VuonnaPCB:n valmistusprosessi, kuparireikätekniikka on keskeinen linkki piirilevyn eri kerrosten välisten sähköisten liitäntöjen aikaansaamisessa. Alla perehdymme asiaankuuluvaan tietoon piirilevyjen kuparipinnoitetuista reikistä, mukaan lukien niiden määritelmä ja toiminta, prosessi sekä yleiset ongelmat ja ratkaisut.
Kuparisten uppoamisreikien määritelmä ja toiminta
Kuparipinnoitetut reiät, joita kutsutaan myös metalloiduiksi rei'iksi, viittaavat monikerroksisten piirilevyjen reikiin, joissa ohut kuparikerros kerrostuu ylä- ja alakerroksen välisten reikien seinämille tietyn prosessin kautta, mikä yhdistää piirilevyn eri kerrokset toisiinsa. Sen tarkoituksena on muodostaa luotettavat sähköliitännät piirilevyn eri johtavien kerrosten välille, mikä varmistaa elektronisten signaalien tarkan ja nopean siirron eri komponenttien välillä. Monimutkaisissa elektronisissa laitteissa suuri määrä elektronisia komponentteja on kytkettävä ja toimittava yhdessä piirilevyjen kautta. Kuparipinnoitetut reiät mahdollistavat suuren-tiheyden johdotuksen piirilevyille, mikä parantaa huomattavasti elektronisten laitteiden integrointia ja suorituskykyä.
Kuparireiän uppoamisprosessi
Kuparipinnoitettujen reikien valmistusprosessi on suhteellisen monimutkainen, ja se sisältää useita vaiheita, joista jokaisella on merkittävä vaikutus kuparipinnoituksen lopulliseen laatuun. Seuraava on kuparireiän uppoamisen yleinen prosessi:
Alkalinen rasvanpoisto: Tämä on ensimmäinen vaihe kuparireikien uppoamisprosessissa, joka poistaa öljytahrat, sormenjäljet, oksidit ja pölyn levyn pinnan reikien sisällä. Samanaikaisesti huokosseinämän substraatin napaisuutta säädetään muuttamaan huokosen seinämää negatiivisesta varauksesta positiiviseksi, mikä helpottaa kolloidisen palladiumin adsorptiota myöhemmissä prosesseissa. Yleensä käytetään alkalista öljynpoistojärjestelmää, jonka käyttölämpötila on tyypillisesti välillä 60-80 astetta. Säiliöliuoksen pitoisuus pidetään 4-6 %:ssa ja öljynpoistoaika säädellään noin 6 minuuttiin. Öljynpoiston tehokkuus vaikuttaa suoraan kuparin laskeuman taustavalovaikutukseen. Jos öljynpoisto ei ole perusteellista, se voi johtaa huonoon tarttumiseen kuparipinnoituskerroksen ja alustan välillä, mikä johtaa kuoriutumiseen ja vaahtoamiseen.
Päämikrosyövytys (karhennus): Mikroetsauksen tarkoituksena on poistaa oksidit levyn pinnalta ja karhentaa sitä, jotta varmistetaan hyvä tarttuvuus seuraavan kuparipinnoituskerroksen ja alustan pohjakuparin välillä. Äskettäin syntyneellä kuparipinnalla on voimakas aktiivisuus ja se voi paremmin adsorboida kolloidista palladiumia. Markkinoilla yleisesti käytettyjä karhennusaineita ovat tällä hetkellä rikkihapon vetyperoksidijärjestelmä ja persulfaattijärjestelmä. Rikkihappovetyperoksidijärjestelmällä on korkea kupariliukoisuus (jopa 50 g/l), hyvä vesipestävä, helppo jätevedenkäsittely, alhainen hinta ja kierrätettävyys. Sillä on kuitenkin haittoja, kuten epätasainen pinnan karhentuminen, huono säiliön vakaus, vetyperoksidin helppo hajoaminen ja raskas ilmansaaste. Persulfaattijärjestelmällä (mukaan lukien natriumpersulfaatti ja ammoniumpersulfaatti) on hyvä stabiilisuus säiliöliuoksessa, levyn pinnan tasainen karkeneminen, mutta pieni määrä liuennutta kuparia (25 g/l), kuparisulfaatin helppo kiteytys ja saostuminen, hieman huono vedenpesukyky ja korkea hinta. Lisäksi tarjolla on DuPontin uusi mikroetsausaine kaliummonopersulfaatti, jolla on hyvä säiliön vakaus, tasainen pinnan karhennus, vakaa karhennusnopeus, eikä kuparipitoisuus vaikuta siihen. Se on helppokäyttöinen ja sopii ohuille viivoille, pienille välyksille, korkeataajuisille-levyille jne. Mikroetsausaika on yleensä säädetty noin 1-2 minuuttiin. Jos aika on liian lyhyt, karhennusvaikutus voi olla huono, mikä voi johtaa kuparikerroksen riittämättömään tarttumiseen kuparisähköpinnoituksen jälkeen; Liiallinen karkeneminen voi syövyttää kuparialustaa reiän aukossa, mikä johtaa paljaaseen alustaan reiän aukossa ja aiheuttaa romua.
