Uproces proizvodnje PCB-a, tehnologija bakarnih rupa je ključna karika u postizanju električnih veza između različitih slojeva ploče. U nastavku ćemo ući u relevantno znanje o bakrenim rupama na pločama, uključujući njihovu definiciju i funkciju, proces, kao i uobičajene probleme i rješenja.
Definicija i funkcija bakrenih potopljenih rupa
Rupe obložene bakrom, poznate i kao metalizirane rupe, odnose se na rupe u više-slojnim štampanim pločama gdje se tanak sloj bakra nanosi na zidove rupa između gornjeg i donjeg sloja kroz određeni proces, čime se međusobno povezuju različiti slojevi štampane ploče. Njegova svrha je uspostaviti pouzdane električne veze između različitih vodljivih slojeva ploče, osiguravajući precizan i brz prijenos elektroničkih signala između različitih komponenti. U složenim elektroničkim uređajima, veliki broj elektroničkih komponenti treba biti povezan i raditi zajedno preko ploča. Prisustvo bakrenih rupa omogućava ožičenje velike -gustine na pločama, što značajno poboljšava integraciju i performanse elektronskih uređaja.
Proces potonuća bakrenih rupa
Proces proizvodnje bakrenih rupa je relativno složen, uključuje više koraka, od kojih svaki ima značajan utjecaj na konačni kvalitet bakrenog oplata. Sljedeći je opći proces potonuća bakrenih rupa:
Alkalno odmašćivanje: Ovo je prvi korak u procesu potapanja bakrenih rupa, koji uklanja mrlje od ulja, otiske prstiju, okside i prašinu unutar rupa na površini ploče. Istovremeno, polaritet supstrata stijenke pora se prilagođava kako bi se stijenka pora promijenila iz negativnog u pozitivno naelektrisanje, što olakšava adsorpciju koloidnog paladija u narednim procesima. Generalno, koristi se sistem za uklanjanje alkalnog ulja, sa radnom temperaturom obično u rasponu od 60-80 stepeni. Koncentracija rastvora u rezervoaru se održava na 4-6%, a vreme uklanjanja ulja se kontroliše na oko 6 minuta. Efikasnost uklanjanja ulja direktno utiče na efekat pozadinskog osvetljenja taloženja bakra. Ako uklanjanje ulja nije temeljito, to može dovesti do lošeg prianjanja između sloja za taloženje bakra i podloge, što rezultira ljuštenjem i stvaranjem pjene.
Glavno mikro jetkanje (hrapavost): Svrha mikro jetkanja je uklanjanje oksida sa površine ploče i hrapavost je kako bi se osigurala dobra adhezija između naknadnog sloja za taloženje bakra i osnovnog bakra podloge. Novonastala površina bakra ima jaku aktivnost i može bolje adsorbirati koloidni paladij. Uobičajeni agensi za hrapavost na tržištu trenutno uključuju sistem vodonik peroksida sumporne kiseline i persulfatni sistem. Sumporni sistem vodonik peroksida ima visoku rastvorljivost bakra (do 50 g/l), dobru sposobnost pranja vodom, lak tretman kanalizacije, nisku cenu i mogućnost recikliranja. Međutim, ima nedostatke kao što su neravnomjerno hrapavost površine, slaba stabilnost rezervoara, lako razlaganje vodikovog peroksida i jako zagađenje zraka. Persulfatni sistem (uključujući natrijum persulfat i amonijum persulfat) ima dobru stabilnost u rastvoru rezervoara, ujednačeno grublje površine ploče, ali malu količinu rastvorenog bakra (25g/l), laku kristalizaciju i taloženje bakar sulfata, blago lošu sposobnost pranja vodom i visoku cenu. Pored toga, tu je i DuPont-ov novi agens za mikro jetkanje kalij-monopersulfat, koji ima dobru stabilnost rezervoara, jednoliku hrapavost površine, stabilnu brzinu hrapavosti i na njega ne utiče sadržaj bakra. Jednostavan je za rukovanje i pogodan za tanke linije, male razmake, visoko-ploče, itd. Vrijeme mikro nagrizanja se općenito kontrolira na oko 1-2 minute. Ako je vrijeme prekratko, efekat hrapavosti može biti slab, što može dovesti do nedovoljne adhezije sloja bakra nakon galvanizacije bakra; Prekomjerno grublje može korodirati bakrenu podlogu na otvoru rupe, što može rezultirati izloženom podlogom na otvoru rupe i uzrokovati otpad.
