一种渐薄型孔无铜原因探析
一种渐薄型孔无铜原因探析
孔金属化是PCB制程中最重要的工序，本文就一种渐薄类型的孔无铜表现形态、成因及解决方案谈一些个人理解和认识。
渐薄类型的孔无铜均有一共性，即孔内铜层从孔口至孔中央逐渐减薄，直至铜层消失。具体见图片一、二：部分客户对此类型孔无铜的误判如下：
1. 锡光剂深镀（走位）能力差而致电锡不良；
2. PTH 异常，孔内未沉上铜；
3. 镀铜的深镀能力差。
在实际生产中，渐薄型孔无铜屡见不鲜。究其原因，无外乎是导电基材上（板电一铜或沉厚铜层）存在阻碍电镀铜沉积的阻镀层。以下就这种阻镀层的产生及预防进行分析。在板电一铜或沉厚铜的下工序线路显影过程中，PCB板面未交联聚合的油墨溶解于显影液，含有油墨高分子的显影液经循环泵再次喷洒至PCB板面及孔内，此时如果后续的压力水洗（含水洗水质）不足以将PCB板面及孔内含油墨高分子的残存物冲洗干净，那么残存的油墨高分子化合物就会在孔壁反粘从而形成一层薄薄的阻镀层，愈到孔中央，清洗效果愈差，阻镀层出现的机率愈大，小孔尤甚。（显影段的多级水洗只是一个不断稀释残留物的过程，目的是将残留物尽可能地稀释）
明白高分子反粘阻镀层是导致孔内电铜层渐薄的罪魁祸首后，问题的焦点就集中于保证孔内的清洗效果以清除反粘的阻镀层。对症下药，方能治本。此外，处理现实问题的前提是必需正视、尊重客户现有的生产条件，如线路和阻焊、干膜和湿膜共享显影机、水洗流量受环保限制等。曾有客户寄希望于加大图电前处理的微蚀量能除去孔内阻镀层，但遗憾的是于事无补，反倒落下微蚀过度而导致孔无铜。正确的解决方法应该是强化显影干制程的保养，同时图电前处理选用除油效果优良的酸性除油剂。
EC-51酸性除油剂能配合客户很好地解决此类孔铜自孔口至孔中央逐渐减薄的孔无铜现象，正确使用EC-51酸性除油剂需注意以下事项：1. EC-51水洗要求稍严，要求水洗充分，因其含有的湿润剂清洗不净可能导致铜缸和镍缸有较多的泡沫。2. EC-51专为湿膜设计，使用湿膜或者黑油的板，如果孔内镀不上镍或铜，用EC-51处理后可解决。对细线距干膜应适当降低开缸量，控制EC-51含量为4%，防止过高的除油剂含量攻击干膜线边导致犬齿状镀层，另外，EC-51对干膜渐薄型孔无铜效果也不错。3. 冬天是此类问题的高发时段（因气温低，水洗性差），提高除油效果的最有效办法是升温（升高浓度贡献不大，还会加大水洗压力），温度一般控制30～35度，过低的温度不利于保证除油效果；过高的温度易发生除油剂攻击油墨而导致渗镀。在手动线，还应
配合手动摇摆、加装过滤器来保证孔内药液贯通。如客户生产条件恶劣，EC-51的换缸周期应缩短为15～20平方尺/升。
电镀铜配方工艺、盲孔电镀配方工艺及电镀处理技术开发
电镀系列之二：电镀铜工艺及配方技术开发 线路板在制作过程中，通孔经过孔金属化后往往要经过电镀铜来加厚孔铜，增强电路的耐候性能。通常涉及到的镀铜过程包括普通电镀铜以及盲孔填孔。线路板中使用的电镀铜技术主要还是酸铜，其镀液组成为硫酸、硫酸铜、氯离子、光亮剂（B）、整平剂（L）以及载运剂（C）。B L C B B C B C B C B B B B L B L C B B C B C B C B B B B L B C L B C L B C L B C L 图1、添加剂B、C、L 的作用机理 光亮剂（B）：吸附于低电流密度区并提高沉积速率； 整平剂（L）：快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积； 载运剂（C）：携带光剂进入低电流密度区，提高低电流密度区的沉积速率；三剂一起作用，达到铜面、孔铜一起电镀，产生光亮镀层。 （1）PCB 普通电镀铜 禾川化学经过研究，开发出一款适用于PCB 孔电镀铜药水，具有以下特点： （1）镀液容易控制，镀层平整度高； （2）镀层致密性好，不易产生针孔； （3）可快速获得镜面光亮及整平特性； （4）添加剂消耗量稳定，消耗量少； （5）通孔电镀效果好，TP 值大于80%，延展性，热应力等参数符合PCB
标准。 图2、PCB电镀铜效果图 （2）FPC普通电镀铜 禾川化学经过研究，开发出一款适用于FPC孔铜电镀的药水，具有以下特点：（1）镀液容易控制，镀层平整度高； （2）镀层延展性好，耐折度好； （3）可快速获得镜面光亮及整平特性； （4）添加剂消耗量稳定，消耗量少； （5）通孔电镀效果好，TP值大于120%，延展性，热应力等参数符合PCB 标准。 图3、FPC电镀铜效果图 （3）盲孔填空电镀 填孔电镀添加剂的组成：光亮剂（B又称加速剂），其作用减小极化，促进铜
电镀铜
