Технология изготовления многослойной печатной платы методом наращивания перераспределительных слоев

Каковы же механизмы импульсной металлизации с реверсом тока? Их несколько. Один состоит в том, что при  обратном (отрицательном) импульсе идет анодное стравливание металла на больших градиентах тока, то есть именно там, где произошло большое наращивание  при прямом токе. Второй заключается  в интенсивном разрушении концентрационной катодной поляризации, что способствует обновлению раствора в прикатодном слое. Но основной связан с использованием выравнивающих добавок, которые адсорбируются на катодной поверхности при реверсе тока (рис. 7).

Рис. 7. Образование  барьерного слоя при обратном импульсе тока

Причем сорбция добавок  пропорциональна градиенту тока. Эти добавки к электролиту  создают барьерный слой, который  препятствует осаждению металла  на острых кромках, способствуя преимущественному  осаждению в глубине отверстий (рис. 8 и 9).

 

Рис. 8. Осаждение меди по барьерному слою на первом этапе прямого тока

 

Рис. 9. Осаждение меди по барьерному слою на втором этапе прямого тока

 

В конечном итоге можно  получить ровное осаждение (рис. 10), причем толщина металлизации в отверстии может оказаться больше толщины осаждения на поверхности и на углах отверстий. Последний эффект неблагоприятно сказывается на прочности сцепления металлизации отверстия с контактной площадкой, поэтому слишком большим выравниванием металлизации стараются не увлекаться.

Рис. 10. Итоговая металлизация отверстий в режиме реверса токов в комбинации с выравнивающими добавками

Выход из экспериментальной  стадии на промышленное освоение позволяет  объективно оценить результаты использования  импульсной металлизации. Обозначения  размерности импульсных режимов (рис. 11) показаны в таблице 1. Типичные режимы для металлизации тонких отверстий показаны в таблице 2. Однако когда на плате присутствуют сквозные отверстия разного диаметра, да еще и глухие отверстия, приходится варьировать режимы тока в широких пределах и проводить металлизацию в несколько стадий при разных режимах.

 

 

Рис. 11. Эпюра импульсного реверсного тока

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Параметры  тока электролиза импульсной металлизации

 

Таблица 2. Типичные режимы металлизации сквозных отверстий  при реверсировании тока

 

Несколько примеров режимов  импульсной металлизации из практики ее промышленного использования  приведено на рис. 12-14.

Рис. 12. Преимущество использования глухих отверстий с полным заполнением металлом состоит в двойном увеличении плотности межсоединений

 

 

 

 

 

Рис. 13. Сквозное металлизированное

 отверстие диаметром  0,6 мм, толщина

 платы 1,8 мм, плотность  тока 1,2 А/дм^:

Рис. 14. Глухое заполненное отверстие диаметром 0,1 мм, глубина отверстия 0,07 мм, плотность тока 1,5А/дм:

 

 

Главный эффект, из-за которого эта технология начала развиваться  особенно интенсивно, — возможность  заполнения глухих отверстий, за счет чего плотность размещения переходов  увеличилась в два раза (рис. 14). Мы как потребители электронной продукции ощущаем это уплотнение в уменьшении габаритов мобильных телефонов, цифровых видеокамер, фотоаппаратов и т. п.

 

 

 

Рис. 14. Переходные отверстия диаметром 0,15 мм, полностью  заполненные металлом, толщина платы (слоя) 0,1 мм, толщина металлизации на поверхности 50 мкм, глубина выемки —  меньше 10 мкм. Вверху — отверстие  на краю заготовки, внизу — по центру заготовки

 

 

 

 

Это лишь немногочисленные примеры  эффективности импульсной металлизации в обеспечении равномерности  покрытий. Что касается обычных конструкций  плат, то металлизация с реверсом тока позволяет без потери качества увеличить  плотность тока до 3 А/дм², что увеличивает производительность гальванических линий на 70%.

Итак, появление мощных источников тока с регулируемыми параметрами  реверсирования позволило получить положительные эффекты в промышленном использовании импульсной металлизации печатных плат: выравнивание толщины  металлизации, увеличение производительности процесса почти в два раза, полное заполнение металлом глухих и переходных отверстий. В итоге эти эффекты  позволяют увеличить плотность  межсоединений в многослойных структурах в два раза.