KR20230131124A - 공극을 줄이기 위해 관통 구멍을 충전하는 방법 - Google Patents
공극을 줄이기 위해 관통 구멍을 충전하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
기판의 관통 구멍은 초기에 기판의 양측에 동시에 위상 이동 펄스 도금 공정에 의해 구리로 도금되어 관통 구멍의 중간에 불완전한 브리지를 형성한다. 이후 전체 기판을 펄스 도금하여 관통 구멍을 완전히 충전한다.
Description
본 발명은 위상 이동 펄스 도금에 의해 공극을 줄이기 위해 관통 구멍을 충전하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 관통 구멍에 부분 브리지를 형성한 후 펄스 도금 역전(pulse plating reverse)에 의해 관통 구멍을 완전히 충전함으로써 위상 이동 펄스 도금에 의해 공극을 줄이기 위한 관통 구멍 충전 방법에 관한 것이다.
구리 도금에 의해 관통 구멍을 충전하는 것은 관통 구멍의 종횡비가 높을수록 점점 더 어려워지고 있다. 이로 인해 공극이 더 커지고 잠재적으로 다른 결함이 생길 수 있다. 관통 구멍 충전의 다른 문제는 관통 구멍을 충전하는 방식이다. 일 단부가 닫힌 비아와 달리 관통 구멍은 기판을 관통하여 양 단부가 열려 있다. 비아는 아래에서 위로 충전된다. 이와 달리, 관통 구멍은 도 4에 도시된 바와 같이, 관통 구멍의 중심에 완전한 구리 브리지를 형성("버터플라이" 형성)한 후, 구리 관통 구멍 브리지의 양측에 형성된 2개의 비아를 충전함으로써 충전된다. 직류 전류(DC) 도금은 1.5 또는 2 amps/dm2(ASD)의 정전류 밀도 도금에서 200㎛ 두께와 100㎛ 직경의 관통 구멍(종횡비 = 2)을 충전할 수 있다. 도 5는 종래의 DC 파형을 도시한다. 종횡비가 증가함에 따라 관통 구멍을 충전하는 것이 점점 더 어려워지고 DC 도금은 등각 충전(conformal fill)만을 초래한다. 예를 들어, 900㎛ 두께와 250㎛ 직경의 관통 구멍(종횡비 = 3.6), 900㎛ 두께와 150㎛ 직경의 관통 구멍(종횡비 = 6.0)은 종횡비 = 2인 관통 구멍보다 충전하기가 더 어렵다. 종종 구리가 관통 구멍을 완전히 충전하지 못하고, 양 단부가 채워지지 않은 상태로 남아 있고, 다양한 크기의 공극이 구리 관통 구멍 충전물 내에 형성될 수 있다.
종래의 펄스 도금 역전(PPR: pulse plating reverse) 도금 공정은 또한 고종횡비의 관통 구멍을 충전하지 못한다. 위상 이동 PPR 기술은 2개의 비아를 형성한 후 DC 도금에 의해 비아를 채우기 위해 처음에 관통 구멍의 중심에 완전한 구리 브리지를 형성하는 데 사용되었다. 위상 이동 펄스 도금은 동일한 펄스 파형이 기판의 각 측에 인가되고(별도의 정류기에 의해 제어됨) 파형이 특정 정도(예를 들어, 0°, 90° 및 180°)로 오프셋되는 기술이다. 위상 이동은 360°의 1회 사이클의 일부인 각도로 표현되는 펄스의 시작 시간의 차이를 의미한다. 그러나, 이러한 위상 이동 PPR 도금 공정은 항상 신뢰할 수 있는 것은 아니며, 종종 구리 충전물에 바람직하지 않은 공극이 크게 형성되어 불완전한 관통 구멍 충전을 초래한다.
이상적인 공정은 최적의 신뢰성과 전기적 특성을 제공하고 낮은 표면 두께에서는 전기 디바이스에 최적의 선폭과 임피던스 제어를 위해 공극 없이 높은 수준의 평면성, 즉 빌드업 일관성으로 관통 구멍을 완전히 충전한다.
따라서, 인쇄 회로 보드와 같은 기판에서 고종횡비의 관통 구멍을 충전하는 것을 개선하기 위한 방법이 요구된다.
방법으로서,
a) 복수의 관통 구멍을 갖는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
b) 기판을 구리 도금 수조에 침지하는 단계;
c) 기판의 제1 측과 제2 측에 전류를 생성하기 위해 기판의 제1 측을 정류기로 분극시키고 기판의 제2 측을 정류기로 동시에 분극시키는 단계;
d) 기판의 제1 측과 제2 측에 DC 전류를 인가한 후 기판의 제1 측에 제1 펄스열(pulse-train)을 인가하고 기판의 제2 측에 제2 펄스열을 인가하는 것을 포함하는 도금 사이클(plating cycle)을 기판의 제1 측과 제2 측에 동시에 적용함으로써 관통 구멍에 부분 구리 브리지를 도금하는 단계로서, 제1 펄스열과 제2 펄스열은 180°만큼 오프셋되는, 단계; 및 그런 다음,
e) 펄스 도금 역방향 전류를 기판에 인가함으로써 관통 구멍을 구리로 충전하는 단계를 포함하는, 방법.
지금까지는 관통 구멍을 충전하는 그 다음 단계로 전환하기 전에 관통 구멍을 완전히 브리징해야 한다고 생각했다. 그러나, 본 발명의 방법은 관통 구멍을 부분적으로 브리징한 후 펄스 도금 역전을 사용하여 관통 구멍을 완전히 충전함으로써 하위 표면을 구리로 결함 없이 충전할 수 있음을 보여준다.
