TWI816388B - 在印刷電路板或其它基板上填充穿孔的單步電解法 - Google Patents

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Abstract

一種在印刷電路板製造中的銅電鍍方法。該方法使用銅來填充穿孔和微導通孔。該方法包含以下步驟：(1)製備電子基板以在其上接受銅電鍍；(2)在該電子基板中形成一個以上的穿孔及/或一個以上的微導通孔中的至少一者；(3)通過使該電子基板與酸性銅電解液接觸，在該至少一個以上的穿孔及/或一個以上的盲微導通孔中電鍍銅。該酸性銅電解液用於電鍍該一個以上的穿孔及/或該一個以上的盲微導通孔。第一個脈衝逆向電鍍波形序列用於在該穿孔的中心創建銅橋，然後直接電鍍，直到金屬化完成。

Description

在印刷電路板或其它基板上填充穿孔的單步電解法
本發明總體上涉及用於金屬化電子基板的電解沉積方法。
電解金屬電鍍溶液使用於許多工業應用，包含防腐蝕和裝飾塗層，以及在電子工業中用於金屬化電子設備中使用的基板，包含具有一個以上的導通孔、穿孔、以及溝槽的基板。例如，印刷電路板、印刷線路板和其它類似的基板可以用電解銅來金屬化。銅比許多其它金屬具有更好的導電性，並允許較小的特徵應用。水性銅浴(包含基於硫酸和甲磺酸的浴)用於製造印刷電路板(PCB)和半導體。
互連特徵是例如在介電基板中形成的盲微導通孔(blind micro-vias；BMV)、溝槽和穿孔等之特徵。這些特徵被金屬化(優先地用銅)以使互連件導電。在電路製造過程中，銅被電鍍到印刷電路板表面的選定部分上，進入盲導通孔和溝槽中，並電鍍到穿過電路板基材表面之間的穿孔壁上。穿孔的壁被金屬化以在印刷電路板的電路層之間提供導電性。
隨著電子設備縮小並在電路板上更緊密地包裝在一起，電子設備的熱管理成為一個問題。許多電子設備對熱敏感，這會降低它們的效率並縮短它們的壽命。因此，有必要管理散熱並提供一種方法，將熱量從發熱組件中吸走，並將其引導至面板或其它基板的其它區域以進行散熱。
在電路板模組和電子設備中，安裝在電路板上的電子組件包含表面安裝型電子組件和插入安裝型電子組件。表面安裝型電子組件通常通過將端子焊接到設置在電路板前表面上的銅箔而安裝在板上。插入安裝型電子組件通常通過將引線端子插入設置在電路板上的貫通孔中並焊接引線端子而安裝在板上。
安裝在電路板上的電子組件在電流流過時會發熱。此外，在流過大電流的電子組件中會產生大量熱量。當電子組件或電路板的溫度由於電子組件發出的熱量而過度升高時，存在電子組件或形成在電路板上的電路可能發生故障的擔憂。
已經開發了各種方法來管理電子設備中的散熱，包含，例如用導電金屬填充環氧樹脂堵塞材料填充穿孔、在元件下方插入銅幣、將熱泵插入電路板、使用導電黏著劑、將散熱器安裝到熱產生元件上，並電鍍銅。
多年來，樹脂或漿料堵塞穿孔一直是高密度互連結構及IC基板中構建技術的一部分。然而，增加電路密度和堆疊的導通孔結構以及更高功率的元件增加了額外的熱管理維度。已經發現，穿孔的實心銅填充比樹脂或漿料堵塞具有許多優點，例如減少CTE失配，為堆疊微導通孔提供穩定的平台，以及為大功率元件提供熱管理特性。
然而，電子設備的小型化涉及更薄的核心材料、縮減的線寬和更小直徑的穿孔的組合。隨著高深寬比的提高，通過鍍銅填充穿孔變得越來越困難，常常會導致更大的空隙和更深的凹坑。穿孔填充的另一個問題是填充方式，與一端封閉並由下而上填充的導通孔不同，導通孔穿過基板並在兩端開口。當用銅填充穿孔時，選擇電鍍參數和電鍍浴添加劑，以使銅開始沉積在穿孔中心的壁上，並在中心橋接形成兩個盲導通孔，如圖1所示。
電鍍浴添加劑可實現正確的填充類型。如果沒有選擇正確的添加劑組合，鍍銅會導致在穿孔側面沉積出不希望的保形銅(conformal copper)，而不是填充穿孔。
穿孔電鍍的一個問題是銅未能完全填充穿孔並且兩端也未填充。不完整的穿孔填充在孔的中間沒有完全閉合會導致孔的中心形成大空洞，由於沉積物優先從所謂的“狗骨頭(dog-boning)”增厚，使孔的頂部和底部封閉，結果是頂部、底部及中心的空洞被夾斷。另一個問題是在孔中心形成橋後之孔的不完全填充，在孔的頂部和底部留下深的凹陷或開放空間。孔的頂部和底部的開放空間稱為“凹坑”，因此，需要最佳化穿孔填充過程以完全填充孔並消除凹坑的存在。一個理想的完全填充過程具有高度平面性的穿孔，即構建一致性，沒有空隙，以提供最佳的可靠性和電氣性能，並以盡可能低的表面厚度實現電氣設備中的最適線寬和阻抗控制。
為了解決這些問題，通常使用兩種不同的銅電解質。第一銅浴用於填充穿孔，直到形成一個橋，並形成兩個盲導通孔，然後具有明顯不同配方且專門用於填充盲導通孔的第二銅浴代替第一銅浴以完成填充過程，這是既費時又低效。必須密切監控穿孔填充過程，以測量形成橋的第一銅浴必須更換為穿孔填充浴以最終填充穿孔，如果未能在正確的時間更換浴，可能會導致凹坑和空隙的形成。此外，在單一過程中使用兩種不同的鍍液會增加製造商和客戶的成本。
Desalvo等人的美國專利公開第2021/0130970號公報(其主題通過引用併入本文)描述了在印刷電路板、印刷線路板和其它電子基板的製造中用銅填充穿孔和導通孔的方法。
本發明的一個目的是提供一種可靠的金屬化穿孔和導通孔(包含導微通孔)的方法，該方法具有高深寬比並且沒有任何空隙或缺陷。
本發明的另一個目的是提供一種在以垂直配置佈置的電鍍製程中金屬化穿孔和導通孔的可靠方法。
本發明的另一個目的是提供一種在以水平配置佈置的電鍍製程中金屬化穿孔和導通孔的可靠方法。
本發明的又一個目的是提供一種通過用銅金屬化穿孔來在電路板中散熱的改進方法，且其中所得的實心銅結構當位於發熱設備下方時能夠提供有效的手段將熱量或熱能從這些設備傳輸到電路板、面板或其它電子基板的區域，而可無害地消散。
本發明的又一個目的是提供一種在銅電解液中填充銅穿孔的一步驟流程，它縮短了生產線上的槽數，降低了設備成本，減少了分析和維護的槽數，並減少電鍍所需的整流器數量。
本發明的又一個目的是消除通過其它製程實現的通路填充鍍層和橋接鍍層之間的潛在分離問題。
本發明提供了一種在單步、單溶液電鍍製程中用銅電解填充例如印刷電路板或印刷線路板的電子基板中的穿孔的方法。本文描述的方法為電路設計者提供了一種用於電子系統的熱管理的方法，其中需要更高功率的發熱器件的更高封裝。由此產生的實心銅結構，當位於發熱設備下方時，提供了一種將熱能從這些設備傳輸到面板的其它區域的有效方法，而可以無害地消散，使設備運行效率更高，使用壽命更長。
