摘要：随着技术的进步和新型电镀光剂的开发，HDI板的盲孔填孔技术有了新的发展，即：点镀填孔电镀优化为整板填孔电镀。本文主要介绍了依据现有的工艺能力以及客户要求，对不同类型HDI板选取不同的工艺流程，从而达到缩短工艺流程、节约生产成本、确保生产品质、提高生产效率的目的。
关键词：高密度互连；点镀填孔电镀；整板填孔电镀
中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2016）01-0021-06
1引言
随着HDI板市场需求量的增大，未来HDI市场占有量的竞争，又将会是HDI板品质、技术、成本控制的竞争。而由于HDI板原来的生产工艺不仅流程复杂、生产成本高，而且生产周期长、准时交货率低。为了能够降低HDI板的生产成本、减少工艺流程、缩短生产周期，HDI板的盲孔电镀技术有了新的发展，即：盲孔填平技术由原来的点镀填孔电镀优化为目前的整板填孔电镀。新的盲孔电镀技术不仅能够降低生产成本，而且还可以有效的改善HDI板的生产品质，更能够提升HDI板的准时交货率。但是，由于不同的HDI板客户的设计要求不尽相同，为了成本控制，以及品质保证，必须要设计合理的生产工艺流程。本文通过对不同类型的HDI板进行分析，再根据客户的要求，设计出不同种类的HDI板所需的合适生产工艺流程。
2点镀填孔电镀与整板填孔电镀流程对比
2.1名词解释
点镀填孔电镀：沉铜、全板电镀后，使用干膜将板面覆盖，然后制作盲孔镀孔图形，并通过曝光显影，将盲孔位置开窗，其他地方全部被干膜覆盖，最后进行电镀，将盲孔填平。整板填孔电镀：沉铜后，使用专用的填孔药水进行填孔电镀，将盲孔填平。
2.2两种流程盲孔填孔结果对比
由切片图1及图2两种填孔流程分析可知，旧流程填孔后，由于盲孔的铜厚高出一部分，使用砂带磨板将其磨平时，砂带磨板对盲孔孔口的铜帽具有较强的拉扯力，将会造成盲孔底部脱垫开路报废（图3）。而新流程填孔后，盲孔的上面铜厚相同的，不仅可以减少盲孔镀孔图形、褪膜、砂带磨板三个流程，缩短了生产流程、降低了生产成本；而且能够有效的改善砂带磨板造成的开路报废现象。
3整板填孔电镀反应原理介绍
整板填孔电镀主要作用原理是超等角电沉积模式。电镀铜在盲孔底部的电沉积速率大于表面的沉积速率。三种光剂在盲孔底部、表面的分布如图4。根据电镀光剂的特性及电化学原理，三种光剂的作用原理为：（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逐渐降低；（2）加速剂的作用为减小极化，促进铜的沉积、细化晶粒，主要在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逐渐升高；（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。
4不同类型的新型盲孔填孔HDI板工艺流程研究
新型整板填孔电镀被广泛应用于HDI板的盲孔填孔。但是不同类型的HDI板所选择的工艺流程也不相同；应当根据不同的客户要求，设计合适的HDI板工艺流程。
4.1HDI板内层整板填孔电镀流程研究
根据HDI板阶数的定义，每制作一次盲孔算作HDI板的一阶，以现有的技术HDI板每制作一阶需要进行一次压合。因此，非最后一次压合的制作，均称为内层整板填孔电镀。4.1.1内层只有盲孔的HDI板内层只有盲孔的HDI板，是指第一次压合后，内层不需要制作埋孔，只需制作盲孔，通过盲孔与其他层的线路相连接。压合结构图如图5、图6。对于内层只有盲孔，且为非叠孔设计的HDI板，内层盲孔可以无需完全填平，只需镀够盲孔孔铜要求即可；而对于有叠孔设计的HDI板，必须将内层盲孔完全填平。盲孔不需填平时，使用的电镀参数可以保证盲孔孔铜满足要求，且保证内层表铜大于等于17.1m，小于34.3m；盲孔需要填平时，使用的电镀参数不仅可以保证盲孔填平，而且可以保证内层表铜厚度大于等于34.3m。由于非叠孔设计时，盲孔不需填平，不能走减铜流程，因此当内层盲孔为非叠设计，且内层完成铜厚要求为34.3m时，内层盲孔也按填平制作。针对以上两种不同类型的内层HDI板，根据内层完成铜厚的不同，设计的工艺流程如下。（1）当盲孔非叠孔设计，且内层完成铜厚为17.1m时：内层图形制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→后工序（2）盲孔叠孔设计：且内层完成铜厚为17.1m时：内层图形制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→后工序（3）内层完成铜厚为17.1m时，内层叠孔和非叠孔设计，盲孔均按填平制作内层图形制作→棕化→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→后工序由以上分析可知，当内层盲孔为叠孔设计时，为了保证盲孔填平必须使用较大的填孔参数将盲孔填平，然后，再将表铜减到要求的厚度。因此，以上是三种流程中，根据调整填孔参数的不同，从而控制完成表铜的厚度。4.1.2内层同时具有盲孔和埋孔工艺流程研究此种类型的内层HDI板共有四种类型分别为：埋孔和盲孔均为非叠孔（图7）、盲孔叠孔和埋孔非叠孔（图8）、埋孔叠孔和盲孔非叠孔（图9）、盲孔和埋孔均为叠孔（图10）。对于此种类型的内层HDI板，不仅要考虑盲孔的填平度，而且更重要的是满足埋孔的孔铜要求，而此种类型的内层表铜厚度要求通常情况下为34.3m。整板填孔电镀流程只能生产埋孔厚径比≤6:1的板，对于埋孔厚径比＞6:1的板，必须使用镀孔流程才能保证埋孔孔铜满足要求。