Odkładanie miedzi, znane również jako chemiczne miedziowanie, w skrócie PTH. Jego głównym celem jest osadzanie cienkiej i jednolitej warstwy miedzi na nieprzewodzących-powierzchniach płytek obwodów drukowanych, takich jak izolowane ściany otworów i określone obszary z folii innej niż miedzi, poprzez reakcje chemiczne, nadając pierwotnie nieprzewodzącym częściom przewodność, kładąc podwaliny pod późniejsze procesy galwanizacji miedzi i ostatecznie osiągając międzywarstwowe elektryczne połączenie płytek drukowanych.
Biorąc za przykład wielowarstwową-płytkę drukowaną, połączenia elektryczne między warstwami muszą być wykonane za pomocą przelotek. Po wierceniu ściana otworu jest izolowana i bez zanurzenia w miedzi prąd nie może przejść przez otwór, aby zapewnić przewodnictwo międzywarstwowe. Warstwa miedzi jest jak budowanie „mostu”, umożliwiającego płynny przepływ prądu pomiędzy warstwami, zapewniając integralność i funkcjonalność całego układu elektrycznego płytki drukowanej. Jeśli w procesie osadzania miedzi wystąpią problemy, takie jak nierównomierne osadzanie się warstwy miedzi, niewystarczająca grubość lub wady, takie jak puste przestrzenie, może to prowadzić do niestabilnej transmisji sygnału, zwarć lub otwartych obwodów, poważnie wpływając na wydajność i żywotność płytki drukowanej.
Przebieg procesu osadzania miedzi
wstępne przetwarzanie
Usuwanie zadziorów: Po wierceniu w otworach płytek drukowanych mogą powstać zadziory, a wewnątrz otworów mogą pozostać pozostałości po wierceniu. Usuń te zadziory i wióry poprzez mechaniczne szczotkowanie i szlifowanie, aby zapewnić płynną późniejszą obróbkę, uniknąć uszkodzenia ścianki i powierzchni otworu oraz wpłynąć na efekt osadzania się miedzi.
Pęcznienie: w przypadku płyt wielowarstwowych-żywica epoksydowa w warstwie wewnętrznej może zostać uszkodzona podczas wiercenia. Aby zmiękczyć i spęcznić żywicę epoksydową, należy użyć specjalnych środków spęczniających, takich jak związki organiczne na bazie eteru, przygotowując się do kolejnych etapów usuwania wierceń, aby zapewnić skuteczne usunięcie pozostałości wiertniczych i zwiększyć przyczepność pomiędzy ścianką porów a warstwą miedzi.
Usuń klej i pozostałości po wierceniu: Wykorzystując silne właściwości utleniające nadmanganianu potasu, w wysokiej temperaturze i w warunkach silnie zasadowych ulega on reakcji pękania oksydacyjnego z spęczniałymi i zmiękczonymi resztkami wiertniczymi żywicy epoksydowej w celu ich usunięcia. Na przykład w określonej temperaturze i środowisku zasadowym nadmanganian potasu reaguje z łańcuchami węglowymi w żywicy epoksydowej, powodując ich pękanie i rozkład, osiągając w ten sposób cel, jakim jest oczyszczenie ściany porów.
Neutralizacja: Usuń resztkowe substancje, takie jak nadmanganian potasu, nadmanganian potasu i dwutlenek manganu z procesu wykorzystania nadmanganianu potasu do usuwania gruzu wiertniczego. Ponieważ jony manganu należą do jonów metali ciężkich, mogą w kolejnych etapach aktywacji powodować „zatrucie palladem”, powodując utratę aktywności aktywacyjnej jonów lub atomów palladu, wpływając w ten sposób na efekt metalizacji porów. Dlatego należy je dokładnie usunąć.
Usuwanie oleju/czyszczenie otworów: Stosowanie specjalistycznych środków do usuwania oleju w celu usunięcia plam olejowych i innych zanieczyszczeń z powierzchni płyty. Jednocześnie, poprzez działanie środka porotwórczego, właściwości ładunku ścianki porów są dostosowywane tak, aby jego powierzchnia była naładowana dodatnio, co sprzyja późniejszej równomiernej adsorpcji katalizatora.
