Obvodová deska nese velkou odpovědnost za přenos signálu a elektrické připojení. Proces usazování mědi na deskách s plošnými spoji je jako klíčový článek, který dodává desce s obvody „vitalitu“, což má hluboký dopad na výkon desky s plošnými spoji a dokonce i celého elektronického zařízení.
1, Koncepční analýza depozice mědi na deskách plošných spojů
Nanášení mědi na desky plošných spojů, známé také jako chemické pokovování mědí nebo nanášení mědi, je proces, který využívá vlastní katalytickou oxidační -redukční reakci k vytvoření měděné vrstvy na povrchu desky s plošnými spoji. Principem je použití specifických chemických činidel k podpoře redukční reakce měděných iontů ve specifických oblastech desky plošných spojů, čímž se ukládá a vytváří měděná vrstva.
Na začátku výroby desek plošných spojů neměla většina substrátových materiálů, jako jsou desky ze skleněných vláken, sama vodivost. Pro dosažení různých funkcí elektronických zařízení musí být obvody na desce plošných spojů schopny plynule vést proud. Objevil se proces nanášení mědi pro desky plošných spojů, který může „vyrůst“ vodivé měděné vrstvy na povrchu izolovaných substrátů, čímž se položí základ pro následnou výstavbu složitých obvodových sítí.
2, Podrobný proces technologie nanášení mědi
Předzpracování v rané fázi
Čištění a dekontaminace: Během zpracování substrátů desek plošných spojů může být povrch kontaminován olejem, prachem a jinými nečistotami. Tyto znečišťující látky vážně ovlivní adhezi mezi vrstvou mědi a substrátem v následném procesu nanášení mědi. Proto je nutné podklad nejprve důkladně očistit profesionálními čisticími prostředky a vybavením, aby na povrchu nezůstaly zbytky nečistot.
Zdrsnění: Pro zvýšení přilnavosti mezi měděnou vrstvou a podkladem je nutné povrch čištěného podkladu zdrsnit. Tento proces obvykle používá metody, jako je chemické leptání nebo mechanické leštění k vytvoření drobných konkávních konvexních struktur na povrchu substrátu. Tyto konkávní konvexní struktury mohou zvětšit kontaktní plochu mezi substrátem a měděnou vrstvou, stejně jako zdrsnění stěny může zajistit lepší přilnavost povlaku, což umožní následně nanesené vrstvě mědi pevněji se spojit se substrátem.
Krok aktivace: Aktivace je zásadním krokem v procesu nanášení mědi. Substrát, který prošel zdrsněním, musí být ponořen do aktivačního roztoku obsahujícího specifické kovové ionty (jako jsou ionty palladia). Ionty palladia se adsorbují na povrchu substrátu a vytvoří tenký film s katalytickou aktivitou. Tento tenký film působí jako "katalyzátor" pro chemické reakce, podporuje následné reakce redukce iontů mědi, které se přednostně odehrávají na jeho povrchu, čímž poskytuje výchozí bod pro ukládání vrstvy mědi.
Chemický proces pokovování mědí
Konfigurace roztoku pokovování: Chemický roztok pokovování mědí je základním činidlem pro dosažení procesu nanášení mědi. Mezi jeho hlavní složky patří soli mědi (jako je síran měďnatý), redukční činidla (jako je formaldehyd, fosfornan sodný atd.), chelatační činidla (používaná ke stabilizaci iontů mědi v pokovovacím roztoku) a různé přísady (jako jsou zjasňovače, egalizační prostředky atd., které se používají ke zlepšení kvality a výkonu měděné vrstvy). Tyto součásti je třeba nakonfigurovat v přesných proporcích a různé požadavky na desky plošných spojů a podmínky procesu mohou mít za následek odchylky ve složení pokovovacího roztoku.
Postup reakce: Předem upravený substrát se ponoří do předem připraveného roztoku pro chemické pokovování mědí. Za určitých podmínek teploty a pH podléhají ionty mědi v pokovovacím roztoku redoxním reakcím s redukčními činidly za katalytického působení aktivovaných míst na povrchu substrátu. Ionty mědi získávají elektrony a jsou redukovány na kovové atomy mědi, čímž se na povrch substrátu postupně ukládá vrstva mědi. Jak reakce pokračuje, měděná vrstva nepřetržitě houstne, dokud nedosáhne požadované normy tloušťky.
Postupy po zpracování
Kroky čištění: Po pomědění zůstane na povrchu desky plošných spojů zbytkový pokovovací roztok a vedlejší-produkty generované reakcí. Pokud tyto zbytky nejsou včas vyčištěny, mohou mít negativní dopad na výkon desky plošných spojů, například způsobit korozi a snížit izolační výkon. Proto je nutné desku spojů opakovaně oplachovat velkým množstvím vody, aby na povrchu nezůstal žádný zbytkový pokovovací roztok.
Kontrola kvality: Jedná se o důležitou součást procesu nanášení mědi, která hodnotí kvalitu měděné vrstvy pomocí různých testovacích metod. Například pomocí mikroskopu pozorovat povrchovou morfologii měděné vrstvy a kontrolovat defekty, jako jsou díry a praskliny; Použití elektronických sond a dalšího vybavení k analýze složení a čistoty vrstev mědi; Použijte testování odporu k ověření, zda vodivost měděné vrstvy splňuje požadavky. Do dalších fází zpracování mohou vstoupit pouze desky plošných spojů, které prošly přísnými kontrolami kvality.
