[转帖]高厚径比多层板电镀工艺实践 高厚径, 多层板, 工艺, 转帖, 电镀

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文章对本公司PCB制造过程中的高板厚孔径比多层板用常规方法镀铜，分散性较差，提出了解决办法，通过优化工艺，强化管理，采用高分散性光剂配合高酸低铜镀液，在板厚孔径比为8：1镀铜，T、P值达到73.7%，取得了良好的效果，基本满足了目前生产的需要。

　　关键词：高厚径比多层板 镀铜 深镀能力

　　随着电子工业的迅速发展，各行各业对印制电路的技术要求也越来越高，质量的要求也越来越严，尤其是表面贴装和BGA技术的突起，推动着印制板技术的进步。这就对电镀工艺提出了更高的要求。特别是图形电镀，不仅要求板面镀层均匀，厚度差小，而且又必须具有优良的物理特征。保证蚀刻后的线路精度。对于高板厚孔径比多层板，孔径越来截止小，板厚孔径比越来越大。一般的生产板板厚孔径比即为5-8：1的多层板，个别的板板厚孔径比甚至在10：1以上的。用常规的电镀方法电镀，在镀铜上仍有许多问题。而目前对镀层的要求不仅要均镀性好，而且要求有高的分散性，即孔口与孔中心的镀层厚度差要小。

　　目前解决大板厚孔径比多层板电镀方法很多，主要的却只有两种方法，即脉冲电流电镀和低电流电镀方法。前者，设备昂贵，须有较大的投入，这对许多厂来说是可望而不可及的。后者采用低电流电镀方法，我们可以利用现有的电镀生产设备稍做更改,挖掘潜力,优化工艺和强化镀液的维护和管理，较大的改善了电镀的分散性及深镀能力，减少镀层的“狗脊”现象，满足大板厚孔径比多层板制作的要求。以适应电子行业对PCB更高要求，从而大大增强企业的竞争力，为公司的发展起了积极的促进作用。

　　如下，我们将简要介绍怎么优化电镀工艺，强化管理，以提高大板厚孔径比PCB的品质。

　　一高板厚比多层板低电流电镀的设备要求

　　由于高板厚孔径比多层板孔径小，溶液不易在孔中心交换，孔中心没有足够的铜离子来进行还原。故采用一般的阴极移动电镀线是难以胜任高板厚孔径比多层板生产的。因此，镀线不仅就具有阴极移动，还要有良好的空气搅拌，连续循环过滤，屏蔽和阴板振荡等。只有这样，才能使镀液铜离子在孔中心有足够的浓度。

　　数流电源

　　稳定的电压及直流电流输出，对电镀镀层质量的保证亦相当重要。我们通常选用4-6V及误差低于5%的整流器。采用双面供电，可使线路板两面线路镀层分布较为均匀。

二优化电镀工艺

　　众所周知，对于高板厚孔径比多层电镀，为克服“狗脊”现象，须从提高镀液的分散性，深镀能力入手，在镀液的选择，添加剂的类型，阴极电流密度和生产的控制参数等方面的确立就显的相当重要。

　　1、镀液的选择

　　镀铜液种类繁多，如硫酸盐型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型及氰化物型。酸性硫酸盐镀液以客观存在的成分简单，溶液稳定，操作简便，成本低廉，基本配方和工艺相同，只是添加剂各异，现已被绝大多数厂家选用。

　　高酸低铜基本配方及工艺参数

项目 工艺参数及要求 
CuSo4.5H2O 50-70g/L 
H2SO4 200-250g/L 
C1- 40-80m1/L 
温度 20-25℃ 
阴极电流密度 0.5-2.0A/dm2 
添加剂 适量 
搅拌 有 
过滤 循环过滤 
阴极移动及振荡 有 

　　(1)硫酸铜

　　硫酸铜它作为酸性硫酸铜镀液中的主盐，本身的质量必须有充分的保证，通常先电镀级以上级别的材料，硫酸铜的作用是在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极上获的电子沉积出铜镀层。而提高硫酸铜含量可以提高允许电流密度，避免高电位烧焦，但会使镀液的分散性降低；降级低硫酸铜的含量，镀液的分散性就会有所提高。

　　（2）硫酸

　　硫酸的主要作用是增加镀液的导电性，CP级以上的材料是必要的，硫酸的浓度对镀液的分散性和镀层的机械性能有影响。硫酸浓度低镀液的分散性差，镀层的光亮范围变小；硫酸浓度高，镀液的分散能力好。