Mikrotrawienie: Stosowanie roztworu do mikrotrawienia w celu usunięcia tlenków i innych zanieczyszczeń z powierzchni miedzi oraz mikroszorstkowanie powierzchni miedzi. To nie tylko zwiększa zdolność wiązania pomiędzy powierzchnią miedzi i następującą po niej miedzią elektrolityczną, ale także zapewnia bardziej odpowiednie środowisko powierzchniowe do adsorpcji katalizatorów.
Zanurzenie w kwasie: Oczyść proszek miedziany przyczepiony do powierzchni miedzi po mikrotrawieniu, aby zapewnić czystość powierzchni miedzi i stworzyć korzystne warunki dla kolejnych etapów aktywacji.
kataliza
Zanurzenie wstępne: zapobiega niecałkowitemu oczyszczeniu poprzedniego procesu i przedostawaniu się zanieczyszczeń do drogiego zbiornika palladu, jednocześnie zwilżając ścianki porów żywicy epoksydowej, aby ułatwić adsorpcję katalizatora na powierzchni płyty. Zbiornik do wstępnego namaczania i kolejny zbiornik aktywacyjny mają zasadniczo ten sam skład, z wyjątkiem braku palladu.
Aktywacja: W tym etapie zwykle wykorzystuje się katalizatory, takie jak Pd/Sn lub Pd/Cu, aby umożliwić ujemnie naładowanym micelom palladu na powierzchni przyleganie do ścianek porów w wyniku działania mezoporowatego polimeru. Poprzez obróbkę aktywacyjną zapewnia się katalityczne miejsca aktywne do późniejszego chemicznego osadzania miedzi, umożliwiając jonom miedzi poddanie się reakcjom redukcji w tych miejscach aktywnych.
Przyspieszenie: Usuń koloidalną część zewnętrznej warstwy cząstek koloidalnego palladu, odsłaniając katalityczny rdzeń palladowy, zapewniając dobrą przyczepność pomiędzy warstwą miedzi bezprądowej a ścianą porów. Na przykład micele palladu przylegają do płytki, a po przemyciu wodą i napowietrzeniu na zewnątrz cząstek Pd tworzy się otoczka Sn(OH)4, która jest usuwana za pomocą akceleratora typu HBF4 w celu odsłonięcia rdzenia palladowego.
Chemiczne osadzanie miedzi: Umieść obrobioną katalitycznie płytkę drukowaną w zbiorniku do chemicznego osadzania miedzi zawierającym sole miedzi (takie jak siarczan miedzi) i środki redukujące (takie jak formaldehyd). Pod katalitycznym działaniem rdzenia palladowego jony miedzi są redukowane przez formaldehyd i osadzane na ściankach porów płytki drukowanej i powierzchniach z folii innej niż miedzi, które wymagają przewodnictwa, tworząc stopniowo cienką warstwę miedzi. W miarę postępu reakcji nowo wytworzona miedź chemiczna i wodór będący produktem ubocznym reakcji mogą służyć jako katalizatory reakcji, dodatkowo sprzyjając ciągłemu postępowi reakcji i zwiększając grubość warstwy miedzi. Rodzaje chemicznego osadzania miedzi można podzielić na miedź cienką (0,25–0,5 μm), miedź średnią (1–1,5 μm) i miedź grubą (2–2,5 μm) w zależności od zapotrzebowania.
post-przetwarzanie
Mycie wodą: po zakończeniu osadzania miedzi pozostałości środków chemicznych na powierzchni płytki drukowanej są dokładnie usuwane w drodze wieloetapowego-mycia wodą, aby zapobiec niekorzystnemu wpływowi pozostałości substancji na kolejne procesy.
Suszenie: Stosowanie metod takich jak suszenie gorącym powietrzem w celu usunięcia wilgoci z powierzchni płytki drukowanej i utrzymania jej w stanie suchym do późniejszego przechowywania i przetwarzania.
kontrola jakości
Test poziomu podświetlenia: Wykonaj plasterki ściany otworu i za pomocą mikroskopu metalograficznego obserwuj pokrycie osadzonej miedzi na ścianie otworu. Poziom podświetlenia jest ogólnie podzielony na 10 poziomów, a im wyższy poziom, tym lepsze pokrycie osadzonej miedzi na ścianie otworu. Zwykle standardy branżowe wymagają oceny większej lub równej 8,5. Dzięki testowaniu poziomu podświetlenia można intuicyjnie zrozumieć jednorodność i integralność warstwy miedzi osadzonej na ścianie otworu, a jakość osadzonej miedzi spełnia wymagania.
