Εναπόθεση χαλκού, επίσης γνωστή ως χημική επιμετάλλωση χαλκού, με συντομογραφία PTH. Ο κύριος σκοπός του είναι η εναπόθεση ενός λεπτού και ομοιόμορφου στρώματος χαλκού σε μη αγώγιμες επιφάνειες τυπωμένων κυκλωμάτων, όπως μονωμένα τοιχώματα οπών και ορισμένες ειδικές περιοχές μη χάλκινου φύλλου, μέσω χημικών αντιδράσεων, προσδίδοντας στα αρχικά μη αγώγιμα μέρη αγωγιμότητα, θέτοντας τα θεμέλια για επακόλουθες διεργασίες ηλεκτρολυτικές και ηλεκτρολυτικές. διασύνδεση πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών-στρώσεων, οι ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των στρωμάτων πρέπει να πραγματοποιούνται μέσω διαδρομών. Μετά τη διάτρηση, το τοίχωμα της οπής είναι μονωμένο και χωρίς επεξεργασία εμβάπτισης χαλκού, το ρεύμα δεν μπορεί να περάσει μέσα από την οπή για να επιτευχθεί αγωγιμότητα μεταξύ των στρωμάτων. Το στρώμα χαλκού είναι σαν να χτίζεις μια «γέφυρα», που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει ομαλά μεταξύ των στρωμάτων, διασφαλίζοντας την ακεραιότητα και τη λειτουργικότητα ολόκληρου του ηλεκτρικού συστήματος της πλακέτας κυκλώματος. Εάν υπάρχουν προβλήματα με τη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού, όπως ανομοιόμορφη εναπόθεση στρώματος χαλκού, ανεπαρκές πάχος ή ελαττώματα όπως κενά, μπορεί να οδηγήσει σε ασταθή μετάδοση σήματος, βραχυκυκλώματα ή ανοιχτά κυκλώματα, επηρεάζοντας σοβαρά την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
Ροή διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού
προεπεξεργασία
Αφαίρεση γρεζιών: Μετά τη διάτρηση, οι οπές της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να δημιουργήσουν γρέζια και τα υπολείμματα διάτρησης μπορεί να παραμείνουν μέσα στις οπές. Αφαιρέστε αυτά τα γρέζια και τα τρυπάνια με μηχανικό βούρτσισμα και λείανση για να διασφαλίσετε την ομαλή επακόλουθη επεξεργασία, να αποφύγετε ζημιά στο τοίχωμα και την επιφάνεια της οπής και να επηρεάσετε το φαινόμενο εναπόθεσης χαλκού.
Διόγκωση: Για πλακέτες πολλαπλών-στρώσεων, η εποξειδική ρητίνη στο εσωτερικό στρώμα μπορεί να καταστραφεί κατά τη διαδικασία διάτρησης. Χρησιμοποιήστε ειδικά διογκωτικά μέσα, όπως οργανικές ενώσεις με βάση τον αιθέρα, για να μαλακώσετε και να διογκώσετε την εποξειδική ρητίνη, προετοιμάζοντας τα επόμενα βήματα της διάτρησης για να εξασφαλίσετε αποτελεσματική απομάκρυνση των υπολειμμάτων γεώτρησης και να ενισχύσετε την πρόσφυση μεταξύ του τοιχώματος των πόρων και του στρώματος χαλκού.
Αφαιρέστε τα υπολείμματα κόλλας και γεώτρησης: Χρησιμοποιώντας την ισχυρή οξειδωτική ιδιότητα του υπερμαγγανικού καλίου, υπό υψηλή θερμοκρασία και ισχυρές αλκαλικές συνθήκες, υφίσταται αντίδραση οξειδωτικής ρωγμής με διογκωμένα και μαλακωμένα υπολείμματα διάτρησης εποξειδικής ρητίνης για την απομάκρυνσή του. Για παράδειγμα, σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία και αλκαλικό περιβάλλον, το υπερμαγγανικό κάλιο αντιδρά με τις αλυσίδες άνθρακα στην εποξειδική ρητίνη, προκαλώντας το σπάσιμο και την αποσύνθεσή τους, επιτυγχάνοντας έτσι τον στόχο του καθαρισμού του τοιχώματος των πόρων.
