CN111636050B - 一种微孔内壁导电层的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微孔内壁导电层的制作方法，通过离子发射源发射离子，离子在两片多孔薄电极的电场作用下聚焦，精准进入基片微孔，在孔内发生碰撞，沉积在微孔内壁形成薄膜；方法中的结构有：真空室、离子发射源、聚焦极、加速极、微孔基片；多孔薄电极有：聚焦极、加速极；聚焦极施加高电位电压，加速极施加低电位电压。本发明通过调变电极板孔径、电极板电势差、两极板间距，可以有效的调变离子束聚焦位置和聚焦程度大小，微孔基片在距加速极板3‑20mm内都可以进行有效沉积，可对直径为0.1‑3mm基板孔进行沉积，离子利用率可达到40％‑70％，与传统投影入射相比，离子入孔效率提升一至两个数量级，有效地解决微孔内壁镀膜效率低的难题。

Description

一种微孔内壁导电层的制作方法

技术领域

本发明属于真空镀膜领域，更具体地涉及一种微孔内壁导电层的制作方法。

背景技术

随着电子设备的快速发展，对印制电路板的互连有了更高的要求，互连中的微孔导电层是关系互联效果的关键。现有的微孔内壁导电层的沉积常采用电镀的方式，在公开号为104144571A的专利文件中公开了《一种高密度互连集成电路板制作方法》，该专利中使用普通电镀拉微孔电镀技术，在通孔孔壁上形成覆铜层，之后进行树脂填充和沉铜去除，但整个过程会对环境造成严重污染，产生有毒有害物质，不利于绿色发展。故现在逐步采用绿色环保的真空镀膜方式，从而实现基片微孔内壁的金属化。

在公开号为107419230A的专利文件中公开了《一种薄膜电路通孔金属化镀膜方法》，该专利中采用磁控溅射法分两次对基片小孔进行镀膜，正面镀膜时在背部预先粘贴聚酰亚胺高温胶带，正面镀膜完成后，去胶带、清洗后基片翻转，正面粘贴聚酰亚胺高温胶带，对背部进行镀膜，该方式有效缓解靶材原子绕射镀膜的膜材质量问题；但磁控溅射产生的原子导向性较差，无法准确进入基片小孔且能量与离子镀相比较低，膜层的附着力较差。

在公开号为107164736A的专利文件中公开了《电场导向下的小孔内壁真空离子镀方法》，该专利中采用真空离子镀进行小孔镀膜，其方式是在基片后部增加一个接电辅助阴极，使离子源产生的阳离子在电场的导向下趋向辅助阴极，途经基片时部分离子进入小孔并与孔内壁碰撞沉积形成镀膜，该方式解决了磁控溅射法导向性较差和膜层附着力问题；但该方式具有镀膜效率较低的局限性，基片微孔面积远小于基片面积，过多的离子撞击在基片表面而不是进入微孔内。

由此可见，现有的技术存在基片微孔内膜层质量和镀膜效率不高的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种附着力较高、离子利用率较高的高效率微孔内壁导电层的制作方法。

本发明一种微孔内壁导电层的制作方法，其特点包括有：

一种微孔内壁导电层的制作方法，其特点在于：离子发射源、多孔薄电极聚焦系统、微孔基片放置台和真空室；所述的离子发射源是产生镀膜离子的真空设备统称，具体设备据实验条件选择；所述的多孔薄电极聚焦系统包括多孔聚焦极和多孔加速极，通过两极板产生的电势梯度对离子进行轨迹聚焦约束，使离子可以精准进入基片微孔，在孔内发生碰撞沉积在微孔内壁形成薄膜；所述的微孔基片放置台为上下可调的样品放置台；所述的微孔基片及真空室接地。

所述的多孔薄电极聚焦系统包括多孔聚焦极和多孔加速极，两板对应孔径大小一致且同心，单板孔径和孔的位置取决于基片微孔的位置；通过调节两极板间距和极板孔径可以实现对聚焦位置和聚焦效果的控制。

所述的离子精准进入微孔，是通过多孔薄电极聚焦系统对离子发射源发射的离子进行聚焦，提高进入基片微孔单位面积的离子数，增大离子在微孔内的沉积效率。

所述的多孔聚焦极施加高电位电压，多孔聚焦极电位与离子发射源电位一致，多孔加速极施加低电位电压；两极板间形成电势梯度，使离子发射源发射的离子在聚焦极和加速极电场的作用下聚焦并加速，并可通过调节两极板的电势差控制离子聚焦位置和聚焦效果。

使用COMSOL带电粒子追踪模块对多孔薄电极进行建模仿真，改变聚焦极和加速极电压、两极板间距、多孔薄电极孔径大小，得到微孔内壁导电层的制作方法适用范围；仿真性能为：基片在距加速极板3-20mm内都可以进行有效沉积，可对直径为0.1-3mm基板孔进行沉积，离子利用率可达到40％-70％，与传统投影入射相比，离子入孔效率提升一至两个数量级。

