浅谈机械深度钻盲孔制作工艺.doc

浅谈机械深度钻盲孔制作工艺 摘 要： 机械深度钻盲孔工艺关键制程为沉铜和电镀，由于盲孔不通，孔内药水交换困难，本文主要针对机械钻盲孔采用传统垂直沉铜、电镀出现的孔无铜问题进行实验分析，找出盲孔孔无铜的真因，从而介定机械盲孔垂直沉铜电镀的能力，为同行采用机械深度钻方法制作盲孔提供参考 。 关 键 词： 纵横比、深度钻、机械钻盲孔 一、前言： 盲孔一般有两种，一种采用激光钻孔机制作，通常孔径在0.1mm-0.15mm,另外一种采用传统机械钻孔机制作，通常孔径大于0.2mm ,这里称为机械盲孔。随着线路板技术发展，线路设计中越来越多的导通层采用盲孔连接。 早期由于机械钻孔机技术限制，无法直接钻盲孔，要想制作机械盲孔基本都先将盲孔连接的所有层，当成双面板钻孔工艺一样，完成通孔电镀后再和其它需要的层次压合在一起，此法制作工艺较为复杂，效率不高，但相对质量稳定，盲孔信赖度表现较好，成为制作机械盲孔的主流设计。随着电子科技的进步，业界知名钻孔机制造商已经研发深度钻孔技术，机械钻机可以有效控制钻孔深度（本厂采用的是瑞士的POSLX 钻机，盲孔钻深度可以控制在 + 2mil）从而为具有机械盲孔设计的PCB 产品制作另辟新径，避免进行多次压合来实现盲孔的连接，但深度钻孔制作工艺由于盲孔在沉铜电镀方面的局限性，在行业内相对应用很少，本文主要针对深度机械钻盲孔沉铜、电镀关键制程出现的质量问题进行实验分析，求证机械钻盲孔工艺垂直沉铜电镀能力，为业界同仁采用此工艺制作机械盲孔时提供技术参考。 二、机械盲孔板工艺设计： 2.1 例如本厂一款PCB产品型号04S2273结构如图1： 2.2 采用传统机械盲孔制作工艺（备注：图形采用负片工艺制作）： L1-L2 钻孔沉铜电镀制作图形线路（L1层暂时不制作）压合L3层 L1-L3钻孔沉铜电镀制作图形线路（L1层暂时不制作）压合L4层 L1-L4钻孔沉铜电镀制作图形线路绿油及后工序 此工艺流程较复杂，压合两次，且有容易产生板弯的质量问题，其中L1层需要电镀3次，孔边电镀铜较厚，会凸出。 2.3 采用深度钻制作盲孔工艺（备注：图形采用负片工艺制作）： L1-L2 钻孔沉铜电镀制作图形线路（L1层暂时不制作） L3-L4制作图形线路(L4层暂时不制作)压合L1-L3深度钻孔 L1-L4 钻通孔沉铜电镀制作图形线路绿油及后工序 此工艺可节省1次压板，压合比较对称，不存在板弯板翘质量问题，但深度钻孔效率相对较低，每次只能钻1panl/迭，另外由于机械盲孔沉铜电镀存在一定的质量风险。 三、深度钻盲孔孔无铜原因分析： 本厂型号04S2273采用深度钻、垂直沉铜、电镀工艺制作，半成品测试出现大量孔无铜报废，孔无铜切片如图2： 孔径0.75mm，深度1.00mm，A/R：1.33 机械盲孔孔电镀后切片图片 原因分析：机械盲孔化学镀铜比常规的高厚径比的化学电镀铜要困难的多，首先要在盲孔内部保证有足够的溶液流动来进行新旧溶液的交换，只有这样才能使得孔内树脂和玻璃纤维上吸附并形成足够的钯颗粒利于金属化铜，另外要有足够的药水流动或震动将反应产生的H2气排出，否则会出现大量的盲孔孔无铜。化学沉铜反应式为： CU2+2HCHO+4OHCu+2COO-+2H2O+H2 在这个反应中，所产生出来的H2足够充满整个盲孔底部，其结果可能造成孔内空洞。因为盲孔孔不通，药水在盲孔底部流动较差，新鲜的药水不能及时补充，传统的垂直化学沉铜线设备硬件根本不能满足盲孔孔内药水交换，故无法保证盲孔金属化质量，从切片图片分析，盲孔底部基本没有电镀上铜，且电镀铜铜厚呈锲形递减，故初步判断.机械盲孔孔太深，纵横比大于1：1 ，垂直PTH 和垂直电镀线设备不能满足需求，盲孔内容易藏气泡，底部药水流动性较差，沉铜和电镀效果不好 。为了证明此盲孔孔无铜真因，特别安排以下实验求证。 四、机械盲孔沉铜背光实验： 4.1 重新制作04S2273 数量：3Panl 机械盲孔孔径为：0.75mm 盲孔深度：1.00mm 纵横比为：1.00/0.75=1.33：1 4.2 沉铜线各项参数确认：沉铜药水为罗门哈斯112 B4型药水 缸名 分析项目 控制范围 分析结果 设备震动方式 备注 膨松 当量 0.7-0.9N 0.89N 气顶 强度 80-120% 110% 咬蚀 高锰酸钾 40-60g/L 45g/L 气顶 锰酸钾 25g/L 15.09 g/L 当量 0.9-1.3N 1.12N 除胶厚度 0.1-0.4mg/cm2 0.25mg/cm2 中和 当量 1.2-1.7N 0.66N 气顶 强度 80-100% 84% 除油 当量 0.015-0.02N 0.021N 气顶 微蚀 NPS 80-100g/L 新开缸 气顶 H2SO4 2-4% CU2+ 25g/L 微蚀速率 1.5um-2.5um 2um 预浸 比重 1.125-1.160 0.12 气顶 活化 比重 1.135-1.167 1.146 加速 当量 0.08-0.12N 0.092N 沉铜 CU2+ 1.8-2.2g/L 2g/L 气顶 NaOH 7-9g/L 8g/L HCHO 2.5-4.5g/L 4g/L 总EDTA 30-45g/L 32g/L 沉积速率 60-80uxA8x95 70uxA8x95深圳金百泽电子科技股份有限公司（）成立于1997年，是线路板行业十