摘要: 4.与掩孔有关的空洞掩孔工艺中，如果掩膜不好会造成蚀刻剂进入孔中，蚀刻去沉积的铜。掩膜的机构损伤是动态发生的，而上下掩膜一起出现空洞的情况较少。同样，掩膜很薄弱，造成孔内负压，最终导致掩孔缺陷，这层 ...
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4.与掩孔有关的空洞
掩孔工艺中，如果掩膜不好会造成蚀刻剂进入孔中，蚀刻去沉积的铜。掩膜的机构损伤是动态发生的，而上下掩膜一起出现空洞的情况较少。 同样，掩膜很薄弱，造成孔内负压，最终导致掩孔缺陷，这层掩膜又可以降低负压，对面的掩膜较易生存。一面的掩膜破坏，蚀刻剂进入孔中，靠破的掩膜一边的铜首先被蚀刻掉。另一面，掩膜堵住了蚀刻剂的出口，蚀刻液交流太少，故空洞图形也是较对称的，表现为一端铜厚，另一端薄。根据掩膜损伤的程度，情况也不一样，极端情况下，所有的通孔铜都被蚀刻掉。 5.直接电镀 直接电镀，避免了传统的化学沉铜，但有三类预处理工艺步骤；如：钯基体工艺，碳膜工艺，有机导电膜工艺。 任何能影响催化物沉积的情形，或者是沉高分子导电膜时，单体沉积和聚合物组成物沉积能形成空洞。大多数碳膜，石墨和钯膜工艺都依赖于适当的孔壁调整，用高分子电解质阳离子与含有相反电荷的有机催化层。以达到较好的催化吸附性。自然，在化学沉铜中已经实践证实是很好的工艺处理步骤，如孔壁清洁，调整，催化沉积等都恰当地应用在直接电镀工艺中。当然，化学沉铜槽中特别的问题，如氢气产生等，不会在此发生。 在采用直接电镀工艺时，若不按药水供应商所推荐的条件进行，常常会产生一些特别问题。如，在碳膜工艺中，一般不推荐在碳膜沉积后进行板面刷洗，因为刷子会去掉孔边缘的碳膜颗粒。这种情况下，电镀过程很难及时从铜表面进入孔中央，甚至，根本不行。若板子一面的孔口碳膜被刷掉，电镀还可以从相对的一面进行。但电镀结果是逐步减弱，电镀铜有可能不能与另一面铜表面连通。结果表现与掩孔工艺中掩膜破裂相似。若在碳膜或石墨工艺中，催化沉积后使用浮石粉喷射，同样会发生空洞。喷射出的浮石粉颗粒可能以很高速度进入孔中，冲走催化层颗粒。另一方面，石墨工艺似乎可以耐受浮石粉刷板处理。 6.在电镀铜，电镀铅锡（成纯锡）有关的空洞 电镀槽同样有内在或外在的原因产生气泡。 A.产生气泡的内在原因 幸运的是，酸性镀铜槽具有很高的电池效率（cell efficiency),故在为何较好的槽中氢气产生是很小的问题。需要避免的是很可能导致氢气生成的条件，如：高电流密度和整流器波动导致短时间的大电流密度漂移。有些锡/铅槽或锡槽的效率较铜槽低氢气的产生就成了一重要的问题。在避免氢气分制生成的一个有趣的进展是添加“防坑添加剂”（antipititting additives). 这些有机合成物，如已内酰胺的衍生物，可能参与氧化还原反应，在形成氢气分子前夺走原子状态的氢，防止气泡产生。经还原的“防坑添加剂”‘ 在阳极又重新氧化，转移到阴极，重新开始这一循环。 B.产生气泡的外在原因 最明显的产生气泡的外在原因是在板子浸入溶液前，填充在孔中的气泡。为了在板子浸入槽液前驱除孔中的空气，一些电镀夹具设计者已试验让板子与夹具之间形成一定角度。浆状搅拌器（paddle agitation)可以产生足够的压差，将气泡赶出孔中。用压缩空气经过喷雾器搅拌液体(air sparging)使之穿过板面也有助于赶走气泡。当然，喷雾搅拌本身也是一种气体，混入槽中，空气进入循 环过滤泵产生一种过饱和液流，在集结位置会形成气泡，在孔壁有缺陷处同样形成气泡。一些制造者被这个问题所困扰，进而转向于无空气搅拌（溶液喷射）。 除抗蚀剂残渣和气泡等阻碍电镀外，其他造成电镀空洞的几个明显问题有：穿透力及差以及异物堵塞。穿透差的槽液会造成中间无铜，但这是非常极端的情况。通常是孔中央铜厚不足，不能达到允收标准。在酸性镀铜槽中，导致穿透力差有以下几个原因：铜/ 酸比例不当，槽液污染，有机添加剂偏少或不足，电流分布差，遮挡效应或搅拌等。若发现颗粒污染，则多是循环或过滤泵故障，倒槽频率太低，阳极袋破损或阴极膜缺陷造成。 7.由于铜被蚀刻而造成的空洞 若电镀的金属抗蚀剂有任何问题，都会将通孔中的铜暴露于蚀刻剂中，从而导致空洞。在这种情况下，空洞是由于铜被蚀刻掉而非未沉积上铜造成的。这可是有一点违背先后顺序，在这里仍然要强调铜被蚀刻掉，从而造成空洞的原因。 第一个可能造成铜流失的可能条件是，若在化学沉铜时，孔中有残留的湿气，或在下一步操作前放置时间太久，或腐蚀性气氛，铜会被氧化，在酸性镀铜前的预浸步骤中溶解。另一种可能是镀前的微蚀过度。其次，化学沉铜的铜可能脱落。若在化学沉铜后直接做金相或后经热冲击的样片上均可看出。导致这类空洞的原因有：化学沉铜槽组成不恰当，处理溶液夹带，由于去沾污，催化，或加速剂调整不当，化学铜附着力不好。 当在波峰焊，热风整平，或其它高温再流焊步骤或模拟热应力测试时发生孔壁铜的缺损（裂纹，脱落〕，造成这类问题的根源常常需追溯到孔壁预处理和最初的金属化步骤。 孔壁空洞可以有许多种成因。按制造工序，可追溯到钻孔等先前步骤，也可以在镀铅/锡时才发生。但空洞的形状，位置常常能为我们提供一些线索查询问题的根源。孔壁空洞也常常是多种工艺条件相互影响产生，它们可能同时作用，也可能具有先后顺序。沿工艺流程步骤仔细分析缺陷表征才有可能一针见血的找到根本所在。 |