La placa de circuito asume la gran responsabilidad de la transmisión de señales y la conexión eléctrica. El proceso de deposición de cobre en las placas de circuito es como un eslabón clave para dotar a la placa de circuito de "vitalidad", lo que tiene un profundo impacto en el rendimiento de la placa de circuito e incluso de todo el dispositivo electrónico.
1, análisis conceptual de la deposición de cobre en placas de circuito.
La deposición de cobre en placas de circuito, también conocida como recubrimiento químico de cobre o deposición de cobre, es un proceso que utiliza su propia reacción catalítica de oxidación-reducción para construir una capa de cobre en la superficie de la placa de circuito. El principio es utilizar agentes químicos específicos para promover la reacción de reducción de los iones de cobre en áreas específicas de la placa de circuito, depositando y formando así una capa de cobre.
Al comienzo de la fabricación de placas de circuito, la mayoría de los materiales de sustrato, como las placas de fibra de vidrio, no tenían conductividad en sí mismos. Para lograr diversas funciones de los dispositivos electrónicos, los circuitos de la placa de circuito deben poder conducir la corriente sin problemas. Ha surgido el proceso de deposición de cobre para placas de circuito, que puede "hacer crecer" capas de cobre conductor en la superficie de sustratos aislados, sentando las bases para la construcción posterior de redes de circuitos complejas.
2, proceso detallado de la tecnología de deposición de cobre.
Preprocesamiento en la etapa inicial
Limpieza y descontaminación: durante el procesamiento de sustratos de placas de circuito, la superficie puede contaminarse con aceite, polvo y otras impurezas. Estos contaminantes afectarán seriamente la adhesión entre la capa de cobre y el sustrato en el proceso de deposición de cobre posterior. Por lo tanto, primero es necesario limpiar a fondo el sustrato con agentes y equipos de limpieza profesionales para garantizar que no queden impurezas residuales en la superficie.
Tratamiento de engrosamiento: Para mejorar la adhesión entre la capa de cobre y el sustrato, es necesario hacer rugosa la superficie del sustrato limpio. Este proceso suele utilizar métodos como el grabado químico o el pulido mecánico para formar pequeñas estructuras cóncavas-convexas en la superficie del sustrato. Estas estructuras cóncavas-convexas pueden aumentar el área de contacto entre el sustrato y la capa de cobre, al igual que hacer rugosa la pared puede hacer que el recubrimiento se adhiera mejor, permitiendo que la capa de cobre depositada posteriormente se una más firmemente al sustrato.
Paso de activación: la activación es un paso crucial en el proceso de deposición de cobre. El sustrato que ha sido sometido a un tratamiento de rugosidad debe sumergirse en una solución de activación que contenga iones metálicos específicos (como iones de paladio). Los iones de paladio se adsorberán en la superficie del sustrato y formarán una película delgada con actividad catalítica. Esta delgada película actúa como un "catalizador" para reacciones químicas, promoviendo que reacciones posteriores de reducción de iones de cobre ocurran preferentemente en su superficie, proporcionando así un punto de partida para la deposición de la capa de cobre.
Proceso de revestimiento de cobre químico
Configuración de la solución de revestimiento: la solución química de revestimiento de cobre es el agente principal para lograr el proceso de deposición de cobre. Sus componentes principales incluyen sales de cobre (como sulfato de cobre), agentes reductores (como formaldehído, hipofosfito de sodio, etc.), agentes quelantes (utilizados para estabilizar los iones de cobre en la solución de revestimiento) y diversos aditivos (como abrillantadores, agentes niveladores, etc., utilizados para mejorar la calidad y el rendimiento de la capa de cobre). Estos componentes deben configurarse en proporciones precisas, y los diferentes requisitos de la placa de circuito y las condiciones del proceso pueden dar lugar a variaciones en las formulaciones de la solución de revestimiento.
Progreso de la reacción: El sustrato pretratado se sumerge en una solución de revestimiento químico de cobre previamente preparada. Bajo ciertas condiciones de temperatura y pH, los iones de cobre en la solución de recubrimiento sufren reacciones redox con agentes reductores bajo la acción catalítica de sitios activados en la superficie del sustrato. Los iones de cobre obtienen electrones y se reducen a átomos de cobre metálico, depositando gradualmente una capa de cobre en la superficie del sustrato. A medida que continúa la reacción, la capa de cobre se espesa continuamente hasta alcanzar el espesor estándar requerido.
Procedimientos posteriores al procesamiento
Pasos de limpieza: después del revestimiento de cobre, quedará una solución de revestimiento residual y subproductos-generados por la reacción en la superficie de la placa de circuito. Si estos residuos no se limpian a tiempo, pueden tener un impacto negativo en el rendimiento de la placa de circuito, como provocar corrosión y reducir el rendimiento del aislamiento. Por lo tanto, es necesario enjuagar repetidamente la placa de circuito con una gran cantidad de agua para garantizar que no queden restos de solución de revestimiento en la superficie.
Inspección de calidad: esta es una parte importante del proceso de deposición de cobre, que evalúa la calidad de la capa de cobre mediante varios métodos de prueba. Por ejemplo, utilizar un microscopio para observar la morfología de la superficie de la capa de cobre y comprobar si hay defectos como agujeros y grietas; Utilizar sondas electrónicas y otros equipos para analizar la composición y pureza de las capas de cobre; Utilice pruebas de resistencia para verificar si la conductividad de la capa de cobre cumple con los requisitos. Sólo las placas de circuito que hayan pasado estrictas inspecciones de calidad pueden pasar a las etapas de procesamiento posteriores.