在一個實施例中，本發明包含一種在電子基板上電鍍金屬的方法，其中該電子基板包含一個以上的特徵，其中該一個以上的特徵包含該電子基板中的一個以上的穿孔及/或一個以上的微導通孔中的一者，該方法包含以下步驟： a)  製備該電子基板以在其上接受金屬電鍍； b)  使該電子基板及至少一個對電極與包含待電鍍銅離子源的銅電鍍浴接觸； c)  電極化該電子基板的第一面和第二面，以在其上開始金屬電鍍，其中該銅電鍍浴使用電鍍循環電鍍該一個以上的穿孔及/或該一個以上的微導通孔，直到金屬化完成； 其中該電鍍循環依序包含以下步驟： 1)  在該電子基板的第一面和第二面上脈衝電鍍持續第一時間期間，以使銅優先地電鍍在該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔；以及 2)  直接電鍍持續第二時間期間，以填充藉由脈衝電鍍形成的該兩個相對的盲導通孔； 其中脈衝電鍍的步驟包含施加電流以將來自該銅電鍍浴的金屬電沉積到該電子基板的第一面和第二面，其中施加該電流作為包含可重複序列的脈衝電鍍循環施加，其中該可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，每組脈衝電鍍週期以任何順序包含： (i)   至少一第一順向脈衝週期； (ii)  至少一第一逆向脈衝週期； (iii) 至少一第二順向脈衝週期；以及 (iv)  至少一休止週期。
脈衝電鍍步驟在孔的中心形成適當的橋接。添加劑的選擇是為了通過對所產生的盲微導通孔的填充，使其具有良好的由下而上。如果沒有適當的添加劑，盲微導通孔則會無法填充，留下大的凹坑，抑或會在頂部夾斷，因為狗骨頭會在盲導通孔內留下空腔以及不可接受的凹坑。
如本文所用，“一”、“一個”和“該”指單數和複數指稱，除非上下文另有明確規定。
如本文所用，術語“約”是指可測量的值，例如參數、量、持續時間等，並且意在包含+/-15%或更小的變化，優先地+/-的變化特別列舉的值的10%或更小，更佳為+/-5%或更小的變化，甚至更佳為+/-1%或更小的變化，並且還更佳為+/-0.1%或更小的變化，只要這樣的變化適合在此執行。此外，還應理解，修飾語“約”所指的值本身已在本文中具體公開。
如本文所用，諸如“下方”、“下部”、“下面”、“上方”、“上面”等的空間相對術語用於描述一個元素或特徵與另一個元素或特徵的關係，如圖中所示。還應理解，術語“前”和“後”並非意在限制並且在適當時可互換。
如本文所用，術語“包含”和/或“包含”指定了所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個以上的其它特徵的存在或添加、整數、步驟、操作、元素、組件和/或它們的組。
如本文所用，如果本文未針對特定元素或化合物另外定義，則術語“基本上不含”或“實際上不含”是指給定元素或化合物不能通過本領域通常知識者熟知的普通分析手段檢測到用於鍍液分析的金屬電鍍製程。此類方法通常包含原子吸收光譜法、滴定法、UV-Vis分析法、二次離子質譜法和其它常用的分析方法。
術語“印刷電路板”和“印刷線路板”在本說明書中可互換使用。
術語“鍍”和“電鍍”在本說明書中可互換使用。
如本文所用，術語“立即”表示沒有中間步驟。
如本文所用，術語“凹坑”是指在填充的穿孔和/或盲微導通孔上方的橋接或保形銅鍍層中的凹陷。
如本文所用，術語“同步波”是指在電鍍過程中，當週期性脈衝反向整流分別提供給基板的第一面和第二面時，提供給每一面的波形是相位偏移的亦或是彼此完全不同。
如本文所用，術語“同步波”是指在電鍍過程中，當週期性脈衝反向整流分別提供給基板的第一面和第二面時，提供給每一面的波形相同且同相位並且是同步。
本發明的一個好處是電鍍，尤其是鍍銅，已經是PCB製造過程的一部分，因此能夠使用鍍銅來填充穿孔，從而不需要其他過程，如填塞(plugging)、砂磨(sanding)、壓印(coining)等。
此外，純銅的使用提供了比導電插頭和黏合劑高得多的導熱性。因此，如果有需要，還有一個導熱性的額外好處。
最後，在一個實施例中，該過程允許在單個銅電解液中在一個步驟中完全填充穿孔。使用單一電解液的好處包含縮短生產線上的槽數量，從而減少設備成本，減少需要維護的槽數量以及電鍍所需的整流器數量。此外，還減少或消除了穿孔填充電鍍和橋接電鍍之間的潛在分離問題。
製造可提供改進散熱的印刷電路板的一般流程包含有下列步驟：
第一步是為PCB提供各種鑽孔的穿孔陣列。因此，印刷電路板包含具有鑽孔的陣列或佈置的金屬化面板。穿孔、微盲導通孔等可以通過各種方法形成，例如機械鑽孔、激光鑽孔、等離子蝕刻或單次或雙次噴射。
接下來，使用本領域公知的金屬化技術使穿孔導電。可以使用各種金屬化技術，例如濺射塗層、無電鍍銅(electroless copper)、基於碳的直接金屬化、基於石墨的直接金屬化、導電聚合物、基於鈀的直接金屬化等。其它金屬化技術對於本領域通常知識者來說是已知的並且可以用於本文所述的製程中。初級金屬化層可以是無電鍍銅、電解銅閃蒸(electrolytic copper flashing)或由碳、石墨或基於導電聚合物的直接金屬化形成的直接金屬化層。
在一個實施例中，在非導電表面上形成導電種子層以啟動銅的電鍍。種子層是導電的，提供附著力並允許其上表面的外露部分被電鍍。導電種子層可以是但不限於金屬層，例如可以通過無電沉積形成的銅或鈀、石墨、碳和導電聚合物。
待電鍍的面板最好是銅或鍍銅的基板。
接著，使用傳統的預處理技術，例如酸或鹼清潔、酸浸或微蝕刻來清潔和活化金屬化面板，並在步驟之間進行沖洗。
此後，面板與包含有銅離子源、硫酸、鹵化物離子以及包含抑制劑、促進劑與輔助抑制劑的特殊有機添加劑的酸性銅電解液相接觸。酸性銅電解液與本文所述的專門整流程序相結合，能夠以高效的製程填充面板中的穿孔。含水酸性銅電解液可用於常規的垂直或水平電鍍設備。相比之下，如上所述，用於電鍍穿孔的習知技術銅電鍍製程需要兩步驟流程，包含使用第一鍍銅溶液和用於封閉孔的電鍍條件及使用第二鍍銅溶液和用於填充孔的電鍍條件，以形成兩個盲導通孔。
在一個實施例中，電鍍循環包含(a)第一時間期間的脈衝電鍍，其中脈衝電鍍在電子基板的兩相對側上採用具有多步脈衝波形的脈衝逆向電鍍，接著(b)以順向電流進行第二個時間期間的直流電鍍。
酸性銅電解液中的銅離子源可以是硫酸銅。濃度越高，則鍍銅液的電阻率越大。隨著硫酸濃度的增加，硫酸銅的溶解度降低。酸性銅電解液中硫酸銅的濃度通常保持在約100至約300g/L，更佳為約180至約280g/L，最佳為約200至約250g/L的範圍內。
硫酸的主要功能為提供最大的溶液電導率。由於溶液的高導電性，陽極和陰極極化很小，沉積銅所需的電壓也很小。此外，當使用非常高的陰極電流密度時，需要在建議限度內使用更高濃度的硫酸銅。硫酸濃度的變化對陽極與陰極極化以及溶液電導率的影響大於硫酸銅濃度的變化。酸性銅電解質中的硫酸濃度通常保持在約10至約150g/L，更佳為約60至約100g/L的範圍內。
酸性銅電解質亦包含有鹵離子，最佳為氯離子。氯離子增強了對潤濕劑的吸附和抑制作用。此外，少量氯離子充當聚乙二醇與電極表面的結合位點。氯化物以氯化鈉或稀鹽酸的形式加入。酸性銅電解液中的氯離子起到消除高電流密度區域中條紋沉積物的作用。氯離子也影響沉積物的表面外觀、結構、顯微硬度、晶體取向及內應力。氯離子在電解過程中因電化學/化學變化、沉積物中的部分雜染、拖出損耗、浴稀釋及陽極維護而被消耗。酸性銅電解質中的氯離子濃度通常保持在約20至約200ppm，更佳為約60至約150ppm，最佳為約70至約100ppm的範圍內。
