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電子與半導體關聯藥品
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對應直接雷射 後處理製程
 
SPDL
Post-processing technology “SPDL” of direct copper CO2 laser drilling.
縂合研究所  電子技術開發1部  蝕刻技術課  安藤  裕久 Hirohisa ANDO
The “SPDL” is used in order to remove Cu overhang after direct copper CO2 laser drilling. This is the overhang removal process with corrosion control of the interface between copper and resin at BVH bottom.
 
前言
       智慧型手機等許多的電子機器皆使用build-up多層板。Build-up多層板在可對應高密度配線的同時,因工程次數的增加有恐造成基板成本的增加、生產率的降低與不良率的提高。因此對於build-up的各個製造工程皆要求時間的縮短與良率的提升。其中,將BVH鑽孔工程從既有的conformallarge的方法轉換到可大幅減短工程時間的「直接雷射加工」的需求越來越高。

       然而此加工方法是從銅箔上直接雷射鑽孔,因此銅箔與樹脂的物性不同容易造成鍍層突出(overhang)。若是鍍層突出的狀況嚴重,填空電鍍時就容易產生微小空洞,因此必須在電鍍前去除鍍層突出/去毛邊。

       去毛邊時使用銅蝕刻液,但由於孔加工時飛散的樹脂覆蓋在銅表面而導致蝕刻進行困難。因此首先必須去除飛散的樹脂,一般是以「去膠渣(Desmear)→去毛邊蝕刻」的順序處理。然而先去膠渣的話,在去除覆蓋在表面的樹脂的同時底層表面殘膠(smear)也會被除去。之後要用銅蝕刻液去毛邊的話,底部會產生咬蝕,內層銅與樹脂介面之間會被大幅咬蝕掉。因此有恐影響到咬蝕部分的化學銅電鍍的包覆性。

       為此我們測試了減少孔底咬蝕的去除鍍層突出製程(去毛邊蝕刻)。開發了雷射鑽孔後有去膠渣和沒有去膠渣兩種形式的去毛邊蝕刻液「SPDL-D」和「SPDL-ND」,在此跟各位介紹這兩種藥水。(圖1)
 
 
                                            圖1  銅直接雷射鑽孔後處理製程
                             去毛邊蝕刻SPDL(按照工程不同分成兩種組合)
 


孔底咬蝕抑制去毛邊蝕刻液「SPDL-D」
       去膠渣(desmear)後,使用具異方性蝕刻性能的銅蝕刻液去毛邊,可以在抑制底部橫向(內層銅-樹脂)咬蝕的同時優先咬蝕縱向鍍層突出+孔中心部分。(表1)

                                  去毛邊蝕刻藥液種類與導孔狀態比較
                                  去毛邊蝕刻:過氧化氫-硫酸系Eg藥液(共通)
 


      「SPDL-D」與一般的soft etch的去毛邊蝕刻量大致相同。但「SPDL-D」對在鍍層突出0um部分的咬蝕量的變化比較小。因此,特色是在使用此藥水時,蝕刻量不一造成銅表面的銅口徑變化會比較少。(圖2)


                                   比較不同去毛邊蝕刻液的去毛邊效果



       比較孔底的內層銅-
樹脂介面的咬蝕量的話,「SPDL-D」再去膠渣後幾乎看不到變化,因此可以在幾乎沒有去毛邊蝕刻造成的孔底侵蝕狀況下,優先去除孔上方的鍍層突出部分。(圖3)



                              比較去毛邊蝕刻液種類的不同造成孔底咬蝕量的不同


去除樹脂+去毛邊蝕刻「SPDL-ND」
       另一個製程是在去膠渣前(去除底層表面殘膠前),用銅蝕刻液將鍍層突出部分與樹脂同時去除,目前評估此種方法的廠商也很多。去膠渣前先做銅蝕刻的情況下,銅表面上覆蓋著樹脂,因此可能會妨礙蝕刻。對策是使用具晶間腐蝕作用的蝕刻液,對於鍍層突出上的樹脂可以選擇性的蝕刻銅-樹脂界面。因此早期就可剝除樹脂,能以少於一般的soft etch的蝕刻量去除鍍層突出。因為沒有去膠渣,所以底層有殘膠,藥液較難侵蝕到孔底部分。(表2)
 
 
                           表2  去毛邊蝕刻:過氧化氫-硫酸系Eg(共通)



       「SPDL-ND
」在雷射鑽孔後(去膠渣前),比起一般soft etch可以用更低的咬蝕量去毛邊。(4)底層殘膠造成去毛邊蝕刻時孔底幾乎沒有被侵蝕到,可優先去除孔上方的鍍層突出部分。
 
                               去毛邊蝕刻液種類與毛邊去除性比較



      
此外在確認電鍍後的孔底咬蝕狀態時,可以確定去毛邊蝕刻「SPDL-D」、「SPDL-ND」與一般soft etch相比,內層銅-樹脂界面的咬蝕較小。(表3)
 

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                                 表3  去毛邊蝕刻液種類與孔底狀態的比較



結論
       雷射鑽孔後處理製程上,為了縮小去毛邊蝕刻產生的孔底界面侵蝕,在去膠渣後使用「SPDL-D」、去膠渣前使用「SPDL-ND」可以產生效用,可期待提升化學銅電鍍的包覆性。此外,雷射前處理時,加入提高CO2雷射吸收的銅表面粗化「NBDL」,希望我們可以協助提高「直接雷射前/後處理」的良率與縮短時間。
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