Prethodno namakanje/aktivacija: Glavna svrha prethodnog namakanja je da zaštiti paladijumski rezervoar od kontaminacije rastvorom rezervoara za prethodnu obradu i produži radni vek rezervoara za paladijum. Glavne komponente rastvora za prethodno uranjanje, osim paladijum hlorida, konzistentne su sa onima u rezervoaru za paladijum. Može efikasno navlažiti zid pora, olakšavajući naknadnom aktivacionom rastvoru da pravovremeno uđe u pore radi aktivacije. Specifična težina otopine za prethodno namakanje općenito se održava na oko 18 stepeni Farenhajta. Svrha aktivacije je omogućiti pozitivno nabijenim zidovima pora nakon podešavanja polariteta uklanjanja alkalnog ulja da efikasno adsorbiraju dovoljno negativno nabijenih koloidnih čestica paladijuma, osiguravajući ujednačenost, kontinuitet i gustinu naknadnog taloženja bakra. Paladij hlorid u aktivacionom rastvoru postoji u koloidnom obliku. Kako bi se spriječilo želatiniranje koloidnog paladija, potrebno je osigurati dovoljnu količinu jona kositra i kloridnih jona, održavati dovoljnu specifičnu težinu (obično iznad 18 Baume stupnjeva) i imati dovoljnu kiselost (odgovarajuću količinu hlorovodonične kiseline) kako bi se spriječilo taloženje kalaja. Temperatura ne bi trebalo da bude previsoka, obično na sobnoj temperaturi ili ispod 35 stepeni. Vrijeme aktivacije je općenito oko 7 minuta, a intenzitet aktivacije je kontroliran na oko 30%.
Deželatinizacija: Funkcija deželatinizacije je da efikasno ukloni jone kalaja koji okružuju koloidne čestice paladijuma, izlažući jezgra paladijuma u koloidnim česticama, čime se omogućava direktna i efikasna kataliza hemijske reakcije taloženja bakra. Zbog toga što je kalaj amfoterni element, njegove soli su rastvorljive i u kiselinama i u bazama, čineći i kiseline i baze efikasnim kao agens za želiranje. Međutim, lužina je osjetljivija na kvalitet vode i može lako proizvesti sediment ili suspendirane čvrste tvari, što može lako uzrokovati pucanje bakrenih rupa; Hlorovodonična kiselina i sumporna kiselina su jake kiseline, koje ne samo da su štetne za proizvodnju višeslojnih ploča (jer jake kiseline mogu napasti unutrašnji sloj crnog oksida), već su i sklone prekomernom geliranju, uzrokujući da se čestice koloidnog paladija odvajaju od površine zida pora. Fluoroborna kiselina se općenito koristi kao glavno sredstvo za odvajanje. Zbog svoje slabe kiselosti uglavnom ne uzrokuje pretjerano odvajanje, a eksperimenti su pokazali da se upotrebom fluoroborne kiseline kao sredstva za odvajanje značajno poboljšavaju čvrstoća vezivanja, efekat pozadinskog osvjetljenja i gustoća nanesenog bakrenog sloja. Koncentracija otopine ljepila se općenito kontrolira na oko 10%, a vrijeme se kontrolira na oko 5 minuta. Zimi treba obratiti pažnju na kontrolu temperature.
