CN111575752B - 一种pcb中深微孔的电镀制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCB中深微孔的电镀制作方法，包括以下步骤：在生产板上钻出盲孔；生产板依次经过两次水平沉铜处理，使盲孔金属化；而后将生产板置于垂直连续电镀铜生产线上进行填孔电镀，加厚孔内铜层的厚度；而后生产板过垂直沉铜处理；然后生产板再过直线式龙门电镀生产线进行全板电镀。本发明方法通过优化生产工艺流程，利用多种不同电镀方式的顺序组合，有效解决了深微孔孔底裂纹和无铜的问题。

Description

一种PCB中深微孔的电镀制作方法

技术领域

本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种PCB中深微孔的电镀制作方法。

背景技术

当今通讯技术飞速发展的时代，人类以5G技术为最新传输通道，依托云计算这个资源交互平台，充分利用大数据来逐步实现万物互连互通。在此背景下，PCB作为承载信号以及电源的传输载体，正向高传输速度、高密度、微小化、高可靠性发展。高密度互联(HDI,High Density Interconnect)已经成为PCB加工的主流技术，同时普通HDI板已经无法满足终端厂商的要求，于是越来越多的产品设计已经加入了深微孔(即高厚径比盲孔)。

传统的化学沉铜工艺有酸性胶体钯体系和碱性离子钯体系两种。垂直沉铜搭配的是胶体钯药水，水平沉铜搭配的是离子钯药水；因为胶体钯本身带负电，离子钯本身带正电，经过调整电位后的孔壁或孔底玻纤具有更强的正电性。因为该类高频高速板料中填料较多，传统工艺技术，印制电路板经激光烧蚀后盲孔底仍有部分残留，此部分残留容易和带负电的胶体钯团结合，形成一层含钯的沉淀物层，该杂物层经热回流、冷热冲击等可靠性测试后孔底产生裂纹；而带正电的离子钯在与板料当中的填料成分不会进行化学反应生产沉淀物，理论上可以避免盲孔裂纹问题，但是在盲孔的厚径比达到1.4：1以上时，由于盲孔底部药水交换困难，水平沉铜的药水浓度在孔口逐步往底部延伸时浓度呈由高至低地变化，沉铜效果也是孔口至孔底越来越差，容易出现盲孔底部沉铜不良导致的孔内无铜风险。

另外传统的药水交换方式为：在药水缸中加吹气管，底部喷气的同时板子摇摆；针对PCB的深孔电镀，孔内的溶液电阻较高，而板面可以更充分接触光亮剂，因此板面的电化学电阻要高于孔内，孔内更容易形成浓差极化，当电镀体系出现传质困难时，孔内容易出现异常结晶，鼓气+摇摆的方式不能改善阴极极化，有小比例的盲孔底部铜厚偏薄缺陷，主要是沉铜后少数气泡无法完全从孔底赶出所致。

发明内容

本发明针对现有线路板存在上述缺陷的问题，提供一种PCB中深微孔的电镀制作方法，该方法通过优化生产工艺流程，有效解决了深微孔孔底裂纹和无铜的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种PCB中深微孔的电镀制作方法，包括以下步骤：

