盲孔之填孔技术

盲孔之填孔技术2006/06/101*第一页，共二十八页，2022年，8月28日前言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。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。目前最便宜、最方便的是镀铜之填充技术；2006/06/102*第二页，共二十八页，2022年，8月28日填孔电镀之优点协助推动垫内盲孔或堆叠盲孔的设计理念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；镀铜填孔与电性互连可以一次完成；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；2006/06/103*第三页，共二十八页，2022年，8月28日叠孔的制作流程对比公司叠孔制作流程：填孔制作流程Laser镀盲孔树脂塞孔砂带研磨镀盲孔面铜压合Laser填孔电镀压合2006/06/104*第四页，共二十八页，2022年，8月28日叠孔不同流程图片对比公司叠孔制作流程：填孔制作流程2006/06/105*第五页，共二十八页，2022年，8月28日填孔电镀之目标填孔率：当盲孔孔径在3.2~4.8mil,孔深在2~3.2mil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。AB2006/06/106*第六页，共二十八页，2022年，8月28日填孔的原理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；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；2006/06/107*第七页，共二十八页，2022年，8月28日填孔的原理运载剂：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.光泽剂：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.整平剂：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.2006/06/108*第八页，共二十八页，2022年，8月28日制程化学参数镀铜液中无机物成份：硫酸铜硫酸氯化物(HCL)不同硫酸铜浓度填孔差异硫酸铜浓度提升时,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.2006/06/109*第九页，共二十八页，2022年，8月28日制程化学参数以下为不同硫酸铜浓度在不同电流密度下通孔贯孔能力.2006/06/1010*第十页，共二十八页，2022年，8月28日制程物理参数镀铜物理参数分别为：电流密度搅拌镀铜厚度温度供电方式(DC或者PPR)2006/06/1011*第十一页，共二十八页，2022年，8月28日物理参数之说明电流密度：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;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;2006/06/1012*第十二页，共二十八页，2022年，8月28日物理参数之说明槽液之搅拌：良好的搅拌是填孔的重要因素;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.2006/06/1013*第十三页，共二十八页，2022年，8月28日物理参数之说明镀铜厚度：镀铜厚度越厚时,填孔率也越好;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;2006/06/1014*第十四页，共二十八页，2022年，8月28日填孔最佳参数D/C填孔参数PPR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/L100g/L50PPM2.0ml/L20ml/L15ASF23℃190~210g/L90~110g/L40~60PPM1.5~2.5ml/L15~30ml/L10~20ASF22~25℃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/L190g/L50PPM1.0ml/L5.0ml/L20ASF1A/0.5A1/0.5ms20℃120~140g/L180~200g/L40~60PPM0.5~1.5ml/L4.0~6.0ml/L10~30ASF18~23℃2006/06/1015*第十五页，共二十八页，2022年，8月28日填孔最佳参数D/C填孔参数Normal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/L100g/L50PPM2.0ml/L20ml/L15ASF23℃190~210g/L90~110g/L40~60PPM1.5~2.5ml/L15~30ml/L10~20ASF22~25℃参数目标值范围五水硫酸铜硫酸氯离子BrightnerLeveller电流密度温度65g/L200g/L50PPM0.5ml/L20ml/L20ASF24℃60~90g/L190~210g/L40~60PPM0.3~0.8ml/L15~25ml/L10~25ASF22~26℃2006/06/1016*第十六页，共二十八页，2022年，8月28日光剂分解物对填孔的影响在生产过程中，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；停机过程中产生的化学分解；操作过程中产生的电化学的分解；通常有机副产物多半呈钝态，不影响镀铜的效果；但是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。2006/06/1017*第十七页，共二十八页，2022年，8月28日光剂分解物对填孔的影响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;2006/06/1018*第十八页，共二十八页，2022年，8月28日待镀板的影响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:盲孔孔型化学铜层的厚度与均匀性化铜表面的氧化程度2006/06/1019*第十九页，共二十八页，2022年，8月28日盲孔孔型对填孔的影响盲孔孔型剖面图来看,左端孔型最难填平,右端最容易填平;HarderToFillEasierToFill2006/06/1020*第二十页，共二十八页，2022年，8月28日化学铜对填孔的影响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;一般来说,化学铜层厚度应该超过12u’’,盲孔比较容易填平;2006/06/1021*第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日化学铜对填孔的影响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；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。2006/06/1022*第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日基材对填孔的影响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。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。2006/06/1023*第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日填孔可靠度测试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℃0/152BVH0/152BVH0/832BVH0/20TH0/20TH0/832TH2006/06/1024*第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日D/C与PPR区别从上图来看,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。薄厚2006/06/1025*第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日D/C与PPR区别DC填孔PPR填孔优点：传统整流操作方便缺点：厚板通孔之分布力不足板面图形分布力差优点：厚板深孔之分布较佳板面图形之分布与外形较好经由波形调整的协助而有较好的填孔能力缺点：控制参数增多须使用PPR专用之供电设备2006/06/1026*第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日结论现行填孔镀铜无论是采用DC或PPR,均已获得可靠又稳定的效果;各种添加剂系统亦可按照客户的