銅沉積物的特性受多種因素影響，包含硫酸銅濃度、游離酸、添加劑、溫度、陰極電流密度以及攪拌的性質和程度。
在一個實施例中，酸性銅電解質在不存在任何鐵離子(包含鐵離子和亞鐵離子)的情況下反應良好。因此，酸性銅電解質較佳為至少基本上不含有鐵離子和亞鐵離子，更佳為不含鐵離子和亞鐵離子。
穿孔內的填充行為至少在一定程度上是受控制穿孔內、水平部分及邊緣的沉積動力學影響。這可以通過將某些有機添加劑引入酸性銅電解液中以影響銅離子沉積在相對應位置的速率來實現。如上所述，有機添加劑包含一種或多種促進劑、一種或多種抑制劑及/或一種或多種輔助抑制劑的組合。
合適的促進劑包含有硫和其它官能基的有機化合物，並負責形成小顆粒精煉沉積物。促進劑亦用作流平劑。促進劑通過結合到陰極的電解沉積物中或通過在陽極表面上的氧化而被消耗，尤其是在使用不溶性陽極的情況下。促進劑也可通過在金屬銅的存在下解耦、產生副產物或通過空氣氧化、陽極維護或通過拖出損耗/浴稀釋來消耗。
合適的促進劑的例子包含3-(苯並噻唑基-2-硫代)-丙基磺酸鈉鹽；3-巰基丙烷-1-磺酸鈉鹽；乙二硫二丙磺酸鈉鹽；雙-(對磺苯基)-二硫化物二鈉鹽；雙-(ω-磺丁基)-二硫化物二鈉鹽；雙-(ω-磺基羥丙基)-二硫化物二鈉鹽；雙-(ω-磺丙基)-二硫化物二鈉鹽；雙-(ω-磺丙基)-硫化物二鈉鹽；甲基-(ω-磺丙基)-二硫化物二鈉鹽；甲基-(ω-磺丙基)-三硫化物二鈉鹽；O-乙基二硫代碳酸-S-(ω-磺丙基)-酯鉀鹽；巰基乙酸；硫代磷酸-O-乙基-雙-(ω-磺丙基)-酯，二鈉鹽及硫代磷酸-(ω-磺丙基)-酯三鈉鹽中的一種或多種。其它合適的含硫化合物及其鹽也是本領域通常知識者已知，並且可用於本文所述的酸性銅電解質中。在一個較佳的實施例中，促進劑包含雙-(ω-磺丙基)-硫化物或3-巰基丙烷-1-磺酸或其鹽。
銅性電解液中一種或多種促進劑的濃度通常保持在約0.1至約30ppm，更佳為約0.5至約20ppm，最佳為約4-10ppm的範圍內。
抑制劑包含在溶液中具有低溶解度和低擴散係數的高分子量有機化合物，例如聚乙二醇。抑制劑吸附在陰極表面，均勻地形成擴散層，限制促進劑和二級抑制劑的轉移。在氯離子存在下，吸附和抑制程度進一步增強。在一個實施例中，抑制劑的分子量至少約為300。更優先地，抑制劑的分子量在約500與約5,000之間。
在電解過程中，抑制劑可能被消耗，且在電解過程中會發生分子量降低，也可能被沉積物中的部分夾雜物消耗。與促進劑一樣，抑制劑可能會因陽極維護或拖出損失/浴稀釋而被消耗。
合適的抑制劑的例子包含羧甲基纖維素、壬基酚聚乙二醇醚、辛二醇-雙-(聚亞烷基二醇醚)、辛醇聚亞烷基二醇醚、油酸聚乙二醇酯、聚乙二醇聚丙二醇共聚物、聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚丙二醇、聚乙烯醇、β-萘基聚乙二醇醚、硬脂酸聚乙二醇酯、硬脂酸醇聚乙二醇醚，以及丙二醇和乙二醇的共聚物中的一種或多種。其它合適的聚乙二醇和類似化合物也是本領域通常知識者已知，並且可作為酸性銅電解質中的抑制劑。在一個較佳的實施例中，潤濕劑包含丙二醇和乙二醇的共聚物。
酸性銅電解質中抑制劑的濃度通常保持在約0.1至約50g/L，更佳為約1至約10g/L的範圍內。
二級抑制劑一般是含有關鍵官能基的中等分子量有機化合物。在一個實施例中，二級抑制劑的分子量在約300與約10,000之間，更佳為在約500與約5,000之間。二級抑制劑在溶液中具有低溶解度和低擴散係數，並通過在易於接觸的表面(即平坦表面和突出的高點)上選擇性吸附而起作用。二級抑制劑在電解過程中被電化學/化學變化、部分包含在沉積物中、陽極維護和拖出損失/浴稀釋所消耗。
合適的二級抑制劑的例子包含多胺、乙氧基化多胺、多吡啶、聚咪唑、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑、乙氧基化聚乙烯基吡啶及乙氧基化聚乙烯基咪唑。在一個較佳的實施例中，二級抑制劑包含乙氧基化多胺及/或聚乙烯基吡啶。
酸性銅電解液中二級抑制劑的濃度通常保持在約0.001至約200ppm，更佳為約0.001至約100ppm，最佳為約0.001至約50ppm的範圍內。
表1總結了用於本文所述製程的典型銅電解質的成分： 表 1. 銅電解液的典型成分及濃度
成分 濃度範圍
硫酸銅 100-300克/升
硫酸 10-150克/升
氯離子 40-200ppm
促進劑 4-10ppm
抑制劑 1-10克/升
二級抑制劑 0.001-50ppm
基板可通過本領域已知的各種手段與含水酸性銅電解質接觸，包含例如將基板浸入浴中、噴塗或使用其它電鍍設備。通過在水平和垂直系統中使用專門的脈衝整流，脈衝波形最初用來加速填充穿孔中間，以形成“橋”，同時將表面鍍銅量最小化。本文所述的最佳循環確保快速有效地形成橋接。通過縮短形成橋的時間，也可以減少表面鍍銅量。這在IC基板行業中很重要，因為越少的銅被沈積並最終蝕刻以顯示出電路，線路分辨率能力則越好。由於總是以越來越精細的電路為趨勢，最大化痕跡分辨率的能力是本文所述的製程的優勢。且與最後需要最終蝕刻的銅量直接相關。換句話說，更好的分辨率意味著更精細的線條和更緊密的間距。
隨著穿孔中心閉合，波形在相同的酸性銅電解液中轉變為直流電流。使穿孔連續的電鍍，直到穿孔被完全填滿。
使用本文所述的多步波形可以產生比使用習知技術的波形更良好的結果。雖然已經開發藉由特定持續時間與強度的順向(陰極)脈衝穿插特定持續時間與強度的逆向(陽極)脈衝的各種波形，但在一個實施例中，本文所述的波形為一個多步波形，其在順向脈衝的脈衝持續時間內包含更高強度的脈衝。
在一個實施例中，波形包含一個可重複序列，可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，該組脈衝電鍍週期以任何順序包含： (i)   第一順向脈衝週期； (ii)  第一逆向脈衝週期； (iii) 第二順向脈衝週期；以及 (iv)  休止週期。
在一個實施例中，該組順向脈衝和逆向脈衝具有大約一秒的持續時間，更佳地，該組正向脈衝與逆向脈衝具有剛好一秒的持續時間。在另一個實施例中，只要脈衝的持續時間的比例保持基本相同，該組正向脈衝與逆向脈衝可具有在約0.5與約5秒之間的持續時間。如本領域通常知識者所知，可以進一步定義和計算該組正向與逆向脈衝的持續時間。
在一個實施例中，第一順向脈衝週期的持續時間與第二順向脈衝週期的持續時間基本相同。更佳地，第一順向脈衝週期的持續時間與第二順向脈衝週期的持續時間相同。此外，順向脈衝週期的脈衝強度較佳地至少與第二順向脈衝週期的脈衝強度基本相同，除了在至少一個高強度脈衝的時間期間，較佳地是每一個第一順向脈衝週期與第二順向脈衝週期，如下文進一步解釋。