도 1a는 복수의 관통 구멍을 갖는 기판의 A 측과 B 측에 대해 초 단위의 시간에 따른 전류 밀도의 위상 이동 파형을 도시하고, 여기서 위상 이동 파형은 180°만큼 오프셋되어 있다.
도 1b는 부분 구리 브리지로 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 시간에 따른 전류 밀도의 펄스 도금 역전 파형을 도시한다.
도 2는 부분 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 3은 부분 구리 브리지 파라미터를 결정하기 위한 변수(X 및 Y)를 지정하는 부분 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 4는 완전한 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 5는 완전한 구리 브리지를 갖는 관통 구멍을 충전하기 위해 초 단위의 시간에 따른 전류 밀도의 DC 파형을 도시한다.
도 1b는 부분 구리 브리지로 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 시간에 따른 전류 밀도의 펄스 도금 역전 파형을 도시한다.
도 2는 부분 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 3은 부분 구리 브리지 파라미터를 결정하기 위한 변수(X 및 Y)를 지정하는 부분 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 4는 완전한 구리 브리지의 관통 구멍의 단면을 도시한다.
도 5는 완전한 구리 브리지를 갖는 관통 구멍을 충전하기 위해 초 단위의 시간에 따른 전류 밀도의 DC 파형을 도시한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 아래에 주어진 약어는, 문맥상 명백히 달리 명시되지 않는 한, 다음과 같은 의미를 갖는다: g = 그램; mL = 밀리리터; L = 리터; cm = 센티미터; ㎛ = 마이크론; ppm = 백만분의 1 = mg/L; ppb = 10억분의 1; ℃ = 섭씨 온도; g/L = 리터당 그램; DC= 직류 전류; PPR = 펄스 도금 역전; ASD = 암페어/dm2; AR = 종횡비; 2D = 2차원; DI = 탈이온화; sec = 초(second); ms = 밀리초; wt% = 중량%; 및 공극 = 관통 구멍 내에 구리가 없는 공간(그렇지 않은 경우 구리 금속으로 채워짐).
"인쇄 회로 보드"와 "인쇄 배선 보드"라는 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 상호 교환 가능하게 사용된다. "기판"이라는 용어는 무전해 또는 섀도우(SHADOW)로 금속화된 인쇄 회로 보드, 및 무전해로 금속화된 유리를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. "섀도우"라는 용어는 전기 전도성 흑연 표면을 의미한다. "도금"과 "전기 도금"이라는 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 상호 교환 가능하게 사용된다. "구성물"과 "수조"라는 용어는 본 명세서 전체에 걸쳐 상호 교환 가능하게 사용된다. "펄스열"이라는 용어는 미리 결정된 시간 기간 동안 미리 결정된 전류 밀도의 순방향(캐소드)-역방향(애노드) 전류 펄스의 시퀀스를 의미한다. "위상 이동"이라는 용어는 360°의 1회 사이클의 일부인 각도로 표현되는 인가된 파형의 시작 시간의 차이이다. "종횡비"라는 용어는 관통 구멍의 두께/관통 구멍의 직경을 의미한다. "사이클"이라는 용어는 동일한 순서로 반복되는 일련의 이벤트를 의미한다. "DC 전류"라는 용어는 전류의 일 방향 흐름을 의미한다. "펄스 도금 역전"이라는 용어는 전기 도금 공정 동안 캐소드 전류(순방향 펄스)와 애노드 전류(역방향 펄스) 간에 전류가 교번하는 전기 도금 공정을 의미한다. 본 발명의 범위 내에서 "공극"이라는 용어는 실질적으로 구리 증착물이 없지만 구리 증착물 내에 있는 공간 또는 포켓을 의미한다. "피치"라는 용어는 기판에서 서로로부터 관통 구멍 위치의 빈도(frequency)를 의미한다. "등각 도금(conformal plating)"이라는 용어는 기판 표면의 윤곽을 따른 구리판(증착물)을 의미한다. "바로(immediately)"라는 용어는 개입 단계가 없음을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 양은 중량%이다. 모든 수치 범위는 경계점을 포함하고, 이러한 수치 범위는 합이 100%가 되도록 제한되는 것이 논리적인 경우를 제외하고는 임의의 순서로 결합될 수 있다.
위상 이동 전기 도금은 기판의 관통 구멍에 부분 브리지를 형성하는 동안 기판의 제1 측 또는 A 측과 기판의 제2 측 또는 B 측에서 동시에 수행된다. 기판의 각 측에 대한 전기 도금은 기판의 표면과 관통 구멍의 벽에 구리를 증착하는 DC 전기 도금 후에 기판의 표면과 관통 구멍의 벽으로부터 구리를 박리하는 펄스열을 포함한다(바람직하게는 이로 구성된다). DC 도금 후에 펄스열이 뒤따르는 사이클은 관통 구멍에 부분 브리지가 형성될 때까지 기판의 양측에 대해 동시에 반복된다. 도 2는 부분 브리지(20)를 갖는 관통 구멍(10)의 단면의 일례이다. 부분 브리지(20)가 관통 구멍(10)의 실질적으로 중심에 형성되어 부분 브리지의 각 절반부 사이에 갭(22)이 남아 있도록 기판(12)의 표면은 구리(14)로 도금되고, 관통 구멍(10)의 벽(16)은 구리(18)로 도금된다. 관통 구멍(10)은 양 단부에 개구(24A 및 24B)를 갖는다.
