一种微小盲孔的填镀系统及方法与流程

本发明涉及电路板生产技术领域，尤其涉及一种微小盲孔的填镀系统及方法。

背景技术：

盲孔是连接表层和内层而不贯通整版的导通孔。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度(孔径)通常不超过一定的比率。

微小盲孔通常孔径≤4mil(1mil＝1/1000inch＝0.0254mm)，孔深超过3mil，孔口悬铜长度在10-15um(1um＝10^-6m)范围内。在填孔电镀时，由于孔型原因，容易形成填孔空洞或者盲孔开路，如图1所示。微小盲孔填孔时，由于填孔药水浓度、铜离子含量与整平剂等原因，孔口容易因为太大电流而快速镀铜，导致盲孔在还没有被完全填满的情况下已经闭合(参见图1左边的盲孔空洞)，从而形成填孔空洞或者盲孔开路(参见图1右边的盲孔开路)。传统vcp采用在同一个铜缸中添加药水的方式，但该方式使铜缸中各段的药水浓度基本处于统一状态，填孔速率调整只能通过调整电流来实现，如果采用小电流，生产效率就会降低，生产效率与填孔品质得不到平衡。

技术实现要素：

本发明提供一种微小盲孔的填镀系统及方法，解决的技术问题是，现有采用在同一个铜缸中添加药水进行盲孔填镀的方式，无法同时实现高生产效率与高填孔品质。

为解决以上技术问题，本发明提供一种微小盲孔的填镀系统及方法，用于提高微小盲孔的填孔速率以及填孔品质。

本发明提供了一种微小盲孔的填镀系统，包括前部铜缸及固定于所述前部铜缸上方的前部药水添加器，中部铜缸及固定于所述中部铜缸上方的中部药水添加器，后部铜缸及固定于所述后部铜缸上方的后部药水添加器；还包括分别连通所述前部铜缸、中部铜缸、后部铜缸的前部冰水控制组件、中部冰水控制组件、后部冰水控制组件；还包括分别连通所述前部铜缸、中部铜缸、后部铜缸的前部喷流控制组件、中部喷流控制组件、后部喷流控制组件；还包括分别作用于所述前部铜缸、中部铜缸、后部铜缸的前部电流控制组件、中部电流控制组件、后部电流控制组件；

所述前部药水添加器、前部冰水控制组件、前部喷流控制组件、前部电流控制组件用于分别以第一滴定速度、第一出水策略、第一喷流频率、第一电流密度作用于所述前部铜缸；

所述中部药水添加器、中部冰水控制组件、中部喷流控制组件、中部电流控制组件用于分别以第二滴定速度、第二出水策略、第二喷流频率、第二电流密度作用于所述中部铜缸；

所述后部药水添加器、后部冰水控制组件、后部喷流控制组件、后部电流控制组件用于分别以第三滴定速度、第三出水策略、第三喷流频率、第三电流密度作用于所述后部铜缸。

所述前部药水添加器、中部药水添加器、后部药水添加器中吸取有相同浓度的填孔药水；所述第一滴定速度恒定，所述第二滴定速度在一个周期内在所述第一滴定速度的基础上增大，所述第三滴定速度恒定。

所述第一出水策略为，控制所述前部铜缸的温度为22～24℃；所述第二出水策略为，控制所述中部铜缸的温度为18～24℃；所述第三出水策略为，控制所述后部铜缸的温度为18～24℃。

所述前部喷流控制组件、中部喷流控制组件、后部喷流控制组件喷出的铜离子密度相同，且配合所述第一喷流频率、第二喷流频率、第三喷流频率，独立控制所述前部铜缸、中部铜缸、后部铜缸中铜离子的浓度为140～180g/l；

所述第一喷流频率为40～50hz，所述第一电流密度不高于7asf；所述第二喷流频率为30～40hz，所述第二电流密度为8～14asf；所述第三喷流频率为30hz，所述第三电流密度为不小于14asf。

本发明提供了一种微小盲孔的填镀系统，设置了前部、中部、后部的三套相同的组件，所述组件包括铜缸、药水添加器、冰水控制组件、喷流控制组件和电流控制组件，实现了所述微小盲孔填镀工艺中生产效率与产品质量的平衡。

