一、什么是电镀填孔中的“空洞”
在PCB制造的电镀填孔过程中,目标是通过电解铜逐步把过孔、盲孔或埋孔内部完全填满。但在实际生产中,经常会出现“孔内局部没有铜沉积”的情况,形成微小空隙或气泡状缺陷。这种现象被称为孔内空洞(Void)。它会严重影响电气连续性和热传导能力,甚至导致长期可靠性下降。
二、孔内空洞的主要成因
气体或液体残留
在电镀前,孔内如果残留清洗液、气泡或助焊残渣,电镀溶液无法充分进入,导致该区域没有铜沉积,从而形成空洞。
特别是在高深径比(Aspect Ratio)的微盲孔或通孔中,这种情况更为常见。
电流分布不均
电镀过程中,电流趋向于集中在孔口位置,而孔底部电流密度不足,铜离子沉积速度慢。
若控制不当,可能出现“边缘镀厚、中心未填”的现象,进而形成孔底或孔中部空洞。
添加剂分布问题
电镀液中含有光亮剂、整平剂、填孔添加剂等化学组分。
若添加剂在孔内扩散不足或被消耗不均,会导致局部镀层缺陷,形成气孔或空洞。
前处理不彻底
孔壁残留钻污、胶渣或氧化物,会阻碍铜离子沉积。
即使后续电镀进行,孔内也可能留下微小未覆盖区域,逐渐演变为空洞。
工艺窗口控制不稳
温度、电流密度、搅拌强度、溶液循环等参数稍有偏差,就可能造成沉积不均匀。
尤其在多层板或HDI批量生产中,这类不稳定因素更容易放大,导致孔内缺陷。
三、孔内空洞对可靠性的影响
电气性能下降:空洞导致局部导通路径不足,阻抗不稳定,甚至出现开路。
热传导受限:电镀填充的铜具有良好导热性,一旦出现空洞,热量无法及时传递,局部容易产生热点。
机械强度不足:在盲孔叠孔(Stacked Via)结构中,空洞会成为应力集中点,易在热循环或机械应力下发生裂纹。
电镀填孔之所以容易出现孔内空洞,归根结底是孔内环境复杂、填充难度高。这不仅涉及化学、物理和电化学反应,还与设计的深径比、孔径大小直接相关。只有通过优化前处理、电镀工艺及药液管理,才能有效降低空洞风险,从而提升PCB在高密度互连和高可靠性应用中的稳定性。