　　高酸低铜酸铜液，对于高板厚孔径比多层板电镀非常重要。我们通常选用酸铜比在15-18；1的酸性镀铜液。

　　（3）氯离子

　　氯离子是阴极活化剂，它可以帮助阳极的正常溶解，当浓度低于20g/1时，镀层会产生条纹状粗层，易出现针孔和烧焦；娄保证阳极的正常溶解和光剂发挥良好的作用，通过对氯离子进行定时监测，使镀液保持最佳的工作状态。

　　2、高分散添加剂的采用

　　随着电镀添加剂的开发和发展，高分散电镀添加剂也越来越多。如ATOTECH的Cupracid plus;LeaRonal的Copper Gleam 2001 ；殷田的Copper brightener C-330等。不管那种高分散性酸铜添加剂，其主要成分均包括载体，主光剂和整平部分等，它们在控制镀层的特性，低电流密度铜墙铁壁的沉积速率上，均发挥着重要的作用。

　　（1）载体

　　作为载体它本身是一种大分子的聚氧化合物。载体在阴极表面被吸收，并由于啬扩张系数而改善扩张层。如把氯离子加入到电镀液中，载体和氯离子结合，由于增加了镀液体系的极化电阴而引起抑制作用，使沉积层形成有序排列结构，而一不易使板烧焦。

　　（2）主光剂

　　主光剂主要是二硫化物型化合物，它可促使载体的抑制作用。故主光剂具有细化晶粒的作用，它影响着晶粒的结构，张力强度和延展性能，从而改善镀层的质量。

　　（3）整平剂

　　整平剂多为杂环化合物和燃料，它们对抵电流密度区的光亮度和溶液的平整性能有显著影响。

　　3、低电流密度电镀

　　为了达到好的分散性，配合高酸低铜镀液，高分散性酸铜添加剂。采用电流密度电镀体系，将大板厚孔径比多层板集中在优化的镀槽中生产，通过降低阴极电流密度，适当延长电镀时间，以满足小孔径铜厚的有求。

三强化镀液的维护和管理

　　1、定期分析镀液中的各种组分，如硫酸铜，硫酸和氯离子含量等，使之处于最佳工作状态。

　　2、添加剂的补充，由于添加剂的不断消耗，我们根据安培小时，进行自动添加，并且每周对镀液做赫尔槽试片，及时对镀液的添加进行调整，以保证光剂在镀液中的含量。

　　3、定期对槽液进行碳处理

　　在电镀过程中，由于添加剂的分解及干湿膜的溶出物对镀液的污染，我们通常每三个月对酸铜墙铁壁镀液进行碳处理一次。

　　为适应高板厚孔径比多层板的需要，实际生产中我们首先用哈林槽对各种高分散性添加剂进行筛选，其试验条件为酸铜比15:1，槽温25℃，极距5：1，镀铜时间30min，阴极电流密度分别采用1.0ASD，1.5ASD和2.0ASD镀铜分散能力（TP）计算公式为TP=（K-M1/M2）/K-1*100%经反复试验比较，最终选出一种适合我公司现有生产条件使用的、深镀能力强的一类光剂。

　　经试板和生产实践，获得了较好的Throwing ower试板条件为，用板厚为1.6mm、2.0mm、2.4mm和3.0mm的双面覆铜板，孔径为0.3-0.8mm的板进行评估，在优化后的酸铜镀液中镀铜，在此我们公选用φ0.3mm的孔径进行简要说明，金相检测孔壁铜厚，结果如下表：

　　φ0.3mm孔径于不同板厚镀铜深镀能力比较

板厚 电流密度 时间 T.P值 板厚孔径比 
1.6mm 1ASD 120分钟 91.6% 5.3:1 
1.6mm 2ASD 60分钟 99.1% 
2.0mm 1ASD 120分钟 85.7% 6.7:1 
2.0mm 2ASD 60分钟 80.9% 
2.4mm 1ASD 120分钟 73.7% 8:1 
2.4mm 2ASD 60分钟 53.9% 
3.0mm 2ASD 60分钟 43.0% 10:1 

　　从试验结果看出，经过工艺优化和采用高分散添加剂后，电镀的深镀能力有了较大的提高，从而为生产大板厚孔径比多层板创造了有力的条件。

　　总之，我们利用现有的电镀设备，在不增加很多投资的情况下，通过利用高分散电镀添加剂，优化工艺条件，强化镀液的维护和管理，使原胡的电镀设备发挥更好的电镀性能，已满足大板厚孔径比多层板的生产需要。