摘要：印制電路板 （PCB） 深微孔蟹腳及鍍層結(jié)晶異常是PCB電鍍過程中常見的缺陷，對其可靠性影響較大。采用有限元分析法，對側(cè)噴時板面及孔內(nèi)的鍍液流動狀態(tài)進行數(shù)值計算，得到不同噴流速度和不同厚徑比時鍍液在深微孔底部的流速分布數(shù)據(jù)。同時，通過試驗研究電流密度、波形時間比、正反電流比等電鍍參數(shù)對深微孔電鍍效果的影響。結(jié)果表明：當(dāng)電鍍參數(shù)與噴流頻率協(xié)同作用時，可有效改善PCB深微孔蟹腳和及鍍層結(jié)晶異常類缺陷。

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引言

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，需要在尺寸固定的印制電路板 （printed circuit board，PCB） 上安裝更多元器件，因此提高 PCB 布線密度、實現(xiàn)多層互通互連十分必要。近年來，多層互連的高厚徑比深微孔工藝的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)疊孔工藝多次壓合帶來的板件變形、尺寸漲縮、電鍍凹陷等一系列問題，因此采用深微孔工藝的 PCB 產(chǎn)品越來越多，在通信、醫(yī)療、數(shù)據(jù)中心等設(shè)備上的應(yīng)用非常廣泛，具有廣闊的市場前景。但是，深微孔產(chǎn)品在電鍍加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)盲孔“蟹腳”（蟹腳形狀缺損）、鍍層結(jié)晶異常等缺陷，這對 PCB 產(chǎn)品的可靠性影響較大，因此該類問題亟待研究和解決。 01

機理分析

PCB 電鍍過程一般包含 3 個主要步驟：反應(yīng)粒子向電極表面擴散傳遞 （液相傳質(zhì)）、在電極表面電子變?yōu)槲皆?（電化學(xué)反應(yīng)）、吸附原子向晶格內(nèi)嵌入形成沉積層 （新相生成）。在電鍍過程中，高厚徑比深微孔板件電鍍效果較差的原因較多，其中溶液交換存在差異是造成盲孔內(nèi)部銅厚分布不均的主要原因。盲孔蟹腳的產(chǎn)生主要是由于盲孔底部孔角位置的鍍液交換速度明顯比盲孔內(nèi)其他位置低，孔角位置的銅離子濃度更小，在電流密度相同的情況下，孔角位置的銅沉積厚度明顯小于孔底中間部位，因此呈現(xiàn)出孔底中間部位銅層厚、孔角位置銅層較薄甚至有斷裂的現(xiàn)象，如圖1所示。

陳于春、朱鳳鵑等的研究表明，鍍銅反應(yīng)在Cu2++2e→Cu過程中，影響鍍層結(jié)晶狀態(tài)及形貌的因素較多，特別在采用脈沖電鍍工藝時，由于正反向電流交替作用，陰、陽極不斷變化增加了電極狀態(tài)的復(fù)雜程度，且在反向電流作用時，陰極區(qū)的銅離子濃度迅速上升，會改變局部溶液的擴散狀態(tài)，導(dǎo)致鍍層結(jié)晶異常。因此，采用脈沖電鍍時，電流密度、正反電流比、正反時間比等電鍍參數(shù)，以及硫酸、硫酸銅濃度等藥水參數(shù)和鍍液擴散速度等均會影響鍍層的結(jié)晶狀態(tài)。