黃凱齡 趙德海 陳存宇 陳冠剛

（廣東成德電子科技股份有限公司，廣東 佛山 528300）

0 前言

隨著HDI（高密度）技術(shù)的發(fā)展，客戶不僅要求在高厚徑比（≥20:1）下的深鍍能力達(dá)85%以上，而且還要求精細(xì)線路（50 μm/50～75 μm）的側(cè)蝕量非常小，這就對電鍍提出更高的要求。在這種情形下，我們用正交法對孔線共鍍工藝進(jìn)行了分析，得出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

1 銅/酸比及攪拌對通孔深鍍能力的影響

實(shí)驗(yàn)制作樣品板的導(dǎo)通孔孔徑均為0.2 mm，且厚徑比為25:1，線寬/線距為50 μm/75 μm，這對鍍液的深鍍能力提出了較高的要求，而深鍍能力受鍍液銅酸比、電鍍密度、添加劑組成等多個(gè)因素的影響，這里僅以銅酸比為影響因子對鍍液的深鍍能力進(jìn)行分析。

在實(shí)驗(yàn)前將鍍液中硫酸銅含量調(diào)整為70 g/L，硫酸含量調(diào)整為190 g/L，加入某公司適量的光亮劑、平整劑和鹽酸，待上述鍍液配制好后把經(jīng)過壓合、化學(xué)銅處理的樣品板置于其中進(jìn)行電鍍，電鍍完畢后隨機(jī)選取10個(gè)導(dǎo)通孔進(jìn)行深鍍能力測試結(jié)果（見圖1）。

從圖1中可以看出在這一組合下的導(dǎo)通孔平均深鍍能力為86.181%，且每個(gè)導(dǎo)通孔深鍍能力均在80%以上，這就說明鍍液的深鍍能力較強(qiáng)。鍍液中的硫酸銅為鍍銅的主要來源，其含量既不能太高也不能太低，含量太低了雖然可以提高藥水的深鍍能力，但在高電流密度區(qū)會(huì)出現(xiàn)鍍層燒焦現(xiàn)象；而含量太高又降低了深鍍能力。

圖1 測試結(jié)果圖

除了將鍍液中硫酸銅含量控制在合適的水平外，鍍液中硫酸含量也需控制在合適的水平。如果鍍液中硫酸含量太低，藥水的導(dǎo)電性及分散能力較差；而含量太高時(shí)，鍍液中的光亮劑和平整劑作用受阻也同樣影響到電鍍效果?？傊?，要提高孔徑比和深鍍能力，就必須控制好鍍液的銅酸比。

本實(shí)驗(yàn)在同時(shí)采用空氣攪拌、平行于板面的噴射和陰極移動(dòng)、振動(dòng)來加強(qiáng)電鍍效果，完成了孔線共鍍并對導(dǎo)通孔進(jìn)行了切片分析，導(dǎo)通孔金屬化及精細(xì)電路的制作效果都較好（見圖2）。

圖2 電鍍孔/線截面

2 鍍液配方的優(yōu)化

完成FR-4雙面覆銅板銅箔層壓板開料后，在板面上開若干個(gè)孔徑為0.2 mm的導(dǎo)通孔和若干條線寬/線距為50 μm/75 μm的精細(xì)線路，用硫酸/雙氧水將板面銅箔減薄至4 μm左右，再經(jīng)高錳酸鉀去污、微蝕、活化、化學(xué)銅、熱貼40 μm厚干膜、LDI（激光直接成像）系統(tǒng)曝光、顯影等圖形轉(zhuǎn)移處理后也采用了正交法分析。這次的正交法分析中，以硫酸銅、硫酸、添加劑A和添加劑B為影響因子，并設(shè)計(jì)了四水平四因子的實(shí)驗(yàn)方案和正交實(shí)驗(yàn)表（見表2、表3），接著將鍍液中氯離子含量控制在60 mg/L左右，電鍍密度控制在2.0 A/dm2，在空氣攪拌、平行于板面的噴射和陰極移動(dòng)、振動(dòng)下電鍍90 min，加厚線路和完成孔金屬化后測得結(jié)果（見表4）。

