Dalamproses pembuatan pcb, teknologi lubang kuprum adalah pautan utama dalam mencapai sambungan elektrik antara lapisan berbeza papan litar. Di bawah, kami akan menyelidiki pengetahuan yang berkaitan tentang lubang bersalut tembaga pada papan litar, termasuk definisi dan fungsinya, proses, serta masalah dan penyelesaian biasa.
Definisi dan Fungsi Lubang Tenggelam Tembaga
Lubang bersalut kuprum, juga dikenali sebagai lubang logam, merujuk kepada lubang dalam papan litar bercetak berbilang{0}}lapisan di mana lapisan nipis tembaga dimendapkan pada dinding lubang antara lapisan atas dan bawah melalui proses tertentu, dengan itu menyambungkan lapisan papan litar bercetak yang berbeza antara satu sama lain. Tujuannya adalah untuk mewujudkan sambungan elektrik yang boleh dipercayai antara lapisan konduktif papan litar yang berbeza, memastikan penghantaran isyarat elektronik yang tepat dan pantas antara pelbagai komponen. Dalam peranti elektronik yang kompleks, sejumlah besar komponen elektronik perlu disambungkan dan bekerjasama melalui papan litar. Kehadiran lubang bersalut kuprum membolehkan pendawaian-ketumpatan tinggi pada papan litar, meningkatkan penyepaduan dan prestasi peranti elektronik dengan sangat baik.
Proses penenggelaman lubang kuprum
Proses pembuatan lubang bersalut kuprum agak kompleks, melibatkan pelbagai langkah, setiap satunya mempunyai kesan yang ketara ke atas kualiti akhir penyaduran kuprum. Berikut adalah proses umum penenggelaman lubang tembaga:
Penyahgaraman beralkali: Ini adalah langkah pertama dalam proses penenggelaman lubang tembaga, yang menghilangkan kesan minyak, cap jari, oksida dan habuk di dalam lubang pada permukaan plat. Pada masa yang sama, kekutuban substrat dinding liang diselaraskan untuk menukar dinding liang daripada cas negatif kepada cas positif, yang memudahkan penjerapan paladium koloid dalam proses seterusnya. Secara amnya, sistem penyingkiran minyak beralkali digunakan, dengan suhu operasi biasanya dalam julat 60-80 darjah . Kepekatan larutan tangki dikekalkan pada 4-6%, dan masa penyingkiran minyak dikawal sekitar 6 minit. Keberkesanan penyingkiran minyak secara langsung mempengaruhi kesan lampu latar pemendapan kuprum. Jika penyingkiran minyak tidak menyeluruh, ia boleh menyebabkan lekatan yang lemah antara lapisan pemendapan kuprum dan substrat, mengakibatkan pengelupasan dan berbuih.
Goresan mikro utama (pengkasaran): Tujuan goresan mikro adalah untuk mengeluarkan oksida dari permukaan papan dan mengasarkannya untuk memastikan lekatan yang baik antara lapisan pemendapan kuprum seterusnya dan kuprum asas substrat. Permukaan kuprum yang baru dihasilkan mempunyai aktiviti yang kuat dan boleh menyerap paladium koloid dengan lebih baik. Ejen kekasaran yang biasa digunakan di pasaran pada masa ini termasuk sistem hidrogen peroksida asid sulfurik dan sistem persulfat. Sistem hidrogen peroksida asid sulfurik mempunyai keterlarutan tembaga yang tinggi (sehingga 50g/l), kebolehbasuh air yang baik, rawatan kumbahan yang mudah, kos rendah dan kebolehkitar semula. Walau bagaimanapun, ia mempunyai kelemahan seperti kekasaran permukaan yang tidak rata, kestabilan tangki yang lemah, penguraian hidrogen peroksida yang mudah, dan pencemaran udara yang berat. Sistem persulfat (termasuk natrium persulfat dan ammonium persulfat) mempunyai kestabilan yang baik dalam larutan tangki, kekasaran seragam permukaan plat, tetapi sejumlah kecil kuprum terlarut (25g/l), penghabluran mudah dan pemendakan kuprum sulfat, kebolehbasuh air yang sedikit lemah, dan kos yang tinggi. Di samping itu, terdapat agen goresan mikro baharu DuPont kalium monopersulfat, yang mempunyai kestabilan tangki yang baik, kekasaran permukaan seragam, kadar kekasaran yang stabil, dan tidak terjejas oleh kandungan kuprum. Ia mudah dikendalikan dan sesuai untuk garisan nipis, jarak kecil, plat frekuensi tinggi-dsb. Masa goresan mikro biasanya dikawal sekitar 1-2 minit. Jika masa terlalu singkat, kesan kekasaran mungkin lemah, yang boleh menyebabkan lekatan lapisan tembaga yang tidak mencukupi selepas penyaduran kuprum; Kekasaran yang berlebihan boleh menghakis substrat kuprum pada bukaan lubang, mengakibatkan substrat terdedah pada bukaan lubang dan menyebabkan sekerap.