Wykrywanie grubości warstwy miedzi: użyj profesjonalnego sprzętu, np.-grubościomierzy rentgenowskich, aby zmierzyć grubość osadzonej warstwy miedzi i upewnić się, że mieści się ona w zakresie grubości wymaganym w projekcie. Różne scenariusze zastosowań i wymagania produktu mają różne standardy dotyczące grubości warstwy osadzania miedzi.
Testowanie przyczepności: Użyj metod takich jak testowanie taśmą, aby przetestować przyczepność pomiędzy warstwą miedzi a podłożem płytki drukowanej. Przykładowo, przyklejając specjalną taśmę klejącą do powierzchni warstwy miedzi, następnie szybko ją odrywamy i obserwujemy, czy warstwa miedzi odkleiła się, aby ocenić, czy przyczepność spełnia normę. Dobra przyczepność jest ważnym wskaźnikiem zapewniającym stabilność i niezawodność osadzonej warstwy miedzi.
Kontrola ściany otworu: Za pomocą mikroskopu lub innych narzędzi dokładnie sprawdź warstwę miedzi na ścianie otworu pod kątem ciągłości, uszkodzeń, takich jak puste przestrzenie i pęknięcia, aby upewnić się, że jakość warstwy miedzi na ścianie otworu spełnia wymagania niezawodności obwodu.
Kluczowe punkty kontroli procesu osadzania miedzi
Kontrola temperatury: Szybkość reakcji podczas chemicznego osadzania miedzi jest bardzo wrażliwa na temperaturę. Nadmierna temperatura i duża szybkość reakcji mogą prowadzić do nierównomiernego osadzania się warstwy miedzi, co skutkuje defektami takimi jak chropowatość i puste przestrzenie; Temperatura jest zbyt niska, szybkość reakcji jest powolna, wydajność osadzania miedzi jest niska, a grubość warstwy miedzi jest trudna do spełnienia wymagań. Na przykład temperatura zbiornika do chemicznego miedziowania musi być na ogół dokładnie kontrolowana w zakresie 25–35 stopni, w zależności od składu użytego roztworu chemicznego i wymagań procesu.
Kontrola PH: Wartość pH roztworu może wpływać na postać jonów miedzi i aktywność środków redukujących. Niewłaściwe wartości pH mogą uniemożliwić prawidłowy przebieg reakcji lub doprowadzić do pogorszenia jakości warstwy miedzi. W procesie osadzania miedzi zwykle konieczna jest kontrola wartości pH w zakresie zasadowym 11-13 i utrzymanie stabilnej wartości pH poprzez dodanie regulatorów pH.
Kontrola stężenia roztworu: Stężenie soli miedzi, środków redukujących, środków chelatujących i innych składników roztworu musi być ściśle kontrolowane w określonym zakresie. Nadmierne lub niewystarczające stężenie może mieć wpływ na szybkość i jakość osadzania miedzi. Na przykład niskie stężenie soli miedzi może prowadzić do powolnego osadzania się miedzi i niewystarczającej grubości warstwy miedzi; Nadmierne stężenie środka redukującego może spowodować nadmierną reakcję i wpłynąć na jednorodność warstwy miedzi. Należy regularnie badać i korygować stężenie leku, aby mieć pewność, że znajduje się on w najlepszym stanie technologicznym.
Kontrola czasu reakcji: Czas osadzania miedzi określa ostateczną grubość warstwy miedzi. Czas jest zbyt krótki, a grubość warstwy miedzi nie spełnia wymagań projektowych; Nadmierny czas nie tylko marnuje zasoby, ale może również prowadzić do powstania grubych warstw miedzi, co powoduje grubą krystalizację i zmniejszoną przyczepność. W zależności od różnych rodzajów osadzania miedzi i wymagań procesu, czas osadzania miedzi powinien być precyzyjnie kontrolowany. Przykładowo, czas osadzania miedzi cienkiej wynosi zazwyczaj 10-15 minut, natomiast dla miedzi średniej i grubej należy go odpowiednio wydłużyć.