填充印刷电路板和其他基板中的通孔的单步电解方法技术

本发明专利技术公开了一种在印刷电路板的制造中铜电镀的方法。该方法用于用铜填充通孔和微过孔。该方法包括以下步骤：(1)制备电子基板以在其上接受铜电镀；(2)在该电子基板中形成一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔中的至少一者；以及(3)通过使该电子基板与酸性铜电镀溶液接触，在该一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔中电镀铜。该酸性铜镀溶液包含铜离子源；硫酸；氯离子源；增亮剂；湿润剂；和平整剂。该酸性铜电镀溶液镀覆该一个或多个通孔和/或该一个或多个微过孔直到金属化完成为止。该一个或多个微过孔直到金属化完成为止。该一个或多个微过孔直到金属化完成为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】填充印刷电路板和其他基板中的通孔的单步电解方法


[0001]本专利技术整体涉及一种铜的单步电解沉积方法，尤其是用于填充印刷电路板和其他基板中的通孔和微过孔的单步电解沉积方法。

技术介绍

[0002]电镀铜溶液用于许多工业应用，包括防腐蚀和装饰涂层，并且用于电子工业以制造电子设备。硫酸铜水浴用于制造印刷电路板(PCB)和半导体。铜具有比大多数其他金属更好的电导率，并允许应用于较小的特征。
[0003]互连特征结构是在双电子基板中形成的特征结构诸如盲微过孔(BMV)、沟槽和通孔。优选地用铜将这些特征结构金属化，以提供互连导电。在电路制造期间，铜被电镀在印刷电路板的表面的选择部分上，被电镀在盲过孔和沟槽中，并且被电镀到穿过电路板基材的表面之间的通孔的壁上。通孔的壁被金属化以在印刷电路板的电路层之间提供导电性。
[0004]另外，随着电子设备缩小并在电路板上封装得更近，电子器件的热管理成为问题。许多电子设备对热敏感，这可能降低其效率并缩短其寿命。因此，有必要管理散热并提供从产生热量的部件汲取热量并将其引导到面板的其他区域或其他基板以进行耗散。
[0005]在电路板模块和电子设备中，安装在电路板上的电子部件包括表面安装型电子部件和插入安装型电子部件。表面安装型电子部件通常通过将端子焊接到设置在电路板的前表面上的铜箔来安装在板上。插入安装型电子部件通常通过将引线端子插入到设置在电路板中的穿孔中并且焊接引线端子来安装在板上。
[0006]安装在电路板上的电子部件在电流流过时放出热量。此外，在大电流流过其中的电子部件中可产生大量热量。当电子部件或电路板的温度由于电子部件放出的热量而过度上升时，存在电子部件或电路板上形成的电路可能发生故障的问题。
[0007]已经开发了各种方法以管理电子设备中的散热，包括例如用填充有导电金属的环氧树脂封堵材料填充通孔、在设备下插入铜压印，在电路板中插入热泵，使用导电粘合剂，将散热器附接到发热设备，以及电镀铜。
[0008]Kasashima等人的美国专利第9,924,589号，该文献主题全文以引用方式并入本文，描述了一种表面安装型电子部件，其安装在电路板的前表面上，金属传热体埋藏在电路板中以便在电路板的板厚度方向上与板上的电子部件重叠。电子部件中产生的热量通过传热体转传递到电路板的背面，并且热量被耗散到外部。热辐射体设置在电路板的背表面侧上，并且电子部件中产生的热量通过传热体传递到热辐射体以将热量耗散到外部。
[0009]JP2010
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141279描述了在电路板中形成穿孔并将表面安装型电子部件安装在电路板的前表面上以覆盖穿孔。在设置在电路板的背表面侧上的散热体的上表面上形成突出部分，并且传热体设置在该突出部分上。散热体和传热体的投影部分从电路板的背表面侧插入穿孔中，使得传热体热连接到电子部件。然后，电子部件中产生的热量可通过传热体传递到散热体以将热量耗散到外部。
[0010]在JP2010
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141279的图4中，在电路板中形成多个通孔，并且通过将焊料嵌入该多
个通孔中，在电路板中提供多个穿透导体。表面安装型电子部件安装在电路板的表面上以热连接到该多个穿透导体。电子部件中产生的热量通过穿透传热体传递到设置在电路板下方的散热体，并且从散热体耗散到外部。
[0011]在JP2015
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104182中，安装在电路板的背表面上的表面安装型电子部件的主体部分装配到设置在电路板的背表面侧上的散热器的凹入部分中以热连接到凹入部分的底表面。电子部件中产生的热量从散热器辐射到外部。
[0012]Sanae等人的美国专利第9,345,176号，该文献主题全文以引用方式并入本文，描述了一种利用较少数量部件散热的电源设备。安装电子部件，诸如变压器、扼流圈或电感器，以便穿透形成在电路板中的矩形孔，并且电子部件的上表面或下表面与金属框架或散热板热接触，使得电子部件中产生的热量从金属框架或热辐射板耗散到外部。
[0013]JP2007
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312502描述了将电子部件诸如变压器或反应器安装在电路板的上表面上，并且将电子部件的芯装配到设置在电路板的上表面侧上的散热器以热连接到电路板。然后，电子部件中产生的热量可以从散热器耗散到外部。