Esiliotus/aktivointi: Esiliotuksen päätarkoitus on suojata palladiumsäiliötä esikäsittelysäiliöliuoksen aiheuttamalta kontaminaatiolta-ja pidentää palladiumsäiliön käyttöikää. Esiupotusliuoksen pääkomponentit palladiumkloridia lukuun ottamatta ovat yhdenmukaisia palladiumsäiliön komponenttien kanssa. Se voi tehokkaasti kostuttaa huokosseinämän, mikä helpottaa myöhemmän aktivointiliuoksen pääsyä huokosiin ajoissa aktivoitumista varten. Esiliotusliuoksen ominaispaino pidetään yleensä noin 18 Fahrenheit-asteessa. Aktivoinnin tarkoituksena on mahdollistaa positiivisesti varautuneiden huokosten seinämien emäksisen öljynpoiston polariteetin säädön jälkeen adsorboida tehokkaasti riittävästi negatiivisesti varautuneita kolloidisia palladiumhiukkasia, mikä varmistaa myöhemmän kuparin kerrostumisen tasaisuuden, jatkuvuuden ja tiheyden. Aktivointiliuoksessa oleva palladiumkloridi on kolloidisessa muodossa. Kolloidisen palladiumin geeliytymisen estämiseksi on varmistettava riittävä määrä tina-ioneja ja kloridi-ioneja, ylläpidettävä riittävä ominaispaino (yleensä yli 18 Baume-astetta) ja oltava riittävä happamuus (sopiva määrä suolahappoa), jotta tina ei pääse saostumaan. Lämpötila ei saa olla liian korkea, yleensä huoneenlämmössä tai alle 35 astetta. Aktivointiaika on yleensä noin 7 minuuttia ja aktivointiintensiteettiä säädetään noin 30 %:iin.
Hyytelöitymisen tehtävänä on poistaa tehokkaasti kolloidisia palladiumhiukkasia ympäröivät tina-ionit paljastaen kolloidisten hiukkasten palladiumytimet, mikä mahdollistaa kemiallisen kuparin kerrostumisreaktion suoran ja tehokkaan katalyysin. Koska tina on amfoteerinen alkuaine, sen suolat liukenevat sekä happoihin että emäksiin, mikä tekee sekä hapoista että emäksistä tehokkaita hyytelöimisaineina. Alkali on kuitenkin herkempi veden laadulle ja voi helposti muodostaa sedimenttiä tai suspendoituneita kiintoaineita, jotka voivat helposti aiheuttaa kuparireikiä rikkoutumaan; Kloorivetyhappo ja rikkihappo ovat vahvoja happoja, jotka eivät ole vain haitallisia monikerroksisten levyjen valmistuksessa (koska vahvat hapot voivat hyökätä sisäiseen mustaoksidikerrokseen), vaan ne ovat myös alttiita liialliselle geeliytymiselle, jolloin kolloidiset palladiumhiukkaset irtoavat huokosten seinämän pinnasta. Fluoriboorihappoa käytetään yleensä pääasiallisena irrotusaineena. Heikosta happamuustaan johtuen se ei yleensä aiheuta liiallista sidosten irtoamista, ja kokeet ovat osoittaneet, että käytettäessä fluoroboorihappoa sidoksenpoistoaineena sidoslujuus, taustavalovaikutus ja kerrostetun kuparikerroksen tiheys paranevat merkittävästi. Liimaliuoksen konsentraatiota säädetään yleensä noin 10 %:iin ja aikaa noin 5 minuuttiin. Lämpötilan säätelyyn kannattaa kiinnittää huomiota talvella.
