黃海蛟 李學明 葉應才 翟青霞（深圳崇達多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

HDI板通盲孔同時開窗電鍍的制作方法

Paper Code: S-018

黃海蛟 李學明 葉應才 翟青霞
（深圳崇達多層線路板有限公司，廣東 深圳 518132）

現(xiàn)階段通盲孔位于同一層的HDI板，生產流程較長，制作成本較高，文章通過從優(yōu)化生產流程，縮短生產周期，降低制作難度角度出發(fā)，設計出一種通盲孔同時開窗電鍍的工藝技術，對通盲孔同時開窗電鍍的工藝技術提出一些見解。

高密度互連板；盲孔；通孔；開窗電鍍

1 前言

隨著高密度互連（HDI）板市場的迅速發(fā)展，電子產品的微型化、高集成化程度越來越高，促使在HDI板的設計中孔的分布越來越密集、結構越來越復雜。以下針對同一層次盲孔與通孔（此處通孔為Via in Pad，即孔上需設計焊盤）同時存在的結構進行流程優(yōu)化，通過將激光盲孔與通孔同時開窗電鍍的方法，將盲孔與通孔鍍銅一次性制作，以達到降低生產成本、提高產品品質和縮短生產周期的效果。

2 流程設計及難度分析

針對不同類型及要求的HDI板，在流程設計上存在較大的差異；布線密度的增加，尺寸的輕薄化，要求產品滿足可制作性和可靠性。以下是同一層次同時包含Via in Pad的盲孔與通孔的4種不同流程，及優(yōu)略勢分析對比。

2.1 4種不同流程設計

（1）流程①（通孔、盲孔一起制作）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅→整板填孔→切片分析→樹脂塞孔→砂帶磨板→后工序

（2）流程②（通孔、盲孔一起制作）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅→整板填孔→切片分析→樹脂塞孔→砂帶磨板→減銅→砂帶磨板→后工序

（3）流程③（通孔、盲孔分開制作）

前流程→激光鉆孔→沉銅、板電→切片分析→鍍孔圖形→填孔電鍍→切片分析→退膜→砂帶磨板→鉆樹脂塞孔→沉銅、板電→鍍孔圖形→鍍孔→切片分析→退膜→樹脂塞孔→砂帶磨板→后工序

（4）流程④（通盲孔同時開窗電鍍流程）

前流程→激光鉆孔→鉆樹脂塞孔→沉銅、板電→鍍孔圖形→填孔電鍍→切片分析→退膜→砂帶磨板→后工序

2.2 流程對比分析

從以上對比分析可以看出，流程④相對其他三種流程較為簡短，并且能夠滿足高階疊孔HDI和線寬/線隙分布密集的產品制作要求，同時起到節(jié)約成本的效果。以下利用實例對流程④進行詳解。

2.3 難點分析

2.3.1 控制盲孔與通孔孔銅的增長速率

通盲孔同時電鍍主要難點在于控制盲孔與通孔孔銅的增長速率。由于通孔為Via in Pad孔，需樹脂塞孔填平，故在填孔后需控制通孔的孔銅及電鍍后的孔徑大小，以保證樹脂塞孔飽滿，這就需對盲孔與通孔孔銅的增長速率進行控制。

2.3.2 填孔質量評價尺度

填孔表現(xiàn)可用不同的尺度來評估，而“填孔率（% via filling）”及“凹陷深度”是最常見的，“相對鍍層厚度（RDT）”是近年提出的尺度，用以評估填孔表現(xiàn)。

RDT（Relative Deposition Thickness）定義為盲孔內鍍層厚度與面銅厚度之比值，是一個較好的表示填充性能的指數(shù)。等厚的填充對應于RDT值為1，如圖1所示。一個填孔產品顯示填孔率100%，可能RDT值只有2或3。這表示此填孔產品須要較厚的電鍍厚度來完成由盲孔底部向上的填孔機制，較厚的電鍍厚度不利于后續(xù)制程細線路的制作。

圖1 填空率via fill（VF%），凹陷深度（D）及相對鍍層厚度（RDT）

2.3.3 電鍍液要求

在生產過程中，填孔流程都要求保證有高的填孔率，低凹陷深度及高相對層厚度，對于HDI 的應用，填盲孔及通孔深度能力需同時兼顧。通孔深度能力同時受到槽液導電性及通孔孔徑、孔深之影響。相對于填孔電鍍液，高通孔深度能力的電鍍液組成為高酸，低銅及高導電率。而填孔電鍍液則具有較低的導電率，這是由于高硫酸銅濃度所致。對于HDI的應用，電鍍液需同時兼顧填孔表現(xiàn)及通孔深度能力，如圖2所示。

