度为150μm，玻璃转接板7上的通孔加工过程为：首先，在玻璃基板上采用激光加工玻璃通孔，然后再采用溅射的方法在玻璃基板的表面及通孔的侧壁上溅射上种子层72，在本实施例中，采用溅射的方法在玻璃基板的表面及通孔的侧壁上溅射上铜种子层得到玻璃转接板。

采用实施例一所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置对玻璃转接板上的通孔进行电镀填充，具体包括如下步骤：

第一步：将待镀玻璃转接板进行预处理，清除所述玻璃转接板上的残屑及油污，参见图4所示，在本实施例中，将待镀玻璃转接板进行预处理，具体包括如下步骤：

A1：将待镀玻璃转接板使用去离子水清洗，进行除油处理；

A2：将经过步骤A1处理过的玻璃转接板放入真空腔中，用真空泵进行第一次抽真空，第一次抽真空时间为5～15min，优选为10min；

A3：将经过步骤A2处理过的玻璃转接板放入润湿液中进行第二次抽真空，在本实施例中，向真空腔内放入去离子水，使去离子水浸没玻璃转接板，用真空泵进行第二次抽真空，第二次抽真空的时间为5～15min，优选为10min，将玻璃转接板进行电镀之前的预润湿。

第二步：按一定比例配置好电镀液，在本实施例中，电镀液为上海新阳半导体材料股份有限公司提供的镀铜镀液，型号为SYSD 2110，将配置好的电镀液倒入电镀槽内，在本实施例中，电镀液含有添加剂，添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂，其中加速剂SPS含量为4ppm，整平剂JGB为5ppm，抑制剂PEG为300ppm。通过加入添加剂来调整通孔不同区域内的金属沉积速率，通过抑制剂来抑制通孔开口处的电镀速率，避免通孔在两端预先封口，通过加速剂来促进通孔内部的电镀速率，从而得到玻璃转接板通孔的高质量无孔洞填充。将预处理后的玻璃转接板固定在电镀槽上方，在本实施例中，将玻璃转接板固定在挂镀夹具61上，然后将玻璃转接板上的通孔浸没在电镀液中，将第一电源与第二电源的负极连接至玻璃转接板上；

第三步：将第一阳极和第二阳极安装于玻璃转接板的两侧，并将第一电源的正极与第一阳极相连，第二电源的正极与第二阳极相连，在本实施例中，第一阳极和第二阳极均采用铜板，对玻璃转接板上的通孔进行电镀填充铜；

第四步：分别调整第一电源与第二电源的电流大小，对玻璃转接板上的通孔进行电镀填充铜，第一电源与第二电源均采用反向脉冲电源，采用反向脉冲电镀工艺，可以防止孔口镀铜过厚，在孔内产生孔洞，实现大电流的高质量填充，在保证电镀质量的同时大大缩短电镀时间，第一电源的电流大小设置为3～5A/dm²，第二电源的电流大小设置为2～4A/dm²，第一电源与第二电源的单个正向脉冲电镀时间均为15～25s，第一电源与第二电源的单个反向脉冲电镀时间均为1～3s，电镀总时间为1～2h。在本实施例中，参看图3所示，斜孔71两端的孔径分别为50μm与20μm，玻璃转接板7的厚度为150μm，通过实验得出，当第一电源的电流大小设置为4A/dm²，第二电源的电流大小设置为3A/dm²，第一电源与第二电源的单个正向脉冲电镀时间均设为20s，第一电源与第二电源的单个反向脉冲电镀时间均设为2s时，斜孔71的电镀填充效果最佳。

第五步：将经过电镀填充铜的玻璃转接板用无水乙醇与去离子水清洗、烘干。

本发明通过采用双阳极双电源进行电镀，使通孔两端距阳极的距离一样，从而达到对通孔的高效率填充，特别是针对通孔为斜孔的情形，调节第一电源与第二电源的电流大小来分别改变转接板斜孔两侧的电流密度，进而调节转接板斜孔两侧的电镀速率，从而达到对斜孔的高效率无孔洞填充。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，其特征在于，包括电镀槽、第一阳极、第二阳极、第一电源及第二电源；