电镀铜 工程培训材料- 电镀铜 铜具有良好的导电性和良好的机械性能，能与其它金属形成良好的金属键，获得镀层间良好的结合力。因此，印制析制作过程中采用镀铜工艺。 1 电镀铜的机理 镀液的主要成分是硫酸铜和硫酸。在直流电的作用下，阴阳极发生电解反应，阳极铜失去子变成Cu2+溶于溶液中，阴极Cu2+获得电子还原成Cu原子。具体反应如下： 1.1 阴极反应 Cu2++ 2e-? Cu 副反应Cu+ + e-? Cu Cu2+ + e-? Cu+ 由于铜的还原电位比H+高得多，所以一般不会有H2析出。 1.2 阳极反应 Cu ? 2e-? Cu2+ 副反应Cu ? e-? Cu+ 在足够硫酸环境下，亦有如下反应 2 Cu+ + 1/2O2 + 2H+? 2 Cu2+ + H2O 当硫酸含量较低时，有如下反应 2 Cu+ + 2H2O ? 2 Cu(OH)2 + 2H+ 2 Cu(OH)2 ? Cu2O + H2O Cu2O即成“铜粉”，有Cu2O出现时镀层会变得疏松粗糙。 2 电镀锡机理 电镀锡与电镀铜机理一样利用电解作用获得金属镀层。 阴极反应Sn2+ + 2e- ? Sn 阳极反应Sn - 2e- ? Sn2+ 镀锡溶液主要成分是硫酸亚锡与硫酸。 3 电镀线各药水缸成份及作用 3.1 除油缸 主要成份为酸性除油剂，它可以清除板面污渍，指纹及菲林碎等杂质，获得清洁的基铜表面。 3.2 微蚀缸 主要成份硫酸钠和硫酸溶液，如本公司所用的也有硫酸和双氧水型。 微蚀作用可以除待镀线路与孔内镀层的氧化层，增加其表面的粗糙度，从而提高与镀层有结合力。 3.3 浸酸缸 主要成份H2SO4 浸酸缸可以去除铜表面轻微的氧化层，同时防止污物污染铜缸。
电镀填孔工艺影响因素
科技成果：电镀填孔工艺影响因素 电子产品的体积日趋轻薄短小，通盲孔上直接叠孔(viaonHole或Viaonvia)是获得高密度互连的设计方法。要做好叠孔，首先应将孔底平坦性做好。典型的平坦孔面的制作方法有好几种，电镀填孔(ViaFillingPlating)工艺就是其中具有代表性的一种。 电镀填孔工艺除了可以减少额外制程开发的必要性，也与现行的工艺设备兼容，有利于获得良好的可靠性。 电镀填孔有以下几方面的优点： (1)有利于设计叠孔(Stacked)和盘上孔(via.on.Pad)： (2)改善电气性能，有助于高频设计; (3)有助于散热; (4)塞孔和电气互连一步完成; (5)盲孔内用电镀铜填满，可靠性更高，导电性能比导电胶更好。 电镀填孔是目前各PCB制造商和药水商研究的热门课题。Atotech、Shipley、奥野、伊希特化及Ebara等国外知名药水厂商都已推出自己的产品，抢占市场份额。 2电镀填孔的影响参数 电镀填孔工艺虽然已经研究了很多，但真正大规模生产尚有待时日。其中一个因素就是，电镀填孔的影响因素很多。如图1所示，电镀填孔的影响因素基本上可以分为三类：化学影响因素、物理影响因素与基板影响因素，其中化学影响因素又可以分为无机成分与有机添加剂。下面将就上述三种影响因素一一加以简单介绍。 2.1化学影响因素 2.1.1无机化学成分 无机化学成分包括铜(Cu2+)离子、硫酸和氯化物。
(1)硫酸铜。硫酸铜是镀液中铜离子的主要来源。镀液中铜离子通过阴极和阳极之间的库仑平衡，维持浓度不变。通常阳极材料和镀层材料是一样的，在这里铜既是阳极也是离子源。当然，阳极也可以采用不溶性阳极，Cu2+采用槽外溶解补加的方式，如采用纯铜角、CuO粉末、CuCO3等。但是，需要注意的是，采用槽外补加的方式，极易混入空气气泡，在低电流区使Cu2+处于超饱和临界状态，不易析出。值得注意的是，提高铜离子浓度对通孔分散能力有负面影响。 (2)硫酸。硫酸用于增强镀液的导电性，增加硫酸浓度可以降低槽液的电阻与提高电镀的效率。 但是如果填孔电镀过程中硫酸浓度增加，影响填孔的铜离子补充，将造成填孔不良。在填孔电镀时一般会使用低硫酸浓度系统，以期获得较好的填孔效果。 (3)酸铜比。传统的高酸低铜(Cw+：Ccu2+=8～13)体系适用于通孔电镀，电镀填孔应采用低酸高铜(Cw+：Ccu2+=3～10)镀液体系。这是因为为了获得良好的填孔效果，微导通孔内的电镀速率应大于基板表面的电镀速率，在这种情况下，与传统的电镀通孔的电镀溶液相比，溶液配方由高酸低铜改为低酸高铜，保证了凹陷处铜离子的供应无后顾之忧。 (4)氯离子。氯离子的作用主要是让铜离子与金属铜在双电层间形成稳定转换的电子传递桥梁。 在电镀过程中，氯离子在阳极可帮助均匀溶解咬蚀磷铜球，在阳极表面形成一层均匀的阳极膜。在阴极与抑制剂协同作用让铜离子稳定沉积，降低极化，使镀层精细。 另外，常规的氯离子分析是在紫外可见光分光光度计进行的，而由于电镀填孔镀液对氯离子浓度的要求较严格，同时硫酸铜镀液呈蓝色，对分光光度计的测量影响很大，所以应考虑采用自动电位滴定分析。 2、1.2有机添加剂 采用有机添加剂可以使镀层铜晶粒精细化，改善分散能力，使镀层光亮、整平。酸性镀铜液中添加剂类型主要有三种：载运剂(Carrier)、整平剂(Leveler)和光亮剂(Brighte ner)。
孔无铜分析
孔无铜原因分析及改善对策 一、原因分析： 1、沉铜孔无铜； 2、孔内有油造成孔无铜； 3、微蚀过度造成孔无铜； 4、电镀不良造成孔无铜； 5、钻咀烧孔或粉尘堵孔造成孔无铜； 二、改善对策： 1、沉铜孔无铜： a、整孔剂造成的孔无铜：是因整孔剂的化学浓度不平衡或失效， 整孔剂的作用是调整孔壁上绝缘基材的电性，以利于后续吸附 钯离子，确保化学铜覆盖完全，如果整孔剂的化学浓度不平衡 或失效，会导致孔无铜。 b、活化剂：主要成份是pd、有机酸、亚锡离子及氯化物。孔壁 要有金属钯均匀沉积上，就必须要控制好各方面的参数符合要 求，以我们现用的活化剂为例： ①、温度控制在35-44℃，温度低了造成钯沉积上去的密度不够， 造成化学铜覆盖不完全；温度高了因反应过快，材料成本增 加。 ②、浓度比色控制在80%--100%，如果浓度低了造成钯沉积上去的密度不够， 化学铜覆盖不完全；浓度高了因反应过快，材料成本增加。 ③、在生产过程中要维护好活化剂的溶液，如果污染程度较严重， 会造成孔壁沉积的钯不致密，导致后续化学铜覆盖不完全。 c、加速剂：主要成份是有机酸，是用以去除孔壁吸附的亚锡和氯 离子化合物，露出后续反应的催化金属钯。我们现在用的加速 剂，化学浓度控制在0.35-0.50N，如果浓度高了把金属钯都去 掉了，导致后续化学铜覆盖不完全。如果浓度低了，去除孔壁
