HDI板通孔与盲孔同步填孔电镀工艺研究

摘要

印制电路板(Printed Circuit Board, PCB)是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体，它几乎应用于所有电子产品中,如智能手机、电脑、机器人和高端的医疗设备等。随着电子产品向智能化、微型化、便携化、多功能化发展，促使作为其载体的印制电路板朝着高密度互连方向发展，高密度互连（High Density Interconnect Board，HDI）印制电路板应用而生。HDI板是在印制电路板中引入微小导通孔和精细线路技术，经逐层叠加线路层和绝缘层，制作出常规多层电路板无法实现的多层、薄型、稳定和高密度化的印制电路板。微小导通孔和精细线路技术相结合是实现印制电路板高密度化的前提。其中，微小导通孔(通孔、盲孔、埋孔)通过孔金属化技术实现HDI板层与层之间电气互连。所谓孔金属化是指利用化学镀、电镀的方法，在PCB板的绝缘层孔壁上镀一层导电金属。因此，孔金属化技术的优劣直接影响PCB板导电性、散热性等电路板品质。常规的通孔和盲孔孔金属化流程是：首先，对通孔进行孔壁金属化，然后用树脂塞孔或导电胶填孔；其次，对盲孔进行电镀填铜。此流程需要两条电镀生产线，进行两次电镀，且后续塞孔易导致电气互连质量差，难以满足HDI板对电气互连可靠性的要求。
　　本研究主要内容包括：⑴影响盲孔电镀填孔的因素。以博敏公司现有盲孔填孔电镀体系为研究对象，采用单因素实验方法，考查影响盲孔电镀填孔效果的主要因素（硫酸铜、硫酸、Cl-、有机添加剂、电流密度、电镀时间）与填镀效果的关系，优化盲孔填孔电镀工艺和电镀配方，提高盲孔填孔质量。同时研究了各添加剂之间的相互作用及盲孔几何尺寸对盲孔填孔效果的影响。实验结果表明：硫酸铜、硫酸、Cl-、有机添加剂、电流密度、电镀时间均对盲孔填孔效果有影响，通过优化盲孔填孔电镀工艺和电镀配方，可以提高盲孔填孔质量；有机添加剂之间具有相互协同作用；盲孔尺寸对盲孔填孔效果具有一定影响。⑵通孔电镀填孔工艺。通过对上述盲孔填孔电镀体系镀液配比进行适当调整，采用正交试验方法优化电镀液组成参数，探究该电镀液体系对高密度互连印制电路板通孔填孔电镀的可行性和有效性，为实现通孔和盲孔同步填孔电镀作基础。实验结果表明：该盲孔填孔电镀体系可用于通孔填孔电镀，填孔效果良好。对孔径100μm、孔深100μm的通孔（深径比1:1），电镀填通孔的最优参数组合为：光亮剂0.5ml/L，湿润剂17ml/L，整平剂20ml/L，H2SO430g/L。各因素对通孔填孔效果的影响顺序是：湿润剂>整平剂>光亮剂>H2SO4。在此优化条件下，通孔填充效果显著提高，满足IPC-A-600H-2010品质要求。⑶通孔和盲孔同步填孔电镀工艺。以上述实验为基础，使用该电镀液体系并选取合适的电镀液配比，采用直流电镀方式对通孔和盲孔进行同步填孔电镀，探究该电镀液体系对高密度互连印制电路板通孔和盲孔同步填孔电镀的可行性和有效性。实验结果表明：该电镀液体系对通孔和盲孔共填孔电镀具有良好的适应性和有效性。电镀过程中搅拌速率和微孔位置对填孔效果具有一定影响。同步填孔电镀技术采用简单的直流电镀方式，不仅简化了工艺流程，缩短了PCB生产周期，而且大幅提高了电路板导电导热性和机械强度。⑷通孔、盲孔同步填孔电镀应用。为了体现通孔和盲孔同步填孔电镀技术的实用价值，将其应用于多层HDI板（通孔和盲孔几何尺寸不同），探究其在实际生产中的可行性和有效性。实验结果表明：该电镀体系能实现多层板的通孔与盲孔同步填孔电镀，且采用改良型图形电镀的方法能够解决板面镀铜较厚问题，满足精细线路制作对面铜厚度的要求，即通孔、盲孔同步填孔电镀工艺可应用于HDI板制作。

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1 绪 论

1.1 印制电路板简介

1.2 HDI微孔制作关键技术及原理

1.3电镀铜填孔及机理

1.4 课题的研究目的意义及内容

2 印制电路板电镀填盲孔的影响因素

2.1前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 通孔电镀填孔工艺研究与优化

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

4 通孔和盲孔同步填孔电镀工艺研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

5 HDI板通孔和盲孔同步填孔电镀

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 实验结果

5.4 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间取得的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间取得的专利目录