高厚径比背钻阻焊塞孔溢油问题改善

高厚径比背钻阻焊塞孔溢油问题是阻焊工艺制造方面的难题。影响背钻溢油的要素较多,实际背钻溢油会受到油墨特性、产品设计和过程管控等组成要素的影响。通过对物料选择、资料优化等方面进行探究,介绍了采用高固含量塞孔油墨和资料优化等去预防和降低背钻溢油不良、改善孔内油墨空洞及裂缝问题的方法的方法,为高厚径比背钻阻焊塞孔制作提供一定的参考,可以实现品质改善及效率提高的双重效果。

新型高纵横比通孔镀铜整平剂研究

印制电路板是电子工业的重要部件之一,广泛地应用在社会生活的方方面面。随着电子信息技术的发展,电子产品与设备不断轻薄化、小型化、集成化。作为电子元器件的载体,电路板设计和制造也朝着高密度互连、小孔化技术的方向快速发展。通孔作为连接层与层之间的导通孔,逐渐成为实现层间互连的核心技术。但是高厚径比通孔的电镀工艺往往存在电流密度分布不均、孔内镀液传质不佳等现象,导致镀层均匀性及铜层结晶质量变差现象产生,无法满足客户端的需求。如何解决高厚径比的微通孔镀铜是电镀领域的一个技术难题,具有重要研究意义及实际应用价值。整平剂是镀铜整平剂体系中很重要的物质,其含量较低,对孔内的低电流密度区域影响不大。目前针对高厚径比通孔电镀整平剂研究较少,且市面上使用较为广泛的镀铜整平剂被国外大公司垄断。因此,急需研发一种高厚径比通孔电镀方法,有效改善线路板表面与孔内镀层均匀性,提升通孔深镀能力,从而打破技术垄断,突破“卡脖子”难题,促进我国印制电路板产业的发展。

高厚径比通盲共镀新技术开发

随着高精度、高密度和高可靠性的112 G、三次能源产品需求量与日俱增,作为其载体的印制电路板(Printed circuit board,PCB)也向高密度互联(High density interconnection,HDI)方向发展。此类印制电路板通过通孔、盲孔、埋孔的金属化实现层与层之间电气互联。对于高厚径比通孔和盲孔的金属化过程是先电镀盲孔,再电镀通孔,此流程涉及多次电镀多次减铜多次塞孔,不仅流程繁琐复杂,而且多次增铜损铜不利于精密线路设计,难以满足高可靠性、高密度的要求。本文通过对高厚径比通孔电镀体系与盲孔电镀体系系统分析,从药水以及喷流两方面找到通盲共镀的矛盾点并加以平衡:一方面基于铜离子、氢离子以及添加剂的药水机理进行DOE实验,开发得到新的电镀药水体系;另一方面通过建立与优化喷流-铜厚模型图对侧喷喷流方式进行创新性设计,并参考模型图将喷流参数进行适当调整;以上述设计为基础进行试验,结果表明通孔25:1,盲孔1.2:1的产品通盲共镀具有良好的适应性和有效性。该电镀体系的达成,实现了高厚径比通盲共镀技术新突破,缩短加工流程23步,解决了面铜极差的问题,满足精细线路制作,同时对PCB工业与产品,特别是高密度互联的产品走向规模化发展提供了有力保障!。

一种干法刻蚀形成高深宽比CIS Deep-P Well IMP掩模的工艺方法的探究

为有效提升CIS(CMOS Image Sensor)器件的FWC(Full Well Capacity),需要将更高能量的DWP IMP注入到更小的space pattern区,相比较单一的光刻胶,引入TRL(TriLayer:PR/Si HM/SOC)并使用干刻方法能有效地形成了high-aspect-ratio(高深宽比,>20)的图案掩模。其中,DPW IMP阻挡掩模可以做到更厚,约4.2μm,DPW pattern的space可以做到更小,约0.2μm。该工艺革新为后续deeper DPW IMP,pixel shrinking,同时提升CIS器件的FWC光素性能提供了可能,针对引入TRL的干刻工艺的主要建立过程予以技术说明。

