wproces produkcji płytek PCBtechnologia otworów miedzianych jest kluczowym ogniwem w uzyskiwaniu połączeń elektrycznych pomiędzy różnymi warstwami płytki drukowanej. Poniżej zagłębimy się w odpowiednią wiedzę na temat miedziowanych otworów na płytkach drukowanych, w tym ich definicję i funkcję, proces, a także typowe problemy i rozwiązania.
Definicja i funkcja miedzianych otworów głębinowych
Otwory pokryte miedzią, zwane także otworami metalizowanymi, to otwory w wielo{0}}warstwowych płytkach drukowanych, w których cienka warstwa miedzi osadza się w specjalnym procesie na ściankach otworów pomiędzy górną i dolną warstwą, łącząc w ten sposób ze sobą różne warstwy płytki drukowanej. Jego celem jest ustanowienie niezawodnych połączeń elektrycznych pomiędzy różnymi warstwami przewodzącymi płytki drukowanej, zapewniając dokładną i szybką transmisję sygnałów elektronicznych pomiędzy różnymi komponentami. W złożonych urządzeniach elektronicznych duża liczba elementów elektronicznych musi być połączona i współpracować za pośrednictwem płytek drukowanych. Obecność miedziowanych otworów umożliwia-okablowanie o dużej gęstości na płytkach drukowanych, znacznie poprawiając integrację i wydajność urządzeń elektronicznych.
Proces zatapiania miedzianego otworu
Proces produkcji otworów miedziowanych jest stosunkowo złożony i obejmuje wiele etapów, z których każdy ma znaczący wpływ na ostateczną jakość miedziowania. Poniżej przedstawiono ogólny proces zatapiania otworu miedzianego:
Odtłuszczanie alkaliczne: Jest to pierwszy krok w procesie zatapiania miedzianych otworów, który usuwa plamy oleju, odciski palców, tlenki i kurz z otworów na powierzchni płyty. Jednocześnie dostosowuje się polaryzację podłoża ściany porów tak, aby zmienić ściankę porów z ładunku ujemnego na ładunek dodatni, co ułatwia adsorpcję palladu koloidalnego w kolejnych procesach. Ogólnie rzecz biorąc, stosuje się alkaliczny system usuwania oleju, którego temperatura robocza zwykle mieści się w zakresie 60-80 stopni. Stężenie roztworu w zbiorniku utrzymuje się na poziomie 4-6%, a czas usuwania oleju wynosi około 6 minut. Skuteczność usuwania oleju wpływa bezpośrednio na efekt podświetlenia osadzania miedzi. Niedokładne usunięcie oleju może spowodować słabą przyczepność warstwy miedzi do podłoża, co może skutkować złuszczaniem się i pienieniem.
Mikrotrawienie główne (szorstkowanie): Celem mikrotrawienia jest usunięcie tlenków z powierzchni płyty i jej szorstkowanie, aby zapewnić dobrą przyczepność pomiędzy kolejną warstwą osadzania miedzi, a miedzią bazową podłoża. Nowo wytworzona powierzchnia miedzi ma silną aktywność i może lepiej adsorbować pallad koloidalny. Do powszechnie stosowanych na rynku środków szorstkujących zalicza się obecnie system nadtlenku wodoru kwasu siarkowego i system nadsiarczanu. System nadtlenku wodoru kwasu siarkowego charakteryzuje się wysoką rozpuszczalnością miedzi (do 50 g/l), dobrą zmywalnością wodą, łatwym oczyszczaniem ścieków, niskim kosztem i możliwością recyklingu. Ma jednak wady, takie jak nierówna chropowatość powierzchni, słaba stabilność zbiornika, łatwy rozkład nadtlenku wodoru i duże zanieczyszczenie powietrza. Układ nadsiarczanowy (w tym nadsiarczan sodu i nadsiarczan amonu) ma dobrą stabilność w roztworze zbiornika, równomierne zgrubienie powierzchni płyty, ale niewielką ilość rozpuszczonej miedzi (25 g/l), łatwą krystalizację i wytrącanie siarczanu miedzi, nieco słabą zmywalność wodą i wysoki koszt. Ponadto dostępny jest nowy środek do mikrotrawienia firmy DuPont, mononadsiarczan potasu, który charakteryzuje się dobrą stabilnością w zbiorniku, równomierną chropowatością powierzchni, stabilną szybkością szorstkowania i nie ma na niego wpływu zawartość miedzi. Jest łatwy w obsłudze i nadaje się do cienkich linii, małych odstępów,-płytek o wysokiej częstotliwości itp. Czas mikrotrawienia jest zwykle kontrolowany i wynosi około 1-2 minut. Jeżeli czas będzie zbyt krótki, efekt szorstkowania może być słaby, co może skutkować niedostateczną przyczepnością warstwy miedzi po galwanizacji miedzi; Nadmierne zgrubienie może powodować korozję podłoża miedzianego w otworze otworu, powodując odsłonięcie podłoża w otworze otworu i powstawanie złomu.
