等离子体去钻污与凹蚀技术在刚挠结合线路板中的应用

    【集萃网观察】介绍了等离子体去钻污和凹蚀技术对刚挠结合印制线路板孔金属化的影响，与高锰酸钾、硫酸及没有去钻污的线路板孔金属化效果进行了对比，结果表明：等离子体去刚挠结合印制线路板钻污和凹蚀技术，能使孔金属化取得较好的效果。

　　一、 前言

　　等离子体技术早在上个世纪就广泛的应用于大规模集成电路的生产。等离子体（Plasma）又称物质第四态，区别于物质常见的固、液、气三种存在形态。简单的说，等离子体是正离子和电子的密度大致相等的电离气体。等离子体是物质整体呈电中性的物理、化学气相粒子如离子、自由基（中性粒子、原子团）和其它活性粒子混合物。这些活性粒子可以实现许多表面处理，包括表面活化、除去钻污、蚀刻，在能源、材料、环境和宇宙方面有广泛应用。

　　相对于化学方法去钻污，等离子体去钻污至少具有三点化学方法无法达到的优点。其一化学凹蚀去钻污由于受到孔径和板材对水表面张力的影响，板材厚径比有一定的限制；而用等离子体的方法去钻污，理论上不受板材厚径比的限制；其二是对于刚挠板和一些混压的高频板所用的材料树脂不尽相同，以至KMNO4未能对所有内层板材同时凑效，无法对不同树脂同样提高均匀良好的附着力。所以完成金属化后经常出现孔壁空洞，严重者甚至出现开路短路；其三是为了防止热冲击过程中出现孔壁分离现象，特意要求孔壁执行高标的凹蚀制程，以完成孔铜对内层铜环三面包夹的牢靠互连。KMNO4的化学凹蚀很难做到三面包夹的效果。而等离子体除钻污不受孔径和孔深的限制，对常用树脂具有均匀一致的蚀刻速率，而且比较容易做到三面包夹的凹蚀效果，目前业界普遍认为等离子体是电路板基板去钻污和凹蚀的最佳技术。

　　本文主要探讨了等离子体去钻污和凹蚀技术对刚挠结合印制线路板孔金属化的影响，同时与高锰酸钾、硫酸及没有去钻污的线路板进行了对比，结果表明：用等离子体去刚挠结合印制线路板钻污和凹蚀技术，能取得较好的效果。

　　二、实验部分

　　实验原料：四层刚挠结合板，其中中间两层为挠性板，材料编号为2BPDR1005JY，外面两层为刚性板，四层板通过改性AT-25粘结片层压压合在一起，压合后总厚度为1mm。

　　实验方法：对压合好的四层刚挠结合板钻孔径分别为0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm的孔，然后对钻好的线路板分别采用等离子体，KMNO4，H2SO4三种方法去除孔内钻污。通过镀铜前后孔的切片效果图和二次元图片评估了这三种方法对于去孔壁钻污和凹蚀的效果。

　　其中，电路板的孔金属化过程包括沉铜和镀铜两个过程。沉铜的工艺流程如下：上板→整孔→热水洗→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→预浸→活化→水洗→水洗→还原→纯水洗→沉铜→水洗→水洗→下板

　　其中重要作业条件如表1所列：

　　镀铜的工艺流程如下：上板→酸浸→除油→水洗→酸浸→镀铜→水洗→下板

　　三、结果与讨论

　　1. 不同的去钻污和凹蚀工艺对孔镀铜前切片的影响

　　不同的去钻污和凹蚀工艺制备的孔镀铜前切片效果图。从图中可以看出，用等离子体法基本上将孔壁上的钻污去除干净了，而用KMNO4处理后的切片孔壁还有较少的钻污，用H2SO4处理后的切片孔壁有较多的钻污，而未进行处理的切片孔壁有大量的钻污。这可能是因为刚挠结合印制线路板所用的材料有多种，所产生的钻污也包括聚酰亚胺、丙烯酸胶、FR-4等。用KMNO4 、H2SO4仅能去除某些单一的钻污，等离子体对常用树脂具有均匀一致的蚀刻速率，能够综合去除各种钻污，所以等离子体法基本上将孔壁上的钻污去除干净了。

　　2. 不同的去钻污和凹蚀工艺制备的孔镀铜前二次元图片

　　不同的去钻污和凹蚀工艺制备的孔镀铜前二次元图片，从图中可以看出，当用等离子体工艺去孔壁钻污和凹蚀工艺时，由于钻污去除干净了，孔呈现规整的圆形，而用KMNO4、H2SO4处理及未进行处理的孔壁，由于还有一定量的钻污，孔呈现不规整的圆形，这进一步证实了等离子体能够彻底去除我们生产的刚挠结合印制线路板的钻污。

　　3. 不同的去钻污和凹蚀工艺对孔镀铜后切片的影响

　　不同的去钻污和凹蚀工艺制备的孔镀铜后的切片效果图。从图中可以看出，由于等离子体去除孔壁的钻污较干净，所镀的铜的表面均平。用KMNO4处理后的及未进行处理的板镀铜，在沉铜时整孔过程中将孔壁的钻污基本上去除干净了，所得微孔镀铜层也较平整。而用H2SO4处理钻污后，由于硫酸的咬蚀能力强，最后镀铜的表面凸凹不平。

　　四、结论

　　通过研究不同的处理工艺对去除刚挠结合印制线路板钻污和凹蚀对孔金属化的影响。等离子体技术去除钻污和凹蚀的效果明显优于其它的去钻污工艺。

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