电流密度对填孔效果影响研究

朱常军 何小国

（四会富仕电子科技股份有限公司，广东 肇庆 526236 ）

0 前言

随着电子产品逐步往轻、薄、短、小、集成化方向发展，产品的微型化、高集成化程度越来越高，推动HDI孔加工由简单的盲埋孔向复杂的电镀填埋孔发展。电镀填埋孔有利于叠孔和盘上孔设计，提高了载板密度，有利于改善电气性能，提高连接可靠性，提升运行频率以及避免电磁干扰。填孔和电气互连同时完成，避免了树脂、导电胶填孔造成的缺陷和填孔材料不一致导致的CTE差异现象。电镀填孔后表面没有凹陷，有利于精细线路的制作，孔内为铜柱，导电性能与散热性能相比导电树脂更加优异，因此电镀填孔的应用越来越广。本文通过几种不同的电镀方法，探寻影响电镀填孔的影响因素。

1 实验

1.1 不同电镀时间对填孔效果的影响

1.1.1 填孔电镀实验条件

填孔电镀镀液组成，见表1所示。填孔电镀添加剂采用A公司3组成分，龙门电镀线电镀。

1.1.2 实验方案

实验板盲孔制作采用三菱激光机钻孔，孔径为0.100 mm，介质层使用型号1080玻纤布RC64%、 t0.076 mm半固化片。对应孔径0.100 mm进行填孔电镀，电流密度使用9.5 ASF，分别填孔电镀10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min，然后分别对同一位置取样进行切片研磨及观察。

表1 填孔电镀液组成

1.1.3 不同电镀时间对填孔结果及分析

图1 不同位置不同电镀时间切片情况

不同位置、不同时间条件下，填孔情况见图1。从切片结果可以看出，填孔电镀时，填铜沉积速度最快，处于孔底拐角位置，再由孔底的两边向中间生长填铜；此时孔底铜的沉积速度相对于孔的两侧较缓慢（见表1，10～30 min）。当电镀时间到达30～40 min区间时，孔底铜的沉积速度开始急剧加速；到达60 min时，孔内铜的沉积速度开始下降，然后其沉积速度与孔的表面铜厚沉积速度趋于一致，最终孔的凹陷度保持在一个稳定的值。

1.2 不同孔径、电镀时间组合填孔效果

1.2.1 填孔电镀实验条件

填孔电镀镀液组成，采用龙门电镀线电镀；选择不同的电流密度和电镀时间（见表2所示）。

1.2.2 实验方案

盲孔制作采用三菱激光机钻孔，孔径分别为0.100 mm、0.125 mm、0.150 mm。

介质层：（1）使用型号1080玻纤布RC64%，t0.076 mm半固化片，对应孔径0.100 mm；（2）使用型号1080玻纤布RC70%、 t0.081 mm半固化片，对应孔径0.125 mm；（3）使用型号3313玻纤布RC59% 、t0.104 mm半固化片，对应孔径0.150 mm；（4）使用型号2116玻纤布RC58%、 t0.130 mm半固化片，对应孔径0.150 mm。

1.2.3 电镀填孔结果

不同的介质层、孔径、电流密度及电镀时间所得到的填孔结果（见表2所示）。

2 实验结果及分析

不同孔径的电镀最佳参数分别如下：

（1）表2序号A-3，使用介质层型号1080 RC64%t0.076 mm半固化片，对应孔径0.100 mm进行填孔电镀，电镀条件9.5 ASF×40＋14 ASF×45 min，填孔后无空洞发生，凹陷量4～6 μm。

（2）表2序号B-2，使用介质层型号1080 RC70%t0.081 mm 半固化片，对应孔径0.125 mm进行填孔电镀；电镀条件9.5 ASF×90 min＋14 ASF×35 min，填孔后无空洞发生，凹陷量5～8 μm。

（3）表2序号C-2，使用介质层型号3313 RC59%t0.104 mm半固化片，对应孔径0.150 mm进行填孔电镀；电镀条件9.5ASF×60 min＋14 ASF× 60 min，填孔后无空洞发生，凹陷量5～9 μm。

（4）表2序号D-3，使用介质层型号2116 RC58%t0.130 mm半固化片，对应孔径0.150 mm进行填孔电镀；电镀条件9.5 ASF×60 min＋14 ASF×115 min，填孔后无空洞发生，凹陷量10～15 μm。

这些最佳电镀填孔参数的共同特点是先小电流密度将孔底部填满，当底部填满后马上启用大电流，可杜绝空洞发生，同时也缩短了加工时间。

填孔效果不同的切片，见图2所示。

3 结论

（1）激光孔填孔电镀时填铜生长速度最快为孔底拐角位置，然后由孔底两边向中间生长。不同时间段铜的生长速度不一样，当达到一定时间时，孔里铜的生长速度与表面铜厚的生长速度趋于一致，此时填孔凹陷达到最小值，若要保证填孔凹陷最小，此时必须停止电镀。

表2 介质、孔径、电流密度及电镀时间

图2 填孔切片图

（2）由于填孔电镀时铜的生长特性，采用二次分段电流填孔，先小电流密度将孔底完全填充，然后再用大电流加快铜的生长，可有效避免填孔空洞现象及减小填孔凹陷量，同时也可减少加工时间，提高生产效率。