Tech Support

品质保障与技术支持

CVF-100微盲孔电镀填孔介绍

发布日期：2016-07-26

　　摘要本文介绍了我司CVF-100微盲孔电镀填孔工艺的原理以及填孔的影响因素和过程控制方法。

　　关键词 微盲孔；电镀填孔；Super Filling；Bottom-up Filling。

　　1 前言

　　随着电子产品朝高集成度方向发展，为实现高密度互联，采用将盲孔用电镀铜填平的方法进行层间的导通是行业内用到越来越普遍的方法。电镀填孔技术具有高散热、高可靠性等优点，近年来被广泛HDI以及IC载板中。为此我司开发了适用于微盲孔填孔电镀添加剂CVF-100系列，其适用于不溶性阳极、喷流填孔，盲孔孔径75-150微米。

　　2 电镀填孔机理

　　实现电镀填充盲孔有赖于超等角电沉积模式的存在，它是实现成功有效封孔行为的前提，业界称为Super Filling或Bottom-up Filling，其本质是铜在微盲孔底部的电沉积速率大于微孔表面的沉积速率。图1为三种电沉积模式示意图：

　　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来源于添加剂在不同位置吸附分布，其分布形成过程如下：

　　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；

　　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逐渐升高；

　　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。

　　最终形成图2所示的分布：

　　1 电镀填孔过程研究

　　CVF-100电镀填孔过程可分为三个阶段：

　　a.添加剂吸附平衡期，孔底光亮剂浓度逐渐累积，孔口处平整剂吸附逐渐增加，形成孔内外添加剂浓度差异并维持动态平衡；

　　b.填孔爆发期，在此阶段孔内快速沉积，孔口沉积慢，形成”bottom-up”趋势；

　　c.填孔后阶段孔型修饰期，进一步降低Dimple。

　　对孔径4mil/5mil的盲孔,分别在电镀10min/20min/30min/40min/50min/60min后进行切片分析，如图3，上为5mil盲孔，下为4mil盲孔。

　　在填孔进行的0-30min内孔底沉积较慢，此阶段属于添加剂吸附平衡，浓度梯度形成阶段，为30-50min阶段的填孔爆发期做准备，当然不同的孔型、不同的工艺条件下达到爆发期所需要的时间是有差别的,对于孔径较大的盲孔需要更大的电流密度更长的时间才能到达爆发期。

　　1 填孔工艺控制

　　a) 盲孔

　　盲孔的厚径比、孔的形态、孔壁的质量、孔的导电性都会对添加剂的吸附造成影响，从而对填孔的效果造成直接的影响。

　　从公式可以看出孔越大越浅，难度系数越小，实际上在孔径过大过浅时表面和孔内的添加剂浓度差别很小，填孔很难进行，此时此公式不再适用。对于填孔来说一般将孔径在4mil及以下的盲孔称为小盲孔，将孔径超过5mil的盲孔称为大盲孔，将介厚小于60微米的盲孔称为浅盲孔，介厚大于85微米称为深盲孔。特别的当孔的形状过大过浅成为坑状，过大过深成为洞时，填孔都是很难进行的。

　　a) 电流密度

　　添加剂在孔不同位置吸附的动力来源于各处电势的不同，适当的电流密度是形成电势差异的必要条件。对于孔径越大的盲孔所需要的电流密度越大，介厚较厚的盲孔则需要采取较小的电流密度电镀较长的时间。但是当孔形状称为坑状时，填孔时很难将其填平的，如图4孔径160微米，介厚70微米，即使经过3.0ASD*60min的电镀也不能将孔完全填平。