CN116133283A - 一种高厚径比pcb的电镀加工方法及高厚径比pcb板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种高厚径比PCB的电镀加工方法及高厚径比PCB板，该高厚径比PCB的电镀加工方法包括：在多层板上进行钻孔，形成导通孔；首先采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层；再次采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。利用上述方法，直流电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的延展性、耐热性和结晶性，脉冲电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的均匀性和深镀能力，将直流电镀工艺和脉冲电镀工艺相结合，增大了高厚径比PCB的微小导通孔的孔内铜厚度及深镀能力，提高了高厚径比PCB的可靠性，改善了导通孔的孔内电镀铜层与高速材料的匹配效果，提升了电镀加工的工艺水平。

Description

一种高厚径比PCB的电镀加工方法及高厚径比PCB板
技术领域
本发明实施例涉及电路板技术领域，尤其涉及一种高厚径比PCB的电镀加工方法及高厚径比PCB板。
背景技术
随着5G技术的发展，PCB产品结构变得越来越复杂，孔越来越小、孔越来越多、板越来越厚以及厚径比越来越大，已经呈现出发展趋势。厚径比由普通的10:1发展为20:1甚至到目前的30:1，板厚由2.0mm、3.0mm发展为4.0mm、5.5mm，此种结构的变化，使孔内金属化的加工难度提升，同时对于孔内金属化的可靠性也提出了更为严格的要求。
高厚径比PCB的电镀是实现多层互联互通的关键技术，在PCB制作中是关键一环，也是技术难点。在PCB行业发展中，电镀技术针对高厚径比产品由原来的直流电镀发展到目前的脉冲电镀。脉冲电镀能够有效的改善微小孔孔内铜厚度问题，但是脉冲电镀铜结晶与直流电镀铜结晶存在差异，电镀铜层的耐热性表现有差异，以及，在与高速材料(M7级别)相匹配的过程中，脉冲电镀层在经过热循环可靠性测试中存在一定风险，为客户使用带来一定隐患。
发明内容
本发明提供一种高厚径比PCB的电镀加工方法及高厚径比PCB板，以增大高厚径比PCB的微小导通孔的孔内铜厚度，提高高厚径比PCB的可靠性，提升电镀加工的工艺水平。
第一方面，本发明实施例提供了一种高厚径比PCB的电镀加工方法，包括：
在多层板上进行钻孔，形成导通孔；
采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层；
采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
可选地，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层，包括：
采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成厚度为20～25μm的第一孔内铜层。
可选地，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层，包括：
采用直流电镀工艺，按照电流密度范围为5±1ASF的直流电镀条件，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层。
可选地，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层，包括：
采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成厚度为15～25μm的第二孔内铜层。
可选地，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层，包括：
采用脉冲电镀工艺，按照正负脉冲时间比200:100、电流比1:3.5的脉冲电镀条件，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
可选地，所述第一孔内铜层与所述第二孔内铜层的总厚度为35μm～50μm。
可选地，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层之前，还包括：
对所述导通孔进行化学沉铜操作。
可选地，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层之后，还包括：
对所述多层板进行烤板处理。
可选地，对所述多层板进行烤板处理，包括：
按照温度为175℃±5℃、时间2h的烤板条件对所述多层板进行烤板处理。
第二方面，本发明实施例还提供了一种高厚径比PCB板，采用如第一方面任一项所述的高厚径比PCB的电镀加工方法制备而成。
本发明实施例提供了一种高厚径比PCB的电镀加工方法及高厚径比PCB板，该高厚径比PCB的电镀加工方法包括：在多层板上进行钻孔，形成导通孔；首先采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层；再次采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。利用上述方法，直流电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的延展性、耐热性和结晶性，脉冲电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的均匀性和深镀能力，将直流电镀工艺和脉冲电镀工艺相结合，增大了高厚径比PCB的微小导通孔的孔内铜厚度，提高了高厚径比PCB的可靠性，改善了导通孔的孔内电镀铜层与高速材料的匹配效果，提升了电镀加工的工艺水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB的电镀加工方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB板的截面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种高厚径比PCB的电镀加工方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