S1、在生产板上钻出盲孔；

S2、生产板依次经过两次水平沉铜处理，使盲孔金属化；

S3、而后将生产板置于垂直连续电镀铜生产线上进行填孔电镀，加厚孔内铜层的厚度；

S4、而后生产板过垂直沉铜处理；

S5、然后生产板再过直线式龙门电镀生产线进行全板电镀。

进一步的，步骤S2中，生产板经过水平沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中。

进一步的，步骤S3中，以3-5A/dm的电流密度填孔电镀60min。

进一步的，步骤S3中，在垂直连续电镀铜生产线的电镀槽两侧设置有喷流电镀药水并与生产板板面垂直的喷流管。

进一步的，喷流管的喷流频率为50Hz。

进一步的，步骤S4中，生产板经过垂直沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中。

进一步的，步骤S5中，以1.9ASD的电流密度全板电镀45min。

进一步的，步骤S5之后还包括以下步骤：

S6、而后依次在生产板上制作外层线路、制作阻焊层、表面处理和成型工序，制得线路板。

步骤S2和S3之间还包括以下步骤：

S21、在生产板上贴膜，而后通过曝光、显影在膜上对应盲孔的位置处进行开窗，形成镀孔图形。

进一步的，步骤S1中，在钻出盲孔的同时钻出通孔。

进一步的，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，且在内层芯板和外层铜箔压合为多层板前，先在内层芯板上制作了内层线路。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过优化生产工艺流程，首先第一次水平沉铜电镀先使盲孔金属化，为避免孔底无铜的情况，过第二次水平沉铜流程，加厚孔铜的同时可以顺利镀进盲孔底部，且镀铜层不会与盲孔底部的残留结合而形成一层含钯的沉淀物层，避免后期孔底产生裂纹，水平沉铜后过VCP电镀线进行填孔电镀，利用填孔药水对盲孔底部具有良好填孔效率的特点，使盲孔底部和避免的镀铜层厚度均可达到所需要求，避免出现盲孔底部铜厚偏薄缺陷，而后再过垂直沉铜后会降低深微孔孔底铜面的表面张力，更有利于后期直流电镀时的镀液在深微孔孔底的药水交换，使后期采用直线式龙门电镀生产线对生产板进行全板电镀加厚铜时可以顺利镀进盲孔底部，从而本发明方法有效解决了深微孔孔底裂纹和无铜的问题，且最后采用直线式龙门电镀生产线进行全板电镀，利用适用于该生产线上的电镀药水对通孔具有良好贯孔能力的特点，达到板上通孔和盲孔同时电镀的效果，盲孔深镀能力82％，通孔深镀能力为65％；另外在水平沉铜和垂直沉铜后均使生产板保持湿润状态再进入下一工序，有利于降低盲孔内部表面的表面张力，不仅有利于电镀溶液在盲孔内部的交换，同时也有效降低了药水扰动过程中有微小气泡进入盲孔内而无法逸散的问题；而在垂直连续电镀铜生产线的电镀槽两侧设置有喷流电镀药水并与生产板板面垂直的喷流管，从而利用侧喷将盲孔底部气泡赶出，从而可在盲孔底部获得正常的结晶，提高了盲孔底部镀铜层的品质。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例所示的一种PCB中深微孔的电镀制作方法，依次包括以下处理工序：

(1)、开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出芯板，芯板板厚为1mm(不包括外层铜箔的厚度)，芯板的外层铜面厚度均为1OZ。

(2)、制作内层线路(负片工艺)：根据图形定位孔，在芯板上用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光，经显影后形成内层线路图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(3)、压合：棕化速度按照底铜铜厚进行棕化，将外层铜箔、半固化片、芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，然后根据板料Tg选用适当的层压条件进行压合，形成生产板。

(4)外层钻孔：利用钻孔资料对生产板进行钻孔加工，所钻的孔包括通孔和盲孔。

(5)、水平沉铜:生产板依次经过两次水平沉铜处理，使通孔和盲孔金属化，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm，利用两次沉铜的方式确保孔底镀上铜，避免出现盲孔底部无铜缺陷。

在电镀前，孔内存在两种界面，那就是固/液界面，固体就是电镀铜面，液体就是CuSO₄及有机添加剂，由于电镀溶液表面存在着一种收缩倾向的张力，即表面张力，如果要使电镀反应开始进行，必须使电镀溶液在电镀铜面进行铺展润湿，即电镀溶液在加厚镀铜表面形成的接触角为零，然后液面就均匀的分布在固体界面上，在现有的生产过程中表明，盲孔在烘干之后立即做电镀铜时(即生产板烘干后再进入电镀线)，由于盲孔底部表面张力大引起药水交换困难，从而形成盲孔内无铜品质缺陷；从而本实施例中生产板经过水平沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中，有利于降低盲孔内部表面的表面张力，不仅有利于电镀溶液在盲孔内部的交换，同时也有效降低了药水扰动过程中有微小气泡进入盲孔内而无法逸散的问题。

(6)、镀孔图形：在生产板上贴干膜或湿膜，而后通过曝光、显影在干膜或湿膜上对应盲孔的位置处进行开窗，形成镀孔图形。

(7)、填孔电镀：根据现有技术并按设计要求以3-5A/dm的电流密度在VCP电镀线(垂直连续电镀铜生产线)上填孔电镀60min，镀铜层厚度为7.5μm，而后退膜；填孔电镀时采用的填孔药水为DOW LVP系列药水。