本发明还提供了一种微小盲孔的填镀方法，具体包括步骤：

s1.保持前部铜缸中，铜离子在第一铜离子浓度范围内、填孔药水在第一药水浓度范围内、混合物在第一温度范围内、电流在第一电流浓度范围内；

s2.保持中部铜缸中，铜离子在第二铜离子浓度范围内、填孔药水在第二药水浓度范围内、混合物在第二温度范围内、电流在第二电流浓度范围内；

s3.保持后部铜缸中，铜离子在第三铜离子浓度范围内、填孔药水在第三药水浓度范围内、混合物在第三温度范围内、电流在第三电流浓度范围内。

所述第二药水浓度范围大于所述第一药水浓度范围或所述第三药水浓度范围。

在所述步骤s1中，所述第一铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第一温度范围为22～24℃，所述第一电流浓度范围为(0，7asf]。

在所述步骤s2中，所述第二铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第二温度范围为18～24℃，所述第二电流浓度范围为[8，14asf]。

在所述步骤s3中，所述第三铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第三温度范围为18～24℃，所述第三电流浓度范围为不小于14asf。

本发明还提供了一种微小盲孔的填镀方法，可应用于所述填镀系统，通过先控制铜缸内部的药水浓度与温度，然后将喷流频率与电流密度关联，实现了微小盲孔填镀工艺中生产效率与产品质量的平衡。

总体上本发明提供的一种微小盲孔的填镀系统及方法，通过药水添加剂分段添加，防止药水浓度因为添加器异常产生突变，能够通过调整添加剂来协助电流调节填孔速率、改善填孔空洞；通过铜缸温度控制系统，能够单独调节不同阶段铜缸的温度，便于镀铜药水与添加剂的快速溶解；通过喷流频率与电流密度关联控制，降低填孔空洞产生概率，提高填孔可靠性。

附图说明

图1是现有微小盲孔的填镀工艺中出现的填孔空洞或者盲孔开路示意图；

图2是本发明实施例提供的一种微小盲孔的填镀系统的装置架构图；

图3是本发明实施例提供的一种微小盲孔的填镀方法的具体流程图；

其中：前部铜缸1、前部药水添加器11、前部冰水控制组件12、前部喷流控制组件13、前部电流控制组件14、中部铜缸2、中部药水添加器21、中部冰水控制组件22、中部喷流控制组件23、中部电流控制组件24、后部铜缸3、后部药水添加器31、后部冰水控制组件32、后部喷流控制组件33、后部电流控制组件34。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

本发明实施例提供的一种微小盲孔的填镀系统及方法，需要通过电镀填孔的方式对孔径≤4mil，孔深超过3mil，孔口悬铜长度在10-15um范围内的微小盲孔进行填孔。

asf是电流密度的单位，意为安培每平方英尺。电流密度过低时，阴极极化作用较小，导致镀层结晶粗大，甚至没有镀层；随着电流密度的增加，阴极极化作用随着增大，镀层晶粒越来越细。

参见图2，在本实施例中，包括前部铜缸1及固定于所述前部铜缸1上方的前部药水添加器11，中部铜缸2及固定于所述中部铜缸2上方的中部药水添加器21，后部铜缸3及固定于所述后部铜缸3上方的后部药水添加器31；还包括分别连通所述前部铜缸1、中部铜缸2、后部铜缸3的前部冰水控制组件12、中部冰水控制组件22、后部冰水控制组件32；还包括分别连通所述前部铜缸1、中部铜缸2、后部铜缸3的前部喷流控制组件13、中部喷流控制组件23、后部喷流控制组件33；还包括分别作用于所述前部铜缸1、中部铜缸2、后部铜缸3的前部电流控制组件14、中部电流控制组件24、后部电流控制组件34；

所述前部药水添加器11、前部冰水控制组件12、前部喷流控制组件13、前部电流控制组件14用于分别以第一滴定速度、第一出水策略、第一喷流频率、第一电流密度作用于所述前部铜缸1；

所述中部药水添加器21、中部冰水控制组件22、中部喷流控制组件23、中部电流控制组件24用于分别以第二滴定速度、第二出水策略、第二喷流频率、第二电流密度作用于所述中部铜缸2；