图1是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB的电镀加工方法的流程示意图，图2是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB板的截面结构示意图，如图1和图2所示，该高厚径比PCB的电镀加工方法，包括：
S110、在多层板上进行钻孔，形成导通孔。
具体地，继续参考图2，多层板10包括基铜层11和内铜层12，多层板10是由多个内铜层12和表面的两个基铜层11等堆叠累积形成的。在多层板10上进行钻孔，形成导通孔20，导通孔20可以将PCB板的不同层中的导电图形导通或者连接起来，具有提供电气连接和固定电气器件的作用。示例性地，多层板10的板厚可以为5.5mm，导通孔20的孔径可以为0.2mm，则厚径比为27.5:1。
S120、采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层。
具体地，继续参考图2，直流电镀工艺有利于电镀铜层与导通孔20的侧壁之间的结合，可以提升导通孔20的孔内电镀铜层的延展性、耐热性和结晶性，可以降低电镀铜层的内应力，改善晶格缺陷，减少晶格杂质，有利于形成成分稳定的电镀铜层。可以采用直流电镀工艺，在导通孔20中沉积形成第一孔内铜层30，第一孔内铜层30形成于导通孔20的侧壁上。
S130、采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
具体地，继续参考图2，脉冲电镀工艺有利于电镀铜层附着于导通孔20的侧壁，可以改善电镀铜层的结构，有利于形成致密、光亮和均匀的电镀铜层，可以提升导通孔20的孔内电镀铜层的均匀性和深镀能力，降低了电镀铜层的内应力，改善了电镀铜层的分散能力和深镀能力。可以采用脉冲电镀工艺，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成第二孔内铜层40，第二孔内铜层40形成于第一孔内铜层30远离导通孔20的表面上。在导通孔20沉积形成的电镀铜层由第一孔内铜层30和第二孔内铜层40组成，有效增大了该电镀铜层的厚度。
本发明实施例中的技术方案，首先在多层板上进行钻孔，形成导通孔；然后采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层；最后采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。利用上述方法，直流电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的延展性、耐热性和结晶性，脉冲电镀工艺可以提升导通孔的孔内电镀铜层的均匀性和深镀能力，将直流电镀工艺和脉冲电镀工艺相结合，增大了高厚径比PCB的微小导通孔的孔内铜厚度，提高了高厚径比PCB的可靠性，改善了导通孔的孔内电镀铜层与高速材料的匹配效果，提升了电镀加工的工艺水平。
在上述实施例的基础上进一步详细说明S120的步骤，可选地，继续参考图2，采用直流电镀工艺，在导通孔20中沉积形成第一孔内铜层30，包括：采用直流电镀工艺，在导通孔20中沉积形成厚度T1为20～25μm的第一孔内铜层30。
可选地，继续参考图2，采用直流电镀工艺，在导通孔20中沉积形成第一孔内铜层30，包括：采用直流电镀工艺，按照电流密度范围为5±1ASF的直流电镀条件，在导通孔20中沉积形成第一孔内铜层30。
具体地，直流电镀工艺有利于电镀铜层与导通孔20的侧壁之间的结合，可以提升导通孔20的孔内电镀铜层的延展性、耐热性和结晶性，可以降低电镀铜层的内应力，改善晶格缺陷，减少晶格杂质，有利于形成成分稳定的电镀铜层。可以采用直流电镀工艺，在导通孔20中沉积形成第一孔内铜层30，并保持在电流密度范围为5±1ASF和直流电镀时间为200min～250min等的直流电镀条件，该第一孔内铜层30的沉积厚度T1范围可以为20～25μm，示例性地，该第一孔内铜层30的沉积厚度T1可以为23μm。
在上述实施例的基础上进一步详细说明S130的步骤，可选地，继续参考图2，采用脉冲电镀工艺，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成第二孔内铜层40，包括：采用脉冲电镀工艺，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成厚度T2为15～25μm的第二孔内铜层40。
可选地，继续参考图2，采用脉冲电镀工艺，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成第二孔内铜层40，包括：采用脉冲电镀工艺，按照正负脉冲时间比200:100、电流比1:3.5的脉冲电镀条件，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成第二孔内铜层40。
具体地，脉冲电镀工艺有利于电镀铜层附着于导通孔20的侧壁，可以改善电镀铜层的结构，有利于形成致密、光亮和均匀的电镀铜层，可以提升导通孔20的孔内电镀铜层的均匀性和深镀能力，降低了电镀铜层的内应力，改善了电镀铜层的分散能力和深镀能力。可以采用脉冲电镀工艺，在导通孔20中的第一孔内铜层30上沉积形成第二孔内铜层40，并保持在正负脉冲时间比200:100和电流比1:3.5等的脉冲电镀条件，该第二孔内铜层40的沉积厚度T2范围可以为15～25μm，示例性地，该第二孔内铜层40的沉积厚度T2可以为18μm。
需要说明的是，采用直流电镀工艺沉积形成的第一孔内铜层30具有导通孔20的中间部分较薄而边缘部分较厚的特点，第一孔内铜层30呈现出类似“狗骨头”的形状，之后在第一孔内铜层30上采用脉冲电镀工艺沉积形成第二孔内铜层40，第二孔内铜层40的表面更加均匀，即导通孔20的中间部分的厚度和边缘部分的厚度相近，避免导通孔20处形成的电镀铜层呈现出类似“狗骨头”的形状，也增加了导通孔20处形成的电镀铜层的总厚度，增大了导通孔20处形成的电镀铜层的深度能力。
可选地，继续参考图2，第一孔内铜层30与第二孔内铜层40的总厚度T3范围为35μm～50μm。