而对于埋孔厚径比＞6:1的板，必须使用镀孔流程才能保证埋孔孔铜满足要求。因此，需要将盲孔与埋孔分开制作，即：先将盲孔填平，然后再使用镀孔将埋孔孔铜镀够。由于盲孔均按填平制作，因此盲孔为叠孔或是非叠孔对流程设计没有影响。只考虑埋孔为叠孔或是非叠孔的两种类型，其具体的工艺流程如下。（1）埋孔厚径比≤6:1时，埋孔非叠孔。内层图形制作→棕化→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→内层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→棕化（2）→压合→后工序（2）埋孔厚径比≤6:1时，埋孔叠孔。内层图形制作→棕化→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→内层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→减铜→不织布抛光→沉铜→全板电镀→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→棕化（2）→压合→后工序（3）埋孔厚径比＞6:1时，埋孔非叠孔。内层图形制作→棕化→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→内层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→全板电镀→切片分析→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→棕化（2）→压合→后工序（4）埋孔厚径比＞6:1时，埋孔叠孔。内层图形制作→棕化→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→内层钻孔→沉铜→全板电镀→镀孔图形→镀孔→切片分析→褪膜→树脂塞孔→砂带磨板→沉铜（2）→全板电镀（2）→内层图形→内层蚀刻→内层AOI→棕化（2）→压合→后工序由以上流程分析可知，埋孔非叠孔的设计，可以使用压合填胶的方式代替树脂塞孔的方式，压合填胶技术需要使用高含胶量的PP。虽然此种高含胶量的PP单价比一般的PP要高出2倍左右，但是使用压合填胶技术可以节省生产流程，减少树脂的使用，综合考虑成本因素后，使用此技术可以有效的节约成本，缩短HDI板的生产周期。
4.2HDI板外层整板填孔电镀流程研究
树脂塞孔由于其作用的不同将会对外层流程产生影响。以下就以外层有无树脂塞孔、以及树脂塞孔的作用不同对外层流程进行分类和研究。4.2.1外层无树脂塞孔流程对于外层无树脂塞孔，只有盲孔与外层通孔的设计，压合结构如图11。根据外层的制作要求，可以分为正片与负片的流程。（1）外层制作满足负片要求，且通孔厚径比≤6:1。负片要求需要满足的条件为：线宽/线隙足够大、最大PTH孔小于干膜最大封孔能力、板厚小于负片要求的最大板厚等。并且没有特殊要求的板，特殊流程的板包括：局部电金板、电镀镍金板、半孔板、印制插头板、无环PTH孔、有PTH槽孔的板等。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→外层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（2）外层制作满足负片要求，通孔厚径比＞6:1。由于通孔厚径比＞6:1，使用整板填孔电镀无满足通孔孔铜厚度的要求，整板填孔电镀后，需要使用普通的电镀线在进行一次板电将通孔孔铜镀到要求的厚度，具体的流程如下：内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→外层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→全板电镀→切片分析→外层图形→外层酸性蚀刻→后续正常流程（3）外层不满足负片要求，线宽/线隙≥a，且外层通孔厚径比≤6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→外层钻孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（4）外层不满足负片要求，线宽/线隙＜a；或线宽/线隙≥a，通孔厚径比＞6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→外层钻孔→沉铜（2）→全板电镀→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。对于外层只有盲孔和通孔，而没有树脂塞孔设计的HDI板，流程设计主要应该考虑的问题是，通孔的厚径比和线宽/线隙的大小。当线宽/线隙满足负片的预大要求时，优先考虑使用负片制作。4.2.2外层有树脂塞孔流程外层既有盲孔和通孔，又有树脂塞孔的HDI板（图12），根据树脂塞孔的孔上方是否需要做焊盘（pad），又可将分为Via-in-pad和Novia-in-pad。Via-in-pad是指：树脂塞孔上方需要做盖覆铜工艺流程，简称VIP。NoVia-in-pad是指：树脂塞孔上方不需要盖覆铜的工艺流程，简称非VIP。（1）对于Novia-in-pad要求的HDI板，根据能否满足负片的要求，设计流程。此种类型的HDI板，树脂塞孔的孔必须和外层通孔需要一起制作。