印制電路板通盲孔同鍍

陳劍紅

摘 要：隨著HDI印制電路板產(chǎn)品市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，電路板的通孔及盲孔的制作技術(shù)有待提高的必要。高密度，小微孔板的設(shè)計(jì)需要利用盲孔、埋孔和通孔的結(jié)構(gòu)來(lái)將層與層之間相連接。制作工廠一般是先處理盲孔電鍍填銅后，再進(jìn)行通孔的電鍍。工藝流程過(guò)于復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)兩次電鍍工序才能完成，對(duì)于需求高量產(chǎn)的制作工廠來(lái)說(shuō)，這種工序嚴(yán)重浪費(fèi)工時(shí)。文章為改善這一困難，試驗(yàn)了將通孔和盲孔一次性制作，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)和縮短生產(chǎn)周期的效果。

關(guān)鍵詞：高密度電路板；盲孔；通盲孔同鍍；降低成本

中圖分類號(hào)：TN405 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）27-0102-03

Abstract： With the increasing demand of HDI printed circuit board product market， it is necessary to improve the through hole and blind hole manufacturing technology of circuit board. The design of high density， small hole plate needs to use the structure of blind hole， buried hole and through hole to connect layer to layer. The manufacture factory usually processes the blind hole electroplating to fill the copper first， and then carries on the through hole electroplating. The process is too complex and requires two electroplating processes to be completed， which is a serious waste of time for manufacturing plants that require high volume production. In order to improve this difficulty， this paper tests that the through hole and blind hole can be made in one time， so as to reduce the production cost， improve the product quality and shorten the production period.

Keywords： high density circuit board； blind hole； through blind hole same plating； reduce cost

1 概述

電路板的通孔電鍍和盲孔填銅工藝是經(jīng)過(guò)兩次電鍍制成，電鍍產(chǎn)線一直是高密度電路板的難產(chǎn)工序，產(chǎn)能及員工工時(shí)嚴(yán)重被浪費(fèi)。用脈沖電流結(jié)合水平電鍍線設(shè)備和垂直連續(xù)電鍍?cè)O(shè)備來(lái)制作通孔的電鍍和盲孔的填銅工藝。試驗(yàn)通盲孔同時(shí)電鍍是先在水平電鍍線上預(yù)先鍍上5～8μm的銅厚，再一同做盲孔填銅的工序。脈沖電鍍相對(duì)普通電流電鍍來(lái)說(shuō)具有導(dǎo)電性能好、耐腐蝕性、及易于焊接等優(yōu)勢(shì)。

水平脈沖電鍍中影響超等角沉積的主要因素是電鍍液體中的成分：有機(jī)添加劑載運(yùn)劑、光亮劑及整平劑。整平劑的作用是置換高電流密度區(qū)的光亮劑，降低電鍍速率以達(dá)到平衡電鍍速度的效果。抑制劑可與氯離子產(chǎn)生共同作用被吸附在陰極表面來(lái)降低電鍍速率。在機(jī)添加劑的推動(dòng)下周期反向脈沖電鍍完成盲孔電鍍填孔（38-46um）。電鍍液體通過(guò)高速的循環(huán)泵循環(huán)，便于鍍液在板面上均勻流動(dòng)，以達(dá)到電流平衡的作用。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備

原材料：1/3OZ的銅箔，含膠量為57%的半固化片，氧化銅粉，雙氧水（30%），硫酸（98%），有機(jī)添加劑光亮劑，整平劑抑和制劑等。

儀器設(shè)備：水平脈沖電鍍線設(shè)備，垂直連續(xù)電鍍線設(shè)備，金相顯微鏡，AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，焊錫爐，回流焊。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在同鍍的測(cè)試板中，制作盲孔的填銅電鍍缸內(nèi)需要放置高銅低酸鍍液，制作通孔的缸內(nèi)需要放置高酸低銅鍍液。為試驗(yàn)在同一時(shí)間進(jìn)行通孔電鍍和盲孔填銅的電鍍，故采用了特殊的電鍍工藝流程，調(diào)整不同的藥水配方。

具體的流程如下：開(kāi)料→內(nèi)層線路→內(nèi)層蝕刻→AOI掃描→棕色氧化→壓合→激光鉆孔→機(jī)械鉆孔→整板電鍍→外層線路→外層蝕刻→AOI掃描→后工序。

電鍍是本次試驗(yàn)的重要工序，具體工藝流程是在水平脈沖電鍍的基礎(chǔ)上加上垂直連續(xù)電鍍，即先水平電鍍線上將通孔和盲孔預(yù)先鍍上5～8μm的銅厚，再將電路板一同在垂直連續(xù)電鍍線上做通孔的孔壁鍍銅和盲孔孔徑的填銅。電鍍?cè)O(shè)備上的垂直電鍍需由陰極的移動(dòng)再加上空氣攪拌的幫助來(lái)完成，但這種舊方式還不能在電鍍的同時(shí)將盲孔的孔徑填滿銅。所以，為了制成垂直連續(xù)電鍍線的設(shè)備，在原電鍍線的基礎(chǔ)上安裝了高速循環(huán)泵的設(shè)置，另外又在陰極的兩側(cè)多加兩排噴射管來(lái)達(dá)到效果。

