HDI板通盲孔同时开窗电镀的制作方法_黄海蛟

印制电路信息2013 No.4HDI板 HDI Boards
HDI板通盲孔同时开窗电镀的制作方法
Paper Code: S-018
黄海蛟 李学明 叶应才 翟青霞
（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518132）
摘 要 现阶段通盲孔位于同一层的HDI板，生产流程较长，制作成本较高，文章通过从优化生
产流程，缩短生产周期，降低制作难度角度出发，设计出一种通盲孔同时开窗电镀的
工艺技术，对通盲孔同时开窗电镀的工艺技术提出一些见解。

关键词 高密度互连板；盲孔；通孔；开窗电镀
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2014）04-0183-03
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
Abstract 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
diffi culty, this paper fi nds out a technology to window and plate simultaneously for both via and blind holes.
Key words HDI PCB; Blind Hole; Via Hole; Window and Plating
1 前言
随着高密度互连（HDI）板市场的迅速发展，电子产品的微型化、高集成化程度越来越高，促使在HDI板的设计中孔的分布越来越密集、结构越来越复杂。

以下针对同一层次盲孔与通孔（此处通孔为Via in Pad，即孔上需设计焊盘）同时存在的结构进行流程优化，通过将激光盲孔与通孔同时开窗电镀的方法，将盲孔与通孔镀铜一次性制作，以达到降低生产成本、提高产品品质和缩短生产周期的效果。

2 流程设计及难度分析
针对不同类型及要求的HDI板，在流程设计上存在较大的差异；布线密度的增加，尺寸的轻薄化，要求产品满足可制作性和可靠性。

以下是同一层次同时包含Via in Pad的盲孔与通孔的4种不同流程，及优略势分析对比。

2.1 4种不同流程设计
（1）流程①（通孔、盲孔一起制作）
前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜→整板填孔→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→后工序（2）流程②（通孔、盲孔一起制作）
前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜→整板填孔→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→减铜→砂带磨板→后工序
（3）流程③（通孔、盲孔分开制作）
前流程→激光钻孔→沉铜、板电→切片分析→
印制电路信息 2013 No.4
HDI板 HDI Boards 镀孔图形→填孔电镀→切片分析→退膜→砂带磨板→钻树脂塞孔→沉铜、板电→镀孔图形→镀孔→切片分析→退膜→树脂塞孔→砂带磨板→后工序
（4）流程④（通盲孔同时开窗电镀流程）前流程→激光钻孔→钻树脂塞孔→沉铜、板电→镀孔图形→填孔电镀→切片分析→退膜→砂带磨板→后工序
2.2 流程对比分析
从以上对比分析可以看出，流程④相对其他三种流程较为简短，并且能够满足高阶叠孔HDI 和线宽/线隙分布密集的产品制作要求，同时起到节约成本的效果。

以下利用实例对流程④进行详解。

2.3 难点分析
2.3.1 控制盲孔与通孔孔铜的增长速率
通盲孔同时电镀主要难点在于控制盲孔与通孔孔铜的增长速率。

由于通孔为Via in Pad 孔，需树脂塞孔填平，故在填孔后需控制通孔的孔铜及电镀后的孔径大小，以保证树脂塞孔饱满，这就需对盲孔与通孔孔铜的增长速率进行控制。

2.3.2 填孔质量评价尺度
填孔表现可用不同的尺度来评估，而“填孔率（% via filling ）”及“凹陷深度”是最常见的，“相对镀层厚度（RDT ）”是近年提出的尺度，用以评估填孔表现。

RDT （Relative Deposition Thickness ）定义为盲孔内镀层厚度与面铜厚度之比值，是一个较好的表示填充性能的指数。

等厚的填充对应于RDT 值为1，
如图1所示。

一个填孔产品显示填孔率100%，可能RDT 值只有2或3。

这表示此填孔产品须要较厚的电镀厚度来完成由盲孔底部向上的填孔机制，较厚的电镀厚度不利于后续制程细线路的制作。

图1 填空率via fill（VF%），凹陷深度（D）及相对镀层厚度（RDT）
2.3.3 电镀液要求
在生产过程中，填孔流程都要求保证有高的填孔率，低凹陷深度及高相对层厚度，对于HDI 的应用，填盲孔及通孔深度能力需同时兼顾。