Taloženje bakra: Ovo je osnovni korak procesa taloženja bakra, koji indukuje samokatalitičku reakciju hemijskog taloženja bakra kroz aktivaciju jezgri paladijuma. Koristeći reducibilnost formaldehida u alkalnim uslovima za smanjenje kompleksiranih rastvorljivih soli bakra, novogenerisani hemijski bakar i vodonik nusprodukt reakcije mogu poslužiti kao katalizatori reakcije za kontinuirano izvođenje reakcije taloženja bakra, čime se taloži sloj hemijskog bakra na površini ploče ili zidu pora. Rastvor u rezervoaru treba da održava normalno mešanje vazduha kako bi se oksidirali bakreni joni i bakar u prahu u rastvoru rezervoara, pretvarajući ih u rastvorljivi dvovalentni bakar. Tokom procesa taloženja bakra potrebno je balansirati dodavanje rastvora A i rastvora B. Otopina A uglavnom dopunjuje bakar i formaldehid, dok rastvor B uglavnom dopunjuje natrijum hidroksid. Bakarni sudoper se generalno održava prelivanjem ili periodičnim izvlačenjem neke otpadne tečnosti i pravovremenim dopunjavanjem nove tečnosti. Dodatna količina je općenito oko 1 litar AB tekućine na 6-10 kvadratnih metara. Istovremeno, bakarni sudoper treba da održava kontinuirano mešanje vazduha, a preporučuje se ugradnja sistema za filtriranje, korišćenjem 10um PP filterskog elementa, i zamena filterskog elementa na vreme svake nedelje. Osim toga, potrebno je redovno čistiti talog bakra u taložnici bakra kako bi se osigurala stabilnost rezervoarskog rastvora.
Uobičajeni problemi i rješenja za bakrene potonuće rupe
Tokom procesa proizvodnje bakrenih rupa, mogu postojati neki problemi s kvalitetom koji utiču na performanse i pouzdanost štampanih ploča. Evo nekih uobičajenih problema i rješenja:
Loša adhezija sloja taloženja bakra: Mogući razlozi su nepotpuno uklanjanje ulja, nedovoljna ili prekomjerna mikro korozija, loš aktivacijski učinak, nepravilno odvajanje, itd. Rješenje je pojačati kontrolu procesa uklanjanja ulja kako bi se osigurala čistoća površine ploče i stijenke rupe; Razumno prilagodite vrijeme i parametre mikro jetkanja kako biste osigurali efekat grubosti; Strogo kontrolisati uslove aktivacije kako bi se osigurala dovoljna adsorpcija koloidnog paladija; Optimizirajte proces odvajanja kako biste izbjegli pretjerano ili nedovoljno odljepljivanje.
Praznine u zidu rupa ili rupe: mogu biti uzrokovane sporom brzinom taloženja bakra, neujednačenim sastavom otopine spremnika, nedovoljnim miješanjem zraka i drugim razlozima. Brzina taloženja bakra može se poboljšati podešavanjem parametara procesa taloženja bakra; Pojačati miješanje i filtriranje rastvora u rezervoaru kako bi se osigurao ujednačen sastav rastvora u rezervoaru; Redovno održavajte i čistite bakrenu opremu za potapanje kako biste osigurali pravilno miješanje zraka.
Podloga izložena rupama: obično uzrokovana prekomjernom mikro korozijom. Vrijeme mikro jetkanja i koncentracija u kupatilu treba strogo kontrolirati kako bi se izbjegla prekomjerna korozija bakrene podloge na otvoru.
Grubi sloj taloženja bakra: Može biti uzrokovan prebrzom taloženjem bakra, prekomjernim nečistoćama u otopini spremnika i drugim razlozima. Brzina taloženja bakra može se na odgovarajući način smanjiti, a filtracija i pročišćavanje otopine spremnika može se pojačati kako bi se uklonile nečistoće.