Vproces výroby PCBTechnologie měděných děr je klíčovým článkem při dosahování elektrických spojení mezi různými vrstvami obvodové desky. Níže se ponoříme do příslušných znalostí poměděných otvorů na deskách plošných spojů, včetně jejich definice a funkce, procesu a také běžných problémů a řešení.
Definice a funkce měděných prohlubní
Poměděné otvory, známé také jako pokovené otvory, označují otvory ve více{0}}vrstvých deskách s plošnými spoji, kde je na stěny otvorů mezi horní a spodní vrstvou nanesena tenká vrstva mědi prostřednictvím specifického procesu, čímž se různé vrstvy desky s plošnými spoji navzájem spojí. Jeho účelem je vytvořit spolehlivá elektrická spojení mezi různými vodivými vrstvami desky plošných spojů a zajistit tak přesný a rychlý přenos elektronických signálů mezi různými součástmi. Ve složitých elektronických zařízeních je třeba propojit velké množství elektronických součástek a spolupracovat prostřednictvím desek plošných spojů. Přítomnost poměděných otvorů umožňuje-vysokou hustotu kabeláže na deskách plošných spojů, což výrazně zlepšuje integraci a výkon elektronických zařízení.
Proces hloubení měděných otvorů
Výrobní proces poměděných otvorů je poměrně složitý, zahrnuje několik kroků, z nichž každý má významný vliv na konečnou kvalitu poměděného pokovování. Níže je uveden obecný proces potápění měděných otvorů:
Alkalické odmašťování: Toto je první krok v procesu zapouštění měděných otvorů, který odstraňuje olejové skvrny, otisky prstů, oxidy a prach uvnitř otvorů na povrchu desky. Současně je polarita substrátu stěny pórů upravena tak, aby se stěna pórů změnila ze záporného na kladný náboj, což usnadňuje adsorpci koloidního palladia v následných procesech. Obecně se používá systém odstraňování alkalického oleje s provozní teplotou typicky v rozmezí 60-80 stupňů. Koncentrace roztoku v nádrži se udržuje na 4 až 6 % a doba odstraňování oleje se řídí na přibližně 6 minut. Účinnost odstraňování oleje přímo ovlivňuje efekt podsvícení usazování mědi. Pokud není odstranění oleje důkladné, může to vést ke špatné adhezi mezi vrstvou nanášení mědi a podkladem, což má za následek odlupování a pěnění.
Hlavní mikroleptání (zdrsnění): Účelem mikroleptání je odstranit oxidy z povrchu desky a zdrsnit ji, aby byla zajištěna dobrá adheze mezi následnou vrstvou nanášení mědi a základní mědí substrátu. Nově vytvořený měděný povrch má silnou aktivitu a může lépe adsorbovat koloidní palladium. Běžně používaná zdrsňovací činidla na trhu v současnosti zahrnují systém peroxidu vodíku kyseliny sírové a persulfátový systém. Systém peroxidu vodíku kyseliny sírové má vysokou rozpustnost mědi (až 50 g/l), dobrou omyvatelnost vodou, snadné čištění odpadních vod, nízkou cenu a recyklovatelnost. Má však nevýhody, jako je nerovnoměrné zdrsnění povrchu, špatná stabilita nádrže, snadný rozklad peroxidu vodíku a silné znečištění ovzduší. Persíranový systém (včetně persíranu sodného a persíranu amonného) má dobrou stabilitu v roztoku v nádrži, rovnoměrné zhrubnutí povrchu desky, ale malé množství rozpuštěné mědi (25g/l), snadnou krystalizaci a vysrážení síranu měďnatého, mírně špatnou omyvatelnost vodou a vysokou cenu. Kromě toho je zde nové mikroleptací činidlo DuPont monopersulfát draselný, které má dobrou stabilitu nádrže, rovnoměrné zdrsnění povrchu, stabilní rychlost zdrsnění a není ovlivněn obsahem mědi. Je snadno ovladatelný a vhodný pro tenké čáry, malé rozestupy, vysoko-frekvenční desky atd. Doba mikroleptání je obecně řízena kolem 1-2 minut. Pokud je doba příliš krátká, zdrsňovací účinek může být slabý, což může vést k nedostatečné adhezi měděné vrstvy po galvanickém pokovování mědi; Nadměrné zdrsnění může korodovat měděný substrát v otvoru otvoru, což má za následek obnažení substrátu v otvoru otvoru a způsobí šrot.
Předemáčení/aktivace: Hlavním účelem předmáčení je chránit palladiovou nádrž před kontaminací roztokem předúpravné nádrže a prodloužit životnost palladiové nádrže. Hlavní složky roztoku před ponořením, s výjimkou chloridu palladnatého, jsou v souladu se složkami nádrže s palladiem. Dokáže účinně smáčet stěnu pórů, což usnadňuje následnému aktivačnímu roztoku vstoupit do póru včas pro aktivaci. Měrná hmotnost roztoku pro předmáčení se obecně udržuje kolem 18 stupňů Fahrenheita. Účelem aktivace je umožnit kladně nabitým stěnám pórů po úpravě polarity odstraněním alkalického oleje, aby účinně adsorbovaly dostatek záporně nabitých koloidních částic palladia, čímž se zajistí rovnoměrnost, kontinuita a hustota následné depozice mědi. Chlorid palladnatý v aktivačním roztoku existuje v koloidní formě. Aby se zabránilo želatinování koloidního palladia, je nutné zajistit dostatečné množství cínatých iontů a chloridových iontů, udržovat dostatečnou měrnou hmotnost (obecně nad 18 Baume stupňů) a mít dostatečnou kyselost (přiměřené množství kyseliny chlorovodíkové), aby nedocházelo k vysrážení cínu. Teplota by neměla být příliš vysoká, obvykle při pokojové teplotě nebo pod 35 stupňů. Doba aktivace je obecně přibližně 7 minut a intenzita aktivace je řízena na přibližně 30 %.