吸附的亚锡和氯离子化合物效果不良，导致后续化学铜覆盖不完全。 d、化学铜参数的控制是关系到化学铜覆盖好坏的关键，以我司目 前所使用的药水参数为例： ①、温度控制在25--32℃，温度低了药液活性不好，造成孔无 铜；如果温度超过38℃时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。 ②、Cu2+控制在1.5—3.0g/L，Cu2+含量低了药液活性不好，造成 孔化不良； 如果浓度超过3.5g/L时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过 滤，否则药液有可能造成报废。Cu2+控制主要通过添加沉铜 A液进行控制。 ③、NaOH控制在10.5—13.0g/L为宜，NaOH含量低了药液活性 不好，造成孔化不良。NaOH控制主要通过添加沉铜B液进行控制，B液内含有药液的稳定剂，正常情况下A液和B液是 1：1进行补充添加的。 ④、HCHO控制在4.0—8.0g/L，HCHO含量低了药液活性不好， 造成孔化不良，如果浓度超过8.0g/L时，因药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。HCHO控制主要通过添加沉铜C液进行控制，A液内也含有HCHO的药液成分，所以添加HCHO时，先要计算好补充A液时的HCHO浓度升高量。 ⑤、沉铜的负载量控制在0.15—0.25ft2/L，负载量低了药液活 性不好，造成孔化不良；如果负载量超过0.25ft2/L时，因 药液反应快，铜离子释出也快，造成板面铜粒而返工甚至报废，这样沉铜药液要立即进行过滤，否则药液有可能造成报废。生产时第一缸板必须要用铜板进行拖缸，使沉铜药液的
盲孔和通孔同步电镀工艺-solidst
印制线路板盲孔电镀填充工艺 熊海平 摘要介绍了一种利用直流电源进行微盲孔和通孔同时电镀的工艺，同时给出了相关的工艺条件和电镀效果。 关键词盲孔通孔同步电镀 Printed Circuit Board Micro-via′s Filling Process Abstract This paper introduced a copper plating process for micro-via filling and through hole plating simultaneously in DC application. Meanwhile, the plating parameters and results were been expressed Key Words Micro-via filling through hole plating 0 前言 微盲孔（Blind Micro-via）电镀铜填充多用于IC晶片载板产业，在电子产品轻、薄、短、小化的发展趋势要求下，印制线路板的布线密度越来越高,这就要求板上的孔径必须越来越小.在导通盲孔上直接叠孔的结构是实现最高布线密度的有效方法之一.就常规的垂直线电镀经验而言，一般通孔中的电镀层厚度要小于板面电镀铜层的厚度，由此可推断，盲孔在电镀过程中，由于受电镀液在孔内的对流性差以及其它客观条件的限制，要想得到理想的填充效果，存在相当大的技术难度。因此，水平电镀设备，脉冲电源等被应用来解决这类难题。是不是垂直电镀线就没办法使盲孔和通孔在同一制程中达到理想的电镀效果呢？事实并非如此，只要我们对设备合理改进，设定合理的工艺流程和参数，对孔径在180微米以下，深度不超过100微米的任意孔径/深度的盲孔，一般能得到较完美的填充。 1．设备要求 毫无疑问，传统的阴极移动加空气搅拌的垂直线电镀方式是不可能圆满完成盲孔填充任务的，必须在此基础上对设备进行适当的改造。最常见的改进方法是，添加高速循环泵，如果电镀槽尺寸许可，在阴极两侧添置两排喷射管，让经循环泵高速流出的镀液，经喷管喷射阴极范围内的有效电镀区域。很多设备商已经在此方面做了相当成功的研究，生产线上已不乏成功使用的范例。 2．工艺流程及电镀参数设定 酸性电镀铜添加剂中的各组份功能和作用原理在很多文献中有详尽的描述，一般而言，常规的全板和图形电镀添加剂中包含着加速剂、抑制剂、润湿剂等主要成分，它们的作用和功能各异，电镀的效果取决于它们的协同效应。作为盲孔电镀的添加剂，如果继续采用这种常规的方式，很难得到理想的填充效果，因为加速剂在孔周的吸附浓度远大于盲孔内壁和底部吸附浓度，铜离子在孔周的交换速率也远大于孔内，因此，在孔周镀层增长速度远大于孔底和孔壁，最终结果如果往往是在盲孔填充过程中，孔内容易出现空洞，如图1。
填孔电镀品质可靠性的研究和探讨.