Pasivační úprava: Aby se zlepšila odolnost měděné vrstvy proti korozi a prodloužila se životnost desky plošných spojů, obvykle se na poměděné desce plošných spojů provádí pasivační úprava. Pasivační úprava je vytvoření extrémně tenkého pasivačního filmu na povrchu desky s obvody, který může zabránit vnějšímu kyslíku, vlhkosti a dalším chemickým reakcím s měděnou vrstvou, a tím chránit měděnou vrstvu. Mezi běžné pasivační metody patří chemická pasivace a elektrochemická pasivace.
3, Důležitá úloha procesu depozice mědi
Budování vodivých cest: Hlavní funkcí nanášení mědi na desky plošných spojů je vytvoření vodivých cest na izolačních substrátech. V moderních elektronických zařízeních musí být různé elektronické komponenty propojeny pomocí obvodů, aby se dosáhlo přenosu signálu a funkční koordinace. Vrstva mědi vytvořená procesem nanášení mědi je jako "dálnice", která umožňuje hladký tok proudu na desce plošných spojů a těsně spojuje různé elektronické součástky, aby byl zajištěn normální provoz celého elektronického zařízení.
Zlepšení výkonu přenosu signálu: Měď má dobrou vodivost a nízký odpor, což dává měděné vrstvě vytvořené procesem nanášení mědi významnou výhodu při přenosu signálu. Ve vysokofrekvenčních okruzích-je rozhodující přenosová rychlost a kvalita signálů. Vrstvy mědi mohou účinně snížit ztráty a zkreslení během přenosu signálu a zajistit, že signály mohou být rychle a přesně přenášeny do různých elektronických součástek, čímž se zlepšuje provozní rychlost a stabilita výkonu elektronických zařízení. Například u desky plošných spojů komunikačního zařízení 5G hraje vysoce kvalitní{5}}proces nanášení mědi klíčovou roli při zajišťování stabilního přenosu vysokorychlostních-signálů.
Zvýšení mechanické pevnosti desky s plošnými spoji: Kromě své vodivé funkce může měděná vrstva vytvořená nanášením mědi do určité míry také zvýšit mechanickou pevnost desky s plošnými spoji. Vrstva mědi je pevně spojena se substrátem, což může zlepšit celkovou houževnatost a odolnost desky s obvody v ohybu, takže je méně náchylná ke zlomení nebo poškození při vystavení vnějším silám. To je zvláště důležité pro elektronická zařízení, která je třeba používat ve složitých prostředích, jako jsou desky plošných spojů v automobilové elektronice, leteckých zařízeních atd.
4, Faktory ovlivňující kvalitu depozice mědi
Složení a stabilita roztoku pro pokovování: Jak již bylo zmíněno dříve, složení roztoku pro bezproudové pokovování mědí je složité a požadavky na proporce jsou přísné. Nadměrná nebo nedostatečná koncentrace iontů mědi v pokovovacím roztoku může ovlivnit rychlost nanášení a kvalitu vrstvy mědi. Nadměrná koncentrace může vést k rychlému růstu měděné vrstvy, což má za následek defekty, jako je drsnost a poréznost; Pokud je koncentrace příliš nízká, rychlost pokovování bude příliš pomalá a efektivita výroby bude nízká. Kromě toho obsah a stabilita redukčních činidel, komplexotvorných činidel a přísad v pokovovacím roztoku může mít také významný vliv na kvalitu měděné vrstvy. Jakékoli kolísání nebo zhoršení jakékoli složky může způsobit změny ve výkonu pokovovacího roztoku, a tím ovlivnit účinek ukládání mědi.
Řízení procesních parametrů: Během procesu nanášení mědi je vyžadována přesná kontrola procesních parametrů, jako je teplota, hodnota pH a reakční doba. Nadměrná teplota může urychlit rychlost reakce pokovovacího roztoku, ale může vést k hrubé krystalizaci měděné vrstvy a snížení kvality povrchu; Pokud je teplota příliš nízká, může se rychlost reakce zpomalit a dokonce zabránit tomu, aby reakce probíhala normálně. Hodnota pH má významný dopad na stabilitu a reaktivitu pokovovacího roztoku a různé formulace pokovovacího roztoku mají své vhodné rozsahy hodnot pH. Reakční doba je příliš krátká a tloušťka měděné vrstvy je nedostatečná pro splnění požadavků na vodivost a výkon obvodu; Pokud je reakční doba příliš dlouhá, může to způsobit přílišnou tloušťku měděné vrstvy, zvýšit náklady a může také vést k dalším problémům s kvalitou, jako je snížená adheze mezi vrstvou mědi a substrátem.
Materiál substrátu a účinek předběžné{0}}úpravy: Různé materiály substrátů desek plošných spojů mají různé povrchové charakteristiky a kompatibilitu s vrstvami mědi. Například výkon substrátů, jako je sklolaminátová deska a polyimidová deska, během nanášení mědi se liší. Mezitím kvalita před-úpravy substrátu přímo ovlivňuje přilnavost a celkovou kvalitu měděné vrstvy. Pokud čištění není důkladné, efekt zdrsnění je slabý nebo je aktivace během procesu předběžného zpracování nedostatečná, povede to ke slabému spojení mezi měděnou vrstvou a substrátem, což má za následek defekty, jako je delaminace a puchýře.