基于三元等离子体处理的PCB高厚径比孔清洗技术研究

三元等离子体在处理高厚径比通孔、活化高频印制电路板(PCB)方面存在突出的性能优势。以等离子体清洗量和清洗均匀性为评价指标,针对三元等离子体(O_(2)/N_(2)/CF_(4))在高厚径比通孔清洗中的关键性参数及其最优化应用范围进行研究。金相显微镜与扫描电子显微镜(SEM)观察显示,三元等离子体在清洗高厚径比通孔时设置在温度75~105℃、功率7.0~8.5 kW、CF_(4)含量8%~10%时,能够得到良好的清洗效果。

ICP深硅刻蚀工艺研究

感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术是微机电系统器件加工中的关键技术之一。利用英国STS公司STS Multiplex刻蚀机,研究了ICP刻蚀中极板功率、腔室压力、刻蚀/钝化周期、气体流量等工艺参数对刻蚀形貌的影响,分析了刻蚀速率和侧壁垂直度的影响原因,给出了深硅刻蚀、侧壁光滑陡直刻蚀和高深宽比刻蚀等不同形貌刻蚀的优化工艺参数。

基于双光纤耦合的微深孔测量方法

为了解决微深孔的精密测量问题,介绍了一种基于双光纤耦合原理的微深孔测量方法。该方法属于瞄准触发式测量方法,通过双光纤耦合器及显微物镜将光纤传感器触测头在微深孔内的微小位移量转变为CCD图像捕捉系统的横向位移量,利用图像空间定位算法得到CCD上的光斑中心位置。由CCD上光斑能量中心位置与传感器触测点在空间位置的一一对应关系即可得出传感器触测头在孔内部与孔壁的接触状况,从而实现对被测孔测量时的高精度瞄准。光纤传感器瞄准后将发出信号给测量长装置,如双频激光干涉仪,以实现对微深孔的精密测量。最后运用该方法对直径为0.2mm、深2.0mm深盲孔的直径进行了测量,其测量结果的重复不确定度优于0.4μm。同时运用该方法对直径为0.3mm、深1.0mm的微深孔的圆柱度进行了测量。

大深径比微小深孔超声电火花加工工艺研究

针对难加工材料的大深径比微小深孔加工这一工艺难题,设计并制造了基于工件振动的超声电火花复合加工装置。该装置包括一个已优化的压电振子和一台普通电火花机床。为提高加工效率,对压电振子进行了优化分析,使压电振子具有合适的纵振模态、固有频率和较大的振幅,压电振子中陶瓷片具有合理地安装位置。选择模具钢作为加工材料进行大深径比微小深孔的加工实验,比较研究了超声电火花复合加工装置和普通电火花机床加工大深径比微小深孔的加工效率。实验表明,超声电火花复合加工装置的加工效率更高。研究了超声激励电压、脉冲电流、脉冲宽度以及脉冲间隙等参数对大深径比微小深孔加工效率的影响,得出各参数较优的设置值。根据实验结果可以看出,超声电火花复合加工装置可以有效地加工出直径为0.5mm、深径比为60的微小深孔,适用于难加工材料的大深径比微小深孔加工。

均匀来流中大长径比深海立管涡激振动特性

提出了一种对大长径比深海立管涡激振动特性进行三维耦合数值模拟的方法。其中,流场采用大涡模拟方法进行三维数值模拟,结构振动采用基于薄壳模型的有限元方法进行数值计算,并采用一种将流场和结构响应数据进行实时传输的新方法,实现了流体与固体之间的三维耦合数值模拟。在雷诺数Re=3400和11000下,对某长径比为1200的深海立管模型在均匀来流中的横向涡激振动特性进行了数值模拟与分析。结果表明,大长径比柔性立管的横向振动响应对其尾涡动力特性会产生显著影响,包括会出现涡泄频率显著增大和多频涡泄等复杂现象。尽管来流是均匀的,但立管的横向振动响应会出现明显的多模态特征,除了包含有与涡泄频率一致的振动响应外,还包含有其它频率成分的振动响应。特别地,还会出现多种高阶模态振动共存的非对称复杂弯曲变形等现象。研究表明,该方法为研究深海立管涡激振动特性及其工程预报的相关问题提供了一种有效的途径。