기판의 제1 측 또는 A 측에 대한 적어도 하나의 펄스열은 180°의 위상 이동만큼 기판의 제2 측 또는 B 측에 대한 적어도 하나의 펄스열로 오프셋된다. 파형은 방법 동안 DC 도금이 기판의 양측에서 우세하도록 형성된다. 기판의 제1 측(A) 또는 제2 측(B)은 DC 도금으로 시작할 수 있다. DC 도금이 기판의 일측에서 수행되는 동안 동시에 순방향(캐소드)-역방향(애노드) 전류(구리 박리)의 펄스열이 기판의 타측에서 수행된다. 미리 결정된 기간 후, DC 도금이 수행되는 기판 측은 순방향(캐소드)-역방향(애노드) 전류(구리 박리)의 펄스열로 변경되고, 반대측에 DC 도금이 수행되고, 여기서 이전에 펄스열이 인가되었다. 예를 들어 제2 측(B)이 DC 도금으로 시작하면 동시에 제1 측(A)에 펄스열이 인가된다. 미리 결정된 기간 후 제1 측(A)에는 DC 도금이 계속되는 한편, 동시에 순방향(캐소드)-역방향(애노드) 전류(구리 박리)의 펄스열이 기판의 제2 측(B)에 인가된다. 기판의 제1 측에 대한 펄스열과 기판의 제2 측에 대한 펄스열은 위상 이동 사이클 전체에 걸쳐 미리 결정된 시간 간격으로 발생하고 사이클은 360°를 커버한다. 도 1a는 DC 전류 후에 180°의 위상 이동을 갖는 순방향-역방향 전류의 펄스열이 뒤따르는 것을 보여주는 일 사이클의 일례이고, 여기서 전기 도금은 복수의 관통 구멍을 갖는 기판의 양측에 동시에 수행된다.
종래의 전기 도금 장치를 사용하여 관통 구멍을 도금할 수 있다. 복수의 관통 구멍을 포함하는 기판을 전기 도금하는 데 사용될 수 있는 장치는 기판(캐소드)의 각 측에 전압 강하를 제공하기 위해 정류기를 포함한다. 정류기는 상대 전극 또는 애노드에 전기적으로 연결된다. 기판과 상대 전극은 구리 전기 도금 수조 또는 구성물을 포함하는 용기에 침지된다.
위상 이동 사이클 동안, 바람직하게는 DC 전류 밀도는 0.5 ASD 내지 10 ASD, 보다 바람직하게는 1 ASD 내지 5 ASD, 가장 바람직하게는 1 ASD 내지 3 ASD 범위이다. 바람직하게는, 위상 이동 사이클 동안 DC 전류는 1초 내지 60초 동안, 보다 바람직하게는 1초 내지 40초 동안, 가장 바람직하게는 1초 내지 20초 동안 인가된다.
위상 이동 사이클 동안, 바람직하게는 순방향-역방향 전류의 펄스열은 0.5 ASD 내지 10 ASD, 보다 바람직하게는 1 ASD 내지 5 ASD, 가장 바람직하게는 1 ASD 내지 3 ASD의 순방향 전류 밀도를 갖고, 바람직하게는 -1.5 ASD 내지 -30 ASD, 보다 바람직하게는 -3 ASD 내지 -15 ASD, 가장 바람직하게는 -3 ASD 내지 -9 ASD의 역방향 전류 밀도를 갖는다. 바람직하게는 순방향 대 역방향 비율은 1:3이다. 펄스열의 순방향 펄스와 역방향 펄스에 대한 시간은 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 순방향 펄스와 역방향 펄스에 대한 시간은 동일한 지속 시간을 갖는다. 바람직하게는, 순방향 펄스와 역방향 펄스는 25ms 내지 1000ms, 보다 바람직하게는 50ms 내지 500ms, 가장 바람직하게는 50ms 내지 200ms의 지속 시간을 갖는다. 펄스열은 도 1a의 파선 사각형 내에 도시되어 있다.
위상 이동 사이클은 기판의 거의 모든 관통 구멍에 원하는 부분 브리지가 형성될 때까지 반복된다. 위상 이동 도금의 지속 시간이 너무 길면, 표면 거칠기가 증가하여 브리징 지점에서 공극 형성을 초래하기 때문에 관통 구멍에 공극이 형성되기 시작한다.
관통 구멍 내에서 구리 증착물의 초등각 성장(superconformal growth)은 관통 구멍 내의 도금된 증착물의 최대 두께가 관통 구멍 주변 표면 상의 증착물의 두께보다 클 때이다. 본 발명의 범위 내의 부분 브리지는 마이크론(㎛) 단위의 가장 두꺼운 지점에서 관통 구멍의 구리 대 마이크론(㎛) 단위의 관통 구멍의 직경 의 비율이 0보다 크고 1보다 작은 초등각 성장이다. 바람직하게는, 비율은 0.25보다 크고 0.9보다 작은 범위이다. 0의 값은 정의상 관통 구멍에 도금이 없음을 나타낸다. 관통 구멍의 벽에 대한 구리 도금은 등각 또는 초등각일 수 있다. 1의 값은 관통 구멍에 2개의 비아가 형성된 완전한 브리지 형성을 나타낸다. 비율은 관통 구멍의 단면에 대해 다음 2개의 수식, 즉
0 < X+Y/D < 1 (I) 또는
0 < (X+Y)/2/D/2 < 1 (II)
으로 표현될 수 있고, 여기서 X는 관통 구멍의 하나의 절반부에 있는 관통 구멍의 가장 두꺼운 지점이고, Y는 X와 반대쪽 관통 구멍의 제2 절반부의 가장 두꺼운 지점이고, D는 도금 전 관통 구멍의 직경이다.
도 3은 구리 층(34)과 절반부(X)와 절반부(Y)의 부분 구리 브리지(36)로 도금된 기판(32)의 관통 구멍(30)의 단면과 직경(D)을 도시한다. 부분 구리 브리지(36)는 관통 구멍에서 2개의 가장 두꺼운 지점 사이에 갭(38)이 있는 상태로 관통 구멍(30) 내에 8자 구성을 형성한다. 관통 구멍(30)은 2개의 개방 단부(40)를 갖는다.