2011秋季国际PcB技术/信息论坛孔化与电镀Hole Processing and Plating 填孔电镀品质可靠性的研究和探讨 Paper Code:S-021 彭涛田维丰刘晨姜雪飞彭卫红刘东 深圳崇达多层线路板有限公司 摘要填孔电镀是满足PCB高密度化、更小化、更便宜的一种重要途径。随着电子行业和PCB 行业的高速发展,填孔电镀的需求量增长迅速,填孔电镀的应用也日广泛,填孔电镀 的生产难度也相应增加。填孔电镀是一种新工艺流程,相对普通电镀铜而言,其反应 机理复杂,过程控制更难监控,品质可靠性低。本文主要讲述填孔电镀反应机理,并 通过DOE试验来探讨如何提升填孔电镀工艺能力和品质可靠性。 关键词填孔电镀i填充率 中图分类号:TN41文献标识码:A 文章编号:1009—0096(2011增刊-0153-06 The research and investigation of filling plating quality and reliability PENG Tao TIAN Wei-feng L1UChert JIANGXue-fei PENG Wei-hong L1UDong
Abstract In the process of PCB jointing brigade,the via air ladder Call bring on the jointing solder air and it will debase the jointing intension and quailty dependability,because of above.more and more customers require the via ofHDl circuitry board should be done by filling?in plating.In the relafiv9ly ofnormal plating,the reaction mechanism offilling—in plating is more complex,the process control is moFe difficult to be watched,and the quailty dependability is worse.The letterpress tell of the reaction mechanism of filling—in plating,discuss the way how to step up the technical ability offilling—in plating by DOE experiment and quailty dependability. Key words filling plating;filling ratio 1为什么需要填孔 1.1PCB高密度化、高精细化的发展趋势 随着电子产业的高密度、高精细化,HDI板焊盘直径和间距的逐渐减小,使盲孔孑L径也逐渐减小,盲孔厚径 比随之加大,普通的电镀药水和传统的电镀工艺不能达到盲孔镀铜的效果,为保证盲孔d6质的可靠性,更多生 产厂家选择专用盲孔电镀药水或增加填孔流程。 .】53. 孔化与电镀HoIeProcessing and Plaling 2011秋季国际PcB技术,信息论坛 圉1盲孔高厚径比使品质可靠性降低
微盲孔填充及通孔金属化-技术选择及解决方案
微盲孔填充及通孔金属化:技术选择及解决方案 摘要| 电子产品向轻、薄、短、微型化的发展趋势要求印制线路板及包装材料的空间体积向更小型化发展，高密度互连(HDI)技术已经成为发展的必然趋势。线路板的功能可靠性很大程度上取决于直接金属化、微盲孔填充及通孔金属化的品质。 为改善流程的性能，人们往往会提高工艺流程的复杂程度，使用不同类型的添加剂，这使流程更加难以控制。另外，PPR 脉冲电镀技术作为一种解决方案已被应用，最终还是要通过功能性化学品的氧化还原保护作用来维持添加剂的稳定性。 一项新的技术已经问世，此技术简单而又能有效地控制流程，可实现微孔填充与通孔金属化同步进行，已经在整板电镀和图形电镀的应用中得到了证实与认可。该技术可应用于传统垂直起落的浸入式直流电镀生产线。另外，此项新技术添加剂的使用量少，从而延长了镀液使用寿命，流程品质也易于管理与控制。 引言 线路板在机加工之后的微、通孔板，孔壁裸露的电介质必须经过金属化和镀铜导电处理，毫无疑问，其目的是为了确保良好的导电性和稳定的性能，特别是在定期热应力处理后。 在印制线路板电介质的直接金属化概念中，ENVISION HDI工艺在HDI印制线路板的生产中被认为是高可靠性、高产量的环保工艺。 这项新工艺可使微盲孔填充及通孔金属化同步进行，使用普通的直流电源就具有优异的深镀能力。另外一些研究显示，CUPROSTAR CVF1不改变电源及镀槽设计的条件下仍能保证填盲孔，不影响通孔电镀的性能。 本文总结了CUPROSTAR CVF1最新研发结果、工艺的潜能以及对不同操作控制条件的兼容性，描述了微盲孔和通孔的物理特性和导电聚合体用于硬板和软板的直接金属化技术新的发展方向以及与CVF1电镀的兼容性。 CUPROSTAR CVF1
孔无铜跟进报告
To：正天伟/朱副总 Cc：冉总 Fm：正天伟客服/唐永生 Date：2012-1-9 APP： NO：HY120101 SUB：孔无铜原因分析及跟进报告 一、目的 为贵司找出孔无铜的根本原因，提高品质合格率。增加与贵司良好的合作关系。 二、问题描述 据贵司反馈近段时间生产板孔无铜的问题比较频繁。 三、现场了解情况 2012年1月6日下午赶到贵司首先查看孔无铜板的具体状况。经了解，主要有D28010、D26931、D26485三个料号产生孔无铜。经观察，孔径为0.4mm的小孔孔无铜比例占90%,孔径为1.0以上的大孔孔无铜比例占10%。平均1PCS上孔无铜达2-5个孔数。见下表 四、切片分析原因 1、取D28010料号做4个切片，图片如下：（孔径：0.4mm） 切片特征描述：孔口到孔中间铜厚足渐变薄，最后断裂。根据以上图片分析孔无铜的原因为镀铜深镀不良或显影不净。但把图片放大400倍后观察孔内状况，各孔内均有钻孔粗糙度过大的问题。
