如今顺序层压法在高密度互连（HDI）和衍生技术中的使用受到了限制——无法电镀深度大于直径的盲孔。实际上，这一限制因素甚至对于电镀和加工厚径比（AR）为1∶1盲孔的可靠性都提出了挑战。

NextGIn Technology公司是一家总部位于荷兰Helmond的技术公司，他们选择应对挑战，重新调整PCB层压方法，开发出比现有技术更易于生产、更能提升性能且降低生产成本的新技术。NextGIn Technology公司目标是在不使用新设备的前提下，开发出新的工艺。为了做到这一点，需要重新思考使用工厂现有设备和工艺可以完成哪些事情。NextGIn将这个高密度印制电路互连新技术命名为“垂直导电结构”，简称为VeCS。

传统制造工艺的限制因素决定了增加电镀深度就必须增加孔的直径，传统的HDI板采取层间导通孔技术要占用太多的空间，所以孔的形状就是这次重新思考的突破点。例如椭圆形的孔或槽可以被切割成多种结构。对电镀的限制因素是孔的大小，原则上是只要AR为1∶1，就可以对盲孔进行电镀，但实际上当AR为1∶1时，对于电镀可靠性而言是个不小的挑战，并且其占用太多的空间也是不可行的。

几十年来互连技术一直在突破将小孔切成多个部分，但截至目前还没有切实可行的工艺技术。NextGIn公司开始考虑改变孔的形状——将其改成椭圆形之后，小孔可以分成多个部分形成触点。在最初的电镀实验中，椭圆形结构显示盲槽中的镀层分布均匀。

实验结果显示，槽越长就越容易电镀。同时发现会出现一个阈值，超过阈值，就很难电镀。槽的深度和长度决定阈值。目前，我们设计中的目标AR阈值最大是4∶1，槽长度与槽宽度的最小比是3∶1。

图1：用于进行初始镀层“分布”测试的槽尺寸

图2：测试结果显示槽形状越接近圆形，镀层“分布”能力就越差

最初的工作中一个有趣的开发结果是确定槽的AR值时需要一个额外的尺寸变量。槽的宽度、深度，再加上新的参数——槽的长度决定了AR值。最终目标是对于常规电路板，槽的深度要达到2mm，对于更先进的产品，槽深度甚至要达到3mm。除了槽的深度，NextGIn的实验主要研究0.2mm~0.5mm的槽直径。NextGIn之所以选择这个范围是因为大于这个宽度范围的槽对于BGA器件封装占用空间而言毫无用处，而小于这个宽度范围的槽——相关宽度——很难可靠地形成槽，因为其稳定性较差且机械钻头的使用寿命较短。

铜镀层测试

图3所示是不同槽长度和深度的电镀结果。注意，对于这些测试，NextGIn采用的电镀工艺设置了标准的参数和化学品类型。电镀方法是化学镀铜后再进行全板镀，直到槽中铜层厚度达到所要求的25μm目标厚度。

数据表明，槽长与宽的比率存在一个极限，也就是槽深度在2mm范围内时，槽长度最短是1 mm、槽宽度最小是0.5 mm。长槽可以提升槽的镀层性能（图4）。

图3：镀层厚度与槽深度、槽长度的关系曲线

图4：完成电镀后的槽（宽度为0.3mm）示意图

注意，考虑到应用的具体工艺等原因，此操作只针对镀铜工艺。抗蚀锡的电镀尚不在重点研究范围内。之所以做出这个选择是因为目前为这项技术选择的应用可以在完成外层电镀之前填充槽。

接下来就是电镀深盲槽结构。这个工艺可以在不需要穿过电路板另一面的情况下接触到内层，也就避免了多个层压周期。意味着可以在设计中加入新应用和复杂结构，同时又无需多次层压。在设计中，NextGIn公司认为采用这一工艺可以降低PCB制造成本，同时由于垂直连接结构中的阻抗经过了调整（本系列后续文章中将详细介绍阻抗），可加快数据传输速率。

图5所示是元件密度示意图，可以在顶部和底部之间不产生干扰的前提下在电路两侧布满元器件。这个操作同样也不需要顺序层压。

图5：使用VeCS电镀深盲槽结构的实例

注意，传统双面盲导通孔结构使用三个层压周期：前两个层压周期用于加工半成品，第三个周期是将两个半成品层压到一起。NextGIn的制造流程不同之处在于只进行了一个层压周期。

 构建导通孔

图6：VeCS可代替传统微导通孔结构

图5和图6所示的微导通孔结构可用图7所示的VeCS-2（盲槽）方法代替，仅需一个层压周期。使用VeCS-2还可以增加布线密度和电源层密度。鉴于这种方法可以减少层数，所以相同产品的成本更低。

图7：带有盲槽的单层压VeCS

使用VeCS-2可以在板的双面放置元器件，类似于采用微导通孔封孔技术的传统双面盲导通孔和埋导通孔。这种技术的优势在于采用VeCS的成本要低于传统顺序层压结构。

图8：使用VeCS在双面放置元器件

图9：放大后看到的VeCS槽

图9所示是从槽底部拍摄的VeCS-2槽，显示出垂直的走线。电镀后的贯穿导通孔围绕在槽导通孔旁。 

致谢