Namaczanie/aktywacja wstępna: głównym celem namaczania wstępnego jest ochrona zbiornika palladu przed zanieczyszczeniem-roztworem w zbiorniku do wstępnej obróbki i przedłużenie żywotności zbiornika palladu. Główne składniki roztworu do wstępnego zanurzenia, z wyjątkiem chlorku palladu, są takie same jak w zbiorniku palladu. Może skutecznie zwilżyć ścianę porów, ułatwiając późniejszemu roztworowi aktywacyjnemu przedostanie się do porów w odpowiednim czasie w celu aktywacji. Ciężar właściwy roztworu do wstępnego namaczania utrzymuje się na ogół na poziomie około 18 stopni Fahrenheita. Celem aktywacji jest umożliwienie dodatnio naładowanym ścianom porów po dostosowaniu polaryzacji usuwania oleju alkalicznego skutecznej adsorbcji wystarczającej ilości ujemnie naładowanych cząstek koloidalnego palladu, zapewniając jednorodność, ciągłość i gęstość późniejszego osadzania miedzi. Chlorek palladu w roztworze aktywacyjnym występuje w postaci koloidalnej. Aby zapobiec żelowaniu palladu koloidalnego, należy zapewnić wystarczającą ilość jonów cynawych i jonów chlorkowych, zachować odpowiedni ciężar właściwy (zwykle powyżej 18 stopni Baume'a) oraz odpowiednią kwasowość (odpowiednią ilość kwasu solnego), aby zapobiec wytrącaniu się cyny. Temperatura nie powinna być zbyt wysoka, zwykle powinna wynosić temperatura pokojowa lub niższa niż 35 stopni. Czas aktywacji wynosi zazwyczaj około 7 minut, a intensywność aktywacji jest kontrolowana na poziomie około 30%.
Odżelatynizacja: Funkcja odżelatynizowania polega na skutecznym usunięciu jonów cyny otaczających cząstki koloidalnego palladu, odsłaniając jądra palladu w cząstkach koloidalnych, umożliwiając w ten sposób bezpośrednią i skuteczną katalizę reakcji chemicznego osadzania miedzi. Ponieważ cyna jest pierwiastkiem amfoterycznym, jej sole są rozpuszczalne zarówno w kwasach, jak i zasadach, dzięki czemu zarówno kwasy, jak i zasady są skuteczne jako środki żelujące. Jednakże zasady są bardziej wrażliwe na jakość wody i mogą łatwo wytwarzać osad lub zawieszone ciała stałe, które mogą łatwo powodować pękanie miedzianych otworów; Kwas solny i kwas siarkowy to mocne kwasy, które nie tylko są szkodliwe dla produkcji płyt wielowarstwowych (silne kwasy mogą atakować wewnętrzną warstwę czarnego tlenku), ale także mają skłonność do nadmiernego żelowania, powodując oddzielenie się cząstek palladu koloidalnego od powierzchni ściany porów. Jako główny środek rozklejający powszechnie stosuje się kwas fluoroborowy. Ze względu na słabą kwasowość na ogół nie powoduje nadmiernego odklejania, a eksperymenty wykazały, że w przypadku stosowania kwasu fluoroborowego jako środka odklejającego, siła wiązania, efekt podświetlenia i gęstość osadzonej warstwy miedzi ulegają znacznej poprawie. Stężenie roztworu kleju reguluje się na ogół na poziomie około 10%, a czas na około 5 minut. Zimą należy zwrócić uwagę na kontrolę temperatury.