2、取D26931料号做4 个切片，图下如下： 钻孔粗糙度过大导致沉 不上铜而最终产生孔无铜。 3、取D26485料号做8个切片，图片如下： 切片特征描述：断裂位在于孔中间或孔口处，且孔铜呈对称平行状断裂现象。根据以上图片分析孔无铜主要因油墨入孔所致，且部份切片用肉眼可明显看到有油墨在孔内残留。另在现场跟进过程中，发现此料号显影后的板孔内也有大量油墨在孔内残留。同时，贵司线路检验人员都有检查到孔内存在油墨的现象，待返工处理。 五、结论 通过以上切片分析造成孔无铜的主要原因为油墨入孔、钻孔粗糙度过大导致孔内沉不上铜。
六、临时改善措施 保养显影机，清洗喷嘴，更换显影液。 七、跟进内容 为查找料号D28010孔无铜的真实原因，且报废数量较大不够出货，贵司需补料处理。因此，针对D28010补料的90 PNL 从沉铜开始跟进到中测后观察是否还有孔无铜的问题。 1、 按正常流程过完沉厚铜。 A ：生产中测试沉积速率为1.6um 。 B ：测试背光达10级。以下为背光图： 2、 沉铜后烘干进入液态做线路。 3、 显影后进行全检再做图电。 4、 图电微蚀缸控制参数。 浓度: Na 2S 2O 8:28.4g/L ，H 2SO 4：1.6% 温度: 25℃ 时间: 30S 微蚀速率不能测试(无仪器) 5、 微蚀后按正常流程完成电镀与蚀刻。 6、蚀刻检验后进行中测，以下为中测结果： 通过对显影机保养及更换显影液以后孔破率由16%下降到6.6%。相对之前有较大的改善。 7、 对孔无铜板再进行切片分析 8、 结果：本次造孔无铜的原因不是电铜深镀不良,而为钻孔粗糙度过大与蚀刻后磨板过度且
VCP填孔电镀工艺配方介绍
线路板VCP电镀铜添加剂的应用实例 (周生电镀导师) 六年前本人写过一篇文章《ST-2000镀铜光亮剂配方的应用实例》，其中写道：ST2000最早是日本公司配方，后被乐思收购。经过多年的应用和不断改进，ST2000已经成为最常用和应用最广泛的PCB镀铜光亮剂之一，更有后来的高深镀能力镀铜光亮剂，专门针对高纵横比的微小孔的通孔镀铜。当时的切片数据如下： 当时的结论如下：
在6年前，88%的深镀能力已经可以保证当时的高端PCB的生产，对于垂直电镀线TP值达到88%就是一款优良的PCB镀铜添加剂了。但是ST2000已经不能满足今天高端PCB的生产要求了，特别是VCP贯孔要求TP值100%甚至更高，填孔电镀更是要求TP值大于200%。PCB镀铜的主要目的是加厚通孔中的铜层厚度，如果TP值低于100%，则大量的金属铜被加厚在铜面上了。对于填孔而言，要求铜面镀1微米厚度的铜层，孔里能达到2微米以上的铜厚。这就对镀铜光亮剂提出了新的要求，ST2000显然是做不到的。 目前市场上能够满足上述要求的有麦德美的VF100、VF200、OMG的PC630等产品，都具有高TP值特征，TP值在100-250%。 我们对比实验结果如下：（通常电流不会这么大，一般30ASF就是大电流了） 4ASD大电流镀铜30分钟，板厚2毫米，孔径0.25毫米，厚径比8;1,测试结果： 孔中央铜厚度与面铜厚度比值（TP） 乐思镀铜 40-41% 赛伦巴斯 43-44% OMG 52-53% 4ASD的超大电流对小孔镀铜是极大考验，对比结果能看出OMG的优势，在OMG基础上改进的配方可以做到70-75%的TP，正常20-30ASF的电流，TP值轻松超过100%。 VCP镀铜可使用单剂型生产补充及极低的消耗量(0.075-0.2ml /Amp.Hr) 。 若为生产高阶产品，也可改用双剂型控制，且可以CVS 及Hull Cell 进行分析控制管理。此类添加剂中不含任何染料，且添加剂本身之稳定性
填孔镀铜配方组成,工艺流程及技术研究进展
填孔镀铜配方组成，工艺流程及技术研究进展 摘要：文章简述了填孔电镀的概况、工艺以及填孔工艺中的镀铜添加剂 关键词：电镀；填孔；镀铜添加剂； 1前言 从20世纪60年代开始，PCB行业就采用孔金属化和电镀技术来解决层间连接或导通的问题。实际上过去、现在和将来，在PCB进行电镀铜的最核心问题是解决孔内镀铜连通、镀铜厚度均匀性和填孔镀铜方面等问题。随着PCB行业产品的高密度化和结构多样化的发展，PCB电镀技术有了飞快的进步，但是电镀铜的核心问题仍然没有得到有效的解决。到目前为止，PCB行业电镀经历了常规直流电镀—直接电镀—脉冲电镀—新型直流电镀等过程，核心仍然是围绕着PCB层间“孔”导通的问题。 在孔金属化过程中，采用填铜工艺可以提高电路板层间的导通性能，改善产品的导热性，减少孔内孔洞，降低传输信号的损失，这将有效的提高电子产品的可靠性和稳定性。在填孔镀铜工艺中添加剂组分之间的相互作用直接影响着填铜工艺的顺利进行，因此，了解镀铜添加剂的作用原理对填孔电镀工艺非常重要。 禾川化学是一家专业从事精细化学品以及高分子分析、研发的公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师
解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！ 2填孔电镀的工艺流程 2.1填孔镀铜的机理 填孔电镀添加剂由三类组份组成：光亮剂（又称加速剂），其作用减小极化，促进铜的沉积、细化晶粒；载运剂（又称抑制剂），增加阴极极化，降低表面张力，协助光亮剂作用；整平剂，抑制高电流密度区域铜的沉积。微盲孔孔底和孔内沉积速率的差异主要来源于添加剂在孔内不同位置吸附分布，其分布形成过程如下： 1、由于整平剂带正电，最易吸附在孔口电位最负的位置，并且其扩散速率较慢因此在孔底位置整平剂浓度较低； 2、加速剂最易在低电流密度区域富集，并且其扩散速率快，因此，孔底加速剂浓度较高； 3、在孔口电位最负，同时对流最强烈，整平剂将逐渐替代抑制剂加强对孔口的抑制，最终使得微孔底部的铜沉积速率大于表面沉积速率，从而达到填孔的效果。 2.2填孔镀铜的过程 填孔镀铜过程主要分为四个时期：起始期、爆发期、回复期、平衡期。 （1）起始期：在此阶段，分散于电镀液中的各添加剂，如抑制剂因分子