圖2 通孔深度能力＞80%（通孔縱橫比5:1，電流密度1.8A/dm2，電鍍厚度20μm）

表1 4種流程的優(yōu)略勢對比

3 通盲孔一起開窗電鍍制作

3.1 產品設計

設計產品結構圖如圖3所示。

圖3 設計的產品結構圖

產品其他結構特點表2所示：

表2 設計產品的其他結構特點

3.2 通盲孔同時電鍍制作過程

使用上述的流程④，對產品進行實際生產測試。具體各工序制作參數(shù)如下：

（1）鉆孔：采用直接打銅將激光盲孔鉆出，通孔使用機械鉆孔鉆出；

（2）沉銅、板電：閃鍍一層6 μm ～ 8 μm的銅，防止表銅增長太厚，不利于精密線路制作；

（3）鍍孔圖形：鍍孔圖形需將盲孔與通孔全部開窗，開窗單邊比孔大0.075 mm；開窗不宜過大，否則會導致填孔后需打磨的孔面積大，研磨難度增大；

（4）填孔電鍍：需控制通孔與盲孔銅厚的增長比率，試板安排在盲孔填孔線電鍍，電流從小到大分三段填孔，電流為：10A×1H+14A×1H+23A× 1H；填孔后進行切片分析：盲孔填滿度135%，通孔孔銅40 μm ～ 50 μm，盲孔與通孔的填孔速率比在2.5:1左右，切片圖如表2所示：

（5）樹脂塞孔：填孔后進行切片分析，通孔孔銅40 μm ～ 50 μm，通孔孔徑0.16 mm，縱橫比達9:1，樹脂塞孔采用真空塞孔，磨板后測量銅厚，表銅可控制在1/3 oz。

3.3 制作效果

經過以上分析和制作，產品各項指標測量及可靠性效果如下。

（1）盲孔填平率達到85%以上；

（2）孔銅厚度測量合格，如表2的切片圖所示；

（3）孔壁耐熱沖擊測試，熱沖擊288 ℃×10 s× 3次無孔銅剝離或裂痕。

表3 切片圖

4 總結

本文通過對盲孔與通孔不同電鍍流程進行分析試驗，探索通盲孔同時開窗電鍍的流程設計及制作難點。主要結論如下：

通過對4種通孔、盲孔電鍍流程進行分析，對比出第④種流程既可以滿足通盲孔同時電鍍要求，又可節(jié)約成本，起到一舉兩得的作用；

重點選取控制盲孔與通孔孔銅的增長速率、填孔質量評價尺度、電鍍液要求分析討論，明確概念和理論模型，有助于試驗的進行；

設計了一種8層的通盲孔同時電鍍的產品，使用流程④制作，最后得到測試合格的產品。

流程④主要應用填孔電鍍液對盲孔與通孔孔銅增長速率比，在盲孔填平時滿足通孔孔銅及孔徑要求，且可以保證底銅在填孔過程中不變，以利于高精細線路的制作；由于盲孔的孔徑大小、通孔的孔徑大小、孔的分布及縱橫比對通盲孔同時電鍍存在局限性太大，設計時需對以上不同因素進行綜合考慮。

[1]黎欽源等. 高厚徑比HDI通盲孔電鍍參數(shù)研究[J].印制電路信息, 2009(S1).

[2]張偉東. 電鍍填孔影響因素分析[J]. 印制電路信息, 2012,09.

黃海蛟，現(xiàn)擔任研發(fā)工程師，主要負責HDI類PCB產品的研發(fā)和轉量產工作。

A method for simultaneous window and plating for HDI via and blind holes

HUANG Hai-jiao LI Xue-ming YE Ying-cai ZHAI Qing-xia

Currently, the manufacture process for those HDI PCB with via and blind holes located on the same layer is quite long and the cost is high accordingly. To optimize the process, shorten the period, and reduce the difficulty, this paper finds out a technology to window and plate simultaneously for both via and blind holes.

HDI PCB; Blind Hole; Via Hole; Window and Plating

TN41

A

1009-0096（2014）04-0183-03