盲孔之填孔技术

1、2006/06/10Prepared By Level1 盲孔之填孔技术盲孔之填孔技术 2006/06/10Prepared By Level2 前言前言 l甚多电子产品其不断手执轻便化，与功能的一 再增多，迫使某些PCB外形越来越小布局也越 来越密，传统HDI多层板已经无法满足此等密 度的需求。 l一旦盲孔之腔体得以顺利完成导电物质的填平 时，不仅可以做到垫内盲孔的焊接，而且还可 以采用上下叠孔的方式，以替代部分层次或全 层次之间的通孔。 l目前最便宜、最方便的是镀铜之填充技术； 2006/06/10Prepared By Level3 填孔电镀之优点填孔电镀之优点 l协助推动垫内盲孔或堆叠

2、盲孔的设计理念 l可以防止镀铜中盲孔孔口的不良闭合，而 导致镀铜液夹存在内；且填平后更可以减 少焊点焊料中吹气所形成的空洞； l镀铜填孔与电性互连可以一次完成； l盲孔电镀填孔后的可靠度与导电品质均比 其它导电性填膏更好； 2006/06/10Prepared By Level4 叠孔的制作流程对比叠孔的制作流程对比 公司叠孔制作流程：公司叠孔制作流程：填孔制作流程填孔制作流程 Laser 镀盲孔镀盲孔 树脂塞孔树脂塞孔 砂带研磨砂带研磨 镀盲孔面铜镀盲孔面铜 压合压合 Laser 填孔电镀填孔电镀 压合压合 2006/06/10Prepared By Level5 叠孔不同流程图片对比叠孔不

3、同流程图片对比 公司叠孔制作流程：公司叠孔制作流程：填孔制作流程填孔制作流程 2006/06/10Prepared By Level6 填孔电镀之目标填孔电镀之目标 l填孔率： 当盲孔孔径在3.24.8mil,孔深在23.2mil且 在平均镀铜厚度达到1mil时，其填孔率目标 希望超过80%以上。 AB 2006/06/10Prepared By Level7 填孔的原理填孔的原理 l以直流方式加速盲孔内镀铜而使之填平， 其主要机理是得自有机添加剂的参与； l电镀过程中，刻意让孔内的光泽剂(加速镀 铜者)浓度增加，让板面之光泽剂浓度减少， 如此将使得孔内铜厚超过面铜，凹陷区域 得以填平； 20

4、06/06/10Prepared By Level8 填孔的原理填孔的原理 l 运载剂运载剂： F 主要是聚氧烷基式大分子量式化合 物，协同氯离子一起吸附在阴极表 面高电流区，降低镀铜速率. l 光泽剂光泽剂： F 主要是含硫的小分子量化合物,吸附 在阴极表面低电流区，可排挤掉已 附着的运载剂,而加速镀层的沉积. l 整平剂整平剂： F 主要是含氮的杂环类或非杂环类芳 香族化学品,可在突出点高电流区赶 走已着落的光泽剂粒子,从而压抑该 区之快速镀铜,使得全板面铜厚更为 均匀. 2006/06/10Prepared By Level9 制程化学参数制程化学参数 l镀铜液中无机物成份： F硫酸铜

5、F硫酸 F氯化物(HCL) 不同硫酸铜浓度填孔差异 F硫酸铜浓度提升时,填孔的 效果比较好.但是对于通孔 的分布力确刚好相反,也就 是当硫酸铜浓度增加时,通 孔铜厚的分布反而下降. 2006/06/10Prepared By Level10 制程化学参数制程化学参数 l 以下为不同硫酸铜浓度在不同电流密度下通孔贯 孔能力. 2006/06/10Prepared By Level11 制程物理参数制程物理参数 l镀铜物理参数分别为： F电流密度 F搅拌 F镀铜厚度 F温度 F供电方式(DC或者PPR) 2006/06/10Prepared By Level12 物理参数之说明物理参数之说明 l

6、电流密度： F一般而言,电流 密度越高其填孔 率越差,且盲孔 之深度越深者, 此种效果越明显; F填充率不佳者不 但盲孔填不平, 而且还可能会形 成包夹在内的堵 死空洞; 2006/06/10Prepared By Level13 物理参数之说明物理参数之说明 l槽液之搅拌： F良好的搅拌是填 孔的重要因素; F空气搅拌与槽液 喷流搅拌对比, 喷流搅拌对盲孔 填充率及均匀性 均好于空气搅拌. 2006/06/10Prepared By Level14 物理参数之说明物理参数之说明 l镀铜厚度： F镀铜厚度越厚时,填孔率也越好; F当填孔口径增大时,则需要更多的铜量去填充, 困难度也随之增加;

