PCB電気めっきの穴充填プロセスに関する議論

電子製品の薄型化・小型化が進む中、ブラインドビア上にビアを直接積層する設計手法が高密度配線の実現に用いられています。良好な積層穴を実現するには、まず穴底の平坦性を高める必要があります。積層穴形成には様々な製造方法がありますが、代表的なものとして電気めっきによる穴埋めプロセスが挙げられます。
1. 電気めっきと穴埋めの利点:
(1)積層穴や板上の穴の設計に適している。
(2)電気的性能を向上させ、高周波設計を支援する。
(3)熱を放散させるのに役立ちます。
(4)プラグホールと電気接続が1工程で完了する。
(5)盲孔は導電性接着剤よりも信頼性が高く導電性に優れた電気銅で充填されている。
 
2. 物理的影響パラメータ
検討する必要がある物理的パラメータには、陽極の種類、陰極と陽極間の距離、電流密度、攪拌、温度、整流器、波形などがあります。
(1)陽極の種類。陽極の種類には、可溶性陽極と不溶性陽極の2種類があります。可溶性陽極は通常、リン含有銅球であり、陽極泥が発生しやすく、めっき液を汚染し、めっき液の性能に影響を与えます。不溶性陽極は安定性に優れ、陽極メンテナンスの必要がなく、陽極泥も発生せず、パルスめっきや直流めっきに適していますが、添加剤の消費量が比較的多くなります。
(2)陰極と陽極の間隔。電気めっきの穴埋め工程における陰極と陽極の間隔の設計は非常に重要であり、装置の種類によって設計も異なります。どのような設計であっても、ファラーの第一法則に違反してはなりません。
(3)撹拌。撹拌には、機械振動、電気振動、空気振動、空気撹拌、ジェット流など多くの種類がある。
電気めっきによる穴埋めでは、従来の銅シリンダーの構成に基づいてジェット設計を追加することが一般的に推奨されます。ジェットチューブ上のジェットの数、間隔、角度はすべて銅シリンダーの設計において考慮すべき要素であり、多数の試験を実施する必要があります。
(4)電流密度と温度。低電流密度と低温では、表面への銅の析出速度が低下しますが、細孔内に十分なCu₂と光沢剤が供給されます。この条件下では、穴埋め性は向上しますが、めっき効率も低下します。
(5)整流器。整流器は電気めっきプロセスにおける重要な部品です。現在、電気めっきによる穴埋めの研究は、主に全面めっきに限られています。パターンめっきの穴埋めを考慮すると、陰極面積は非常に小さくなります。このとき、整流器の出力精度には非常に高い要求が課せられます。整流器の出力精度は、製品のラインとビアホールのサイズに応じて選択する必要があります。ラインが細く、穴が小さいほど、整流器に対する精度要求は高くなります。一般的に、出力精度が5%以内の整流器を選択することをお勧めします。
(6)波形。現在、波形の観点から、めっき・穴埋めにはパルスめっきと直流めっきの2種類があります。従来の整流器は直流めっき・穴埋めに使用され、操作は簡単ですが、板厚が厚くなると対応が難しくなります。PPR整流器はパルスめっき・穴埋めに使用され、操作手順は多いですが、厚い板への処理能力に優れています。
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