本发明的原理为：将离子从离子发射源中引出，利用两个电位不等的多孔薄极板构成了多组膜孔透镜，电场方向由高电位指向低电位，离子受到电场力的作用发生偏转，该方法中的电位施加使离子聚焦，聚焦后的高密度离子精准进入基片微孔，在孔内相互碰撞，最终部分沉积在微孔内壁，形成薄膜导电层。

本发明是利用了离子引出原理、静电透镜和粒子碰撞理论，是真空镀膜的延伸，可以有效提高基片微孔内膜层质量和镀膜效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明采用真空镀膜的方式减少了环境污染，更加绿色环保。

2.本发明采用离子镀的方式增大膜层附着力，膜层不易脱落。

3.本发明采用多孔薄电极方式聚焦离子束，增大入孔离子数目，提高镀膜效率。

4.本发明通过改变聚焦极和加速极电压、两极板间距、多孔薄电极孔径大小，使基片在距加速极板3-20mm内都可以进行有效沉积，可对直径为0.1-3mm基板孔进行沉积。

附图说明

图1为本发明一种微孔内壁导电层的制作方法结构示意图；

图2为离子聚焦系统局部示意图

图3为离子在微孔内碰壁沉积示意图

图中标号：1真空室；2多孔薄电极孔；3离子发射源；4聚焦极；5加速极；6离子；7基片；8基片微孔；U为电势差；a为多次碰撞后弹出的离子；b为撞壁未冻结的离子；c为多次碰撞后沉积的离子；d为直接沉积的离子；e为直接穿过微孔的离子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述，如图1所示，本实例中的一种微孔内壁导电层的制作方法结构包括有：真空室1；多孔薄电极孔2；离子发射源3；聚焦极4；加速极5；离子6；基片7；基片微孔8；如图2所示，多孔薄电极聚焦系统包括：多孔薄电极孔2；聚焦极4；加速极5。

具体实施中真空室1和基片7接地，离子发射源3和聚焦极4接相同的高电位电压，加速极5接低电位电压，聚焦极4和加速极5形成电势差U。

微孔内壁导电层的制作方法，利用离子发射源3产生离子6，离子6受到聚焦极4和加速极5电场的作用下发生偏转，形成多束聚焦离子束，精准进入基片微孔8，在微孔8内离子6相互碰撞，多次改变方向，最终与孔壁碰撞部分沉积成薄膜，离子6在微孔8内具体碰壁情况如图3所示。离子6具体碰壁类型可分为以下五种：多次碰撞后弹出的离子a；撞壁未冻结的离子b；多次碰撞后沉积的离子c；直接沉积的离子d；直接穿过微孔的离子e。最终形成薄膜的为c类多次碰撞后沉积的离子和d类直接沉积的离子，这两类离子所占发射离子6的比例体现了离子沉积效率。

具体实施中离子精准进入微孔，通过调变电极板孔径、电极板电势差、两极板间距，可以有效的调变离子束聚焦位置和聚焦程度大小。

具体实施中使用COMSOL带电粒子追踪模块对多孔薄电极进行建模仿真，改变聚焦极和加速极电压、两极板间距、多孔薄电极孔径大小，得到微孔内壁导电层的制作方法适用范围；仿真性能为：基片在距加速极板3-20mm内都可以进行有效沉积，可对直径为0.1-3mm基板孔进行沉积，离子利用率可达到40％-70％，与传统投影入射相比，离子入孔效率提升一至两个数量级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，在本领域的普通技术人员在本发明的精神和原则之内还可对本发明做出修改、等同替换和改进，这些修改和改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微孔内壁导电层的制作方法，其特征在于：在真空室(1)中通过多孔薄电极聚焦系统对离子发射源（3）发射的镀膜离子进行聚焦并加速，使镀膜离子精准进入基片微孔(8)，在所述基片微孔(8)的内壁发生碰撞沉积形成导电层；所述基片微孔(8)的直径为0.1-3mm； 所述的多孔薄电极聚焦系统包括多孔聚焦极和多孔加速极，两极板间对应孔的孔径大小一致且同心，孔径和孔的位置取决于所述基片微孔（8）的位置；基片(7)的放置台为上下可调的样品放置台，基片(7)与多孔加速极的距离为3-20mm； 所述制作方法为：基片(7)及真空室接地，多孔聚焦极和离子发射源（3）施加相同的高电位电压，多孔加速极施加低电位电压，多孔聚焦极和多孔加速极的极板间形成电势差（U），使离子发射源（3）发射的镀膜离子在多孔聚焦极和多孔加速极电场的作用下聚焦并加速，通过调节多孔聚焦极和多孔加速极的极板间距、孔径、电势差控制镀膜离子的聚焦位置和聚焦程度。

2.根据权利要求1所述的微孔内壁导电层的制作方法，其特征在于：所述的镀膜离子精准进入基片微孔（8），是在真空室中通过所述多孔薄电极聚焦系统对离子发射源（3）发射的镀膜离子进行聚焦并加速，提高进入基片微孔（8）单位面积的离子数，增大镀膜离子在基片微孔（8）内的沉积效率。

3.根据权利要求1所述的微孔内壁导电层的制作方法，其特征在于：使用COMSOL带电粒子追踪模块对所述多孔薄电极系统进行建模仿真性能为：离子利用率为40%-70%。

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