En elproceso de fabricación de PCB, la tecnología de orificios de cobre es un vínculo clave para lograr conexiones eléctricas entre diferentes capas de la placa de circuito. A continuación, profundizaremos en el conocimiento relevante de los orificios recubiertos de cobre en placas de circuito, incluida su definición y función, proceso, así como problemas y soluciones comunes.
Definición y función de los agujeros de hundimiento de cobre
Los orificios chapados en cobre, también conocidos como orificios metalizados, se refieren a orificios en placas de circuito impreso de múltiples-capas donde se deposita una fina capa de cobre en las paredes de los orificios entre las capas superior e inferior mediante un proceso específico, conectando así diferentes capas de la placa de circuito impreso entre sí. Su propósito es establecer conexiones eléctricas confiables entre diferentes capas conductoras de la placa de circuito, asegurando una transmisión rápida y precisa de señales electrónicas entre varios componentes. En dispositivos electrónicos complejos, es necesario conectar y trabajar juntos una gran cantidad de componentes electrónicos a través de placas de circuito. La presencia de orificios chapados en cobre permite cableado de alta-densidad en placas de circuito, lo que mejora en gran medida la integración y el rendimiento de los dispositivos electrónicos.
El proceso de hundimiento del agujero de cobre.
El proceso de fabricación de orificios recubiertos de cobre es relativamente complejo e implica múltiples pasos, cada uno de los cuales tiene un impacto significativo en la calidad final del recubrimiento de cobre. El siguiente es el proceso general de hundimiento de agujeros de cobre:
Desengrase alcalino: Este es el primer paso en el proceso de hundimiento de agujeros de cobre, que elimina manchas de aceite, huellas dactilares, óxidos y polvo dentro de los agujeros en la superficie de la placa. Al mismo tiempo, la polaridad del sustrato de la pared de los poros se ajusta para cambiar la pared de los poros de carga negativa a carga positiva, lo que facilita la adsorción de paladio coloidal en procesos posteriores. Generalmente, se utiliza un sistema de eliminación de aceite alcalino, con una temperatura de funcionamiento típicamente dentro del rango de 60 a 80 grados. La concentración de la solución del tanque se mantiene entre el 4% y el 6% y el tiempo de eliminación del aceite se controla en aproximadamente 6 minutos. La eficacia de la eliminación de aceite afecta directamente el efecto de retroiluminación de la deposición de cobre. Si la eliminación del aceite no es completa, puede provocar una mala adhesión entre la capa de deposición de cobre y el sustrato, lo que resulta en descamación y formación de espuma.
Micrograbado principal (rugoso): El propósito del micrograbado es eliminar los óxidos de la superficie del tablero y rasparlo para asegurar una buena adhesión entre la capa de deposición de cobre posterior y el cobre base del sustrato. La superficie de cobre recién generada tiene una fuerte actividad y puede adsorber mejor el paladio coloidal. Los agentes rugosos comúnmente utilizados en el mercado actualmente incluyen el sistema de peróxido de hidrógeno de ácido sulfúrico y el sistema de persulfato. El sistema de peróxido de hidrógeno con ácido sulfúrico tiene una alta solubilidad de cobre (hasta 50 g/l), buena lavabilidad con agua, fácil tratamiento de aguas residuales, bajo costo y reciclabilidad. Sin embargo, tiene desventajas como la rugosidad desigual de la superficie, la mala estabilidad del tanque, la fácil descomposición del peróxido de hidrógeno y la fuerte contaminación del aire. El sistema de persulfato (incluidos el persulfato de sodio y el persulfato de amonio) tiene buena estabilidad en la solución del tanque, engrosamiento uniforme de la superficie de la placa, pero una pequeña cantidad de cobre disuelto (25 g/l), fácil cristalización y precipitación del sulfato de cobre, lavabilidad con agua ligeramente pobre y alto costo. Además, está el nuevo monopersulfato de potasio, el nuevo agente de micrograbado de DuPont, que tiene buena estabilidad en el tanque, rugosidad uniforme de la superficie, velocidad de rugosidad estable y no se ve afectado por el contenido de cobre. Es fácil de operar y adecuado para líneas finas, espacios pequeños, placas de alta-frecuencia, etc. El tiempo de micrograbado generalmente se controla en alrededor de 1 a 2 minutos. Si el tiempo es demasiado corto, el efecto de rugosidad puede ser deficiente, lo que puede provocar una adhesión insuficiente de la capa de cobre después de la galvanoplastia de cobre; Un engrosamiento excesivo puede corroer el sustrato de cobre en la abertura del orificio, lo que resulta en un sustrato expuesto en la abertura del orificio y genera desechos.
Pre-remojo/activación: el propósito principal del pre-remojo es proteger el tanque de paladio de la contaminación por la solución del tanque de pre-tratamiento y extender la vida útil del tanque de paladio. Los componentes principales de la solución de preinmersión, excepto el cloruro de paladio, son consistentes con los del tanque de paladio. Puede humedecer eficazmente la pared del poro, lo que facilita que la solución de activación posterior ingrese al poro de manera oportuna para su activación. La gravedad específica de la solución de pre-remojo generalmente se mantiene en alrededor de 18 grados Fahrenheit. El propósito de la activación es permitir que las paredes de los poros cargados positivamente después del ajuste de polaridad de la eliminación del aceite alcalino adsorban de manera efectiva suficientes partículas de paladio coloidales cargadas negativamente, asegurando la uniformidad, continuidad y densidad de la posterior deposición de cobre. El cloruro de paladio de la solución de activación se encuentra en forma coloidal. Para evitar que el paladio coloidal se gelatinice, es necesario garantizar una cantidad suficiente de iones estannosos e iones cloruro, mantener una gravedad específica suficiente (generalmente por encima de 18 grados Baume) y tener suficiente acidez (cantidad adecuada de ácido clorhídrico) para evitar que el estannoso precipite. La temperatura no debe ser demasiado alta, generalmente a temperatura ambiente o por debajo de 35 grados. El tiempo de activación es generalmente de unos 7 minutos y la intensidad de activación se controla en torno al 30%.