이와 달리, 도 4는 구리 층(54)과 2개의 비아(58 및 60)를 형성하는 완전한 구리 브리지(56)로 도금된 기판(52)의 관통 구멍(50)을 도시한다. 여기서 비율은 1이다.
비율을 결정하기 위한 관통 구멍 파라미터를 측정하는 수단은 제한되지 않는다. 예를 들어, 관통 구멍의 단면은 만들어질 수 있고, 관통 구멍의 두 절반부는 가장 두꺼운 지점에서 측정될 수 있다. 바람직하게는, 파라미터는 예를 들어 Nordson Dage QUADRA™ 5 X-선 검사 시스템을 사용하여 X-선 분석에 의해 측정된다. X-선 분석은 관통 구멍의 2D 분석을 가능하게 하였다.
관통 구멍의 부분 브리징이 실질적으로 완료된 후, 관통 구멍을 구리로 충전하는 것은 펄스 도금 역전(PPR)에 의해 완료된다. 본 발명의 관통 구멍을 충전하는 PPR 단계에서, 순방향 펄스 전류가 인가된 후 역방향 펄스 전류가 인가된다. 본 발명의 관통 구멍을 충전하는 PPR 단계 동안 DC 전류는 인가되지 않는다. 도 1b는 순방향 펄스 전류 후에 역방향 펄스 전류가 뒤따르고 나서, 제2 순방향 전류가 뒤따르고 나서, 제2 역방향 전류가 뒤따르는 PPR 사이클을 도시한다. PPR 사이클은 관통 구멍이 구리로 충전될 때까지 반복될 수 있다.
순방향 펄스 전류는 0.5 ASD 내지 10 ASD, 보다 바람직하게는 1 ASD 내지 5 ASD, 가장 바람직하게는 1 ASD 내지 3 ASD 범위이다. 바람직하게는, 순방향 전류는 10ms 내지 100ms, 보다 바람직하게는 10ms 내지 80ms, 가장 바람직하게는 15ms 내지 50ms 동안 인가된다. 바람직하게는, 역방향 또는 애노드 전류는 -0.15 ASD 내지 -2.5 ASD, 보다 바람직하게는 -0.25 ASD 내지 -1.25 ASD, 가장 바람직하게는 -0.25 ASD 내지 -0.75 ASD 범위이다. 바람직하게는, 순방향 대 역방향 전류 비율은 1:0.25이다. 바람직하게는, 역방향 전류가 인가되고, 바람직하게는 1ms 내지 10ms, 보다 바람직하게는 1ms 내지 5ms, 가장 바람직하게는 1ms 내지 3ms이다.
바람직하게는, 기판은 바람직하게는 150㎛ 내지 800㎛, 보다 바람직하게는 250㎛ 내지 800㎛, 가장 바람직하게는 250㎛ 내지 400㎛의 평균 두께를 갖는 인쇄 회로 보드 또는 배선 보드이다. 바람직하게는, 관통 구멍은 100㎛ 내지 300㎛, 보다 바람직하게는 100㎛ 내지 250㎛, 가장 바람직하게는 200㎛ 내지 250㎛의 평균 직경을 갖는다.
평균 관통 구멍 직경이 100㎛이고 도금된 표면 구리 두께가 3㎛ 내지 9㎛이고 두께가 250㎛인 인쇄 회로 보드는 가장 두꺼운 지점에서 관통 구멍의 구리 대 관통 구멍의 직경의 비율이 0.28 내지 0.80을 갖는다. 평균 관통 구멍 직경이 150㎛이고 도금된 표면 구리 두께가 7㎛ 내지 9㎛이고 두께가 250㎛인 보드는 0.48 내지 0.80의 비율을 갖는다. 평균 관통 구멍 직경이 200㎛이고 도금된 표면 구리 두께가 10㎛ 내지 13㎛이고 두께가 400㎛인 보드는 0.48 내지 0.70의 비율을 갖는다. 평균 관통 구멍 직경이 250㎛이고 도금된 표면 구리 두께가 10㎛ 내지 14㎛이고 두께가 800㎛인 보드는 0.69 내지 0.85의 비율을 갖는다.
바람직하게는, AR은 1.6:1 내지 5:1, 보다 바람직하게는 1.2:1 내지 2.6:1이고, 가장 바람직하게는 AR은 1.6:1 내지 2:1이다.
바람직하게는, 관통 구멍의 피치는 200㎛ 내지 1000㎛, 보다 바람직하게는 300㎛ 내지 1000㎛, 가장 바람직하게는 500㎛ 내지 1000㎛이다.
구리 층 두께와 관통 구멍에 공극의 존재 여부는 종래의 방법을 사용하여 측정될 수 있다. 구리 층 두께와 공극의 존재를 측정하는 종래의 방법의 일례는 X-선 분석이다.
바람직하게는 구리 전기 도금 수조는 관통 구멍을 충전하는 전기 도금 방법 동안 교반되어 구리 수조 첨가제가 기판의 표면 위에 그리고 관통 구멍 내에 균일하게 증착되도록 조장한다. 임의의 종래의 도금 수조 교반 장치를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 수조 교반은 4 L/min 내지 24 L/min, 보다 바람직하게는 4 L/min 내지 16 L/min이다. 바람직하게는, 도금 온도는 15℃ 내지 30℃ 범위, 보다 바람직하게는 실온 내지 30℃ 범위이다.
관통 구멍을 충전하기 전에, 무전해 구리가 기판의 표면과 관통 구멍의 벽에 인접하도록 기판을 무전해 구리 층으로 도금하는 것이 바람직하다. 종래의 무전해 구리 도금 수조 및 종래의 무전해 도금 방법을 사용하여 구리층을 증착할 수 있다. 이러한 무전해 구리 수조 및 방법은 당업계 및 문헌에 잘 알려져 있다. 상업적으로 입수 가능한 무전해 구리 수조의 일례는 CIRCUPOSIT™ 253 무전해 공정 도금 제제 및 방법(매사추세츠주 말보로 소재의 DuPont Electronics & Industrial사로부터 입수 가능)이다. 바람직하게는, 무전해 구리는 0.25㎛ 내지 6㎛, 보다 바람직하게는 0.25㎛ 내지 3㎛의 두께를 갖는다.