7、2006/06/10Prepared By Level15 填孔最佳参数填孔最佳参数 l D/C填孔参数lPPR填孔参数 参数目标值范围 五水硫酸铜 硫酸 氯离子 添加剂VFA 添加剂VFB 电流密度 温度 200g/L 100g/L 50PPM 2.0ml/L 20ml/L 15ASF 23 190210g/L 90110g/L 4060PPM 1.52.5ml/L 1530ml/L 1020ASF 2225 参数目标值范围 五水硫酸铜 硫酸 氯离子 添加剂VFA 添加剂VFB 电流密度 正反电流比 正反时间比 温度 130g/L 190g/L 50PPM 1.0ml/L 5.0ml/L 2

8、0ASF 1A/0.5A 1/0.5ms 20 120140g/L 180200g/L 4060PPM 0.51.5ml/L 4.06.0ml/L 1030ASF 1823 2006/06/10Prepared By Level16 填孔最佳参数填孔最佳参数 l D/C填孔参数lNormal镀铜参数 参数目标值范围 五水硫酸铜 硫酸 氯离子 添加剂VFA 添加剂VFB 电流密度 温度 200g/L 100g/L 50PPM 2.0ml/L 20ml/L 15ASF 23 190210g/L 90110g/L 4060PPM 1.52.5ml/L 1530ml/L 1020ASF 2225 参数

9、目标值范围 五水硫酸铜 硫酸 氯离子 Brightner Leveller 电流密度 温度 65g/L 200g/L 50PPM 0.5ml/L 20ml/L 20ASF 24 6090g/L 190210g/L 4060PPM 0.30.8ml/L 1525ml/L 1025ASF 2226 2006/06/10Prepared By Level17 光剂分解物对填孔的影响光剂分解物对填孔的影响 l 在生产过程中，光泽剂分解后会在槽液中不断 的累积，使得填孔能力不断的下降； F停机过程中产生的化学分解； F操作过程中产生的电化学的分解； l 通常有机副产物多半呈钝态，不影响镀铜的效 果；但是

10、某些光泽剂的副产物(BPU)却会在电 化反应中展现活性，影响填充电镀效果。 2006/06/10Prepared By Level18 光剂分解物对填孔的影响光剂分解物对填孔的影响 l 有活性光泽剂副产物(BPU),刻意以不同浓度的 方式加入全新的镀铜液中,发现当副产物浓度越 高时,填孔能力越差; 2006/06/10Prepared By Level19 待镀板的影响待镀板的影响 l 盲孔是否能够完整又可靠的填平,除了盲孔孔径 与孔深影响以外,还有以下会影响: F盲孔孔型 F化学铜层的厚度与均匀性 F化铜表面的氧化程度 2006/06/10Prepared By Level20 盲孔孔型对填

11、孔的影响盲孔孔型对填孔的影响 l 盲孔孔型剖面图来看,左端孔型最难填平,右端 最容易填平; Harder To FillEasier To Fill 2006/06/10Prepared By Level21 化学铜对填孔的影响化学铜对填孔的影响 l 化学铜厚度太薄又未能彻底覆盖盲孔时,其填孔 效果也不如化学铜层品质良好之盲孔; l 一般来说,化学铜层厚度应该超过12u,盲孔比 较容易填平; 2006/06/10Prepared By Level22 化学铜对填孔的影响化学铜对填孔的影响 l 化学铜面氧化也会对填孔不利，为了清楚明了 此种影响起见，刻意将完成化铜的盲孔板，先 放在120的烤箱里

12、烘烤5H,之后进行填孔镀铜 到0.2mil时，取出试镀板检查盲孔底部镀铜层 向上填起的效果，结果全无填镀的出现； l 填孔前的板子存放时间与环境也对填孔能力有 很大的影响，研究者刻意将待填孔板存放在未 做温湿度管控的环境下3周，发现此种老化板 比完全相同的全新板，在填孔能力方面的确相 差很多。 2006/06/10Prepared By Level23 基材对填孔的影响基材对填孔的影响 l 无玻纤补强者其填孔 能力优于有玻纤者， 且当玻纤已经突出孔 壁者，更会对填镀造 成负面影响。 l 玻纤突出在化铜时同 样会产生不良，导致 填孔整体填满度上受 影响。 2006/06/10Prepared B

13、y Level24 填孔可靠度测试填孔可靠度测试 l 实心填满之镀铜其导通可靠度自然绝佳，以下为 互连用途的通孔及盲孔在三种不同信赖度测试结 果： 漂锡 288/5次 热油 260/100次 热循环 -65/125 0/152BVH0/152BVH0/832BVH 0/20TH0/20TH0/832TH 2006/06/10Prepared By Level25 D/C与与PPR区别区别 l 从上图来看,当板厚增加、电流密度增大时，可以 明显看出PPR的分布力要优于DC;反之则DC又会 比PPR来的更好。 薄薄厚厚 2006/06/10Prepared By Level26 D/C与与PPR区别区别 DC填孔PPR填孔 优点： J传统整流 J操作方便 缺点： L厚板通孔之分布力不 足 L板面图形分布力差 优点： J厚板深孔之分布较佳 J板面图形之分布与外 形较好 J经由波形调整的协助 而有较好的填孔能力 缺点： L控制参数增多 L须使用PPR专用之供 电设备 2006/06/10P