Pra rendaman/pengaktifan: Tujuan utama pra rendaman adalah untuk melindungi tangki paladium daripada pencemaran oleh larutan tangki pra-dan memanjangkan hayat perkhidmatan tangki paladium. Komponen utama larutan pra rendaman, kecuali paladium klorida, adalah konsisten dengan tangki paladium. Ia boleh membasahi dinding liang dengan berkesan, menjadikannya lebih mudah untuk penyelesaian pengaktifan seterusnya memasuki liang tepat pada masanya untuk pengaktifan. Graviti tentu larutan pra rendaman biasanya dikekalkan pada sekitar 18 darjah Fahrenheit. Tujuan pengaktifan adalah untuk membolehkan dinding liang bercas positif selepas pelarasan kekutuban penyingkiran minyak beralkali untuk menyerap zarah paladium koloid bercas negatif yang cukup dengan berkesan, memastikan keseragaman, kesinambungan, dan ketumpatan pemendapan kuprum berikutnya. Paladium klorida dalam larutan pengaktifan wujud dalam bentuk koloid. Untuk mengelakkan paladium koloid daripada gelatinisasi, adalah perlu untuk memastikan jumlah ion stannous dan ion klorida yang mencukupi, mengekalkan graviti tentu yang mencukupi (biasanya melebihi 18 Baume darjah), dan mempunyai keasidan yang mencukupi (jumlah asid hidroklorik yang sesuai) untuk mengelakkan stannous daripada mendakan. Suhu tidak boleh terlalu tinggi, biasanya pada suhu bilik atau di bawah 35 darjah . Masa pengaktifan biasanya sekitar 7 minit, dan keamatan pengaktifan dikawal pada sekitar 30%.
De gelatinisasi: Fungsi de gelatinisasi adalah untuk mengeluarkan ion timah yang mengelilingi zarah paladium koloid dengan berkesan, mendedahkan nukleus paladium dalam zarah koloid, dengan itu membolehkan pemangkinan langsung dan berkesan bagi tindak balas pemendapan kuprum kimia. Oleh kerana timah merupakan unsur amfoterik, garamnya larut dalam kedua-dua asid dan bes, menjadikan kedua-dua asid dan bes berkesan sebagai agen pembentuk gel. Walau bagaimanapun, alkali adalah lebih sensitif kepada kualiti air dan boleh dengan mudah menghasilkan sedimen atau pepejal terampai, yang boleh menyebabkan lubang kuprum pecah dengan mudah; Asid hidroklorik dan asid sulfurik adalah asid kuat, yang bukan sahaja memudaratkan pengeluaran papan berbilang lapisan (kerana asid kuat boleh menyerang lapisan oksida hitam dalam), tetapi juga terdedah kepada pengajuan yang berlebihan, menyebabkan zarah paladium koloid berpisah dari permukaan dinding liang. Asid fluoroborik biasanya digunakan sebagai agen penyahikatan utama. Oleh kerana keasidannya yang lemah, ia secara amnya tidak menyebabkan penyahikatan yang berlebihan, dan eksperimen telah menunjukkan bahawa apabila menggunakan asid fluoroborik sebagai agen penyahikatan, kekuatan ikatan, kesan lampu latar, dan ketumpatan lapisan tembaga yang dimendapkan bertambah baik dengan ketara. Kepekatan larutan gam biasanya dikawal pada sekitar 10%, dan masa dikawal sekitar 5 minit. Kawalan suhu perlu diberi perhatian pada musim sejuk.