微细电火花加工技术

微细电火花加工(Micro Electrical Discharge Machining,Micro EDM)作为微细加工技术的一种,可以在任何导电材料上加工高精度、大深宽比微细三维型腔,以满足日益增长的产品微小型化需求。针对微细电火花加工中的一些关键问题,如微细电极损耗与补偿、大深径比微孔加工,本文着重介绍部分研究结果,以期在微细电火花加工技术的应用中,提供解决对策。

大深径比微小孔快速电火花加工系统

用电火花加工技术快速加工大深径比微小孔存在散热困难、排屑不畅、电极损耗大及加工过程不易控制等技术难点,为此,在分析电火花加工机理及加工特点的基础上,研发了一台用于快速加工大深径比微小孔的电火花机床。该设备采用立式布局,通过应用电极旋转、工件振动的旋振式机构,实现了加工过程中快速散热和排屑;通过采取工业控制计算机搭载数据采集卡和运动控制器的方式,实现了加工过程的检测控制功能一体化。针对电火花加工过程中放电信号严重畸变以及放电状态不稳定导致加工状态难检测的问题,提出了两级模糊逐级映射放电状态检测方法,同时为了实现机床的快速响应和精确控制,设计了双闭环加工控制系统。实验表明,该机床适合于深径比超过10,小孔直径为60～200μm的微小孔快速加工,且性能稳定、可靠性高。

光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽

为解决用光助电化学刻蚀法制作大面积高深宽比硅深槽过程中出现均匀性差的问题,在分析了传统光助电化学刻蚀装置中存在的不足的基础上,设计并制作了一套新型大面积光助电化学刻蚀装置.该装置通过特殊设计的花洒式溶液循环机构和水冷隔热系统,解决了大面积硅片在长时间深刻蚀过程中出现的溶液升温和气泡堆积的问题.借助这套装置能够实现127 mm(5 inch)及以上大面积硅片的均匀深刻蚀.同时,通过采用以0.01 A/min的速率逐步增加刻蚀电流的方法,来补偿侧向腐蚀对槽底电流密度的影响,保证了整个刻蚀过程中硅深槽形貌的一致性.最终在整个127 mm硅片上制作出了各处均匀一致的硅深槽,深度达60μm、深宽比在20以上.

平面微电机定子线圈制作工艺研究

为了在平面微电机有限大尺寸的定子上制作高深宽比结构的绕组线圈,对高深宽比微结构的制作工艺进行了研究,综合比较各方面因素,从中找出了成品率高、可重复性好、工艺步骤尽量简单的平面线圈制作工艺,即在硅沟槽里通过微电铸得到高深宽比平面铜线圈的深刻蚀成型电铸工艺,并分析了光刻工艺关键参数之间的关系及对后续工艺的影响。通过该工艺制作的直径为10 mm的定子线圈深宽比大(宽40μm、深80μm),无空洞,并且在工艺上还有很大的深宽比挖掘潜力。该工艺亦可应用于其他需要高深宽比平面线圈的微执行器的制作中。

盐溶液管电极电解加工钛合金深小孔

管电极电解加工采用中空金属管作为阴极工具对工件进行电解蚀除,在深小孔加工方面具有独特优势。为了避免酸性电解液对环境造成的危害,管电极电解加工采用中性盐溶液替代酸性溶液作为电解液。通过研究初始加工间隙、进给速度、电解液压力、电参数对钛合金深小孔加工的影响,择优选取加工参数,在20 mm厚的TC4钛合金工件上加工出了深径比大于10的通孔。

