Nelprocesso di produzione di circuiti stampati, la tecnologia dei fori in rame è un anello chiave per ottenere connessioni elettriche tra i diversi strati del circuito. Di seguito, approfondiremo la conoscenza rilevante dei fori placcati in rame sui circuiti stampati, inclusa la loro definizione e funzione, processo, nonché problemi e soluzioni comuni.
Definizione e funzione dei fori di affondamento in rame
I fori placcati in rame, noti anche come fori metallizzati, si riferiscono ai fori nei circuiti stampati multi-strato in cui un sottile strato di rame viene depositato sulle pareti dei fori tra gli strati superiore e inferiore attraverso un processo specifico, collegando così tra loro diversi strati del circuito stampato. Il suo scopo è stabilire connessioni elettriche affidabili tra i diversi strati conduttivi del circuito, garantendo una trasmissione precisa e veloce dei segnali elettronici tra i vari componenti. Nei dispositivi elettronici complessi è necessario che un gran numero di componenti elettronici siano collegati e funzionino insieme tramite circuiti stampati. La presenza di fori placcati in rame consente il cablaggio ad alta-densità sui circuiti stampati, migliorando notevolmente l'integrazione e le prestazioni dei dispositivi elettronici.
Il processo di affondamento del buco di rame
Il processo di produzione dei fori placcati in rame è relativamente complesso e prevede più fasi, ognuna delle quali ha un impatto significativo sulla qualità finale della placcatura in rame. Quello che segue è il processo generale di affondamento del buco di rame:
Sgrassaggio alcalino: questo è il primo passo nel processo di affondamento dei fori di rame, che rimuove macchie di olio, impronte digitali, ossidi e polvere all'interno dei fori sulla superficie della piastra. Allo stesso tempo, la polarità del substrato della parete dei pori viene regolata per modificare la parete dei pori da carica negativa a carica positiva, facilitando l'adsorbimento del palladio colloidale nei processi successivi. Generalmente viene utilizzato un sistema di rimozione dell'olio alcalino, con una temperatura operativa tipicamente compresa tra 60 e 80 gradi. La concentrazione della soluzione nel serbatoio viene mantenuta al 4-6% e il tempo di rimozione dell'olio è controllato a circa 6 minuti. L'efficacia della rimozione dell'olio influisce direttamente sull'effetto di retroilluminazione della deposizione di rame. Se la rimozione dell'olio non è completa, potrebbe verificarsi una scarsa adesione tra lo strato di deposizione di rame e il substrato, con conseguente distacco e formazione di schiuma.
Microincisione principale (irruvidimento): Lo scopo della microincisione è quello di rimuovere gli ossidi dalla superficie del pannello e irruvidirla per garantire una buona adesione tra il successivo strato di deposizione di rame e il rame di base del substrato. La superficie di rame appena generata ha una forte attività e può assorbire meglio il palladio colloidale. Gli agenti irruvidinti comunemente usati sul mercato attualmente includono il sistema di perossido di idrogeno con acido solforico e il sistema di persolfato. Il sistema di perossido di idrogeno con acido solforico ha un'elevata solubilità del rame (fino a 50 g/l), buona lavabilità con acqua, facile trattamento delle acque reflue, basso costo e riciclabilità. Tuttavia, presenta degli svantaggi come l’irruvidimento della superficie irregolare, la scarsa stabilità del serbatoio, la facile decomposizione del perossido di idrogeno e un forte inquinamento atmosferico. Il sistema persolfato (incluso persolfato di sodio e persolfato di ammonio) ha una buona stabilità nella soluzione del serbatoio, un ingrossamento uniforme della superficie della piastra, ma una piccola quantità di rame disciolto (25 g/l), facile cristallizzazione e precipitazione del solfato di rame, scarsa lavabilità con acqua e costi elevati. Inoltre, c'è il nuovo agente di microincisione monopersolfato di potassio di DuPont, che ha una buona stabilità del serbatoio, un irruvidimento superficiale uniforme, un tasso di irruvidimento stabile e non è influenzato dal contenuto di rame. È facile da usare e adatto per linee sottili, spazi ridotti, lastre ad alta-frequenza, ecc. Il tempo di microincisione è generalmente controllato a circa 1-2 minuti. Se il tempo è troppo breve, l'effetto irruvidimento potrebbe essere scarso, il che potrebbe portare a un'adesione insufficiente dello strato di rame dopo la galvanica del rame; Un eccessivo ingrossamento può corrodere il substrato di rame in corrispondenza dell'apertura del foro, con conseguente esposizione del substrato in corrispondenza dell'apertura del foro e causando rottami.