[0014]JP2015
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106956描述了使用散热翅片来改善散热。在这种情况下，电子部件安装在壳体的内部底表面上，并且散热翅片一体地设置在壳体的下部部分中，并且电子部件中产生的热量从散热翅片耗散到外部。吹风扇可以安装在壳体的侧面部分，以在散热翅片处吹出冷却空气以改善散热性能。
[0015]JP2014
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045529描述了一种用于在容纳电路板的壳体的侧表面上自然空气冷却的开口。用于强制空气冷却的冷却翅片和冷却风扇设置在壳体的下部部分中，使得安装在电路板上的电子部件中产生的热量可以耗散。
[0016]Reents等人的U.S.9,445,510，该文献主题全文以引用方式并入本文，描述了用于用铜填充印刷电路板的通孔的电镀过程。Reents的过程是两步过程，其中包含通孔的工件(i)与金属沉积电解质接触，并且在工件与至少一个阳极之间施加电压，使得在通孔的中心优先发生沉积，并且通孔完全或几乎完全合拢，并且此后，(ii)工件与金属沉积电解质接触，并且在工件与至少一个阳极之间施加电压，使得电流供应到工件和在步骤(i)中获得的完全或几乎完全分成由金属填充到期望程度的半部的通孔。这些步骤在Reents等人的图1和图2中示出。
[0017]如Reents等人所述，用铜填充通孔的方法是从安装到通孔上的设备汲取热量并将其传递到面板的其他级的可行方法。然而，将会期望开发一种用于填充通孔和/或微过孔的方法，诸如用于散热，该方法可能以更有效的方式集成到印刷电路板制造过程中。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的是提供从电子设备散热的改进的方法。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供一种可以结合在印刷电路板(PCB)制造过程中或已经是印刷电路板(PCB)制造过程的一部分的在电子设备中散热的方法，该方法能够填充通孔并且消除对其他过程(诸如封堵和砂磨、铜压印和其他类似过程)的需要。
[0020]本专利技术的另一个目的是提供一种提供比导电插塞和粘合剂更高的热导率的过程。
[0021]本专利技术的又一个目的是提供一种增益电导率的益处的过程。
[0022]本专利技术的又一个目的是提供一种金属化具有高纵横比并且不具有任何空隙或缺
陷的通孔的可靠方法。
[0023]本专利技术的又一个目的是提供一种通过用铜金属化通过孔在电路板中散热的改进的方法，并且其中所得固体铜结构在位于发热设备下方时能够提供有效手段将热量或热能从这些设备输送到热可以无害地耗散的电路板、面板的区域或其他电子基板。
[0024]本专利技术的又一个目的是提供一种用于在铜镀浴中用铜填充通孔的一步过程，其减少了管线中的槽数量，从而降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在印刷电路板的制造中铜电镀的方法，所述方法包括以下步骤：a)制备电子基板以在其上接受铜电镀；b)在所述电子基板中形成一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔中的至少一者；以及c)通过使所述电子基板与酸性铜电镀溶液接触，在所述一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔中电镀铜，所述酸性铜电镀溶液包含：a.铜离子源；b.硫酸；c.氯离子源；d.增亮剂；e.湿润剂；和f.平整剂；其中所述酸性铜电镀溶液被配置用于单步过程，其中所述相同的酸性铜电镀溶液镀覆所述一个或多个通孔和/或所述一个或多个微过孔直到金属化完成为止。2.根据权利要求1所述的方法，其中制备所述印刷电路板以在其上接受电镀的所述步骤包括在将所述一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔金属化之前清洁所述印刷电路板的步骤。3.根据权利要求2所述的方法，还包括微蚀刻所清洁的印刷电路板的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个金属化通孔和/或一个或多个微过孔不表现出任何缺陷。5.根据权利要求4所述的方法，其中金属化电镀铜沉积物完全填充所述一个或多个通孔和/或所述一个或多个微过孔，并且在所述电子基板上沉积保形铜沉积物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子基板具有介于约0.005mm和约3mm之间的厚度。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔具有约0.005mm和约1mm的直径。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔具有约0.075mm至约0.25mm的直径。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个通孔和/或一个或多个微过孔具有介于约0.5:1和约6:1之间的纵横比。10.根据权利要求5所述的方法，其中所述保形沉积物具有介于约5...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：麦克德米德乐思公司，
类型：发明
国别省市：