针对FPC电镀孔无铜事件的分析
针对电镀近期孔无铜事件分析报告 一、主要原因分析： 1、活化处理不良，活化液活性不够，温度太低，孔内不清洁，药液受到污染。 2.活化剂中钯离子含量不足，导致在活化过程中无法形成足够的胶体钯沉积在基材表面，在后续沉铜过程中，缺少钯离子催化而导致孔壁沉铜不良，引起孔内无金属缺陷。 二.次要原因： 1.生产中管理者安排不到位，没有人来监控与管理，生产线处于失控状态。 2..图形转移与COV前处理时，微蚀次数过多，咬蚀底铜。 3..预浸与活化比重无法分析，导致无添加依据比重严重超标。 4..工艺操作条件控制不在范围内. 5..生产中化学铜的PH值过低，活性太弱，沉铜速率过慢，由于化学铜需要强碱条件下才能进行，PH过低时甲醛还原能力下降，影响沉铜反应速率，造成沉铜不良。 6..钻孔质量太差，由于钻头不锋利，在钻孔过程中有大量的覆箔板切屑和钻渣残留在孔壁上至使这些部位沉积不上铜。 7..化学镀铜液组分浓度配比失调，PTH药液和镀液负载过大. 三.改善预防措施：改善时间：（10.18-10.21） 1..将负载过大和以污染的预侵药水更换。
2.在PTH生产过程中，对于活化缸及沉铜缸，应保证缸内各个组分维持在正常的浓度范围内，以保证化学反应的有序进行，除此之外，缸内PTH值及温度等也会影响孔壁内侧沉铜效果，应持续对其监控，要求每班开班和生产中每4小时分析一次，并做好相关记录。 3.PTH生产过程中适当提高活化缸及沉铜缸电振幅度，将原来的19o调为23o。 4.严格管控钻孔钻刀的使用时间以减少孔内切屑与杂质。（需要钻孔工序控制） 5.立即申购比重计，每班分析一次预浸，活化的比重，调整比重范围，始终控制在17Beo以上。 6.PTH后板电流密度从原来的1.6ASF改为1.5ASF，采用小电流长时间镀法，以保证孔内铜离子足够，保证孔壁电镀效果达到最佳。 7.减少图形与COV前处理微蚀次少，返工次数控制在2次以下。 8.增强员工的专业技能培训，每月至少培训3次以上。 9.每班生产中每蓝板必须做背光检测，并保留样品，由领班或技术员审核全程监控孔铜效果。 10.镀铜线首缸必须做切片试验，生产中每3缸板做一次切片试验。 11.活化缸内加装加热管，将温度控制在35℃~40℃，以增强
深孔电镀孔无铜缺陷成因探讨及改善
深孔电镀孔无铜缺陷成因探讨及改善 摘要随着线路板技术的不断发展，深孔电镀正逐渐成为线路板电镀技术的发展方向及目标，而由于深孔电镀产品纵横比高的特点，PTH流程极易出现孔内无金属现象，造成后续孔 内电镀不佳等缺陷。本文针对多层线路板尤其是高纵横比线路板在PTH加工制造过程中 容易出现的孔内无金属问题进行详细分析，并针对不同类型的PTH孔内无金属现象确定 改善措施，以应对高纵横比PCB产品对PTH工序所带来的挑战。 关键词深孔电镀 PTH 高纵横比孔内无金属 Causes and Improvement of Hole Without Copper during Deep Hole Plating ZHANG Yan-sheng DENG Dan ZHU Tuo TIAN Wei-feng ZHOU Yi CUI Qing-peng Abstract: As the circuit board technology unceasing development, deep-hole plating is gradually becoming the direction and target. PTH (plated throw hole) prone to no metal hole because of the high aspect ratio features, causing the defects such as poor hole-plating. This paper analyzed the poor hole-plating during PTH manufacturing process based on the multilayer circuit board, especially high aspect ratio wiring board. Improvement measures to different poor hole-plating types were put forward to cope with the high aspect ratio PCB products on the PTH process challenges. Key words: deep-hole plating; PTH; high aspect ratio; hole without metal 1前言 随着电子产品与技术的不断发展创新，电子产品的设计概念逐渐走向轻薄、短小,印刷电路板(PCB)的设计也在向小孔径、高密度、多层数、细线路的方向发展。而伴随线路板层数厚度增加和孔径的减小，产品通孔厚径比增加明显，PTH加工难度逐渐加大，易导致孔内无金属现象频发。针对此类问题，本文通过药水异常、特殊设计及生产操作等方面介绍深孔电镀在PTH过程中孔内无金属现象产生的具体原因，并根据不同原因确定预防及改善措施，确保PTH良好，保证后续深孔电镀效果。 2线路板PTH原理 PTH也称电镀通孔，主要作用是通过化学方法在绝缘的孔内基材上沉积上一层薄铜，为后续电镀提供导电层，从而达到内外层导通的作用。PTH主要流程如下图1所示：
填孔电镀技术