기판은 바람직하게는 섬유, 예를 들어 유리 섬유, 및 이들의 함침된 실시예를 포함하여 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 이들의 조합을 포함한다.
열가소성 수지는 아세탈 수지, 아크릴, 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 셀룰로오스 수지, 예를 들어, 에틸 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트와 셀룰로오스 니트레이트, 폴리에테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 스티렌 블렌드, 예를 들어, 아크릴로니트릴 스티렌과 공중합체, 및 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 및 비닐중합체와 공중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트, 비닐 알코올, 비닐 부티랄, 염화비닐, 염화비닐-아세테이트 코폴리머, 염화비닐리덴 및 비닐 포르말을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
열경화성 수지는 알릴 프탈레이트, 푸란, 멜라민-포름알데히드, 페놀-포름알데히드 및 페놀-푸르푸랄 공중합체를 단독으로 포함하거나 또는 부타디엔 아크릴로니트릴 공중합체 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리아크릴 에스테르, 실리콘, 우레아 포름알데히드, 에폭시 수지, 알릴 수지, 글리세릴 프탈레이트 및 폴리에스테르와 조합하여 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
관통 구멍을 막고 충전하기 위한 종래의 산성 구리 전기 도금 수조를 사용할 수 있다. 구리 이온 공급원에 더하여, 바람직하게는 구리 전기 도금 수조는 하나 이상의 증백제, 평탄화제 및 억제제를 포함한다. 종래의 증백제, 평탄화제 및 억제제를 사용할 수 있다.
구리 이온의 공급원은 구리의 수용성 할로겐화물, 질산염, 아세트산염, 황산염 및 다른 유기염과 무기염을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 이러한 구리 염 중 하나 이상의 염의 혼합물을 사용하여 구리 이온을 제공할 수 있다. 예로는 황산구리, 예를 들어, 황산구리 5수화물, 염화구리, 질산구리, 수산화구리 및 술파민산구리를 포함한다. 종래의 양의 구리 염이 구성물에 사용될 수 있다. 구리 염은 50g/l 내지 350g/L, 일반적으로 100g/L 내지 250g/L의 양으로 수조에 포함된다.
산은 황산, 염산, 불화수소산, 인산, 질산, 술팜산 및 알킬술폰산을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 이러한 산은 종래의 양으로 포함된다. 바람직하게는, 이러한 산은 25g/l 내지 350g/L의 양으로 산성 구리 수조에 포함된다.
증백제는 3-메르캅토-프로필술폰산과 이의 나트륨염, 2-메르캅토-에탄술폰산과 이의 나트륨염, 및 비스술포프로필디설파이드와 이의 나트륨염, 3-(벤즈티아조일-2-티오)-프로필술폰산나트륨염, 3-메르캅토프로판-1-술폰산나트륨염, 에틸렌디티오디프로필술폰산나트륨염, 비스-(p-술포페닐)-디설파이드 이나트륨염, 비스-(ω-술포부틸)-디설파이드 이나트륨염, 비스-(ω-술포하이드록시프로필)-디설파이드 이나트륨염, 비스-(ω-술포프로필)-디설파이드 이나트륨 염, 비스-(ω-술포프로필)-설파이드 이나트륨염, 메틸-(ω-술포프로필)-디설파이드 나트륨염, 메틸-(ω-술포프로필)-트리설파이드 이나트륨염, O-에틸-디티오카본산-S-(ω-술포프로필)-에스테르, 칼륨염 티오글리콜산, 티오인산-O-에틸-비스-(ω-설프프로필)-에스테르 이나트륨염, 티오인산, 산-트리스(ω-술포프로필)-에스테르 삼나트륨염, N,N-디메틸디티오카르밤산(3-술포프로필) 에스테르, 나트륨염, (O-에틸디티오카보나토)-S-(3-술포프로필)-에스테르, 칼륨염, 3-[(아미노-이미노메틸)-티오]-1-프로판술폰산 및 3-(2-벤즈티아졸릴티오)-1-프로판술폰산, 나트륨염을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 바람직하게는 증백제는 비스술포프로필 디설파이드 또는 이의 나트륨염이다. 바람직하게는, 증백제는 1ppb 내지 500ppm, 바람직하게는 50ppb 내지 10ppm의 양으로 포함된다.
종래의 평탄화제는 구리 전기 도금 수조에서 사용될 수 있다. 관통 구멍을 충전하기 위해 산성 구리 전기 도금 수조에 포함된 평탄화제는 바람직하게는 에폭시 화합물과 헤테로사이클릭 방향족 화합물의 반응 생성물이다. 평탄화제로 사용되는 에폭시 화합물과 방향족 화합물의 바람직한 공중합체의 일례는 4-페닐이미다졸/이미다졸/1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 공중합체이다. 이러한 화합물의 합성은 문헌, 예를 들어, US 8,268,158에 개시되어 있다.
산성 구리 전기 도금 수조에 포함될 수 있는 다른 첨가제는 산성 구리 전기 도금 수조 및 구성물에 종종 포함되는 하나 이상의 종래의 화합물이다. 이러한 종래의 화합물은 하나 이상의 착화제, 하나 이상의 염화 이온 공급원, 기계적 특성을 조정하고, 속도 제어를 제공하고, 결정립 구조를 정제하고, 증착물 응력을 수정하는 것과 같은 안정화제, 완충제, 억제제 및 담체를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 이들 첨가제는 당업자에게 잘 알려진 종래의 양으로 산성 구리 전기 도금 수조에 포함될 수 있다.