根据能否满足负片要求选择工艺流程。①外层满足负片要求，根据线宽/线隙的制作能力选择合适的工艺流程。（A）当线宽/线隙≥b时，树脂塞孔的孔和外层通孔的厚径比均≤6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（B）当c＜且线宽/线隙＜b时，可不考虑通孔厚径比，只选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→全板电镀→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（C）当线宽/线隙＜c时，也可不考虑通孔厚径比，选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→全板电镀→外层镀孔图形→镀孔→褪膜→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。②外层不满足负片要求，需根据线宽/线隙的制作能力选择合适的工艺流程。（A）当线宽/线隙≥b时，树脂塞孔的孔和外层通孔的厚径比均≤6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（B）当c＜且线宽/线隙＜b时，可不考虑通孔厚径比，只选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→全板电镀→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（C）当线宽/线隙＜c时，也可不考虑通孔厚径比，选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→外层钻孔（同时钻出树脂塞孔的孔、外层通孔）→沉铜→全板电镀→外层镀孔图形→镀孔→褪膜→树脂塞孔（必须使用选择性塞孔制作）→砂带磨板→外层图形→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（2）对于via-in-pad要求的HDI板外层流程需要考虑的几个方面，以及工艺流程设计如下：由于此种类型的HDI板，树脂塞孔的孔必须和外层通孔分开制作。因此，需要考虑树脂塞孔的孔能否与盲孔一起制作。根据能否满足负片要求选择工艺流程。外层满足负片要求，根据线宽/线隙的制作能力选择合适的工艺流程。①当线宽/线隙≥b时，树脂塞孔的孔和外层通孔的厚径比均≤6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→钻树脂塞孔的孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。②当c＜且线宽/线隙＜b时，可不考虑通孔厚径比，只选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→钻树脂塞孔的孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→减铜→不织布抛光→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。③当线宽/线隙＜c时，也可不考虑通孔厚径比，选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→钻树脂塞孔的孔→沉铜→全板电镀→镀孔图形→镀孔→切片分析→褪膜→树脂塞孔→砂带磨板→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→外层酸性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。（3）外层不满足负片要求，根据线宽/线隙的制作能力选择合适的工艺流程。①当线宽/线隙≥b时，树脂塞孔的孔和外层通孔的厚径比均≤6:1。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→钻树脂塞孔的孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。②当c＜且线宽/线隙＜b时，可不考虑通孔厚径比，只选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→钻树脂塞孔的孔→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→树脂塞孔→砂带磨板→减铜→不织布抛光→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。③当线宽/线隙＜c时，也可不考虑通孔厚径比，选择以下工艺流程。内层的制作→压合→棕化→激光钻孔→退棕化→沉铜→整板填孔电镀→切片分析→减铜→钻树脂塞孔的孔→沉铜→全板电镀→镀孔图形→镀孔→切片分析→褪膜→树脂塞孔→砂带磨板→外层钻孔→沉铜→全板电镀→外层图形→图形电镀→外层碱性蚀刻→外层AOI→后续正常流程。
5总结
本文根据新的盲孔填孔电镀技术的应用，分析HDI板内层、外层的不同设计要求，设计出不同的工艺流程，从而能够达到减少HDI板的生产流程、缩短HDI板的生产周期、降低HDI板的生产成本，提升HDI板的生产品质。
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作者：白亚旭 朱拓 单位：深圳崇达多层线路板有限公司
