印制电路板水平电镀技术.doc

  随着微电子技术的飞速进展,印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的进展。促使印制电路设计大量采纳微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计,使得印制电路板制造技术难度更高,特不是多层板通孔的纵横比超过5:1及积层板中大量采纳的较深的盲孔,使常规的垂直电镀工艺不能满足高质量、高可靠性互连孔的技术要求。其要紧缘故需从电镀原理关于电流分布状态进行分析,通过实际电镀时发觉孔内电流的分布呈现腰鼓形,出现孔内电流分布由孔边到孔中央逐渐降低,致使大量的铜沉积在表面与孔边,无法确保孔中央需铜的部位铜层应达到的标准厚度,有时铜层极薄或无铜层,严峻时会造成无可挽回的损失,导致大量的多层板报废。为解决量产中产品质量问题,目前都从电流及添加剂方面去解决深孔电镀问题。在高纵横比印制电路板电镀铜工艺中,大多差不多上在优质的添加剂的辅助作用下,配合适度的空气搅拌和阴极移动,在相对较低的电流密度条件下进行的。使孔内的电极反应操纵区加大,电镀添加剂的作用才能显示出来,再加上阴极移动特不有利于镀液的深镀能力的提高,镀件的极化度加大,镀层电结晶过程中晶核的形成速度与晶粒长大速度相互补偿,从而获得高韧性铜层。 然而当通孔的纵横比接着增大或出现深盲孔的情况下,这两种工艺措施就显得无力,因此产生水平电镀技术。它是垂直电镀法技术进展的接着,也确实是在垂直电镀工艺的基础上进展起来的新颖电镀技术。这种技术的关键确实是应制造出相适应的、相互配套的水平电镀系统,能使高分散能力的镀液,在改进供电方式和其它辅助装置的配合下,显示出比垂直电镀法更为优异的功能作用。 水平电镀与垂直电镀方法和原理是相同的,都必须具有阴阳两极,通电后产生电极反应使电解液主成份产生电离,使带电的正离子向电极反应区的负相移动;带电的负离子向电极反应区的正相移动,因此产生金属沉积镀层和放出气体。因为金属在阴极沉积的过程分为三步:即金属的水化离子向阴极扩散;第二步确实是金属水化离子在通过双电层时,逐步脱水,并吸附在阴极的表面上;第三步确实是吸附在阴极表面的金属离子同意电子而进入金属晶格中。从实际观看到作业槽的情况是固相的电极与液相电镀液的界面之间的无法观看到的异相电子传递反应。其结构可用电镀理论中的双电层原理来讲明,当电极为阴极并处于极化状态情况下,则被水分子包围并带有正电荷的阳离子,因静电作用力而有序的排列在阴极附近,最靠近阴极的阳离子中心点所构成的设相面而称之亥姆霍兹(Helmholtz)外层,该外层距电极的距离约约1-10纳米。然而由于亥姆霍兹外层的阳离子所带正电荷的总电量,其正电荷量不足以中和阴极上的负电荷。而离阴极较远的镀液受到对流的阻碍,其溶液层的阳离子浓度要比阴离子浓度高一些。此层由于静电力作用比亥姆霍兹外层要小,又要受到热运动的阻碍,阳离子排列并不像亥姆霍兹外层紧密而又整齐,此层称之谓扩散层。扩散层的厚度与镀液的流淌速率成反比。也确实是镀液的流淌速率越快,扩散层就越薄,反则厚,一般扩散层的厚度约5-50微米。离阴极就更远,对流所到达的镀液层称之谓主体镀液。因为溶液的产生的对流作用会阻碍到镀液浓度的均匀性。扩散层中的铜离子靠镀液靠扩散及离子的迁移方式输送到亥姆霍兹外层。而主体镀液中的铜离子却靠对流作用及离子迁移将其输送到阴极表面。所在在水平电镀过程中,镀液中的铜离子是靠三种方式进行输送到阴极的附近形成双电层。 镀液的对流的产生是采纳外部现内部以机械搅拌和泵的搅拌、电极本身的摆动或旋转方式,以及温差引起的电镀液的流淌。在越靠近固体电极的表面的地点,由于其磨擦阻力的阻碍至使电镀液的流淌变得越来越缓慢,现在的固体电极表面的对流速率为零。从电极表面到对流镀液间所形成的速率梯度层称之谓流淌界面层。该流淌界面层的厚度约为扩散层厚度的的十倍,故扩散层内离子的输送几乎不受对流作用的阻碍。 在电埸的作用下,电镀液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。其迁移的速率用公式表示如下:                        u=ze0E/6(r(