所述电镀槽内盛装有电镀液；

所述第一阳极和所述第二阳极放置于所述电镀槽内，且所述第一阳极和所述第二阳极布设于所述玻璃转接板的两侧；

所述第一电源的正极与所述第一阳极连接，所述第二电源的正极与所述第二阳极连接，所述第一电源及所述第二电源的负极均与所述玻璃转接板连接，所述通孔为斜孔，在对所述玻璃转接板的通孔进行电镀填充时，所述第一电源与所述第二电源的电流大小均可调；

在对所述玻璃转接板的通孔进行电镀填充时，所述第一电源的电流大小设置为4A/dm²，所述第二电源的电流大小设置为3A/dm²，且所述第一电源与所述第二电源的单个正向脉冲电镀时间均为15～25s，所述第一电源与所述第二电源的单个反向脉冲电镀时间均为1～3s。

2.根据权利要求1所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，其特征在于，还包括挂镀单元，所述挂镀单元包括挂镀夹具、连接杆及底座，所述连接杆的一端与所述底座相连，所述连接杆的另一端与所述挂镀夹具相连，所述挂镀夹具用于夹持所述玻璃转接板。

3.根据权利要求1所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，其特征在于，所述第一电源与所述第二电源均采用反向脉冲电源。

4.根据权利要求1所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，其特征在于，所述电镀液中含有添加剂，所述添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂。

5.根据权利要求1所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置，其特征在于，所述第一阳极和所述第二阳极均采用铜板。

6.一种填充玻璃转接板通孔的方法，其特征在于，采用权利要求1至权利要求5任意一项所述的填充玻璃转接板通孔的双电源双阳极电镀装置进行电镀填充，包括如下步骤：

将待镀玻璃转接板进行预处理，清除所述玻璃转接板上的残屑及油污；

将预处理后的玻璃转接板固定在所述电镀槽上方，所述玻璃转接板上的通孔浸没在所述电镀液中，所述通孔为斜孔，将所述第一电源与所述第二电源的负极连接至所述玻璃转接板上；

将所述第一阳极和所述第二阳极安装于所述电镀槽内，浸没在所述电镀液中，所述第一阳极和所述第二阳极分别位于所述玻璃转接板的两侧，并将所述第一电源的正极与所述第一阳极相连，所述第二电源的正极与所述第二阳极相连；

分别调整所述第一电源与所述第二电源的电流大小，对所述通孔进行电镀填充，所述第一电源与所述第二电源均采用反向脉冲电源，所述第一电源的电流大小设置为3～5A/dm²，所述第二电源的电流大小设置为2～4A/dm²，所述第一电源与所述第二电源的单个正向脉冲电镀时间均为15～25s，所述第一电源与所述第二电源的单个反向脉冲电镀时间均为1～3s，电镀总时间为1～2h；

将电镀填充完毕的玻璃转接板洗净烘干。

7.根据权利要求6所述的填充玻璃转接板通孔的方法，其特征在于，所述将待镀玻璃转接板进行预处理，具体包括如下步骤：

A1：将待镀玻璃转接板使用去离子水清洗，进行除油处理；

A2：将经过所述步骤A1处理过的玻璃转接板进行第一次抽真空，第一次抽真空时间为5～15min；

A3：将经过所述步骤A2处理过的玻璃转接板放入润湿液中进行第二次抽真空，将所述玻璃转接板进行预润湿，第二次抽真空时间为5～15min。

8.根据权利要求6所述的填充玻璃转接板通孔的方法，其特征在于，所述电镀液中含有添加剂，所述添加剂包括加速剂、抑制剂及整平剂。

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