陈剑红

摘 要：随着HDI印制电路板产品市场的需求越来越大，电路板的通孔及盲孔的制作技术有待提高的必要。高密度，小微孔板的设计需要利用盲孔、埋孔和通孔的结构来将层与层之间相连接。制作工厂一般是先处理盲孔电镀填铜后，再进行通孔的电镀。工艺流程过于复杂，需要经过两次电镀工序才能完成，对于需求高量产的制作工厂来说，这种工序严重浪费工时。文章为改善这一困难，试验了将通孔和盲孔一次性制作，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。

关键词：高密度电路板；盲孔；通盲孔同镀；降低成本

中图分类号：TN405 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0102-03

Abstract： With the increasing demand of HDI printed circuit board product market， it is necessary to improve the through hole and blind hole manufacturing technology of circuit board. The design of high density， small hole plate needs to use the structure of blind hole， buried hole and through hole to connect layer to layer. The manufacture factory usually processes the blind hole electroplating to fill the copper first， and then carries on the through hole electroplating. The process is too complex and requires two electroplating processes to be completed， which is a serious waste of time for manufacturing plants that require high volume production. In order to improve this difficulty， this paper tests that the through hole and blind hole can be made in one time， so as to reduce the production cost， improve the product quality and shorten the production period.

Keywords： high density circuit board； blind hole； through blind hole same plating； reduce cost

1 概述

电路板的通孔电镀和盲孔填铜工艺是经过两次电镀制成，电镀产线一直是高密度电路板的难产工序，产能及员工工时严重被浪费。用脉冲电流结合水平电镀线设备和垂直连续电镀设备来制作通孔的电镀和盲孔的填铜工艺。试验通盲孔同时电镀是先在水平电镀线上预先镀上5～8μm的铜厚，再一同做盲孔填铜的工序。脉冲电镀相对普通电流电镀来说具有导电性能好、耐腐蚀性、及易于焊接等优势。

水平脉冲电镀中影响超等角沉积的主要因素是电镀液体中的成分：有机添加剂载运剂、光亮剂及整平剂。整平剂的作用是置换高电流密度区的光亮剂，降低电镀速率以达到平衡电镀速度的效果。抑制剂可与氯离子产生共同作用被吸附在阴极表面来降低电镀速率。在机添加剂的推动下周期反向脉冲电镀完成盲孔电镀填孔（38-46um）。电镀液体通过高速的循环泵循环，便于镀液在板面上均匀流动，以达到电流平衡的作用。

2 实验

2.1 实验原料及仪器设备

原材料：1/3OZ的铜箔，含胶量为57%的半固化片，氧化铜粉，双氧水（30%），硫酸（98%），有机添加剂光亮剂，整平剂抑和制剂等。

仪器设备：水平脉冲电镀线设备，垂直连续电镀线设备，金相显微镜，AOI自动光学检测设备，焊锡炉，回流焊。

2.2 实验过程

在同镀的测试板中，制作盲孔的填铜电镀缸内需要放置高铜低酸镀液，制作通孔的缸内需要放置高酸低铜镀液。为试验在同一时间进行通孔电镀和盲孔填铜的电镀，故采用了特殊的电镀工艺流程，调整不同的药水配方。

具體的流程如下：开料→内层线路→内层蚀刻→AOI扫描→棕色氧化→压合→激光钻孔→机械钻孔→整板电镀→外层线路→外层蚀刻→AOI扫描→后工序。

电镀是本次试验的重要工序，具体工艺流程是在水平脉冲电镀的基础上加上垂直连续电镀，即先水平电镀线上将通孔和盲孔预先镀上5～8μm的铜厚，再将电路板一同在垂直连续电镀线上做通孔的孔壁镀铜和盲孔孔径的填铜。电镀设备上的垂直电镀需由阴极的移动再加上空气搅拌的帮助来完成，但这种旧方式还不能在电镀的同时将盲孔的孔径填满铜。所以，为了制成垂直连续电镀线的设备，在原电镀线的基础上安装了高速循环泵的设置，另外又在阴极的两侧多加两排喷射管来达到效果。

3 分析与讨论

水平电镀线上将通孔和盲孔预先镀上5～8μm铜厚的各个工艺参数已接近稳定，已不需再进行特别试验。这次试验主要是在同镀过程中所采用的垂直连续电镀线设置，需要在该设备的镀铜缸中调整各种电镀液体的比例，具体如下，有机添加剂抑制剂：整平剂：光亮剂=49：13：1。需重点考虑主要影响的因素有电流密度、电镀时间、线速和泵浦频率。在优化试验的方案上，设计了正交试验，查看如下表1，在表格数据中选取符合要求的最好参数组合。

对于盲孔填铜的凹陷值和电镀孔铜厚度作为这次试验的分析结果。生产试验了共6块测试板，在每块板上切取28个切片使用显微观察进行分析对比，得到一定的规率，当通孔和盲孔同时电镀时一般是盲孔有较大的凹陷率，而通孔的孔铜接近品质要求。根据对比观察而发现：当通孔和盲孔的间距越小时，则同镀的效果越差。

查看表2方差分析的表结果，泵浦频率和电流密度对指数影响程度为97.9%及98.7%，说明显著的影响因素是泵浦频率和电流密度；线速对数据影响程度为94.5%，此时线速是具有一定的影响因素；电镀时间对数据造成的影响程度为64%，说明电镀时间对此影响不大。从以上数据得知对盲孔填铜陷值影响最小的组合：电流密度->泵浦频率->线速->电镀时间。

通过对试验板做了性能的测试，重点是检查通孔和盲孔同镀后两种孔的孔径及孔铜是否符合品质要求。参看图1所示，是从测试板上做切片得到的热应力测试的结果切片图。

上图1的热应力测试图中检查出，受测试的电路板均符合IPC-A-600G的检验标准要求：层与层之间没有出现爆板，压合后没有起白点及起泡等不良现象。

测试样板经过三次，每次10秒最高温度为260℃的回流焊测试后符合品质检测的要求：内层连接的位置没有分离，没有孔角位裂开的痕迹，没有孔壁镀铜断裂等不良情况。

4 结论

通过这次试验得出了有效的工艺结果，将通孔的孔壁镀铜和盲孔孔径的填铜的工序同一时间电镀制成。重点研究了使用水平脉冲电镀线设备将盲孔的孔径填上铜的方案，试验得出脉冲电流的密度、线速、泵浦频率、电镀的时间和通孔与盲孔之间的间距影响了通孔电镀和盲孔填铜同镀的效果。通过试验分析优化电镀参数，结合了特殊的电镀制作工艺得出：电路板在有通孔的孔径0.208mm、0.254mm、0.3mm；盲孔孔径有0.15mm、0.127mm、0.1mm和0.08mm，通孔和盲孔间距在0.15mm和0.2mm设计里，其同镀的效果都符合品质检验要求。相对原有的先填平孔铜再钻通孔后电镀的流程来说，通孔电镀和盲孔填平铜一同电镀完成的这一工艺有效降低了HDI板的生产成本，减少工艺流程，缩短生产周期，有效改善生产品质，提高准时交货率。

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