Preammollo/attivazione: lo scopo principale del preammollo è proteggere il serbatoio di palladio dalla contaminazione da parte della soluzione del serbatoio di pre-trattamento e prolungare la durata di servizio del serbatoio di palladio. I componenti principali della soluzione di pre-immersione, ad eccezione del cloruro di palladio, sono coerenti con quelli del serbatoio di palladio. Può bagnare efficacemente la parete dei pori, facilitando l'ingresso tempestivo della successiva soluzione di attivazione nel poro per l'attivazione. Il peso specifico della soluzione di pre-ammollo è generalmente mantenuto a circa 18 gradi Fahrenheit. Lo scopo dell'attivazione è quello di consentire alle pareti dei pori caricate positivamente, dopo la regolazione della polarità della rimozione dell'olio alcalino, di assorbire efficacemente un numero sufficiente di particelle di palladio colloidale caricate negativamente, garantendo l'uniformità, la continuità e la densità della successiva deposizione di rame. Il cloruro di palladio nella soluzione di attivazione esiste in forma colloidale. Per impedire la gelatinizzazione del palladio colloidale, è necessario garantire una quantità sufficiente di ioni stannosi e ioni cloruro, mantenere un peso specifico sufficiente (generalmente superiore a 18 gradi Baume) e avere un'acidità sufficiente (quantità adeguata di acido cloridrico) per impedire la precipitazione stannoso. La temperatura non dovrebbe essere troppo alta, solitamente a temperatura ambiente o inferiore a 35 gradi. Il tempo di attivazione è generalmente di circa 7 minuti e l'intensità di attivazione è controllata intorno al 30%.
Degelificazione: la funzione della degelificazione è quella di rimuovere efficacemente gli ioni di stagno che circondano le particelle di palladio colloidale, esponendo i nuclei di palladio nelle particelle colloidali, consentendo così una catalisi diretta ed efficace della reazione di deposizione chimica del rame. Poiché lo stagno è un elemento anfotero, i suoi sali sono solubili sia negli acidi che nelle basi, rendendo sia gli acidi che le basi efficaci come agenti gelificanti. Tuttavia, gli alcali sono più sensibili alla qualità dell'acqua e possono facilmente produrre sedimenti o solidi sospesi, che possono facilmente causare la rottura dei fori nel rame; L'acido cloridrico e l'acido solforico sono acidi forti, che non solo sono dannosi per la produzione di pannelli multistrato (poiché gli acidi forti possono attaccare lo strato interno di ossido nero), ma sono anche soggetti a un'eccessiva gelificazione, causando la dissociazione delle particelle di palladio colloidale dalla superficie della parete dei pori. L'acido fluoroborico è generalmente utilizzato come principale agente distaccante. A causa della sua debole acidità, generalmente non provoca un distacco eccessivo e gli esperimenti hanno dimostrato che quando si utilizza l'acido fluoroborico come agente distaccante, la forza di legame, l'effetto di retroilluminazione e la densità dello strato di rame depositato migliorano significativamente. La concentrazione della soluzione di colla è generalmente controllata intorno al 10% e il tempo è controllato intorno ai 5 minuti. In inverno è necessario prestare attenzione al controllo della temperatura.