此外，至少第一順向脈衝週期及第二順向脈衝週期中的一者(更佳地是每一個第一順向脈衝週期及第二順向脈衝週期)包含第一順向脈衝週期及/或第二個順向脈衝週期內具有持續時間較短的較高強度脈衝。如果每一個第一順向脈衝及第二順向脈衝包含有持續時間較短的高強度脈衝，則序列的每一個第一順向脈衝週期及第二順向脈衝週期內的持續時間較短的較高強度脈衝可具有相同的強度或可各自具有不同的強度。第一順向脈衝週期內的高強度脈衝(也稱為第一高強度脈衝)的強度與第二順向脈衝週期內的高強度脈衝(也稱為第二高強度脈衝)的強度也各自具有強度高於第一順向脈衝週期與第二順向脈衝週期的強度。例如，第一較高強度脈衝及第二高強度脈衝的強度可在第一順向脈衝或第二順向脈衝的100%至500%強度的範圍內。在一個實施例中，第一高強度脈衝的強度比第一順向脈衝的強度高100-300%，第二高強度脈衝的強度比第二順向脈衝的強度高100%到300%。在另一個較佳的實施例中，第二高強度脈衝的強度高於第一高強度脈衝的強度。
進一步設想，持續時間較短的較高強度脈衝可在第一順向脈衝及/或第二順向脈衝的開始、中間或結束時出現。如果較高強度的脈衝在第一個順向脈衝及/或第二個順向脈衝開始時出現，則效果是脈衝從較高強度的脈衝“逐步下降”。此外，如果較高強度的脈衝在第一順向脈衝及/或第二順向脈衝結束時出現，則效果是脈衝“逐步上升”至較高強度的脈衝。
較高強度脈衝的持續時間比第一順向脈衝及第二順向脈衝的持續時間短。在一個實施例中，第一高強度脈衝及第二高強度脈衝的持續時間分別約為第一順向脈衝或第二順向脈衝的持續時間的30-40%。例如，每一個第一順向脈衝週期及第二順向脈衝週期的持續時間可約為50至約300ms、更佳為約100至約200ms、最佳為約100至約170ms。例如，在第一順向脈衝及/或第二順向脈衝內，較高強度的脈衝的持續時間可約為20ms至約200ms。更具體地，取決於特定應用，對於具有約100至約170ms的持續時間的順向脈衝，較高強度的脈衝的持續時可約為30至約60ms。
此外，逆向脈衝週期的持續時間較佳為在約50至約150ms的範圍內，更佳為約90至約140ms，更佳為約100至約130ms，最佳為約110至約120ms的範圍內。
休止週期的持續時間較佳為在約50至約150ms的範圍內，更佳為在約80至約130ms的範圍內，最佳為在約110至約120ms的範圍內。
圖1描述了根據本發明對銅進行穿孔電鍍的步驟。
如圖1所示，在電路板上鑽孔或以其它方式形成穿孔。在鑽孔後執行初級金屬化步驟，例如無電鍍銅或直接金屬化，使穿孔及/或盲微導通孔內的層壓板表面導電。可選地，初級金屬化層可用薄銅層進行閃鍍以增加導電性並增加穩固性。接著，啟動脈衝電鍍以加速穿孔中間的填充，同時將表面鍍銅量最小化。此後，當脈衝電鍍完成時，穿孔的中心閉合，而波形在相同的酸性鍍銅溶液中轉變為直流電流以電鍍穿孔，直到穿孔完全金屬化。
本文所述的製程可用於金屬化厚度為0.005至約3mm、更佳為約0.01至約1.0mm、最佳為約0.05至約0.5mm的基板。穿孔直徑通常在約0.005至約1mm的範圍內，較佳為約0.01至約0.8mm，最佳為約0.075至約0.25mm。因此，本文所述的製程適用於金屬化深寬比為約0.5:1至約6:1、更佳為約0.5:1至約4:1、最佳為約0.5:1至約3:1的穿孔。
本文所述的穿孔電解電鍍於明定的方式將脈衝電鍍和直流電鍍相結合，以在單步、單浴電鍍製程中實現穿孔的完全填充。
表2描述了直流與脈衝電鍍電流的過程參數例子。 表 2. 直流與脈衝電鍍的過程參數
電流類型 範圍 範圍
直流電 順向電流 0.5至7.0ASD
脈衝電鍍 順向電流 0.5至9.0ASD
  單步或多步 50%至300%順向電流
  逆向電流 高達4倍的順向電流密度
  頻率 0.5至5.0赫茲
  順向脈衝週期 200-400毫秒
  逆向脈衝週期 50-250毫秒
  死亡時間 持續160毫秒
表3描述了該過程中的步驟例子，包含已確定產生良好結果的電流密度和循環時間。注意步驟1是該過程中的可選步驟，且可僅使用步驟2和3來執行該過程。在另一個實施例中，步驟2A作為一個可選步驟而在步驟2和3之間執行，於下文進一步說明。 表 3. 電鍍製程步驟
步驟 電流模式 電流密度 (ASD) 循環時間 ( 分鐘 )
1 直流電 2.5 1-10
2 脈衝電流 1.5-3.5(基礎) 5-180
2A 同步脈衝電流 1.5-3.5(基礎) 30-80
3 直流電 0.5-3.5 5-180
如本文所述，該製程採用通過脈衝逆向電流的特殊類型的金屬化。在一個實施例中，可重複序列包含施加到基板的第一面的該組脈衝電鍍週期，該可重複序列與施加到基板的第二面的可重複序列相同。在另一個實施例中，除了以相反的順序進行外，施加到基板第一面的可重複序列與施加到基板第二面的可重複序列相同。在另一個實施例中，施加到基板第二面的可重複序列與施加到基板第一面的可重複序列不相同。因此，例如雖然可以對齊基板第二面上的脈衝電鍍週期，使得基板第一面上的第一高強度脈衝與基板第二面上的休止週期一致，基板第二面上的第一高強度脈衝與第二高強度脈衝的強度可與基板第一面上的第一高強度脈衝與第二高強度脈衝的強度不同，即使脈衝本身具有基本相同或完全相同的持續時間。
通過該兩個整流器，可對印刷電路板的兩面進行單獨金屬化。此外，每個整流器可通過一個以上的微控制器單獨編程，以輸入基板第一面與第二面的可重複序列。
在又一個實施例中，可重複序列可包含多個以重複序列排列的兩個以上甚至三個以上可重複序列。重要的是每個可重複序列具有相同的頻率週期，其可在約0.5至5秒的範圍內，更佳為約1秒，最佳為正好是1秒，而第一個順向脈衝、第二順向脈衝、逆向脈衝及包含序列的脈衝電鍍週期內的休止週期的持續時間皆可改變。
在另一個實施例中，第一順向脈衝週期、逆向脈衝週期、第二順向脈衝週期及休止週期的持續時間隨著電鍍循環的進行而變化。此外，隨著電鍍週期的進行，第一順向脈衝週期、逆向脈衝週期、第二順向脈衝週期與休止週期的幅度及/或峰值電流密度可隨第一高強度脈衝與第二高強度脈衝變化。
進一步設想，脈衝電鍍週期中的改變可獨立地在基板的第一面與第二面上進行。也就是說，如果觀察到不滿意的電鍍特性(意即橋接不在穿孔的中心、觀察到空隙等)，則可修改該組脈衝電鍍週期以校正缺陷，並且可在基板的第一面及/或基板的第二面上進行校正，並且位在基板的相對面上的修改可相同或不同以實現結果。
也就是說，根據基板的厚度及/或穿孔的直徑，希望以較高的電流密度開始電鍍循環，並且隨著電鍍循環的進行，依次減小或增加電流密度以達到實現更有效的穿孔電鍍。
在又一個實施例中，如上所述執行第一脈衝電鍍循環，除了以相反順序執行外，該脈衝電鍍循環可以是異步電鍍循環，其中基板第一面上的可重複序列與基板第二面上的可重複序列相同。此後，可執行第二個脈衝電鍍週期以對在第一個電鍍週期中形成的銅橋進行塑形，如圖2所示。第二個脈衝電鍍週期可以是在基板的第一和第二面上具有同步波形的規則脈衝電鍍週期。