본 발명의 방법은 공극의 수와 크기를 줄이고 관통 구멍으로부터 공극을 제거할 뿐만 아니라 관통 구멍을 충전하는 데 필요한 전체 표면 구리를 줄일 수 있다.
이하의 실시예는 본 발명을 추가로 설명하기 위해 포함되지만 본 발명의 범위를 제한하려고 의도된 것은 아니다.
본 발명의
실시예
1 내지 4 및
비교예
5 내지 7
복수의 관통 구멍이 있는 폭 5cm, 길이 15cm인 FR4/유리-에폭시 쿠폰은 Cirexx에 의해 제공되었다. 각 쿠폰에 대한 관통 구멍 피치는 1000㎛였다. 쿠폰은 초기에 CIRCUPOSIT™ 253 무전해 공정 도금 제제 및 방법(매사추세츠주 말보로 소재의 DuPont Electronics & Industrial사로부터 입수 가능)으로 도금되어 쿠폰의 양측과 관통 구멍의 벽에 무전해 구리층을 형성했다. 쿠폰 위의 무전해 구리층의 두께는 약 0.3㎛였다. 쿠폰은 듀퐁 일렉트로닉스 및 인더스트리얼사(DuPont Electronics & Industrial, Inc.)로부터 입수 가능한 LP200 및 EVP-209 구리 세정제를 사용하여 미리 세정되었다. 그런 다음 쿠폰을 pH가 1 미만인 표 1에 표시된 제제를 가진 수성 기반 구리 전기 도금 수조를 포함하는 32L 도금 탱크에 넣었다.
| 성분 | 양 |
| 황산구리 5수화물 | 220 g/L |
| 황산 | 40 g/L |
| 염산의 염화이온 | 50 ppm |
| 폴리에틸렌 글리콜 | 1 g/L |
| 4-페닐이미다졸/이미다졸/1,4- 부탄디올 디글리시딜 에테르 공중합체 |
10 mg/L |
| 비스-(나트륨 술포프로필)-디설파이드 | 2 mg/L |
쿠폰은 DRPP(Dutch Reverse Pulse Plating) 정류기에 연결되었다. 쿠폰의 각 측에 대한 전류의 인가를 독립적으로 제어할 수 있도록 각 쿠폰의 일측(A 측)은 하나의 정류기에 연결되고 각 쿠폰의 제2 측(B 측)은 제2 정류기에 연결되었다. 각각의 32L 도금 탱크는 2개의 DeNora DT-4 이리듐 코팅된 티타늄 불용성 애노드 상대 전극을 포함하였다. 각각의 전극은 전극에 전압을 제공하기 위해 2개의 정류기 중 하나에 연결되었다. 도금 수조는 16L/분으로 에듀케이터(educator)를 사용하여 전기 도금 동안 교반되었다. 전기 도금은 실온에서 수행되었다. 쿠폰과 관통 구멍 벽에 대한 구리 전기 도금은 DC 도금 동안 일어난 반면, 구리 박리는 순방향-역방향 펄스 도금 동안 일어났다.
관통 구멍 분석 및 구리 두께는 Nordson Dage QUADRA™ 5 2D X-선 검사 시스템을 사용하여 X-선 분석으로 측정되었다. 부분 구리 브리지 측정은 다음 수식에 기초했다:
0 < (X+Y)/2/D/2 < 1 (II)
여기서 파라미터 X, Y 및 D는 위에 정의되어 있다.
실시예 1 (발명예)
두께가 250㎛이고 직경이 100㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 부분 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 2.5이다. 도 1a는 본 발명의 도금 방법의 제1 단계를 도시한다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초(sec) 동안 인가되고, B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 표 2에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다. 도 1a의 파선 사각형은 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스의 일례를 도시한다.
| 순방향 전류 | 1.5 ASD |
| 순방향 펄스 시간 | 125 ms |
| 역방향 전류 | -4.5 ASD |
| 역방향 펄스 시간 | 125 ms |
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 위의 표 2와 동일한 파라미터를 갖는 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰 절반부의 A 측과 B 측 표면에 약 3㎛의 구리층이 증착되는 한편, 쿠폰의 다른 절반부에 약 9㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 임의의 공극뿐만 아니라 부분 구리 브리지를 측정했다. 모든 관통 구멍은 부분 브리지 형성을 보여주었다. 3㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 50㎛와 (X+Y)/2 = 14㎛를 가졌다. 비율 = 0.28이다. 9㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 50㎛와 (X+Y)/2 = 40㎛를 가졌다. 비율 = 0.80이다. 관통 구멍에서 공극이 발견되지 않았다. 관통 구멍은 양 단부에서 개방되고, 2개의 측벽은 구리로 도금된다. 부분 구리 브리지는 관통 구멍의 실질적으로 중심에 형성되고, 부분 브리지의 각각의 절반부 사이에는 갭 또는 개구가 있다.
쿠폰의 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 펄스 도금 역전에 의해 수행되었다. 도 1b는 펄스 도금 파형을 도시한다. 아래의 표 3은 도금 파라미터를 개시한다.
| 순방향 펄스 지속 시간 | 50 ms |
| 순방향 전류 | 1.5 ASD |
| 역방향 펄스 지속 시간 | 2.5 ms |
| 역방향 전류 | -0.375 ASD |
펄스 도금 역전 사이클은 모든 쿠폰의 표면 구리 두께가 약 40㎛에 도달할 때까지 반복되었다. 관통 구멍은 X-선 분석에 의해 공극에 대해 검사되었다. 모든 관통 구멍은 충전된 것으로 나타났고 공극은 관찰되지 않았다.