Kuparin laskeutuminen: Tämä on kuparin kerrostumisprosessin ydinvaihe, joka saa aikaan kemiallisen kuparin laskeuman itsekatalysaattorin aktivoimalla palladiumytimiä. Käyttämällä formaldehydin pelkistymistä alkalisissa olosuhteissa kompleksoituneiden liukenevien kuparisuolojen pelkistämiseen, äskettäin syntynyt kemiallinen kupari ja reaktion sivutuote vety voivat toimia reaktiokatalyytteinä kuparin saostusreaktion jatkuvassa suorittamisessa, jolloin kerrostetaan kemiallista kuparia levyn pinnalle tai huokosen seinämään. Säiliöliuoksen tulisi ylläpitää normaalia ilman sekoitusta kupari-ionien ja kuparijauheen hapettamiseksi säiliöliuoksessa, jolloin ne muuttuvat liukoiseksi kaksiarvoiseksi kupariksi. Kuparin saostusprosessin aikana on tarpeen tasapainottaa liuoksen A ja liuoksen B lisäys. Liuos A täydentää pääasiassa kuparia ja formaldehydiä, kun taas liuos B täydentää pääasiassa natriumhydroksidia. Kuparinen pesuallas ylläpidetään yleensä ylivuotolla tai säännöllisin väliajoin kauhaamalla pois jätenestettä ja lisäämällä uutta nestettä ajoissa. Lisäysmäärä on yleensä noin 1 litra AB-nestettä 6-10 neliömetriä kohden. Samanaikaisesti kuparisen altaan tulisi ylläpitää jatkuvaa ilmansekoitusta, ja on suositeltavaa asentaa suodatusjärjestelmä käyttämällä 10um PP-suodatinelementtiä ja vaihtaa suodatinelementti ajoissa joka viikko. Lisäksi kuparin selkeytyssäiliössä oleva kuparisakka on puhdistettava säännöllisesti säiliöliuoksen stabiilisuuden varmistamiseksi.
Yleisiä ongelmia ja ratkaisuja kuparisiin uppoamisreikiin
Kuparipinnoitettujen reikien tuotantoprosessissa saattaa ilmetä laatuongelmia, jotka vaikuttavat painettujen piirilevyjen suorituskykyyn ja luotettavuuteen. Tässä on joitain yleisiä ongelmia ja ratkaisuja:
Kuparipinnoituskerroksen huono tarttuvuus: Mahdollisia syitä ovat epätäydellinen öljynpoisto, riittämätön tai liiallinen mikrokorroosio, huono aktivointivaikutus, virheellinen sidosten irtoaminen jne. Ratkaisuna on vahvistaa öljynpoistoprosessin ohjausta levyn pinnan ja reiän seinämän puhtauden varmistamiseksi; Säädä kohtuullisesti mikroetsausaikaa ja parametreja karkeusvaikutuksen varmistamiseksi; Valvo tiukasti aktivointiolosuhteita kolloidisen palladiumin riittävän adsorption varmistamiseksi; Optimoi sidosten irrotusprosessi välttääksesi liiallisen tai riittämättömän sidosten purkamisen.
Reiän seinämän aukot tai reiät: voivat johtua hitaasta kuparin kerrostumisnopeudesta, säiliöliuoksen epätasaisesta koostumuksesta, riittämättömästä ilman sekoituksesta ja muista syistä. Kuparin saostusnopeutta voidaan parantaa säätämällä kuparin saostusprosessin parametreja; Vahvista säiliöliuoksen sekoittamista ja suodatusta varmistaaksesi säiliöliuoksen yhtenäisen koostumuksen; Huolla ja puhdista kuparin upotuslaitteisto säännöllisesti varmistaaksesi oikean ilman sekoittumisen.
Rei'illä oleva substraatti: yleensä johtuu liiallisesta mikrokorroosiosta. Mikroetsausaikaa ja kylvyn pitoisuutta tulee valvoa tiukasti kuparialustan liiallisen korroosion välttämiseksi aukossa.
Karkea kuparipinnoituskerros: Se voi johtua liian nopeasta kuparin kerrostumisnopeudesta, säiliöliuoksen liiallisista epäpuhtauksista ja muista syistä. Kuparin kerrostumisnopeutta voidaan pienentää sopivasti ja säiliöliuoksen suodatusta ja puhdistusta voidaan vahvistaa epäpuhtauksien poistamiseksi.