如果使用該第二脈衝電鍍週期，則常規脈衝電鍍週期使用1:1至1:4的順向/逆向電流比，更佳為約1:2。順向電鍍脈衝在10-200毫秒的範圍內，逆向電鍍脈衝在約0.5至約10毫秒的範圍內。電鍍進行約20分鐘至約3小時，更佳為約30分鐘至約90分鐘，更佳為約30至45分鐘以形成銅橋。該脈衝電鍍循環例如可以用於電鍍具有小直徑(例如，可以是0.2mm或更小)的穿孔，其中容易形成V形盲導通孔。在此情況下，橋接呈一個非常深的V形狀，難以使用直接電鍍進行電鍍而沒有任何凹坑或空隙，如圖2所示。
因此，第二脈衝電鍍週期用於將橋從深V形狀塑成U形狀。從利用異步波形的第一脈衝電鍍週期過渡到利用同步波形的第二電鍍週期有助於塑造銅橋，藉以更均勻地電鍍穿孔而沒有任何凹痕或空隙。可通過在初始設計/設置階段觀察和調整週期以執行監控。在一個實施例中，第二電鍍週期作為時間的一個元素並取決於被電鍍的穿孔的直徑。
在一個實施例中，該過程包含一個監測穿孔填充的某些參數的步驟，如果觀察到穿孔電鍍不足及/或某些參數超出可接受的值，則修改電鍍序列中一個以上的步驟的時間期間或修改幅度/峰值電流密度。
工件上的至少一個順向電流脈衝的峰值電流密度較佳地調節至最多15A/dm 2。特別佳的是工件上的至少一個順向電流脈衝的峰值電流密度約為5A/dm 2。
工件上的至少一個逆向電流脈衝的峰值電流密度將較佳地調整到不超過60A/dm 2的值。特別佳的是工件上的至少一個逆向電流脈衝的峰值電流密度約為20A/dm 2。
在金屬化製程的進一步過程中，可改變至少一個脈衝逆向電流的參數，其中該參數選自包含順向電流脈衝的持續時間與逆向電流脈衝的持續時間的比值和順向電流脈衝的峰值電流密度與逆向電流脈衝的峰值電流密度之比。當金屬化工件時，增加順向電流脈衝的峰值電流密度與逆向電流脈衝的峰值電流密度之比及/或降低順向電流持續時間與反向電流脈衝的持續時間的比值已被證明是特別有利，如上面進一步解釋的。
如本文所述，含水酸性銅電解質可用於傳統的垂直或水平電鍍設備。電鍍系統可以設計為垂直升降機、VCP或帶有惰性或可溶性陽極的水平系統。在一個較佳實施例中，該系統具有惰性陽極的垂直系統。
合適的陽極材料的例子包含鈦網上的氧化銥塗層或混合金屬氧化物塗層的陽極。其它合適的陽極材料也是本領域通常知識者已知的。陽極也可選但較佳地係被屏蔽以最佳化宏觀分佈。
在一個實施例中，陽極材料是塗有氧化銥/氧化鉭的鈦。一種合適的陽極可從De Nora S.p.A中名為De Nora DT的商品獲得。其它合適的陽極材料對於本領域通常知識者來說是已知的並且也是可用的。
基材或至少其表面的一部分可通過包含噴塗、擦拭、浸漬、浸入或其它合適的手段而與酸性鍍銅水溶液接觸。
本文所述的製程較佳地包含本領域所知的清潔、蝕刻、還原、沖洗及/或乾燥步驟。
本文所述的酸性銅電解質配有溶液歧管系統，該溶液歧管系統包含噴嘴陣列，用以對面板的直接溶液衝擊。面板兩側的噴嘴直接相互對齊，並且與泵一起，能夠實現溶液流量為0到5.0L/min/噴嘴。
如本領域通常知識者通常已知的，電鍍可以面板、圖案或按鈕電鍍模式進行。
電鍍後，面板可照原樣使用，或面板可以通過典型的製程，例如平面化或銅還原，或者可以構建更多的層，其中額外的盲微導通孔可堆疊在銅填充的穿孔上。
在一個實施例中，如圖3所示，該裝置包含： A)   一電鍍槽5，容置酸性銅電解液； B)   一溶液輸送系統(未示出)包含雙箱歧管或垂直管歧管； C)   一噴射式噴嘴陣列2或錐形噴嘴陣列設置成同時撞擊電鍍槽5中的電路板的兩側； D)   一用於固定PCB的電鍍架4；以及 E)   一個或多個電鍍電源整流器3，每個都能夠進行直流及脈衝逆向電鍍並與合適的控制手段相連接，該控制手段包含一個以上的微控制器。
在一個實施例中，該裝置可包含標準的垂直升降機或自動電鍍設備。在另一個實施例中，該設備可包含水平電鍍設備。然而較佳為垂直電鍍設備。
電鍍槽較佳地包含用於調節加熱與冷卻的溫度控制器，該溫度控制器連接加熱與冷卻系統，該加熱與冷卻系統能夠將酸性銅電解質維持在期望的浴溫度+/-1.5℃。在一個較佳的實施例中，電解質保持在約10至約50°C，更佳為約15至約45°C，更佳為約20至約30°C，最佳為溫度在約22至約25°C之間。
酸性銅電解質可選地而較佳地被攪拌。在一個實施例中，清潔空氣攪拌噴射雙管在陰極下方對齊。攪拌也可通過浴的機械運動來完成，例如通過搖動、攪拌或連續泵送電解質溶液，或是通過超聲波處理、高溫或氣體進料，例如以空氣或惰性氣體(即氬氣或氮氣)清洗。本領域通常知識者也將知道其它攪拌方式。
陽極與陰極的比率較佳地以大於1:0.75為目標，並且可高達1:2，較佳地約1:1。重要的是要有足夠的表面積，使整個PCB上的電流分佈均勻。
電鍍槽亦較佳地配置有氧化銅自動補充系統以將硫酸銅的濃度保持在所需水平內。此外，該裝置亦較佳地包含氧化銅混合罐及用於將氧化銅引入補充系統的氧化銅進料器。電鍍槽亦包含用於補充酸性銅電解液的其它成分的手段及監測成分濃度的手段。
電鍍架可以是鍍層不銹鋼，也可以是部分鍍層或無鍍層的。可選地，電鍍架可包含塗層的銅芯。
電鍍銅槽還較佳地配置有連續溶液過濾系統，該過濾系統可過濾約1微米或更大的顆粒並且用以每小時處理至少3次溶液周轉，較佳地每小時至少4次溶液周轉及更佳地每小時至少5次溶液周轉。
該裝置亦較佳地包含可管理電鍍槽的加熱、冷卻及化學添加的控制器。
最後，銅電鍍設備配置本領域通常知識者已知的通風系統也是非常適宜。
電鍍電源整流器3用以處理直流和脈衝逆向電流，整流器可以是水冷或氣冷。整流器可包含單個整流器或可包含用於基板第一面的第一整流器及用於基板第二面的第二整流器，其中每一個都可程式化，具有多步能力。
在一個實施例中，整流器可藉由多個階段進行程式化，包含至少4個階段或至少6個階段或甚至多達12個階段。在一個較佳的實施例中，整流器可藉由8個階段進行程式化，以定義單組脈衝電鍍週期，如本文進一步解釋，8個階段包含下列，例如： 1)    第一順向持續時間和第一順向強度的第一脈衝； 2)    第二順向持續時間和第二順向強度的第二脈衝； 3)    第一順向持續時間和第一順向強度的第三脈衝； 4)    逆向持續時間和逆向強度的第四脈衝； 5)    第一順向持續時間和第一順向強度的第五脈衝； 6)    第三順向持續時間和第三順向強度的第六脈衝； 7)    第一順向持續時間和第一順向強度的第七脈衝；以及 8)    休止週期。
表4列出根據本發明具有8個階段的脈衝電鍍循環的例子。 表 4. 脈衝電鍍週期。
(4ASD) 步驟 1 步驟 2 步驟 3 步驟 4 步驟 5 步驟 6 步驟 7 步驟 8
第 1 面 (%*) 100-130 230-300 100-130 (-290)-(-370) 100-130 130-180 100-130 0
第 1 面 (ms) 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250