從圖3中可以看出5號、9號、16號實(shí)驗(yàn)導(dǎo)通孔深鍍能力較好，1號、7號、13號試驗(yàn)導(dǎo)通孔深鍍能力較差，這主要是由于鍍液中銅酸比不同和添加劑的用量多寡所致。

大家知道，鍍液中的硫酸主要起到增強(qiáng)鍍液導(dǎo)電率的作用，即提高硫酸含量對鍍液的導(dǎo)電性能有利，但這樣做會(huì)降低鍍液中銅離子含量而使得電鍍效率變得低下起來，過度提高鍍液中硫酸含量還會(huì)影響到鍍層的光亮度和平整性。

硫酸銅作為銅鍍層的主要來源，其含量過低時(shí)容易使高電流區(qū)燒焦，并降低了電鍍效率，而含量過高會(huì)導(dǎo)致鍍液的分散性和深鍍能力變差。

圖3 孔線共鍍銅正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析

添加劑a主要吸附在電流密度小的區(qū)域（孔內(nèi)），從而加速孔內(nèi)的沉積；而添加劑a主要吸附在電流密度大的區(qū)域（板面），從而起到抑制板面沉積的作用。

3 精細(xì)線路狀態(tài)分析

3.1 線路結(jié)合力分析

為了檢測孔線共鍍制作精細(xì)線路的結(jié)合力，我們將3M強(qiáng)力膠均勻貼在孔線共鍍制作精細(xì)線路部分，并迅速撕下膠帶，觀察膠帶上有無銅顆粒脫落的痕跡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1號、7號、9號、10號在進(jìn)行結(jié)合力測試時(shí)發(fā)現(xiàn)膠帶上粘有少許銅顆粒，2號、3號、15號的銅顆粒比1號、7號、9號、10號的銅顆粒要少；而5號、6號、7號在做結(jié)合力測試時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)有銅顆粒脫落的跡象，這就說明在此工藝條件下的線路結(jié)合力是最好的。

3.2 線路蝕刻因子分析

圖4為精細(xì)線路的平面和截面圖，由截面圖可知，線孔共鍍所得的精細(xì)線路側(cè)蝕量非常小，對6號實(shí)驗(yàn)制作的50 μm/75 μm精細(xì)線路的蝕刻因子進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)該組合下的蝕刻因子為10.2，且線路的制作效果非常理想。

3.3 鍍層光亮性分析

在鍍層光亮性分析中我們將6號、7號實(shí)驗(yàn)板面放大了100倍，其結(jié)果如圖5所示。

圖4 線路平面和截面圖

在對兩者的電鍍過程進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)兩組實(shí)驗(yàn)所用的鍍液添加劑用量差別很大，但它們的銅酸比幾乎相差無幾。

這就說明了在銅酸比一定時(shí)，鍍層的光亮性受添加劑的影響較大，這是由于光亮劑在很大程度上影響了鍍層的晶核形成和成長速度所致。通過對比實(shí)驗(yàn)說明6號添加劑配比較7號要好，它可以更好實(shí)現(xiàn)晶核的形成和抑制晶核的生長，從而使得鍍層結(jié)晶更加細(xì)致，排列更加緊密，最終表現(xiàn)出較好的光亮性。

圖5 實(shí)驗(yàn)板光亮性

4 結(jié)論

通過對電鍍后導(dǎo)通孔的深鍍能力、精細(xì)線路結(jié)合力及鍍層的光亮性經(jīng)過綜合評分，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析得出電鍍效果受添加劑的影響較大，受銅酸比影響次之。各因素對導(dǎo)通孔及精細(xì)線路的電鍍效果的影響順序?yàn)椋禾砑觿゛添加劑b硫酸銅濃度硫酸濃度，此時(shí)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)最佳配方為A2B2C1D4，即硫酸銅濃度為45 g/L，硫酸濃度為220 g/L，添加劑a濃度為0.6 ml/L，添加劑b濃度為20 ml/L。