실시예 2 (발명예)
두께가 250㎛이고 직경이 150㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 부분 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 1.7이다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고 B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 실시예 1의 표 2에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 위의 실시예 1의 표 2와 동일한 파라미터를 갖는 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰 절반부의 A 측과 B 측 표면에 약 7㎛의 구리층이 증착되는 한편, 쿠폰의 다른 절반부에는 약 9㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 임의의 공극뿐만 아니라 부분 구리 브리지를 측정했다. 모든 관통 구멍은 부분 브리지 형성을 보여주었다. 7㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 75㎛와 (X+Y)/2 = 36㎛를 가졌다. 비율 = 0.48이다. 9㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 75㎛와 (X+Y)/2 = 60㎛를 가졌다. 비율 = 0.80이다. 관통 구멍에서 공극이 발견되지 않았다. 관통 구멍은 양 단부에서 개방되고, 2개의 측벽은 구리로 도금된다. 부분 구리 브리지는 관통 구멍의 실질적으로 중심에 형성되고, 부분 브리지의 각각의 절반부 사이에는 갭 또는 개구가 있다.
쿠폰의 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 펄스 도금 역전에 의해 수행되었다. 상기 실시예 1의 표 3은 도금 파라미터를 개시한다. 펄스 도금 역전 사이클은 모든 쿠폰의 표면 구리 두께가 약 40㎛에 도달할 때까지 반복되었다. 관통 구멍은 X-선 분석에 의해 공극에 대해 검사되었다. 모든 관통 구멍은 충전된 것으로 나타났고 공극은 관찰되지 않았다.
실시예 3 (발명예)
두께가 400㎛이고 직경이 200㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 부분 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 2이다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고 B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 실시예 1의 표 2에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 위의 실시예 1의 표 2와 동일한 파라미터를 갖는 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰 절반부의 A 측과 B 측 표면에 약 10㎛의 구리층이 증착되는 한편, 쿠폰의 다른 절반부에는 약 13㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 임의의 공극뿐만 아니라 부분 구리 브리지를 측정했다. 모든 관통 구멍은 부분 브리지 형성을 보여주었다. 3㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 100㎛와 (X+Y)/2 = 48㎛를 가졌다. 비율 = 0.48이다. 13㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 200㎛와 (X+Y)/2 = 70㎛를 가졌다. 비율 = 0.70이다. 관통 구멍에서 공극이 발견되지 않았다. 관통 구멍은 양 단부에서 개방되고, 2개의 측벽은 구리로 도금된다. 부분 구리 브리지는 관통 구멍의 실질적으로 중심에 형성되고, 부분 브리지의 각각의 절반부 사이에는 갭 또는 개구가 있다.
쿠폰의 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 펄스 도금 역전에 의해 수행되었다. 위의 실시예 1의 표 3은 도금 파라미터를 개시한다. 펄스 도금 역전 사이클은 모든 쿠폰의 표면 구리 두께가 약 40㎛에 도달할 때까지 반복되었다. 관통 구멍은 X-선 분석에 의해 공극에 대해 검사되었다. 모든 관통 구멍은 충전된 것으로 나타났고 공극은 관찰되지 않았다.
실시예 4 (발명예)
두께가 800㎛이고 직경이 250㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 부분 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 3.2이다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고 B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 실시예 1의 표 2에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 위의 실시예 1의 표 2와 동일한 파라미터를 갖는 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰 절반부의 A 측과 B 측 표면에 약 10㎛의 구리층이 증착되는 한편, 쿠폰의 다른 절반부에는 약 14㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 임의의 공극뿐만 아니라 부분 구리 브리지를 측정했다. 모든 관통 구멍은 부분 브리지 형성을 보여주었다. 10㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 125㎛와 (X+Y)/2 = 87㎛를 가졌다. 비율 = 0.70이다. 14㎛ 구리 표면층이 있는 쿠폰은 D/2 = 125㎛와 (X+Y)/2 = 107㎛를 가졌다. 비율 = 0.86이다. 관통 구멍에서 공극이 발견되지 않았다. 관통 구멍은 양 단부에서 개방되고, 2개의 측벽은 구리로 도금된다. 부분 구리 브리지는 관통 구멍의 실질적으로 중심에 형성되고, 부분 브리지의 각각의 절반부 사이에는 갭 또는 개구가 있다.
쿠폰의 관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 펄스 도금 역전에 의해 수행되었다. 위의 실시예 1의 표 3은 도금 파라미터를 개시한다. 펄스 도금 역전 사이클은 모든 쿠폰의 표면 구리 두께가 약 40㎛에 도달할 때까지 반복되었다. 관통 구멍은 X-선 분석에 의해 공극에 대해 검사되었다. 모든 관통 구멍은 충전된 것으로 나타났고 공극은 관찰되지 않았다.
실시예 5 (비교예)
두께가 250㎛이고 직경이 100㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 완전한 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 2.5이다. 도 1a는 본 발명의 도금 방법의 제1 단계를 도시한다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고, B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 표 4에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
| 순방향 전류 | 1.5 ASD |
| 순방향 펄스 시간 | 125 ms |
| 역방향 전류 | -4.5 ASD |
| 역방향 펄스 시간 | 125 ms |
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 위의 표 4와 동일한 파라미터를 갖는 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰의 A 측과 B 측 표면에 약 11㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
관통 구멍에 완전한 브리지가 형성되었는지 여부를 결정하기 위해 쿠폰을 X-선 분석으로 분석했다. 모든 관통 구멍은 완전한 브리지 형성을 보여주었다. 도 4는 완전한 브리지가 있는 관통 구멍의 단면을 도시한다. 관통 구멍은 양 단부에서 개방되어 2개의 비아를 형성하고, 2개의 측벽은 구리로 도금된다. 구리 브리지는 관통 구멍의 실질적으로 중심에 형성된다. 브리지 비율은 1이었다. 관통 구멍에서 공극은 발견되지 않았다.