3 分析與討論

水平電鍍線上將通孔和盲孔預(yù)先鍍上5～8μm銅厚的各個(gè)工藝參數(shù)已接近穩(wěn)定，已不需再進(jìn)行特別試驗(yàn)。這次試驗(yàn)主要是在同鍍過(guò)程中所采用的垂直連續(xù)電鍍線設(shè)置，需要在該設(shè)備的鍍銅缸中調(diào)整各種電鍍液體的比例，具體如下，有機(jī)添加劑抑制劑：整平劑：光亮劑=49：13：1。需重點(diǎn)考慮主要影響的因素有電流密度、電鍍時(shí)間、線速和泵浦頻率。在優(yōu)化試驗(yàn)的方案上，設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)，查看如下表1，在表格數(shù)據(jù)中選取符合要求的最好參數(shù)組合。

對(duì)于盲孔填銅的凹陷值和電鍍孔銅厚度作為這次試驗(yàn)的分析結(jié)果。生產(chǎn)試驗(yàn)了共6塊測(cè)試板，在每塊板上切取28個(gè)切片使用顯微觀察進(jìn)行分析對(duì)比，得到一定的規(guī)率，當(dāng)通孔和盲孔同時(shí)電鍍時(shí)一般是盲孔有較大的凹陷率，而通孔的孔銅接近品質(zhì)要求。根據(jù)對(duì)比觀察而發(fā)現(xiàn)：當(dāng)通孔和盲孔的間距越小時(shí)，則同鍍的效果越差。

查看表2方差分析的表結(jié)果，泵浦頻率和電流密度對(duì)指數(shù)影響程度為97.9%及98.7%，說(shuō)明顯著的影響因素是泵浦頻率和電流密度；線速對(duì)數(shù)據(jù)影響程度為94.5%，此時(shí)線速是具有一定的影響因素；電鍍時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)造成的影響程度為64%，說(shuō)明電鍍時(shí)間對(duì)此影響不大。從以上數(shù)據(jù)得知對(duì)盲孔填銅陷值影響最小的組合：電流密度->泵浦頻率->線速->電鍍時(shí)間。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)板做了性能的測(cè)試，重點(diǎn)是檢查通孔和盲孔同鍍后兩種孔的孔徑及孔銅是否符合品質(zhì)要求。參看圖1所示，是從測(cè)試板上做切片得到的熱應(yīng)力測(cè)試的結(jié)果切片圖。

上圖1的熱應(yīng)力測(cè)試圖中檢查出，受測(cè)試的電路板均符合IPC-A-600G的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求：層與層之間沒(méi)有出現(xiàn)爆板，壓合后沒(méi)有起白點(diǎn)及起泡等不良現(xiàn)象。

測(cè)試樣板經(jīng)過(guò)三次，每次10秒最高溫度為260℃的回流焊測(cè)試后符合品質(zhì)檢測(cè)的要求：內(nèi)層連接的位置沒(méi)有分離，沒(méi)有孔角位裂開(kāi)的痕跡，沒(méi)有孔壁鍍銅斷裂等不良情況。

4 結(jié)論

通過(guò)這次試驗(yàn)得出了有效的工藝結(jié)果，將通孔的孔壁鍍銅和盲孔孔徑的填銅的工序同一時(shí)間電鍍制成。重點(diǎn)研究了使用水平脈沖電鍍線設(shè)備將盲孔的孔徑填上銅的方案，試驗(yàn)得出脈沖電流的密度、線速、泵浦頻率、電鍍的時(shí)間和通孔與盲孔之間的間距影響了通孔電鍍和盲孔填銅同鍍的效果。通過(guò)試驗(yàn)分析優(yōu)化電鍍參數(shù)，結(jié)合了特殊的電鍍制作工藝得出：電路板在有通孔的孔徑0.208mm、0.254mm、0.3mm；盲孔孔徑有0.15mm、0.127mm、0.1mm和0.08mm，通孔和盲孔間距在0.15mm和0.2mm設(shè)計(jì)里，其同鍍的效果都符合品質(zhì)檢驗(yàn)要求。相對(duì)原有的先填平孔銅再鉆通孔后電鍍的流程來(lái)說(shuō)，通孔電鍍和盲孔填平銅一同電鍍完成的這一工藝有效降低了HDI板的生產(chǎn)成本，減少工藝流程，縮短生產(chǎn)周期，有效改善生產(chǎn)品質(zhì)，提高準(zhǔn)時(shí)交貨率。

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