Εξουδετέρωση: Αφαιρέστε τις υπολειμματικές ουσίες όπως το υπερμαγγανικό κάλιο, το υπερμαγγανικό κάλιο και το διοξείδιο του μαγγανίου από τη διαδικασία χρήσης υπερμαγγανικού καλίου για την απομάκρυνση των υπολειμμάτων γεώτρησης. Επειδή τα ιόντα μαγγανίου ανήκουν σε ιόντα βαρέων μετάλλων, μπορούν να προκαλέσουν "δηλητηρίαση από παλλάδιο" στα επόμενα στάδια ενεργοποίησης, προκαλώντας τα ιόντα ή τα άτομα παλλαδίου να χάσουν τη δραστηριότητα ενεργοποίησής τους, επηρεάζοντας έτσι την επίδραση της επιμετάλλωσης των πόρων. Επομένως, πρέπει να αφαιρεθούν επιμελώς.
Αφαίρεση λαδιού/Καθαρισμός οπών: Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα μέσα αφαίρεσης λαδιού για την αφαίρεση λεκέδων λαδιού και άλλων ακαθαρσιών από την επιφάνεια της σανίδας. Ταυτόχρονα, μέσω της δράσης του παράγοντα σχηματισμού πόρων, οι ιδιότητες φορτίου του τοιχώματος των πόρων προσαρμόζονται ώστε η επιφάνειά του να είναι θετικά φορτισμένη, προάγοντας την επακόλουθη ομοιόμορφη προσρόφηση του καταλύτη.
Micro etching: Χρησιμοποιώντας διάλυμα micro etching για την απομάκρυνση οξειδίων και άλλων ακαθαρσιών στην επιφάνεια του χαλκού και μικρο τραχύτητα της επιφάνειας του χαλκού. Αυτό όχι μόνο ενισχύει την ικανότητα σύνδεσης μεταξύ της επιφάνειας του χαλκού και του επακόλουθου ηλεκτρολυτικού χαλκού, αλλά παρέχει επίσης ένα πιο κατάλληλο περιβάλλον επιφάνειας για την προσρόφηση των καταλυτών.
Εμβάπτιση σε οξύ: Καθαρίστε τη σκόνη χαλκού που είναι προσαρτημένη στην επιφάνεια του χαλκού μετά από μικροεγχάραξη για να εξασφαλίσετε την καθαρότητα της επιφάνειας του χαλκού και να δημιουργήσετε ευνοϊκές συνθήκες για τα επόμενα βήματα ενεργοποίησης.
κατάλυση
Προ-εμβύθιση: αποτρέπει τον ατελή καθαρισμό της προηγούμενης διαδικασίας και την είσοδο ακαθαρσιών στην ακριβή δεξαμενή παλλαδίου, ενώ διαβρέχει τα τοιχώματα των πόρων της εποξικής ρητίνης για να προωθήσει την προσρόφηση του καταλύτη στην επιφάνεια της πλάκας. Η δεξαμενή προ-εμποτισμού και η επακόλουθη δεξαμενή ενεργοποίησης έχουν βασικά την ίδια σύνθεση εκτός από την απουσία παλλαδίου.
Ενεργοποίηση: Αυτό το βήμα συνήθως χρησιμοποιεί καταλύτες όπως Pd/Sn ή Pd/Cu για να επιτρέψει στα αρνητικά φορτισμένα μικκύλια παλλαδίου στην επιφάνεια να προσκολληθούν στα τοιχώματα των πόρων λόγω της δράσης του μεσοπορώδους πολυμερούς. Μέσω της επεξεργασίας ενεργοποίησης, παρέχονται καταλυτικές ενεργές θέσεις για επακόλουθη χημική εναπόθεση χαλκού, επιτρέποντας στα ιόντα χαλκού να υποστούν αντιδράσεις αναγωγής σε αυτές τις ενεργές θέσεις.
Επιτάχυνση: Αφαιρέστε το κολλοειδές τμήμα του εξωτερικού στρώματος των σωματιδίων κολλοειδούς παλλαδίου, εκθέτοντας τον πυρήνα του καταλυτικού παλλαδίου, διασφαλίζοντας καλή πρόσφυση μεταξύ του στρώματος επιμετάλλωσης χωρίς ηλεκτρολύτη χαλκού και του τοιχώματος των πόρων. Για παράδειγμα, τα μικκύλια παλλαδίου προσκολλώνται στη σανίδα και μετά από πλύση με νερό και αερισμό, σχηματίζεται ένα κέλυφος Sn (OH) 4 έξω από τα σωματίδια Pd, το οποίο αφαιρείται από επιταχυντή τύπου HBF4 για να εκτεθεί ο πυρήνας του παλλαδίου.