第 2 面 (%*) 100-130 0 100-130 130-180 100-130 (-290)-(-370) 100-130 230-300
第 2 面 (ms) 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250 80-250
*        %為基礎電流密度的百分比
如上所述，隨著穿孔的中心橋接或閉合，波形在相同的酸性銅電解液中轉變為直流電流。使穿孔連續的電鍍，直到穿孔被完全填滿。因此，整流器被程式化而作為用於橋接的脈衝逆向波形轉變為直流電並繼續電鍍直到穿孔被完全填滿。
箱型歧管/垂直管道被設計成包含噴射式噴嘴陣列或錐形噴嘴陣列。相對的噴嘴設計為由前到後。噴嘴較佳地設置成交錯圖案並且可設置成在水平及垂直方向相距約2至約8cm，更佳地相距約3至約6cm，最佳地相距約4至約5cm。
該過程通過以下例子進一步解釋： 例子 1 ：根據以下參數配製酸性銅電解液：
成分 配置
硫酸銅 240克/升
硫酸 90克/升
氯離子 80ppm
促進劑 0.85毫升/升
抑制劑 10毫升/升
二級抑制劑 2毫升/升
浴溫 23°C
根據操作的安培小時數及/或化學滴定分析，通過手動或自動添加氧化銅來維持硫酸銅的濃度。 基於化學滴定分析補充硫酸及氯離子的濃度。 促進劑、抑制劑及二級抑制劑的補充是通過自動加液系統完成，基於安培小時操作及/或循環伏安汽提(CVS)分析。 通過以2ASD的電流密度進行10分鐘的DC電鍍來沉積一閃鍍層。接著，以2.4ASD的電流密度進行脈衝逆向電鍍60分鐘，以在穿孔中形成銅橋，而後以2.5ASD的電流密度進行直流電鍍60分鐘，直到在垂直電鍍過程中填滿穿孔。 基板第一面及第二面的脈衝電鍍波形遵循以下順序：
A面 B面
步驟 期間 (ms) 振幅 (%) 步驟 期間 (ms) 振幅 (%)
步驟1 120 110 步驟1 120 110
步驟2 120 260 步驟2 120 0
步驟3 140 110 步驟3 140 110
步驟4 120 -330 步驟4 120 150
步驟5 120 110 步驟5 120 110
步驟6 120 150 步驟6 120 -330
步驟7 140 110 步驟7 140 110
步驟8 120 0 步驟8 120 260
觀察電鍍電路板的橫截面，顯示出沒有凹坑的良好電鍍。 例子 2 ：如例子1配置酸性銅電解質。 通過以2ASD的電流密度進行10分鐘的DC電鍍來沉積一閃鍍層。接著，以3.0ASD的電流密度進行脈衝逆向電鍍45分鐘，以在穿孔中形成銅橋，而後以2.0ASD的電流密度進行直流電鍍90分鐘，直到在垂直電鍍過程中填滿穿孔。 基板第一面及第二面的脈衝電鍍波形遵循以下順序：
A面 B面
步驟 期間 (ms) 振幅 (%) 步驟 期間 (ms) 振幅 (%)
步驟1 125 120 步驟1 125 120
步驟2 125 260 步驟2 125 0
步驟3 125 120 步驟3 125 120
步驟4 125 -330 步驟4 125 150
步驟5 125 120 步驟5 125 120
步驟6 125 150 步驟6 125 -330
步驟7 125 120 步驟7 125 120
步驟8 125 0 步驟8 125 260
觀察電鍍電路板的橫截面，顯示出沒有凹坑的良好電鍍。 例子 3 ：根據以下參數配製酸性銅電解液：
成分 配置
硫酸銅 240克/升
硫酸 90克/升
氯離子 80ppm
促進劑 0.85毫升/升
抑制劑 10毫升/升
二級抑制劑 2毫升/升
浴溫 23°C
通過以2ASD的電流密度進行10分鐘的DC電鍍來沉積一閃鍍層。接著，以2.4ASD的電流密度進行脈衝逆向電鍍40分鐘，以在穿孔中形成銅橋。而後以2.7ASD的電流密度進行同步脈衝電鍍40分鐘以塑形橋，然後以2.5ASD的電流密度進行直流電鍍60分鐘，直到在垂直電鍍過程中填滿穿孔。 橋接步驟中基板第一面及第二面的脈衝電鍍波形遵循以下順序：
A面 B面
步驟 期間 (ms) 振幅 (%) 步驟 期間 (ms) 振幅 (%)
步驟1 120 110 步驟1 120 110
步驟2 120 260 步驟2 120 0
步驟3 140 110 步驟3 140 110
步驟4 120 -330 步驟4 120 150
步驟5 120 110 步驟5 120 110
步驟6 120 150 步驟6 120 -330
步驟7 140 110 步驟7 140 110
步驟8 120 0 步驟8 120 260
塑形步驟中的同步脈衝電鍍具有以下參數：
範圍 值
逆向/順向比 2:1
順向時間 100毫秒
逆向時間 5毫秒
觀察電鍍電路板的橫截面，當電鍍高深寬比的穿孔時，顯示出沒有凹坑的良好電鍍。 例子 4 ：如例子3配置酸性銅電解質。 通過以2ASD的電流密度進行10分鐘的DC電鍍來沉積一閃鍍層。接著，以2.4ASD的電流密度進行脈衝逆向電鍍40分鐘，以在穿孔中形成銅橋。而後以2.7ASD的電流密度進行同步脈衝電鍍40分鐘以塑形橋，然後以2.5ASD的電流密度進行直流電鍍60分鐘，直到在垂直電鍍過程中填滿穿孔。 基板第一面及第二面的脈衝電鍍波形遵循以下順序：
A面 B面
步驟 期間 (ms) 振幅 (%) 步驟 期間 (ms) 振幅 (%)
步驟1 110 110 步驟1 110 110
步驟2 110 260 步驟2 110 0
步驟3 110 110 步驟3 110 110
步驟4 170 -330 步驟4 170 150
步驟5 110 110 步驟5 110 110
步驟6 170 150 步驟6 170 -330
步驟7 110 110 步驟7 110 110
步驟8 110 0 步驟8 110 260
塑形步驟中的同步脈衝電鍍具有以下參數：
範圍 值
逆向/順向比 2:1
順向時間 100毫秒
逆向時間 5毫秒
觀察電鍍電路板的橫截面，當電鍍高深寬比的穿孔時，顯示出沒有凹坑的良好電鍍。
因此，如本文所述的製程可使穿孔及/或盲微導通孔的金屬化不呈現任何缺陷，如不可接受的空隙、空腔或過多的凹坑。
2:噴嘴陣列 3:電鍍電源整流器 4:電鍍架 5:電鍍槽
圖1描述單化學穿孔鍍銅的步驟。 圖2描述根據本發明的一個方面，銅的穿孔電鍍步驟，其中包含一個可選的成形步驟。 圖3描繪本發明的一個實施例中的裝置。

Claims (33)