Tratamiento de pasivación: para mejorar la resistencia a la corrosión de la capa de cobre y extender la vida útil de la placa de circuito, generalmente se realiza un tratamiento de pasivación en la placa de circuito recubierta de cobre. El tratamiento de pasivación es la formación de una película de pasivación extremadamente delgada en la superficie de una placa de circuito, que puede evitar el oxígeno externo, la humedad y otras reacciones químicas con la capa de cobre, protegiendo así la capa de cobre. Los métodos de pasivación comunes incluyen la pasivación química y la pasivación electroquímica.
3, el importante papel del proceso de deposición de cobre.
Construcción de vías conductoras: la función principal de la deposición de cobre en placas de circuito es construir vías conductoras sobre sustratos aislantes. En los dispositivos electrónicos modernos, es necesario interconectar varios componentes electrónicos a través de circuitos para lograr la transmisión de señales y la coordinación funcional. La capa de cobre formada por el proceso de deposición de cobre es como una "autopista" que permite que la corriente fluya suavemente en la placa de circuito, conectando estrechamente varios componentes electrónicos para garantizar el funcionamiento normal de todo el dispositivo electrónico.
Mejora del rendimiento de transmisión de señales: el cobre tiene buena conductividad y baja resistencia, lo que le da a la capa de cobre formada mediante el proceso de deposición de cobre una ventaja significativa en la transmisión de señales. En los circuitos de alta-frecuencia, la velocidad de transmisión y la calidad de las señales son cruciales. Las capas de cobre pueden reducir eficazmente las pérdidas y distorsiones durante la transmisión de señales, asegurando que las señales se puedan transmitir de forma rápida y precisa a varios componentes electrónicos, mejorando así la velocidad de funcionamiento y la estabilidad del rendimiento de los dispositivos electrónicos. Por ejemplo, en la placa de circuito de los equipos de comunicación 5G, el proceso de deposición de cobre de alta-calidad desempeña un papel clave para garantizar una transmisión estable de señales de alta-velocidad.
Mejora de la resistencia mecánica de la placa de circuito: además de su función conductora, la capa de cobre formada por la deposición de cobre también puede mejorar la resistencia mecánica de la placa de circuito hasta cierto punto. La capa de cobre está firmemente adherida al sustrato, lo que puede mejorar la dureza general y la resistencia a la flexión de la placa de circuito, haciéndola menos propensa a fracturarse o dañarse cuando se somete a fuerzas externas. Esto es particularmente importante para dispositivos electrónicos que deben usarse en entornos complejos, como placas de circuitos en electrónica automotriz, equipos aeroespaciales, etc.
4, factores que afectan la calidad de la deposición de cobre.
Composición y estabilidad de la solución de revestimiento de cobre: como se mencionó anteriormente, la composición de la solución de revestimiento de cobre no electrolítico es compleja y los requisitos de proporción son estrictos. Una concentración excesiva o insuficiente de iones de cobre en la solución de revestimiento puede afectar la velocidad de deposición y la calidad de la capa de cobre. Una concentración excesiva puede provocar un rápido crecimiento de la capa de cobre, lo que produce defectos como rugosidad y porosidad; Si la concentración es demasiado baja, la velocidad de recubrimiento será demasiado lenta y la eficiencia de producción será baja. Además, el contenido y la estabilidad de los agentes reductores, agentes complejantes y aditivos en la solución de revestimiento también pueden tener un impacto significativo en la calidad de la capa de cobre. Cualquier fluctuación o deterioro de cualquier componente puede provocar cambios en el rendimiento de la solución de revestimiento, afectando así el efecto de deposición de cobre.
Control de parámetros del proceso: durante el proceso de deposición de cobre se requiere un control preciso de los parámetros del proceso, como la temperatura, el valor del pH y el tiempo de reacción. Una temperatura excesiva puede acelerar la velocidad de reacción de la solución de revestimiento, pero puede provocar una cristalización gruesa de la capa de cobre y una disminución de la calidad de la superficie; Si la temperatura es demasiado baja, la velocidad de reacción puede disminuir e incluso impedir que la reacción se desarrolle normalmente. El valor de pH tiene un impacto significativo en la estabilidad y reactividad de la solución de recubrimiento, y las diferentes formulaciones de la solución de recubrimiento tienen sus rangos de valores de pH adecuados. El tiempo de reacción es demasiado corto y el espesor de la capa de cobre es insuficiente para cumplir los requisitos de conductividad y rendimiento del circuito; Si el tiempo de reacción es demasiado largo, puede provocar que la capa de cobre sea demasiado gruesa, aumentar los costos y también puede provocar otros problemas de calidad, como una menor adhesión entre la capa de cobre y el sustrato.
Material del sustrato y efecto del tratamiento previo-: los diferentes materiales de los sustratos de las placas de circuito tienen diferentes características de superficie y compatibilidad con las capas de cobre. Por ejemplo, el rendimiento de sustratos como tableros de fibra de vidrio y tableros de poliimida durante la deposición de cobre varía. Mientras tanto, la calidad del tratamiento previo-del sustrato afecta directamente la adhesión y la calidad general de la capa de cobre. Si la limpieza no es exhaustiva, el efecto rugoso es deficiente o la activación es insuficiente durante el proceso de preprocesamiento, se producirá una unión débil entre la capa de cobre y el sustrato, lo que provocará defectos como delaminación y formación de ampollas.