填孔电镀Dimple 对高阶高密度互联产品的影响2009-10-22 15:21:56资料来源:PCBcity作者: 陈文德、陈臣 摘要：文章主要介绍填孔电镀的发展与填孔电镀Dimple 对高阶高密度互联产品的影响及其相关检测设备的应用对填孔电镀品质的作用。 关键词：盲孔；填孔电镀；Dimple；Smear；IC；BGA；BallPitch；BallArray； 一、引言： HDI 板市场的迅速发展，主要来自于手机、IC 封装以及笔记本电脑的应用。目前，国内HDI 的主要用途是手机、笔记本电脑和其他数码产品，三者比例为90% 、5% 、5% 。 根据高阶HDI 板件的用途---3G板或IC载板，它的未来增长非常迅速：未来几年全球3G手机增长将超过30% ，我国发放3G 牌照；它代表PCB的技术发展方向，3G手机的高速传输、多功能、高集成，必须具有提供强大的传输运行载体。为解决高速传输、多功能、高集成发展带来的高密度布线与高频传输，开创了盲孔填铜工艺，以增强传输信号的高保真与增大BGA区BallArray 的排列密度（BallPitch 减小）。 二、HDI 高密度的发展趋势： 电子产品的小型化给元器件制造和印制板加工业带来了一系列的挑战：产品越小，元器件集成程度就越大，对于元器件生产商来说，解决办法就是大幅度增加单位面积上的引脚数，IC 元器件封装由QFP 、TCP ( tapecarrier package) 向BGA 、CSP 转变，同时朝向更高阶的FC 发展（其线宽/ 间距达到60nm/ 60 nm ）。与之相适应，HDI 线宽/ 间距也由4mil /4mil (100um/ 100um ) 大小变为3 mil /3 mil ( 75um/ 75 um) ，乃至于目前的60um/ 60 um ；其内部结构与加工技术也在不断变化以满足其更薄、更密、更小的要求。 HDI 发展为实现表面BGA 区BallArray 的高密度排列，进而采用了积层的方式来将表面走线引入内层，HDI 孔的加工经历着从简单的盲埋孔板到目前的高阶填孔板，在小孔加工与处理技术上，先后产生了VOP（ViaOn Pad ）、StaggerVia 、StepVia 、SkipVia 、StackVia 、ELIC（EveryLayer Interconnection ）等设计，以用来解决HDI 中BGA 区域BallArray 的高密度排列，部分设计叠构参见图2。 以下为部分高端HDI 微孔的叠构图：
电镀铜原理概
电镀铜（二） 3.4操作条件的影响 3.4.1温度 温度对镀液性能影响很大，温度提高，会导致允许的电流密度提高，加快电极反应速度，但温度过高，会加快添加剂的分解，使添加剂的消耗增加，同时镀层光亮度降低，镀层结晶粗糙。温度太低，虽然添加剂的消耗降低，但允许电流密度降低，高电流区容易烧焦。一般以20-300C为佳。 3.4.2电流密度 当镀液组成，添加剂，温度，搅拌等因素一定时，镀液所允许的电流密度范围也就一定了，为了提高生产效率，在保证镀层质量的前提下，应尽量使用高的电流密度。电流密度不同，沉积速度也不同。表8-5给出了不同电流密度下的沉积速度(以阴极电流效率100％计）。
表8-5 电流密度与沉积速度 镀液的最佳电流密度一定，但由于印制电板的图形多种多样，难以估计出准确的施镀面积，也就难以得出一个最佳的电流值。问题的症结在于正确测算图形电镀的施镀面积。下面介绍三种测算施镀面积的方法。 1）膜面积积分仪： 此仪器利用待镀印制板图形的生产底版，对光通过与阻挡不同，亦即底版黑色部分不透光，而透明部分光通过，将测得光通量自动转换成面积，再加上孔的面积，即可算出整个板面图形待镀面积。需指出的
是，由于底片上焊盘是实心的，多测了钻孔时钻掉部分的面积，而孔壁面积只能计算，孔壁面积S=πDH,D一孔径，H一板厚，每种孔径的孔壁面积只要算出一个；再乘以孔数即可。此法准确，但价格较贵，在国外已推广使用，国内很多大厂家也在使用。 2）称重计量法： 剪取一小块覆铜箔单面板，测量出一面的总面积，将板子在800C烘干1小时，干燥冷至室温，用天平称取总重量（Wo）.在此板上作阴纹保护图形，蚀掉电镀图形部分的铜箔，清洗后按上法烘干称重，得除去电镀图形铜箔后的重量（W1）,最后全部蚀刻掉剩余铜箔，清洗后按上法干燥称重，得无铜箔基体的净重（W2）,按下式可算出待电镀图形的面积S: S=S0X(W0-W1)/(W0-W2) 式中：S0 覆铜箔板的面积。 (W0-W1) 电镀图形部分铜箔重量。 (W0-W2) 铜箔总重量。
一种渐薄型孔无铜原因探析
一种渐薄型孔无铜原因探析 孔金属化是PCB制程中最重要的工序，本文就一种渐薄类型的孔无铜表现形态、成因及解决方案谈一些个人理解和认识。 渐薄类型的孔无铜均有一共性，即孔内铜层从孔口至孔中央逐渐减薄，直至铜层消失。具体见图片一、二：部分客户对此类型孔无铜的误判如下： 1. 锡光剂深镀（走位）能力差而致电锡不良； 2. PTH 异常，孔内未沉上铜； 3. 镀铜的深镀能力差。 在实际生产中，渐薄型孔无铜屡见不鲜。究其原因，无外乎是导电基材上（板电一铜或沉厚铜层）存在阻碍电镀铜沉积的阻镀层。以下就这种阻镀层的产生及预防进行分析。在板电一铜或沉厚铜的下工序线路显影过程中，PCB板面未交联聚合的油墨溶解于显影液，含有油墨高分子的显影液经循环泵再次喷洒至PCB板面及孔内，此时如果后续的压力水洗（含水洗水质）不足以将PCB板面及孔内含油墨高分子的残存物冲洗干净，那么残存的油墨高分子化合物就会在孔壁反粘从而形成一层薄薄的阻镀层，愈到孔中央，清洗效果愈差，阻镀层出现的机率愈大，小孔尤甚。（显影段的多级水洗只是一个不断稀释残留物的过程，目的是将残留物尽可能地稀释）