  1. 一種在電子基板上電鍍金屬的方法，其中該電子基板包含一個以上的特徵，其中該一個以上的特徵包含該電子基板中的一個以上的穿孔及/或一個以上的微導通孔中的一者，該方法包含以下步驟：a)製備該電子基板以在其上接受金屬電鍍；b)使該電子基板及至少一個對電極與包含待電鍍銅離子源的銅電鍍浴接觸；c)電極化該電子基板的第一面和第二面，以在其上開始金屬電鍍，其中該銅電鍍浴使用電鍍循環電鍍該一個以上的穿孔及/或該一個以上的微導通孔，直到金屬化完成；其中該電鍍循環依序包含以下步驟：1)在該電子基板的第一面和第二面上脈衝電鍍持續第一時間期間，以使銅優先地電鍍在該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔；以及2)直接電鍍持續第二時間期間，以填充藉由脈衝電鍍形成的該兩個相對的盲導通孔；其中脈衝電鍍的步驟包含施加電流以將來自該銅電鍍浴的金屬電沉積到該電子基板的第一面和第二面，其中施加該電流作為包含可重複序列的脈衝電鍍循環，其中該可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，其中該組脈衝電鍍週期包含 8個階段，這8個階段以任何順序包含：(i)具有第一順向持續時間及第一順向強度的第一脈衝；(ii)具有第二順向持續時間及第二順向強度的第二脈衝；(iii)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第三脈衝；(iv)具有逆向持續時間及逆向強度的第四脈衝；(v)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第五脈衝；(vi)具有第三順向持續時間及第三順向強度的第六脈衝；(vii)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第七脈衝；及(viii)休止週期。
  2. 如請求項1之方法，其中製備該電子基板以在其上接受電鍍的步驟包含在金屬化該一個以上的穿孔及/或該一個以上的微導通孔之前清潔該電子基板的步驟。
  3. 如請求項2之方法，還包含微蝕刻清潔的該電子基板的步驟。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該一個以上的金屬化穿孔及/或該一個以上的微導通孔沒有出現任何缺陷。
  5. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該金屬化電鍍銅沉積物完全填充該一個以上的穿孔及/或該一個以上的盲微導通孔並且在該電子基板上沉積保形銅沉積物。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該銅電鍍浴保持在約10至約50℃之間的溫度。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，還包含在步驟1)之前的使用順向電流進行直流電鍍一段時間期間的步驟。
  8. 如請求項7之方法，其中在步驟1)之前直流電鍍該一段時間期間在該一個以上的穿孔及/或該一個以上的盲微導通孔的表面上沉積閃鍍銅層。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該電子基板藉由選自於由噴塗、擦拭、浸漬及浸入所組成的群組的方法而與該銅電鍍浴接觸。
  10. 如請求項9之方法，其中藉由將該電子基板浸入該銅電鍍浴中使該電子基板與該銅電鍍浴接觸。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其中包含施加到該電子基板的第一面的可重複序列的脈衝電鍍循環相同於包含施加到該電子基板的第二面的可重複序列的脈衝電鍍循環。
  12. 如請求項1至3中任一項之方法，其中包含施加到該電子基板的第一面的可重複序列的脈衝電鍍循環不同於包含施加到該電子基板的第二面的可重複序列的脈衝電鍍循環。
  13. 如請求項1至3中任一項之方法，其中每組脈衝電鍍週期具有約0.5至約5秒之間的持續時間。
  14. 如請求項13之方法，其中每組脈衝電鍍週期具有1秒的持續時間。
  15. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該序列包含以重複系列排列的複數個兩個以上可重複序列。
  16. 如請求項12之方法，其中該脈衝電鍍循環是非同步電鍍循環，其中施加到該基板的第一面的可重複序列相同於施加到該基板的第二面的可重複序列，除了相反的順序。
  17. 如請求項16之方法，其中在該非同步電鍍循環執行一段時間期間後，在該基板的第一面和第二面施加具有同步波形的第二脈衝電鍍循環；其中該非同步電鍍循環優先在該一個以上的穿孔的中心電鍍銅，使得該銅在整體的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔，並且該第二脈衝電鍍循環將因此形成的兩個相對的盲導通孔塑形。
  18. 如請求項17之方法，其中該第二脈衝電鍍循環使用大約1：1至1：4之間的順向/逆向電流比，並且其中順向脈衝的持續時間大約在10至200毫秒的範圍內，並且逆向脈衝的持續時間大約在0.5到10毫秒的範圍內。
  19. 如請求項1之方法，其中每個第一順向脈衝週期及每個第二順向脈衝週期的持續時間獨立地大約 在80到250毫秒的範圍內，每個逆向脈衝週期的持續時間大約在50到150毫秒的範圍內，並且每個休止週期的持續時間大約在50到150毫秒的範圍內。
  20. 一種在電子基板上電鍍金屬的裝置，其中該電子基板包含一個以上的特徵，其中該一個以上的特徵包含該電子基板中的一個以上的穿孔及/或一個以上的盲微導通孔，該裝置包含：(a)用於固定該電子基板的手段；(b)至少一個對電極；(c)用於容納銅電鍍浴的電鍍槽；(d)設置成同時撞擊設置在該電鍍槽中的該電子基板的第一面和第二面的噴嘴陣列；(e)用於電極化該電子基板的第一面和第二面以在其上開始金屬電鍍的手段；其中用於電極化該電子基板的第一面和第二面的手段包含一個以上的整流器，其中該一個以上的整流器各自能夠進行直接和脈衝逆向電鍍，其中該一個以上的整流器各自連接到微控制器，該微控制器能夠用包含脈衝電鍍循環及第二直流循環的電鍍週期進行程式化；其中該電鍍循環包含以下步驟，依次為：1)在該電子基板的第一面和第二面上脈衝電鍍持續第一時間期間，以使銅優先地電鍍在該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔； 2)在該電子基板的第一面和第二面上脈衝電鍍持續第二時間期間，以將形成在該一個以上的穿孔的中心的該兩個相對的盲導通孔塑形；以及3)直接電鍍持續第三時間期間，以填充藉由脈衝電鍍形成的該兩個相對的盲穿孔；其中對於該第一時間期間，該一個以上的整流器用第一可重複序列及第二可重複序列進行程式化，該第一可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，每組脈衝電鍍週期由下列以任何順序組成：(i)至少一第一順向脈衝週期；(ii)至少一第一逆向脈衝週期；(iii)至少一第二順向脈衝週期；以及(iv)至少一休止週期，該第一可重複序列係施加於該電子基板的第一面，該第二可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，每組脈衝電鍍週期由下列以任何順序組成：(i)至少一第一順向脈衝週期；(ii)至少一第一逆向脈衝週期；(iii)至少一第二順向脈衝週期；以及(iv)至少一休止週期，該第二可重複序列係施加於該電子基板的第二面；其中一旦持續該第一時間期間的該脈衝電鍍完成，將該一個以上的整流器程式化以轉換到包含順向電鍍脈衝和逆向電鍍脈衝持續該第二時間期間的常規脈衝電鍍循環，其中一旦該脈衝電鍍持續該第二時間期間完成，將該一個以上的整流器程式化以轉換為直流電。