Desgelatinación: la función de la desgelatinación es eliminar eficazmente los iones de estaño que rodean las partículas de paladio coloidal, exponiendo los núcleos de paladio en las partículas coloidales, permitiendo así la catálisis directa y efectiva de la reacción química de deposición de cobre. Debido a que el estaño es un elemento anfótero, sus sales son solubles tanto en ácidos como en bases, lo que hace que tanto los ácidos como las bases sean eficaces como agentes gelificantes. Sin embargo, el álcali es más sensible a la calidad del agua y puede producir fácilmente sedimentos o sólidos suspendidos, lo que puede provocar fácilmente la rotura de los agujeros de cobre; El ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico son ácidos fuertes, que no sólo son perjudiciales para la producción de tableros multicapa (ya que los ácidos fuertes pueden atacar la capa interna de óxido negro), sino que también son propensos a una gelificación excesiva, lo que hace que las partículas de paladio coloidal se disocian de la superficie de la pared de los poros. El ácido fluorobórico se utiliza generalmente como principal agente desligante. Debido a su débil acidez, generalmente no causa una desunión excesiva, y los experimentos han demostrado que cuando se usa ácido fluorobórico como agente desvinculante, la fuerza de la unión, el efecto de retroiluminación y la densidad de la capa de cobre depositada mejoran significativamente. La concentración de la solución de pegamento se controla generalmente en aproximadamente el 10 %, y el tiempo se controla en aproximadamente 5 minutos. Se debe prestar atención al control de la temperatura en invierno.
Deposición de cobre: este es el paso central del proceso de deposición de cobre, que induce una reacción autocatalítica de deposición química de cobre mediante la activación de núcleos de paladio. Al utilizar la reducibilidad del formaldehído en condiciones alcalinas para reducir las sales de cobre solubles complejadas, el cobre químico recién generado y el hidrógeno como subproducto de la reacción pueden servir como catalizadores de reacción para llevar a cabo continuamente la reacción de deposición de cobre, depositando así una capa de cobre químico en la superficie de la placa o en la pared de los poros. La solución del tanque debe mantener una agitación de aire normal para oxidar los iones cuprosos y el polvo de cobre en la solución del tanque, convirtiéndolos en cobre divalente soluble. Durante el proceso de deposición de cobre, es necesario equilibrar la adición de la solución A y la solución B. La solución A complementa principalmente el cobre y el formaldehído, mientras que la solución B complementa principalmente el hidróxido de sodio. El fregadero de cobre generalmente se mantiene mediante desbordamiento o extracción periódica de parte del líquido residual y reposición oportuna de líquido nuevo. La cantidad añadida es generalmente de aproximadamente 1 litro de líquido AB por cada 6 a 10 metros cuadrados. Al mismo tiempo, el fregadero de cobre debe mantener una agitación de aire continua y se recomienda instalar un sistema de filtración utilizando un elemento filtrante de PP de 10 um y reemplazar el elemento filtrante de manera oportuna cada semana. Además, es necesario limpiar periódicamente la precipitación de cobre en el tanque de sedimentación de cobre para garantizar la estabilidad de la solución del tanque.
Problemas comunes y soluciones para los agujeros de hundimiento de cobre.
Durante el proceso de producción de orificios recubiertos de cobre, pueden surgir algunos problemas de calidad que afectan el rendimiento y la confiabilidad de las placas de circuito impreso. A continuación se muestran algunos problemas y soluciones comunes:
Mala adhesión de la capa de deposición de cobre: las posibles razones incluyen eliminación incompleta de aceite, microcorrosión insuficiente o excesiva, efecto de activación deficiente, desunión inadecuada, etc. La solución es fortalecer el control del proceso de eliminación de aceite para garantizar la limpieza de la superficie de la placa y la pared del orificio; Ajuste razonablemente el tiempo y los parámetros del micrograbado para garantizar el efecto de engrosamiento; Controle estrictamente las condiciones de activación para garantizar una adsorción suficiente de paladio coloidal; Optimice el proceso de despegado para evitar un despegado excesivo o insuficiente.
Huecos en las paredes de los orificios o poros: pueden deberse a una tasa lenta de deposición de cobre, composición desigual de la solución del tanque, agitación de aire insuficiente y otras razones. La tasa de deposición de cobre se puede mejorar ajustando los parámetros del proceso de deposición de cobre; Fortalecer la agitación y filtración de la solución del tanque para garantizar una composición uniforme de la solución del tanque; Mantenga y limpie periódicamente el equipo de hundimiento de cobre para garantizar una mezcla adecuada del aire.
Sustrato expuesto al agujero: generalmente causado por una microcorrosión excesiva. El tiempo de micrograbado y la concentración del baño deben controlarse estrictamente para evitar una corrosión excesiva del sustrato de cobre en el orificio.
Capa rugosa de deposición de cobre: puede deberse a una velocidad de deposición de cobre demasiado rápida, impurezas excesivas en la solución del tanque y otras razones. La tasa de deposición de cobre se puede reducir adecuadamente y se puede fortalecer la filtración y purificación de la solución del tanque para eliminar las impurezas.