明白高分子反粘阻镀层是导致孔内电铜层渐薄的罪魁祸首后，问题的焦点就集中于保证孔内的清洗效果以清除反粘的阻镀层。对症下药，方能治本。此外，处理现实问题的前提是必需正视、尊重客户现有的生产条件，如线路和阻焊、干膜和湿膜共享显影机、水洗流量受环保限制等。曾有客户寄希望于加大图电前处理的微蚀量能除去孔内阻镀层，但遗憾的是于事无补，反倒落下微蚀过度而导致孔无铜。正确的解决方法应该是强化显影干制程的保养，同时图电前处理选用除油效果优良的酸性除油剂。 EC-51酸性除油剂能配合客户很好地解决此类孔铜自孔口至孔中央逐渐减薄的孔无铜现象，正确使用EC-51酸性除油剂需注意以下事项：1. EC-51水洗要求稍严，要求水洗充分，因其含有的湿润剂清洗不净可能导致铜缸和镍缸有较多的泡沫。2. EC-51专为湿膜设计，使用湿膜或者黑油的板，如果孔内镀不上镍或铜，用EC-51处理后可解决。对细线距干膜应适当降低开缸量，控制EC-51含量为4%，防止过高的除油剂含量攻击干膜线边导致犬齿状镀层，另外，EC-51对干膜渐薄型孔无铜效果也不错。3. 冬天是此类问题的高发时段（因气温低，水洗性差），提高除油效果的最有效办法是升温（升高浓度贡献不大，还会加大水洗压力），温度一般控制30～35度，过低的温度不利于保证除油效果；过高的温度易发生除油剂攻击油墨而导致渗镀。在手动线，还应
PCB线路板孔沉铜内无铜的原因分析
PCB板孔沉铜的原因分析及对策 采用不同树脂系统和材质基板，树脂系统不同，也导致沉铜处理时活化效果和沉铜时明显差异差异性。特别是一些CEM复合基板材和高频板银基材特异性，在做化学沉铜处理时，需要采取一些较为特殊方法处理一下，假若按正常化学沉铜有时很难达到良好效果。 基板前处理问题。一些基板可能会吸潮和本身在压合成基板时部分树脂固化不良，这样在钻孔时可能会因为树脂本身强度不够而造成钻孔质量很差，钻污多或孔壁树脂撕挖严重等，因此开料时进行必要烘烤是应该。此外一些多层板层压后也可能会出现pp半固化片基材区树枝固化不良状况，也会直接影响钻孔和除胶渣活化沉铜等。钻孔状况太差，主要表现为:孔内树脂粉尘多，孔壁粗糙，空口毛刺严重，孔内毛刺，内层铜箔钉头，玻璃纤维区撕扯断面长短不齐等，都会对化学铜造成一定质量隐患。 刷板除了机械方法处理去基板表面污染和清除孔口毛刺/披锋外，进行表面清洁，在很多情况下，同时也起到清洗除去孔内粉尘作用。特别是多一些不经过除胶渣工艺处理双面板来说就更为重要。还有一点要说明，大家不要认为有了除胶渣就可以出去孔内胶渣和粉尘，其实很多情况下，除胶渣工艺对粉尘处理效果极为有限，因为在槽液中粉尘会形成小胶团，使槽液很难处理到，这个胶团吸附在孔壁上可能形成孔内镀瘤，也有可能在后续加工过程中从孔壁脱落，这样也可能造成孔内点状无铜，因此对多层和双面板来讲，必要机械刷板和高压清洗也是必需，特别面临着行业发展趋势，小孔板和高纵横比板子越来越为普遍状况下。甚至有时超声波清洗除去孔内粉尘也成为趋势。 合理适当除胶渣工艺，可以大大增加孔比结合力和内层连接可靠性，但是除胶工艺以及相关槽液之间协调不良问题也会带来一些偶然问题。除胶渣不足，会造成孔壁微孔洞，内层结合不良，孔壁脱离，吹孔等质量隐患；除胶过度，也可能造成孔内玻璃纤维突出，孔内粗糙，玻璃纤维截点，渗铜，内层楔形孔破内层黑化铜之间分离造成孔铜断裂或不连续或镀层皱褶镀层应力加大等状况。另外除胶几个槽液之间协调控制问题也是非常重要原因。 膨松/溶胀不足，可能会造成除胶渣不足；膨松/溶胀过渡而出较为能除尽已蓬松树脂，则改出在沉铜时也会活化不良沉铜不上，即使沉上铜也可能在后工序出现树脂下陷，孔壁脱离等缺陷；对除胶槽来讲，新槽和较高处理活性也可能会一些联结程度较低单功能树脂
PCB板孔沉铜内无铜的原因分析
PCB板孔沉铜内无铜的原因分析 采用不同树脂系统和材质基板，树脂系统不同，也导致沉铜处理时活化效果和沉铜时明显差异差异性。特别是一些CEM复合基板材和高频板银基材特异性，在做化学沉铜处理时，需要采取一些较为特殊方法处理一下，假若按正常化学沉铜有时很难达到良好效果。 基板前处理问题。一些基板可能会吸潮和本身在压合成基板时部分树脂固化不良，这样在钻孔时可能会因为树脂本身强度不够而造成钻孔质量很差，钻污多或孔壁树脂撕挖严重等，因此开料时进行必要烘烤是应该。此外一些多层板层压后也可能会出现pp半固化片基材区树枝固化不良状况，也会直接影响钻孔和除胶渣活化沉铜等。钻孔状况太差，主要表现为:孔内树脂粉尘多，孔壁粗糙，空口毛刺严重，孔内毛刺，内层铜箔钉头，玻璃纤维区撕扯断面长短不齐等，都会对化学铜造成一定质量隐患。 刷板除了机械方法处理去基板表面污染和清除孔口毛刺/披锋外，进行表面清洁，在很多情况下，同时也起到清洗除去孔内粉尘作用。特别是多一些不经过除胶渣工艺处理双面板来说就更为重要。还有一点要说明，大家不要认为有了除胶渣就可以出去孔内胶渣和粉尘，其实很多情况下，除胶渣工艺对粉尘处理效果极为有限，因为在槽液中粉尘会形成小胶团，使槽液很难处理到，这个胶团吸附在孔壁上可能形成孔内镀瘤，也有可能在后续加工过程中从孔壁脱落，这样也可能造成孔内点状无铜，因此对多层和双面板来讲，必要机械刷板和高压清洗也是必需，特别面临着行业发展趋势，小孔板和高纵横比板子越来越为普遍状况下。甚至有时超声波清洗除去孔内粉尘也成为趋势。 合理适当除胶渣工艺，可以大大增加孔比结合力和内层连接可靠性，但是除胶工艺以及相关槽液之间协调不良问题也会带来一些偶然问题。除胶渣不足，会造成孔壁微孔洞，内层结合不良，孔壁脱离，吹孔等质量隐患；除胶过度，也可能造成孔内玻璃纤维突出，孔内粗糙，玻璃纤维截点，渗铜，内层楔形孔破内层黑化铜之间分离造成孔铜断裂或不连续或镀层皱褶镀层应力加大等状况。另外除胶几个槽液之间协调控制问题也是非常重要原因。 膨松/溶胀不足，可能会造成除胶渣不足；膨松/溶胀过渡而出较为能除尽已蓬松树脂，则改出在沉铜时也会活化不良沉铜不上，即使沉上铜也可能在后工序出现树脂下陷，孔壁脱离等缺陷；对除胶槽来讲，新槽和较高处理活性也可能会一些联结程度较低单功能树脂双功能树脂和部分三功能树脂出现过度除胶现象，导致孔壁玻璃纤维突出，玻璃纤维较难活化且与化学铜结合力较与树脂之间更差，沉铜后因镀层在极度不平基底上沉积，化学铜应力会成倍加大，严重可以明显看到沉铜后孔壁化学铜一片片从孔壁上脱落，造成后续孔内无铜产生。