通孔深度能力同时受到槽液导电性及通孔孔径、孔深之影响。

相对于填孔电镀液，高通孔深度能力的电镀液组成为高酸，低铜及高导电率。

而填孔电镀液则具有较低的导电率，这是由于高硫酸铜浓度所致。

对于HDI 的应用，电镀液需同时兼顾填孔表现及通孔深度能力，如图2所示。

图2 通孔深度能力＞80%（通孔纵横比5:1，电流密度1.8A/dm 2，电镀厚度20 m）
表1 4种流程的优略势对比
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（1）盲孔填平率达到85%以上；
（2）孔铜厚度测量合格，如表2的切片图所示；（3）孔壁耐热冲击测试，热冲击288 ℃×10 s ×3次无孔铜剥离或裂痕。

表3 切片图
4 总结
本文通过对盲孔与通孔不同电镀流程进行分析试验，探索通盲孔同时开窗电镀的流程设计及制作难点。

主要结论如下：
通过对4种通孔、盲孔电镀流程进行分析，对比出第④种流程既可以满足通盲孔同时电镀要求，又可节约成本，起到一举两得的作用；
重点选取控制盲孔与通孔孔铜的增长速率、填孔质量评价尺度、电镀液要求分析讨论，明确概念和理论模型，有助于试验的进行；
设计了一种8层的通盲孔同时电镀的产品，使用流程④制作，最后得到测试合格的产品。

流程④主要应用填孔电镀液对盲孔与通孔孔铜增长速率比，在盲孔填平时满足通孔孔铜及孔径要求，且可以保证底铜在填孔过程中不变，以利于高精细线路的制作；由于盲孔的孔径大小、通孔的孔径大小、孔的分布及纵横比对通盲孔同时电镀存在局限性太大，设计时需对以上不同因素进行综合考虑。

参考文献
[1]黎钦源等. 高厚径比HDI 通盲孔电镀参数研究[J]. 印制电路信息, 2009(S1).
[2]张伟东. 电镀填孔影响因素分析[J]. 印制电路信息, 2012,09.
第一作者简介
黄海蛟，现担任研发工程师，主要负责HDI 类PCB 产品的研发和转量产工作。

3 通盲孔一起开窗电镀制作
3.1 产品设计
设计产品结构图如图3所示。

图3 设计的产品结构图
产品其他结构特点表2所示：
3.2 通盲孔同时电镀制作过程
使用上述的流程④，对产品进行实际生产测试。

具体各工序制作参数如下：
（1）钻孔：采用直接打铜将激光盲孔钻出，通孔使用机械钻孔钻出；
（2）沉铜、板电：闪镀一层6 μm ~ 8 μm 的铜，防止表铜增长太厚，不利于精密线路制作；
（3）镀孔图形：镀孔图形需将盲孔与通孔全部开窗，开窗单边比孔大0.075 mm ；开窗不宜过大，否则会导致填孔后需打磨的孔面积大，研磨难度增大；
（4）填孔电镀：需控制通孔与盲孔铜厚的增长比率，试板安排在盲孔填孔线电镀，电流从小到大分三段填孔，电流为：10A ×1H+14A ×1H+23A ×1H ；填孔后进行切片分析：盲孔填满度135%，通孔孔铜40 μm ~ 50 μm ，盲孔与通孔的填孔速率比在2.5:1左右，切片图如表2所示：
（5）树脂塞孔：填孔后进行切片分析，通孔孔铜40 μm ~ 50 μm ，通孔孔径0.16 mm ，纵横比达9:1，树脂塞孔采用真空塞孔，磨板后测量铜厚，表铜可控制在1/3 oz 。

3.3 制作效果
经过以上分析和制作，产品各项指标测量及可
靠性效果如下。

表2 设计产品的其他结构特点。