(8)垂直沉铜：生产板过垂直沉铜处理，在利用垂直沉铜线均匀加镀孔底和孔壁铜层的同时，使经过填孔电镀后的干燥生产板和板上的盲孔重新变成湿润状态。

本实施例中生产板经过垂直沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中，有利于降低盲孔内部表面的表面张力，不仅有利于电镀溶液在盲孔内部的交换，同时也有效降低了药水扰动过程中有微小气泡进入盲孔内而无法逸散的问题。

(9)、全板电镀：根据现有技术并按设计要求对生产板进行全板电镀，具体为以1.9ASD的电流密度在直线式龙门电镀生产线上电镀45min，将板面铜层和孔铜镀至设计所需的厚度；此处采用直线式龙门电镀生产线进行全板电镀，利用适用于该生产线上的电镀药水对通孔具有良好贯孔能力的特点，达到板上通孔和盲孔同时电镀的效果，盲孔深镀能力82％，通孔深镀能力为65％；该龙门线上采用的电镀药水为EP1500系列药水。

(10)、外层线路制作(负片工艺)：外层图形转移，在生产板上用垂直涂布机涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影后形成外层线路图形；外层蚀刻，将曝光显影后的生产板板蚀刻出外层线路；外层AOI，然后检查外层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(11)、阻焊、丝印字符：根据现有技术并按设计要求在生产板上制作阻焊层并丝印字符。

(12)、表面处理(沉镍金)：根据现有技术并按设计要求在生产板上做表面处理，阻焊开窗位的铜面和需背钻的通孔通化学原理，在铜层上均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层。

(13)、电气性能测试：检测成品板的电气性能，检测合格的成品板进入下一个加工环节。

(14)、成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得PCB。

(15)、终检：分别抽测成品的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等，合格的产品即可出货。

对比例1

本对比例提供一种PCB中深微孔的电镀制作方法，其在生产板上钻盲孔后，采用水平沉铜两次+直线式龙门电镀生产线全板电镀(湿板上板，药水EP1500)，检验后有小比例的盲孔底部铜厚偏薄15-22μm，主要原因是沉铜后少数气泡无法完全从孔底赶出。

对比例2

本对比例提供一种PCB中深微孔的电镀制作方法，其在生产板上钻盲孔后，采用水平沉铜两次+(湿板上板)VCP+磨板烘干+直线式龙门电镀生产线全板电镀(湿板上板，药水EP1500)，该方法中VCP板电后镀层完整，在直线式龙门电镀生产线加厚铜时，盲孔底部有气泡状缺口，通过直线式龙门电镀生产线的强摇摆过程仍然无法完全赶出盲孔底部的气泡。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在生产板上钻出盲孔；

S2、生产板依次经过两次水平沉铜处理，使盲孔金属化；生产板经过水平沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中；

S21、在生产板上贴膜，而后通过曝光、显影在膜上对应盲孔的位置处进行开窗，形成镀孔图形；

S3、而后将生产板置于垂直连续电镀铜生产线上进行填孔电镀，加厚孔内铜层的厚度；

S4、而后利用垂直沉铜线对生产板进行垂直沉铜处理；

S5、然后生产板再过直线式龙门电镀生产线进行全板电镀；

S6、而后依次在生产板上制作外层线路、制作阻焊层、表面处理和成型工序，制得线路板。

2.根据权利要求1所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，步骤S3中，以3-5A/dm的电流密度填孔电镀60min。

3.根据权利要求1所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，步骤S3中，在垂直连续电镀铜生产线的电镀槽两侧设置有喷流电镀药水并与生产板板面垂直的喷流管。

4.根据权利要求3所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，喷流管的喷流频率为50Hz。

5.根据权利要求1所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，步骤S4中，生产板经过垂直沉铜工序后，使生产板保持湿润状态进入下一工序中。

6.根据权利要求1所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，步骤S5中，以1.9ASD的电流密度全板电镀45min。

7.根据权利要求1所述的PCB中深微孔的电镀制作方法，其特征在于，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板，且在内层芯板和外层铜箔压合为多层板前，先在内层芯板上制作了内层线路。