Χημική εναπόθεση χαλκού: Τοποθετήστε την καταλυτικά επεξεργασμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος σε μια δεξαμενή εναπόθεσης χημικού χαλκού που περιέχει άλατα χαλκού (όπως θειικός χαλκός) και αναγωγικούς παράγοντες (όπως φορμαλδεΰδη). Κάτω από την καταλυτική δράση του πυρήνα του παλλαδίου, τα ιόντα χαλκού μειώνονται από τη φορμαλδεΰδη και εναποτίθενται στα τοιχώματα των πόρων της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και των μη χάλκινων επιφανειών που απαιτούν αγωγιμότητα, σχηματίζοντας σταδιακά ένα λεπτό στρώμα χαλκού. Καθώς η αντίδραση εξελίσσεται, ο πρόσφατα παραγόμενος χημικός χαλκός και το υποπροϊόν της αντίδρασης υδρογόνο μπορούν να χρησιμεύσουν ως καταλύτες αντίδρασης, προωθώντας περαιτέρω τη συνεχή πρόοδο της αντίδρασης και αυξάνοντας το πάχος του στρώματος χαλκού. Οι τύποι χημικής εναπόθεσης χαλκού μπορούν να χωριστούν σε λεπτό χαλκό (0,25-0,5 μ m), μεσαίο χαλκό (1-1,5 μ m) και παχύ χαλκό (2-2,5 μ m) ανάλογα με τη ζήτηση.
ανάρτηση-επεξεργασία
Πλύσιμο με νερό: Μετά την ολοκλήρωση της εναπόθεσης χαλκού, τα υπολείμματα χημικών στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος αφαιρούνται επιμελώς μέσω πλύσης με νερό πολλαπλών-σταδίων για να αποφευχθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις των υπολειμματικών ουσιών στις επόμενες διεργασίες.
Στέγνωμα: Χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως στέγνωμα με ζεστό αέρα για την αφαίρεση της υγρασίας από την επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, διατήρησή της σε στεγνή κατάσταση για μετέπειτα αποθήκευση και επεξεργασία.
ποιοτικός έλεγχος
Δοκιμή επιπέδου οπίσθιου φωτισμού: Δημιουργήστε φέτες τοίχου οπών και παρατηρήστε την κάλυψη του εναποτιθέμενου χαλκού στο τοίχωμα της οπής χρησιμοποιώντας ένα μεταλλογραφικό μικροσκόπιο. Το επίπεδο οπίσθιου φωτισμού χωρίζεται γενικά σε 10 επίπεδα και όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο, τόσο καλύτερη είναι η κάλυψη του εναποτιθέμενου χαλκού στον τοίχο της οπής. Κανονικά, τα βιομηχανικά πρότυπα απαιτούν βαθμολογία μεγαλύτερη ή ίση με 8,5. Μέσω της δοκιμής επιπέδου οπίσθιου φωτισμού, η ομοιομορφία και η ακεραιότητα του στρώματος χαλκού που έχει αποτεθεί στο τοίχωμα της οπής μπορεί να γίνει διαισθητικά κατανοητή και η ποιότητα του εναποτιθέμενου χαλκού μπορεί να κριθεί ότι πληροί τις απαιτήσεις.
Ανίχνευση πάχους στρώματος χαλκού: Χρησιμοποιήστε επαγγελματικό εξοπλισμό, όπως μετρητές πάχους ακτίνων Χ- για να μετρήσετε το πάχος του στρώματος χαλκού που έχει αποτεθεί, διασφαλίζοντας ότι πληροί το εύρος πάχους που απαιτείται από το σχέδιο. Διαφορετικά σενάρια εφαρμογής και απαιτήσεις προϊόντος έχουν διαφορετικά πρότυπα για το πάχος του στρώματος εναπόθεσης χαλκού.
Δοκιμή πρόσφυσης: Χρησιμοποιήστε μεθόδους όπως δοκιμή ταινίας για να ελέγξετε την πρόσφυση μεταξύ του στρώματος χαλκού και του υποστρώματος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστε μια συγκεκριμένη κολλητική ταινία για να κολλήσετε στην επιφάνεια του στρώματος χαλκού, στη συνέχεια ξεκολλήστε το γρήγορα και παρατηρήστε εάν το στρώμα χαλκού έχει αποκολληθεί, για να αξιολογήσετε εάν η πρόσφυση πληροί τα πρότυπα. Η καλή πρόσφυση είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη διασφάλιση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας του στρώματος χαλκού που έχει αποτεθεί.