관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 DC 도금에 의해 수행되었다. 도 5는 DC 파형을 도시한다. 1.5 ASD의 전류 밀도에서 100초 동안 DC 도금을 수행하여 기판의 A 측과 B 측에 약 40㎛의 최종 구리 두께를 증착했다. 쿠폰은 관통 구멍 구리 충전물 및 공극에 대해 조사되었다. 관통 구멍은 구리로 충전되었으나, 관통 구멍에서 상당한 공극이 관찰되었다.
실시예
6 (
비교예
)
두께가 250㎛이고 직경이 150㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 완전한 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 1.7이다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고 B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 실시예 5의 표 4에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰의 A 측과 B 측 표면에 약 10㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 브리징 상태를 결정하였다. 모든 관통 구멍은 완전한 브리지 형성을 보여주었다. 브리지 비율은 1이었다. 관통 구멍에서 공극이 발견되지 않았다.
관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 DC 도금에 의해 수행되었다. 1.5 ASD의 전류 밀도에서 100초 동안 DC 도금을 수행하여 기판의 A 측과 B 측에 약 40㎛의 최종 구리 두께를 증착했다. 쿠폰은 관통 구멍의 구리 충전물 및 공극에 대해 조사되었다. 관통 구멍은 구리로 충전되었으나, 관통 구멍에서 상당한 공극이 관찰되었다.
실시예 7 (비교예)
두께가 400㎛이고 직경이 200㎛인 복수의 관통 구멍이 있는 FR4/유리-에폭시 쿠폰을 구리 도금하여 관통 구멍에 완전한 브리지를 형성한 후 관통 구멍을 완전히 충전했다. AR = 2이다. 각 쿠폰의 양측은 정류기에 의해 생성된 전압의 인가로 동시에 분극화되어 각 쿠폰의 A 측과 B 측을 가로지르는 DC 전류를 가능하게 하였다. DC 전류는 1.5 ASD로 설정되었다. DC 전류는 각 쿠폰의 A 측에 약 13초 동안 인가되고 B 측에는 약 6초 동안 인가된 후, B 측을 위한 정류기는 DC 도금으로부터 위의 실시예 5의 표 4에 개시된 파라미터를 갖는 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스로 전환되었다.
약 1초의 기간 후, B 측에 대한 순방향-역방향 펄스 도금 시퀀스는 다시 DC 도금으로 변경되었다. 약 13초 후 A 측에 대한 DC 도금은 DC 도금으로부터 약 1초 동안의 순방향-역방향 펄스 도금으로 변경되었다. A 측에서 B 측으로 순방향-역방향 펄스 도금에 대한 위상 이동 오프셋은 180°였다.
DC 전류 후에 쿠폰의 A 측에서 B 측으로 180°의 위상 이동 오프셋을 갖는 순방향-역방향 펄스 도금이 뒤따르는 상기 전기 도금 사이클은 쿠폰의 A 측과 B 측 표면에 약 15㎛의 구리층이 증착될 때까지 반복되었다.
X-선 분석을 사용하여 관통 구멍의 브리징 상태를 결정하였다. 모든 관통 구멍은 완전한 브리지 형성을 보여주었다. 브리지 비율은 1이었다. 공극이 관찰되지 않았다.
관통 구멍을 완전히 충전하기 위해 전기 도금은 DC 도금에 의해 수행되었다. 1.5 ASD의 전류 밀도에서 100초 동안 DC 도금을 수행하여 기판의 A 측과 B 측에 약 40㎛의 최종 구리 두께를 증착했다. 쿠폰은 관통 구멍 구리 충전물 및 공극에 대해 조사되었다. 관통 구멍은 구리로 충전되었다. 일부 공극이 관찰되었다.
Claims (8)
- 방법으로서,
a) 복수의 관통 구멍을 갖는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
b) 상기 기판을 구리 도금 수조에 침지하는 단계;
c) 상기 기판의 제1 측과 제2 측에 전류를 생성하기 위해 상기 기판의 제1 측을 정류기로 분극시키고 상기 기판의 제2 측을 상기 정류기로 동시에 분극시키는 단계;
d) 상기 기판의 제1 측과 제2 측에 DC 전류를 인가한 후 상기 기판의 제1 측에 제1 펄스열(pulse-train)을 인가하고 상기 기판의 제2 측에 제2 펄스열을 인가하는 것을 포함하는 도금 사이클(plating cycle)을 상기 기판의 제1 측과 제2 측에 동시에 적용함으로써 상기 복수의 관통 구멍에 부분 구리 브리지를 도금하는 단계로서, 상기 제1 펄스열과 상기 제2 펄스열은 180°만큼 오프셋된, 단계; 및 그런 다음
e) 펄스 도금 역방향 전류를 상기 기판에 인가함으로써 상기 관통 구멍을 구리로 충전하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 기판의 제1 측과 제2 측의 DC 전류 밀도는 0.5 ASD 내지 10 ASD 범위인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기판의 제1 측에 대한 펄스열과 제2 측에 대한 펄스열은 0.5 ASD 내지 10 ASD의 순방향 전류 밀도와 -1.5 ASD 내지 -30 ASD의 역방향 전류 밀도를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 펄스 도금 역방향은 0.5 ASD 내지 10 ASD의 순방향 전류 밀도와 -0.15 ASD 내지 -2.5 ASD의 역방향 전류 밀도를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기판은 150㎛ 내지 800㎛의 두께를 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은 100㎛ 내지 300㎛의 평균 직경을 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 부분 브리지는 0보다 크고 1보다 작은 부분 브리지 비율을 갖는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기판은 1.6:1 내지 5:1의 종횡비를 갖는, 방법.
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