揭阳哪里回收硫酸亚锡，PCB微盲孔电镀铜填平影响因素研究
摘 要：为满足含微盲孔的高密度互连印制电路板高可靠性的要求，提出了微盲孔电镀铜填平的互连工艺技术。通过对微盲孔电镀铜填平工艺影响因素的分析，主要研究了电镀铜添加剂对微盲孔电镀铜填平的影响，运用了正交试验的分析方法，得到了各添加剂的浓度范围，并验证了其可行性，从而使微盲孔获得了很好的填充效果。
关键词：印制板；微盲孔；填孔；添加剂
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1001-3474（2012）05-0277-04
近年来，随着电子产品朝轻、薄、短、小及多功能化方向的发展，特别是半导体芯片的高集成化与I/O数的迅速增加以及高密度安装技术的飞快进步，迫切要求印制板具有高密度、高精度、高可靠性及低成本的特点。常规的导通孔互连已经不能满足高密度布线及电子产品的要求，盲孔互连技术已得到广泛应用。
目前微盲孔互连技术有三类：一是传统的孔化电镀技术；二是传统镀铜后再用导电胶（或树脂材料）填充的技术；三是微盲孔电镀铜填平技术。微盲孔电镀铜填平技术可实现镀铜填孔与电气互连一次性完成，能够改善电气性能，提高连接可靠性，在所用铜材料的导电率与散热性方面均优于导电胶及树脂材料，成为目前实现印制板互连的重要方法。
目前国内有关电镀铜填平技术的文献有不少，比如杨智勤[1]等对电镀铜填平机理的研究，崔正丹[2]和曾曙[3]等对电镀铜填平影响因素的研究探讨等，但是主要集中在工艺参数对微盲孔电镀填平的影响上，有关镀液所用添加剂的研究很少。本文通过对微盲孔电镀填平影响因素的分析，运用正交试验方法分析并研究了添加剂对微盲孔电镀填平的影响，得到了添加剂的浓度范围，其对孔径为0.2 mm和厚径比为0.5的微盲孔有很好的填充效果。
1·微盲孔电镀填平的影响因素
一般情况下，影响微盲孔电镀铜填平效果的主要因素包括电镀设备的配置、电镀液组成以及所选用的电镀工艺参数等。其中，电镀设备的配置因素包括电源类型、阴阳极结构与距离及搅拌方式等；电镀液组成包括铜盐、导电介质及添加剂；电镀工艺参数包括电镀电流密度、电镀时间和镀液温度等。每一个因素的变动都会影响微盲孔电镀铜填平效果，因此，合适的镀液配比和优良的工艺参数及设备配置才能得到良好的填平效果。
本文主要针对印制板镀铜常用的酸性硫酸盐镀铜体系开展研究，所使用的镀液成分包括硫酸铜、硫酸、氯离子以及有机添加剂。其中硫酸铜能提供铜离子，是镀液铜离子的主要来源；硫酸可以增强镀液导电性，减少阳极和阴极的极化；氯离子既可以帮助磷铜阳极溶解，又可以降低阴极极化，使镀层细致。微盲孔电镀铜填平工艺中用到的添加剂[4]主要有三类：加速剂、抑制剂和整平剂。其中加速剂[5]通常为小分子含硫化合物，主要有TPS（二甲基硫代氨基甲酰基丙烷磺酸钠）、MPS（3-硫基丙烷磺酸钠）和SPS（聚二硫二丙烷磺酸钠）等，其在电镀中的主要作用是加速铜离子在盲孔孔内的还原，同时能形成新的镀铜晶核，使铜层结构变得更细致；抑制剂[6]多为聚醚类化合物，常用的有聚乙二醇、芳香族聚氧乙烯醚及壬基酚与环氧乙烷反应物等，该类物质易吸附在晶粒生长的活性点上，能够增加电化学反应电阻，增强电化学极化，从而达到细化晶粒与抑制板面镀层增长的效果；整平剂[7]通常为含氮杂环化合物，主要有硫脲及其衍生物等，它们较易吸附在板面突起的区域，即高电流密度区，使该处的电镀速度变慢，而在板面凹陷处及微盲孔孔内吸附较少，使得此处的铜沉积作用不受影响，从而达到整平板面的效果。部分加速剂和抑制剂同时具有整平作用，三类添加剂在电镀中扮演不同角色，只有各添加剂达到合适的配比才能使微盲孔获到很好的填充效果。
2·试验内容
2.1试验准备
试验板的基材为FR-4材料，其面积为140mm×70 mm，板上盲孔孔径约为0.20 mm，孔深为0.10 mm~0.15 mm。 试验采用直流电镀铜填平工艺，所选直流电源输出电压为0 V~12 V，电流为0 A~20 A，镀槽容积为2 L，采用磷的质量分数为0.035%~0.070%的磷铜阳极板，阴阳极距离为160 mm，采用阴极移动的搅拌方式。
电镀工艺参数为：电流密度设为3 A/dm2，电镀时间均为2 h，电镀试验在室温的环境下进行。镀液基础成分及浓度见表1。
在电镀前镀板要进行清洁与化学沉铜处理，试验后通过制作金相切片观察填孔效果。
2.2微盲孔填充能力的表征
微盲孔填充能力用填充率表征，填充率=B/A×。其中，A为盲孔孔底到板面镀铜层的厚度；B为盲孔孔底镀铜层凹处的厚度。如图1所示。
2.3添加剂试验
经过筛选，本试验采用的添加剂如下：加速剂为TPS（二甲基硫代氨基甲酰基丙烷磺酸钠），抑制剂为聚乙二醇6000（PEG），整平剂为硫脲及胺类化合物。由于正交试验法[8,9]具有抽样“均衡分算、整齐可比”的特点，既能减少试验次数，缩短时间和避免盲目性，又能得到好的结果，因此本次试验主要运用正交试验方法对添加剂进行分析与优化。
2.3.1浓度因子影响试验
添加剂浓度的多少直接影响着微盲孔的填充效果与镀层质量，添加剂浓度太低会产生镀层粗糙、整平度和光亮度差以及填平效果差等问题；而当含量过高时，又会产生填充率降低，镀层延展性差和光泽不均匀的问题。 本次试验选用4因素3水平按L9(34)正交表对TPS、PEG、硫脲和胺类化合物这四个因素进行优化。试验因素水平设计见表2，正交试验安排见表3。
0371-85705555