ICP刻蚀在微加速度传感器制作中的应用

针对ICP刻蚀工艺进行了深入研究,探讨了气体流量、射频功率和工作室气压设定值等工艺参数对刻蚀效果的影响,最终在硅基底上获得了线宽为40μm时深刻蚀的最佳工艺参数,即采用BOSCH工艺,压力设定为6Pa,在刻蚀过程中通入流量为100cm3/min的SF6气体,持续11s,射频功率20W,源功率450W,保护过程中通入流量为75cm3/min的C4F8气体,持续10s,射频功率0W,源功率220W,得到了最佳刻蚀结果,并利用此工艺制作出了量程为±12g,灵敏度为79mV/g,精度高于±2%微机械加速度传感器。

DRIE工艺误差对MEMS梳齿谐振器频率的影响

针对深反应离子刻蚀(DRIE)工艺加工高深宽比梳齿电容存在侧壁倾斜角的情况,分析了该倾斜角对梳齿谐振器频率的影响。为了使设计的梳齿谐振器频率符合应用要求,推导出了梳齿谐振器在正负侧壁倾斜角θ下的谐振频率计算公式。利用ANSYS Workbench11.0平台,分别对侧壁倾斜角为0°,0.2°,0.35°和0.5°的情形进行了有限元建模与模态仿真。仿真结果表明:随着正倾斜角的增大,谐振频率减小;负倾斜角增大时,谐振频率增大,且一阶模态振形的平稳程度越差。比较数值仿真结果与考虑了正负倾斜角误差的梳齿谐振器谐振频率计算公式计算结果对比,吻合较好。

国外高深宽比微细结构制造技术的发展

介绍了国外近年来高深宽比微细结构制造技术的最新发展,其中包括LIGA、准LIGA、深层反应离子刻蚀等主要高深宽比微细结构技术的具体研究现状和研究进展,还介绍了电化学沉积加工、质子束光刻、准LIGA与Si等离子刻蚀复合加工、局部电化学沉积、立体光固化微加工、微细电解加工等一些新发展的高深宽比微细结构技术。

平面电磁型微电机定转子制作工艺

为了在平面微电机有限大尺寸的定子上制作大深宽比结构的绕组线圈,对大深宽比微结构的制作工艺进行了研究,综合比较各方面因素,从中找出了成品率高、可重复性好、工艺步骤简单的平面线圈的制作工艺,即在Si沟槽里通过微电铸得到大深宽比平面铜线圈的深刻蚀成型电铸工艺;分析了光刻工艺关键参数之间的关系及对后续工艺的影响。通过该工艺制作的直径10mm定子线圈深宽比较大(宽40μm、深80μm),且无空洞。该工艺有很大的深宽比挖掘潜力,也可应用在其他需要较大深宽比平面线圈的微执行器的制作中。

双极性电泳法的微细中空电极侧壁绝缘层制备

针对孔径(100~200)μm高深宽比微细孔电解加工中,电极侧壁绝缘层在电解液冲击和气泡撕裂中易损伤/脱落等问题,提出一种基于丙烯酸环氧树脂双极性电泳法的微细中空电极侧壁绝缘制备工艺。通过工艺参数优化后,利用所制备的侧壁绝缘电极,开展加工对比实验,结果表明双极性电泳法所制备的侧壁绝缘层,具有较高的致密性、均匀性、耐久性和一致性,其性能符合微细电解加工对电极侧壁绝缘层的特殊要求。最后,在500μm厚304钢片上加工出入口约168.4μm、出口约165.8μm、锥度约为0.15°的高深宽比微细孔,其锥度降低了约60%以上,基本为直孔,可满足实际需求,进而验证了本方法的应用可行性。

高厚径比通孔电镀铜均匀性研究

采用恒电流（GM）电化学方法研究了电镀铜添加剂的相互作用及其对铜沉积的影响，讨论了添加剂在电极表面吸附的时间与速度依赖效应。借助多物理场耦合平台，建立了高厚径比通孔电镀铜模型，探讨了不同镀液流动方式下高厚径比通孔铜电沉积特征，获得了与实验一致的结论。