Pemendapan kuprum: Ini adalah langkah teras proses pemendapan kuprum, yang mendorong tindak balas pemangkin diri pemendapan kuprum kimia melalui pengaktifan nukleus paladium. Dengan menggunakan kebolehurangan formaldehid di bawah keadaan beralkali untuk mengurangkan garam kuprum larut yang kompleks, kuprum kimia yang baru dijana dan hidrogen hasil sampingan tindak balas boleh berfungsi sebagai pemangkin tindak balas untuk terus menjalankan tindak balas pemendapan kuprum, dengan itu mendepositkan lapisan kuprum kimia pada permukaan plat atau dinding liang. Larutan tangki harus mengekalkan pergolakan udara biasa untuk mengoksidakan ion cuprous dan serbuk kuprum dalam larutan tangki, menukarkannya kepada kuprum divalen larut. Semasa proses pemendapan kuprum, adalah perlu untuk mengimbangi penambahan larutan A dan larutan B. Larutan A terutamanya menambah kuprum dan formaldehid, manakala larutan B terutamanya menambah natrium hidroksida. Sinki kuprum biasanya diselenggara dengan melimpah atau mencedok berkala daripada beberapa cecair buangan dan menambah cecair baru tepat pada masanya. Jumlah tambahan biasanya kira-kira 1 liter cecair AB setiap 6-10 meter persegi. Pada masa yang sama, sinki tembaga harus mengekalkan pergolakan udara yang berterusan, dan disyorkan untuk memasang sistem penapisan, menggunakan elemen penapis PP 10um, dan menggantikan elemen penapis tepat pada masanya setiap minggu. Di samping itu, adalah perlu untuk kerap membersihkan pemendakan kuprum dalam tangki pengendapan tembaga untuk memastikan kestabilan larutan tangki.
Masalah dan penyelesaian biasa untuk lubang tenggelam tembaga
Semasa proses pengeluaran lubang bersalut tembaga, mungkin terdapat beberapa isu kualiti yang menjejaskan prestasi dan kebolehpercayaan papan litar bercetak. Berikut adalah beberapa masalah dan penyelesaian biasa:
Lekatan lapisan pemendapan kuprum yang lemah: Sebab yang mungkin termasuk penyingkiran minyak yang tidak lengkap, kakisan mikro yang tidak mencukupi atau berlebihan, kesan pengaktifan yang lemah, penyahikatan yang tidak betul, dll. Penyelesaiannya adalah untuk mengukuhkan kawalan proses penyingkiran minyak untuk memastikan kebersihan permukaan plat dan dinding lubang; Laraskan masa dan parameter etsa mikro dengan munasabah untuk memastikan kesan kekasaran; Kawal ketat syarat pengaktifan untuk memastikan penjerapan paladium koloid yang mencukupi; Optimumkan proses penyahikatan untuk mengelakkan penyahikatan yang berlebihan atau tidak mencukupi.
Lompang dinding lubang atau lubang jarum: mungkin disebabkan oleh kadar pemendapan kuprum yang perlahan, komposisi larutan tangki yang tidak sekata, pengadukan udara yang tidak mencukupi dan sebab-sebab lain. Kadar pemendapan kuprum boleh dipertingkatkan dengan melaraskan parameter proses pemendapan kuprum; Kuatkan pengadukan dan penapisan larutan tangki untuk memastikan komposisi seragam larutan tangki; Sentiasa menyelenggara dan membersihkan peralatan tenggelam tembaga untuk memastikan pencampuran udara yang betul.
Substrat terdedah lubang: biasanya disebabkan oleh kakisan mikro yang berlebihan. Masa etsa mikro dan kepekatan mandian hendaklah dikawal dengan ketat untuk mengelakkan kakisan berlebihan substrat kuprum di orifis.
Lapisan pemendapan kuprum yang kasar: Ia mungkin disebabkan oleh kadar pemendapan kuprum yang terlalu cepat, kekotoran yang berlebihan dalam larutan tangki, dan sebab-sebab lain. Kadar pemendapan kuprum boleh dikurangkan dengan sewajarnya, dan penapisan dan penulenan larutan tangki boleh diperkukuh untuk menghilangkan kekotoran.