所述后部药水添加器31、后部冰水控制组件32、后部喷流控制组件33、后部电流控制组件34用于分别以第三滴定速度、第三出水策略、第三喷流频率、第三电流密度作用于所述后部铜缸3。

所述前部药水添加器11、中部药水添加器21、后部药水添加器31中吸取有相同浓度的填孔药水；所述第一滴定速度恒定，所述第二滴定速度在一个周期内在所述第一滴定速度的基础上增大，所述第三滴定速度恒定。

温度的升高能加快镀液扩散，降低浓差极化，此外，升温还能使离子的脱水过程加快，有助于加速电镀添加剂的挥发。基于此，所述第一出水策略为，控制所述前部铜缸1的温度为22～24℃(提高铜离子热能来提高其运动能力，以便配合喷流加速盲孔内部铜离子浓度补充)；所述第二出水策略为，控制所述中部铜缸2的温度为18～24℃；所述第三出水策略为，控制所述后部铜缸3的温度为18～24℃。本实施例中的冰水控制组件根据实时获取的缸内温度通过内部的冰水阀进行动态控制单位出水量和出水速率等。其中中部铜缸2和后部铜缸3的温度主要落于18～20℃和22～24℃这两个区段。

所述前部喷流控制组件13、中部喷流控制组件23、后部喷流控制组件33喷出的铜离子密度相同，且配合所述第一喷流频率、第二喷流频率、第三喷流频率，独立控制所述前部铜缸1、中部铜缸2、后部铜缸3中铜离子的浓度为140～180g/l；

所述第一喷流频率为40～50hz，主要是利用物理方法补充铜缸盲孔中铜离子，使盲孔底部铜厚迅速增加，所述第一电流密度不高于7asf，防止孔口快速镀铜，阻挡盲孔底部铜离子补充；所述第二喷流频率为30～40hz，所述第二电流密度为8～14asf；所述第三喷流频率为30hz，所述第三电流密度为不小于14asf。

本发明实施例提供的一种微小盲孔的填镀系统，设置了前部、中部、后部的三套相同的组件(每一套组件包括铜缸、药水添加器、冰水控制组件、喷流控制组件和电流控制组件)，但制造填镀过程中不同的反应环境，使得前段的填镀过程稍缓，防止包芯填孔的产生，中段的填镀过程较快，提高填镀效率，后段的填镀过程稍缓，做好稳定的收尾工作，从而实现微小盲孔填镀工艺中生产效率与产品质量的平衡。

参见图3，本发明还提供了一种微小盲孔的填镀方法，具体包括步骤：

s1.保持前部铜缸中，铜离子在第一铜离子浓度范围内、填孔药水在第一药水浓度范围内、混合物在第一温度范围内、电流在第一电流浓度范围内；

s2.保持中部铜缸中，铜离子在第二铜离子浓度范围内、填孔药水在第二药水浓度范围内、混合物在第二温度范围内、电流在第二电流浓度范围内；

s3.保持后部铜缸中，铜离子在第三铜离子浓度范围内、填孔药水在第三药水浓度范围内、混合物在第三温度范围内、电流在第三电流浓度范围内。

所述第二药水浓度范围大于所述第一药水浓度范围或所述第三药水浓度范围。

在所述步骤s1中，所述第一铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第一温度范围为22～24℃，所述第一电流浓度范围为(0，7asf]。

在所述步骤s2中，所述第二铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第二温度范围为18～24℃，所述第二电流浓度范围为[8，14asf]。

在所述步骤s3中，所述第三铜离子浓度范围为140～180g/l，所述第三温度范围为18～24℃，所述第三电流浓度范围为不小于14asf。

本发明实施例提供的一种微小盲孔的填镀方法，应用于所述填镀系统，通过先控制铜缸内部的药水浓度与温度，然后将喷流频率与电流密度关联，实现了所述微小盲孔填镀工艺中生产效率与产品质量的平衡。

总体上本发明实施例通过药水添加剂分段添加，能够防止药水浓度因为添加器异常产生突变，能够通过调整添加剂来协助电流调节填孔速率、改善填孔空洞；通过铜缸温度控制系统，能够单独调节不同阶段铜缸的温度，便于镀铜药水与添加剂的快速溶解；通过喷流频率与电流密度关联控制，降低填孔空洞产生概率，提高填孔可靠性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。