Deželatinizace: Funkcí deželatinizace je účinně odstranit cínové ionty obklopující koloidní částice palladia, čímž se obnaží jádra palladia v koloidních částicích, čímž se umožní přímá a účinná katalýza reakce chemické depozice mědi. Vzhledem k tomu, že cín je amfoterní prvek, jsou jeho soli rozpustné v kyselinách i zásadách, díky čemuž jsou kyseliny i zásady účinné jako gelující činidla. Alkálie je však citlivější na kvalitu vody a může snadno produkovat sediment nebo suspendované pevné látky, které mohou snadno způsobit prasknutí měděných otvorů; Kyselina chlorovodíková a kyselina sírová jsou silné kyseliny, které jsou nejen škodlivé pro výrobu vícevrstvých desek (jelikož silné kyseliny mohou napadat vnitřní vrstvu černého oxidu), ale také náchylné k nadměrné gelaci, což způsobuje disociaci částic koloidního palladia z povrchu stěny pórů. Kyselina fluoroboritá se obecně používá jako hlavní oddělovací činidlo. Díky své slabé kyselosti obecně nezpůsobuje nadměrné odlepování a experimenty ukázaly, že při použití kyseliny fluoroborité jako oddělovacího činidla se výrazně zlepší pevnost spoje, efekt podsvícení a hustota nanesené měděné vrstvy. Koncentrace roztoku lepidla je obecně řízena na přibližně 10 % a doba je řízena na přibližně 5 minut. V zimě je třeba věnovat pozornost kontrole teploty.
Depozice mědi: Toto je hlavní krok procesu depozice mědi, který indukuje chemickou depozici mědi autokatalytickou reakci prostřednictvím aktivace jader palladia. Využitím redukovatelnosti formaldehydu za alkalických podmínek k redukci komplexovaných rozpustných solí mědi, nově generovaná chemická měď a vodík jako vedlejší produkt reakce mohou sloužit jako reakční katalyzátory pro nepřetržité provádění reakce ukládání mědi, čímž se na povrch desky nebo stěny pórů ukládá vrstva chemické mědi. Roztok v nádrži by měl udržovat normální promíchávání vzduchu, aby došlo k oxidaci měďných iontů a prášku mědi v roztoku v nádrži a jejich přeměně na rozpustnou dvojmocnou měď. Během procesu depozice mědi je nutné vyvážit přídavek roztoku A a roztoku B. Roztok A doplňuje hlavně měď a formaldehyd, zatímco roztok B doplňuje hlavně hydroxid sodný. Měděný dřez je obecně udržován přepadem nebo periodickým nabíráním nějaké odpadní kapaliny a včasným doplňováním nové kapaliny. Přidávané množství je obecně asi 1 litr AB kapaliny na 6-10 čtverečních metrů. Současně by měl měděný dřez udržovat nepřetržité promíchávání vzduchu a doporučuje se nainstalovat filtrační systém s použitím 10um PP filtrační vložky a každý týden včas vyměnit filtrační vložku. Kromě toho je nutné pravidelně čistit sraženiny mědi v měděné usazovací nádrži, aby byla zajištěna stabilita roztoku v nádrži.
Běžné problémy a řešení měděných hloubicích otvorů
Během výrobního procesu poměděných otvorů mohou nastat problémy s kvalitou, které ovlivňují výkon a spolehlivost desek plošných spojů. Zde jsou některé běžné problémy a řešení:
Špatná přilnavost vrstvy nanášení mědi: Mezi možné důvody patří neúplné odstranění oleje, nedostatečná nebo nadměrná mikrokoroze, špatný aktivační účinek, nesprávné odlepení atd. Řešením je posílení kontroly procesu odstraňování oleje, aby byla zajištěna čistota povrchu desky a stěny otvoru; Přiměřeně upravte dobu a parametry mikroleptání, abyste zajistili efekt zdrsnění; Přísně kontrolujte aktivační podmínky, aby byla zajištěna dostatečná adsorpce koloidního palladia; Optimalizujte proces odlepování, abyste zabránili nadměrnému nebo nedostatečnému odlepení.
Dutiny nebo dírky ve stěně otvorů: mohou být způsobeny pomalou rychlostí ukládání mědi, nerovnoměrným složením roztoku v nádrži, nedostatečným promícháním vzduchu a dalšími důvody. Rychlost nanášení mědi lze zlepšit nastavením parametrů procesu nanášení mědi; Zesílit míchání a filtraci roztoku v nádrži, aby se zajistilo jednotné složení roztoku v nádrži; Pravidelně udržujte a čistěte měděné ponorné zařízení, abyste zajistili správné promíchání vzduchu.
Substrát vystavený děrám: obvykle způsoben nadměrnou mikrokorozí. Doba mikroleptání a koncentrace lázně by měly být přísně kontrolovány, aby se zabránilo nadměrné korozi měděného substrátu v otvoru.
Hrubá vrstva depozice mědi: Může to být způsobeno příliš vysokou rychlostí depozice mědi, nadměrným množstvím nečistot v roztoku v nádrži a dalšími důvody. Rychlost depozice mědi může být vhodně snížena a filtrace a čištění roztoku v nádrži může být zesíleno, aby se odstranily nečistoty.