  21. 一種電子基板，包含藉由請求項1的方法 金屬化的一個以上的特徵。
  22. 一種電子基板，包含藉由請求項17的方法金屬化的一個以上的特徵。
  23. 一種金屬化電子基板的方法，該電子基板包含一個以上的高深寬比的穿孔，該方法包含以下步驟：a)製備該電子基板以在其上接受金屬電鍍；b)使該電子基板及至少一個對電極與包含待電鍍銅離子源的酸性銅電鍍浴接觸；c)電極化該電子基板的第一面和第二面以在其上開始金屬電鍍，其中該酸性銅電鍍浴使用電鍍循環電鍍該一個以上的穿孔，直到金屬化完成；其中該電鍍循環依序包含以下步驟：1)在該電子基板的第一面和第二面上非同步脈衝電鍍持續第一時間期間，以使銅優先地電鍍在該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔；2)同步脈衝電鍍持續第二時間期間以將形成在該穿孔中心的該兩個相對的盲導通孔塑形；以及3)直接電鍍持續第三時間期間，以填充該兩個相對的盲導通孔；其中該非同步脈衝電鍍的步驟包含施加電流以 將來自該酸性銅電鍍浴的金屬電沉積到該電子基板的第一面和第二面，其中施加該電流作為包含可重複序列的脈衝電鍍循環，該可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，每組脈衝電鍍週期以任何順序包含：(i)至少一具有第一順向持續時間及第一順向強度的第一脈衝；(ii)至少一具有逆向持續時間及逆向強度的第二脈衝；(iii)至少一具有第二順向持續時間及第二順向強度的第三脈衝；以及(iv)至少一休止週期。
  24. 如請求項23之方法，其中該組脈衝電鍍週期包含8個階段，該8個階段以任何順序包含：a)具有第一順向持續時間及第一順向強度的第一脈衝；b)具有第二順向持續時間及第二順向強度的第二脈衝；c)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第三脈衝；d)具有逆向持續時間及逆向強度的第四脈衝；e)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第五脈衝；f)具有第三順向持續時間及第三順向強度的第六脈衝； g)具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的第七脈衝；以及h)休止週期。
  25. 如請求項23之方法，其中具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的脈衝或具有該第二順向持續時間及該第二順向強度的脈衝中的至少一者包含在該第一順向持續時間或該第二順向持續時間內較短持續時間的較高強度脈衝，其中該較高強度脈衝具有強度為大約該第一順向強度或該第二順向強度的100%至500%的強度。
  26. 如請求項23之方法，其中該金屬化電鍍銅沉積物完全填充該一個以上的穿孔及/或該一個以上的盲微導通孔並且在該電子基板上沉積保形銅沉積物。
  27. 如請求項23之方法，還包含在步驟1)之前的使用順向電流進行直流電鍍一段時間期間的步驟；其中在該第一時間期間之前的直流電鍍在該一個以上的穿孔及/或該一個以上的盲微導通孔的表面上沉積閃鍍銅層。
  28. 如請求項23之方法，其中包含施加到該電子基板的第一面的可重複序列的脈衝電鍍循環相同於包含施加到該電子基板的第二面的可重複序列的脈衝電鍍循環。
  29. 如請求項23之方法，其中該脈衝電鍍循環是非同步電鍍循環，其中施加到該基板的第一面的可重複序列相同於施加到該基板的第二面的可重複序列， 除了相反的順序。
  30. 一種印刷電路板，其中該印刷電路板包含：一金屬化面板，其中形成有一個以上的穿孔；其中該印刷電路板包含其上的導電種子層，以開始銅的電鍍；其中該穿孔包含：a)第一銅鍍層，位於該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔；b)可選地，第二銅鍍層，其沉積在該第一銅鍍層上，其中可選的該第二銅鍍層將形成在該第一銅鍍層的盲導通孔塑形；以及c)銅填充層，其中該銅填充層沉積在該第一銅鍍層及可選的該第二銅鍍層之上，以填充該一個以上的穿孔；其中該一個以上的穿孔完全被銅填充，沒有任何空隙、凹坑或其它缺陷。
  31. 如請求項30之印刷電路板，其中存在所有層a)至層c)。
  32. 如請求項30或31之印刷電路板，其中該第一銅鍍層、可選的該第二銅鍍層、以及該銅填充層施加使用相同的酸性鍍銅電解液。
  33. 一種在電子基板上電鍍金屬的方法，其中該電子基板包含一個以上的特徵，其中該一個以上的特 徵包含該電子基板中的一個以上的穿孔及/或一個以上的微導通孔中的一者，該方法包含以下步驟：a)製備該電子基板以在其上接受金屬電鍍；b)使該電子基板及至少一個對電極與包含待電鍍銅離子源的銅電鍍浴接觸；c)電極化該電子基板的第一面和第二面，以在其上開始金屬電鍍，其中該銅電鍍浴使用電鍍循環電鍍該一個以上的穿孔及/或該一個以上的微導通孔，直到金屬化完成；其中該電鍍循環依序包含以下步驟：1)在該電子基板的第一面和第二面上脈衝電鍍持續第一時間期間，以使銅優先地電鍍在該一個以上的穿孔的中心，其中該銅在該穿孔的中心融合在一起，以形成兩個相對的盲導通孔；以及2)使用同步波形脈衝電鍍持續第二時間期間，以將因此形成的兩個相對的盲導通孔塑形；3)直接電鍍持續第三時間期間，以填充該兩個相對的盲導通孔；其中脈衝電鍍的步驟包含施加電流以將來自該銅電鍍浴的金屬電沉積到該電子基板的第一面和第二面，其中施加該電流作為包含可重複序列的脈衝電鍍循環，其中該可重複序列包含一組脈衝電鍍週期，每組脈衝電鍍週期以任何順 序包含：(i)具有第一順向持續時間及第一順向強度的至少一第一脈衝；(ii)具有逆向持續時間及逆向強度的至少一第二脈衝；(iii)具有該第二順向持續時間及第二順向強度的至少一第三脈衝；及(iv)至少一休止週期；以及其中具有該第一順向持續時間及該第一順向強度的脈衝或具有該第二順向持續時間及該第二順向強度的脈衝中的至少一者包含在該第一順向持續時間或該第二順向持續時間內較短持續時間的較高強度脈衝，其中該較高強度脈衝具有強度為大約該第一順向強度或該第二順向強度的100%至500%的強度。
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