Osadzanie miedzi: Jest to główny etap procesu osadzania miedzi, który indukuje reakcję autokalityczną chemicznego osadzania miedzi poprzez aktywację jąder palladu. Wykorzystując redukowalność formaldehydu w warunkach alkalicznych w celu redukcji skompleksowanych rozpuszczalnych soli miedzi, nowo wytworzona miedź chemiczna i wodór będący produktem ubocznym reakcji mogą służyć jako katalizatory reakcji w sposób ciągły przeprowadzający reakcję osadzania miedzi, osadzając w ten sposób warstwę chemicznej miedzi na powierzchni płyty lub ścianie porów. Roztwór w zbiorniku powinien utrzymywać normalne mieszanie powietrzem w celu utlenienia jonów miedziawych i proszku miedzi w roztworze zbiornika, przekształcając je w rozpuszczalną miedź dwuwartościową. Podczas procesu osadzania miedzi konieczne jest zbilansowanie dodatku roztworu A i roztworu B. Roztwór A uzupełnia głównie miedź i formaldehyd, natomiast roztwór B głównie uzupełnia wodorotlenek sodu. Zlew miedziany jest na ogół utrzymywany poprzez przelewanie lub okresowe zbieranie części zużytej cieczy i terminowe uzupełnianie nowej cieczy. Dodawana ilość wynosi zazwyczaj około 1 litra cieczy AB na 6-10 metrów kwadratowych. Jednocześnie miedziany zlew powinien zapewniać ciągłe mieszanie powietrza i zaleca się zainstalowanie systemu filtracji przy użyciu elementu filtrującego z PP o średnicy 10um i terminową wymianę elementu filtrującego co tydzień. Ponadto konieczne jest regularne czyszczenie osadu miedzi w osadniku miedzianym, aby zapewnić stabilność roztworu w zbiorniku.
Typowe problemy i rozwiązania dotyczące zagłębień miedzianych
Podczas procesu produkcji otworów miedziowanych mogą wystąpić pewne problemy z jakością, które wpływają na wydajność i niezawodność płytek drukowanych. Oto kilka typowych problemów i rozwiązań:
Słaba przyczepność warstwy osadzania miedzi: Możliwe przyczyny to niecałkowite usunięcie oleju, niewystarczająca lub nadmierna mikrokorozja, słaby efekt aktywacji, niewłaściwe odklejenie itp. Rozwiązaniem jest wzmocnienie kontroli procesu usuwania oleju, aby zapewnić czystość powierzchni płyty i ściany otworu; Rozsądnie dostosuj czas i parametry mikrotrawienia, aby zapewnić efekt zgrubienia; Ściśle kontroluj warunki aktywacji, aby zapewnić wystarczającą adsorpcję palladu koloidalnego; Zoptymalizuj proces odklejania, aby uniknąć nadmiernego lub niewystarczającego odspojenia.
Pustki lub dziury w ścianach otworów: mogą być spowodowane powolnym tempem osadzania miedzi, nierównym składem roztworu w zbiorniku, niewystarczającym mieszaniem powietrza i innymi przyczynami. Szybkość osadzania miedzi można poprawić, dostosowując parametry procesu osadzania miedzi; Wzmocnij mieszanie i filtrację roztworu w zbiorniku, aby zapewnić jednolity skład roztworu w zbiorniku; Regularnie konserwuj i czyść miedziany sprzęt tonący, aby zapewnić prawidłowe mieszanie powietrza.
Podłoże odsłonięte dziurami: zwykle spowodowane nadmierną mikrokorozją. Należy ściśle kontrolować czas mikrotrawienia i stężenie kąpieli, aby uniknąć nadmiernej korozji podłoża miedzianego w miejscu otworu.
Szorstka warstwa osadzania miedzi: Może to być spowodowane zbyt dużą szybkością osadzania miedzi, nadmiernymi zanieczyszczeniami w roztworze zbiornika i innymi przyczynami. Szybkość osadzania miedzi można odpowiednio zmniejszyć, a filtrację i oczyszczanie roztworu w zbiorniku można wzmocnić w celu usunięcia zanieczyszczeń.