具体地，第一孔内铜层30的厚度T1范围和第二孔内铜层40的厚度T2范围相近，可以防止因第一孔内铜层30的厚度T1和第二孔内铜层40的厚度T2相差较多而发生电镀铜层断裂的情况，第一孔内铜层30与第二孔内铜层40的总厚度T3与第一孔内铜层30的沉积厚度T1、第二孔内铜层40的沉积厚度T2之间的关系为T3＝T1+T2，示例性地，该第一孔内铜层30与该第二孔内铜层40的总厚度T3可以为41μm。在导通孔20沉积形成的电镀铜层由第一孔内铜层30和第二孔内铜层40组成，有效增大了该电镀铜层的总厚度T3，将直流电镀工艺和脉冲电镀工艺相结合，该电镀铜层不仅具备良好的延展性、耐热性和结晶性，还具备均匀性和深镀能力，便于后续与高速材料匹配，可以满足高厚径比PCB对于可靠性的要求。
图3是本发明实施例提供的另一种高厚径比PCB的电镀加工方法的流程示意图，本实施例在上述实施例的基础上进行优化。可选地，采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层之前，还包括：
对导通孔进行化学沉铜操作。
可选地，采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层之后，还包括：
对多层板进行烤板处理。
本实施例尚未详尽的内容请参考上述实施例，如图3所示，该高厚径比PCB的电镀加工方法，包括：
S210、在多层板上进行钻孔，形成导通孔。
S220、对导通孔进行化学沉铜操作。
具体地，化学沉铜也称为镀通孔，是一种自身催化的氧化还原反应。对于完成钻孔的多层板，需要在已钻孔的不导电的导通孔的孔壁上，采用化学方法沉积一层化学铜，保持导通孔的孔壁上金属化的均匀一致性，以作为后续直流电镀工艺形成的第一孔内铜层的基底，所形成的第一孔内铜层的连续性更好。
S230、采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层。
S240、采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
S250、对多层板进行烤板处理。
可选地，对多层板进行烤板处理，包括：按照温度为175℃±5℃、时间2h的烤板条件对多层板进行烤板处理。
具体地，对沉积形成第二孔内铜层的多层板进行烤板处理，烤板处理可以使第二孔内铜层的晶格重新塑性，降低导通孔处电镀铜层的应力，提高导通孔处电镀铜层的延展性和抗拉强度，还可以去除多层板从外界环境中所吸附的多余水分，减少多层板的维修率和变形风险，改善多层板的后续加工时的焊接效果。
本发明实施例中的技术方案，首先在多层板上进行钻孔，形成导通孔，然后对导通孔进行化学沉铜操作，之后采用直流电镀工艺，在导通孔中沉积形成第一孔内铜层，之后采用脉冲电镀工艺，在导通孔中的第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层，最后对多层板进行烤板处理。利用上述方法，化学沉铜操作可以保持导通孔的孔壁上金属化的均匀一致性，提高沉积形成的第一孔内铜层的连续性，烤板处理可以使第二孔内铜层的晶格重新塑性，降低导通孔处电镀铜层的应力，提高导通孔处电镀铜层的延展性和抗拉强度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种高厚径比PCB板。图4是本发明实施例提供的一种高厚径比PCB板的结构示意图，如图4所示，该高厚径比PCB板1采用如上述实施例任一项提供的高厚径比PCB的电镀加工方法制备而成。因此，本发明实施例提供的高厚径比PCB板1具备本发明实施例提供的高厚径比PCB的电镀加工方法相应的有益效果，这里不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种高厚径比PCB的电镀加工方法，其特征在于，包括：
在多层板上进行钻孔，形成导通孔；
采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层；
采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层，包括：
采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成厚度为20～25μm的第一孔内铜层。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层，包括：
采用直流电镀工艺，按照电流密度范围为5±1ASF的直流电镀条件，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层，包括：
采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成厚度为15～25μm的第二孔内铜层。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层，包括：
采用脉冲电镀工艺，按照正负脉冲时间比200:100、电流比1:3.5的脉冲电镀条件，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述第一孔内铜层与所述第二孔内铜层的总厚度为35μm～50μm。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用直流电镀工艺，在所述导通孔中沉积形成第一孔内铜层之前，还包括：
对所述导通孔进行化学沉铜操作。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，采用脉冲电镀工艺，在所述导通孔中的所述第一孔内铜层上沉积形成第二孔内铜层之后，还包括：
对所述多层板进行烤板处理。
9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，对所述多层板进行烤板处理，包括：
按照温度为175℃±5℃、时间2h的烤板条件对所述多层板进行烤板处理。
10.一种高厚径比PCB板，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的高厚径比PCB的电镀加工方法制备而成。
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