电镀填孔工艺影响因素之探讨

    【慧聪表面处理网】前言

    电子产品的体积日趋轻薄短小，通盲孔上直接叠孔(viaonHole或Viaonvia)是获得高密度互连的设计方法。要做好叠孔，首先应将孔底平坦性做好。典型的平坦孔面的制作方法有好几种，电镀填孔(ViaFillingPlating)工艺就是其中具有代表性的一种。

    电镀填孔工艺除了可以减少额外制程开发的必要性，也与现行的工艺设备兼容，有利于获得良好的可靠性。

    电镀填孔有以下几方面的优点：

    (1)有利于设计叠孔(Stacked)和盘上孔(via．on．Pad)：

    (2)改善电气性能，有助于高频设计；

    (3)有助于散热；

    (4)塞孔和电气互连一步完成；

    (5)盲孔内用电镀铜填满，可靠性更高，导电性能比导电胶更好。

    电镀填孔是目前各PCB制造商和药水商研究的热门课题。Atotech、Shipley、奥野、伊希特化及Ebara等国外知名药水厂商都已推出自己的产品，抢占市场份额。

    2电镀填孔的影响参数

    电镀填孔工艺虽然已经研究了很多，但真正大规模生产尚有待时日。其中一个因素就是，电镀填孔的影响因素很多。如图1所示，电镀填孔的影响因素基本上可以分为三类：化学影响因素、物理影响因素与基板影响因素，其中化学影响因素又可以分为无机成分与有机添加剂。下面将就上述三种影响因素一一加以简单介绍。

    2．1化学影响因素

    2．1．1无机化学成分

    无机化学成分包括铜(Cu2+)离子、硫酸和氯化物。

    (1)硫酸铜。硫酸铜是镀液中铜离子的主要来源。镀液中铜离子通过阴极和阳极之间的库仑平衡，维持浓度不变。通常阳极材料和镀层材料是一样的，在这里铜既是阳极也是离子源。当然，阳极也可以采用不溶性阳极，Cu2+采用槽外溶解补加的方式，如采用纯铜角、CuO粉末、CuCO3等。但是，需要注意的是，采用槽外补加的方式，极易混入空气气泡，在低电流区使Cu2+处于超饱和临界状态，不易析出。值得注意的是，提高铜离子浓度对通孔分散能力有负面影响。

    (2)硫酸。硫酸用于增强镀液的导电性，增加硫酸浓度可以降低槽液的电阻与提高电镀的效率。

    但是如果填孔电镀过程中硫酸浓度增加，影响填孔的铜离子补充，将造成填孔不良。在填孔电镀时一般会使用低硫酸浓度系统，以期获得较好的填孔效果。

    (3)酸铜比。传统的高酸低铜(Cw+：Ccu2+=8～13)体系适用于通孔电镀，电镀填孔应采用低酸高铜(Cw+：Ccu2+=3～10)镀液体系。这是因为为了获得良好的填孔效果，微导通孔内的电镀速率应大于基板表面的电镀速率，在这种情况下，与传统的电镀通孔的电镀溶液相比，溶液配方由高酸低铜改为低酸高铜，保证了凹陷处铜离子的供应无后顾之忧。

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