Επιθεώρηση τοίχου οπών: Χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο ή άλλα εργαλεία, επιθεωρήστε προσεκτικά το στρώμα χαλκού στο τοίχωμα της οπής για συνέχεια, ελαττώματα όπως κενά και ρωγμές, για να βεβαιωθείτε ότι η ποιότητα του στρώματος χαλκού στο τοίχωμα της οπής πληροί τις απαιτήσεις αξιοπιστίας του κυκλώματος.
Βασικά σημεία ελέγχου της διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού
Έλεγχος θερμοκρασίας: Ο ρυθμός αντίδρασης κατά τη χημική εναπόθεση χαλκού είναι εξαιρετικά ευαίσθητος στη θερμοκρασία. Η υπερβολική θερμοκρασία και ο γρήγορος ρυθμός αντίδρασης μπορεί να οδηγήσουν σε ανομοιόμορφη εναπόθεση του στρώματος χαλκού, με αποτέλεσμα ελαττώματα όπως τραχύτητα και κενά. Η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, ο ρυθμός αντίδρασης είναι αργός, η απόδοση εναπόθεσης χαλκού είναι χαμηλή και το πάχος του στρώματος χαλκού είναι δύσκολο να καλύψει τις απαιτήσεις. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία μιας δεξαμενής επιμετάλλωσης χημικού χαλκού γενικά πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια μεταξύ 25-35 μοιρών, ανάλογα με τον τύπο του χημικού διαλύματος που χρησιμοποιείται και τις απαιτήσεις της διαδικασίας.
Έλεγχος PH: Η τιμή του pH ενός διαλύματος μπορεί να επηρεάσει τη μορφή των ιόντων χαλκού και τη δραστηριότητα των αναγωγικών παραγόντων. Οι ακατάλληλες τιμές pH μπορούν να εμποδίσουν τη σωστή εξέλιξη της αντίδρασης ή να οδηγήσουν σε μείωση της ποιότητας του στρώματος χαλκού. Στη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού, είναι συνήθως απαραίτητος ο έλεγχος της τιμής του pH εντός του αλκαλικού εύρους 11-13 και η διατήρηση μιας σταθερής τιμής pH με την προσθήκη ρυθμιστών pH.
Έλεγχος συγκέντρωσης διαλύματος: Η συγκέντρωση των αλάτων χαλκού, των αναγωγικών παραγόντων, των χηλικών παραγόντων και άλλων συστατικών του διαλύματος πρέπει να ελέγχεται αυστηρά εντός του καθορισμένου εύρους. Η υπερβολική ή ανεπαρκής συγκέντρωση μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό και την ποιότητα της εναπόθεσης χαλκού. Για παράδειγμα, μια χαμηλή συγκέντρωση άλατος χαλκού μπορεί να οδηγήσει σε αργό ρυθμό εναπόθεσης χαλκού και ανεπαρκές πάχος στρώματος χαλκού. Η υπερβολική συγκέντρωση αναγωγικού παράγοντα μπορεί να προκαλέσει υπερβολική αντίδραση και να επηρεάσει την ομοιομορφία του στρώματος χαλκού. Είναι απαραίτητο να ελέγχετε τακτικά και να προσαρμόζετε τη συγκέντρωση του φαρμάκου για να διασφαλίζεται ότι βρίσκεται στην καλύτερη κατάσταση διεργασίας.
Έλεγχος χρόνου αντίδρασης: Ο χρόνος εναπόθεσης χαλκού καθορίζει το τελικό πάχος του στρώματος χαλκού. Ο χρόνος είναι πολύ μικρός και το πάχος του στρώματος χαλκού δεν πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Ο υπερβολικός χρόνος όχι μόνο σπαταλά πόρους, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε παχιά στρώματα χαλκού, με αποτέλεσμα χονδροειδή κρυστάλλωση και μειωμένη πρόσφυση. Σύμφωνα με τους διαφορετικούς τύπους εναπόθεσης χαλκού και τις απαιτήσεις διεργασίας, ο χρόνος εναπόθεσης χαλκού θα πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια. Για παράδειγμα, ο χρόνος εναπόθεσης χαλκού για λεπτό χαλκό είναι γενικά 10-15 λεπτά, ενώ για μεσαίο και παχύ χαλκό, θα πρέπει να παραταθεί αντίστοιχα.