Deposizione di rame: questa è la fase centrale del processo di deposizione del rame, che induce una reazione autocatalitica di deposizione chimica del rame attraverso l'attivazione dei nuclei di palladio. Utilizzando la riducibilità della formaldeide in condizioni alcaline per ridurre i sali di rame solubili complessati, il rame chimico appena generato e l'idrogeno sottoprodotto della reazione possono fungere da catalizzatori di reazione per eseguire continuamente la reazione di deposizione del rame, depositando così uno strato di rame chimico sulla superficie della piastra o sulla parete dei pori. La soluzione del serbatoio deve mantenere la normale agitazione dell'aria per ossidare gli ioni rameosi e la polvere di rame nella soluzione del serbatoio, convertendoli in rame bivalente solubile. Durante il processo di deposizione del rame, è necessario bilanciare l'aggiunta della soluzione A e della soluzione B. La soluzione A integra principalmente rame e formaldeide, mentre la soluzione B integra principalmente idrossido di sodio. Il lavandino in rame viene generalmente mantenuto mediante traboccamento o periodica raccolta di liquidi di scarto e tempestivo rifornimento di nuovo liquido. La quantità aggiunta è generalmente di circa 1 litro di liquido AB per 6-10 metri quadrati. Allo stesso tempo, il lavandino in rame dovrebbe mantenere un'agitazione continua dell'aria e si consiglia di installare un sistema di filtraggio, utilizzando un elemento filtrante in PP da 10um, e sostituire tempestivamente l'elemento filtrante ogni settimana. Inoltre, è necessario pulire regolarmente la precipitazione del rame nel serbatoio di decantazione del rame per garantire la stabilità della soluzione del serbatoio.
Problemi comuni e soluzioni per i fori di affondamento del rame
Durante il processo di produzione dei fori placcati in rame, potrebbero verificarsi alcuni problemi di qualità che influiscono sulle prestazioni e sull'affidabilità dei circuiti stampati. Ecco alcuni problemi e soluzioni comuni:
Scarsa adesione dello strato di deposizione di rame: le possibili ragioni includono rimozione dell'olio incompleta, microcorrosione insufficiente o eccessiva, scarso effetto di attivazione, distacco improprio, ecc. La soluzione è rafforzare il controllo del processo di rimozione dell'olio per garantire la pulizia della superficie della piastra e della parete del foro; Regolare ragionevolmente il tempo e i parametri della microincisione per garantire l'effetto grossolano; Controllare rigorosamente le condizioni di attivazione per garantire un sufficiente adsorbimento del palladio colloidale; Ottimizzare il processo di distacco per evitare un distacco eccessivo o insufficiente.
Vuoti o fori nelle pareti dei fori: possono essere causati da una lenta velocità di deposizione del rame, da una composizione non uniforme della soluzione nel serbatoio, da un'insufficiente agitazione dell'aria e da altri motivi. Il tasso di deposizione del rame può essere migliorato regolando i parametri del processo di deposizione del rame; Rafforzare l'agitazione e la filtrazione della soluzione del serbatoio per garantire una composizione uniforme della soluzione del serbatoio; Mantenere e pulire regolarmente l'attrezzatura di affondamento in rame per garantire una corretta miscelazione dell'aria.
Substrato esposto con fori: solitamente causato da un'eccessiva microcorrosione. Il tempo di microincisione e la concentrazione del bagno devono essere rigorosamente controllati per evitare un'eccessiva corrosione del substrato di rame in corrispondenza dell'orifizio.
Strato di deposizione di rame ruvido: potrebbe essere causato da una velocità di deposizione del rame troppo rapida, da impurità eccessive nella soluzione del serbatoio e da altri motivi. Il tasso di deposizione del rame può essere opportunamente ridotto e la filtrazione e la purificazione della soluzione del serbatoio possono essere rafforzate per rimuovere le impurità.