Η πλακέτα κυκλώματος φέρει τη μεγάλη ευθύνη της μετάδοσης σήματος και της ηλεκτρικής σύνδεσης. Η διαδικασία εναπόθεσης χαλκού στις πλακέτες κυκλωμάτων είναι σαν ένας βασικός κρίκος για την παροχή «ζωτικότητας» στην πλακέτα κυκλώματος, η οποία έχει βαθύ αντίκτυπο στην απόδοση της πλακέτας κυκλώματος και ακόμη και ολόκληρης της ηλεκτρονικής συσκευής.
1, Εννοιολογική ανάλυση της εναπόθεσης χαλκού σε πλακέτες κυκλωμάτων
Η εναπόθεση χαλκού σε πλακέτες κυκλωμάτων, γνωστή και ως χημική επιμετάλλωση χαλκού ή εναπόθεση χαλκού, είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιεί τη δική της αντίδραση μείωσης καταλυτικής οξείδωσης-για την κατασκευή ενός στρώματος χαλκού στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος. Η αρχή είναι η χρήση ειδικών χημικών παραγόντων για την προώθηση της αντίδρασης αναγωγής των ιόντων χαλκού σε συγκεκριμένες περιοχές της πλακέτας κυκλώματος, εναποθέτοντας έτσι και σχηματίζοντας ένα στρώμα χαλκού.
Στην αρχή της κατασκευής κυκλωμάτων, τα περισσότερα υλικά υποστρώματος, όπως οι πλακέτες από υαλοβάμβακα, δεν είχαν αγωγιμότητα. Για να επιτευχθούν διάφορες λειτουργίες ηλεκτρονικών συσκευών, τα κυκλώματα στην πλακέτα κυκλώματος πρέπει να μπορούν να μεταφέρουν ομαλά ρεύμα. Έχει προκύψει η διαδικασία εναπόθεσης χαλκού για πλακέτες κυκλωμάτων, η οποία μπορεί να «αναπτύξει» αγώγιμα στρώματα χαλκού στην επιφάνεια μονωμένων υποστρωμάτων, θέτοντας τα θεμέλια για την επακόλουθη κατασκευή σύνθετων δικτύων κυκλωμάτων.
2, Λεπτομερής διαδικασία τεχνολογίας εναπόθεσης χαλκού
Προεπεξεργασία στο αρχικό στάδιο
Καθαρισμός και απολύμανση: Κατά την επεξεργασία των υποστρωμάτων της πλακέτας κυκλώματος, η επιφάνεια μπορεί να μολυνθεί με λάδι, σκόνη και άλλες ακαθαρσίες. Αυτοί οι ρύποι θα επηρεάσουν σοβαρά την πρόσφυση μεταξύ του στρώματος χαλκού και του υποστρώματος στην επακόλουθη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού. Επομένως, είναι απαραίτητο πρώτα να καθαρίσετε καλά το υπόστρωμα με επαγγελματικά καθαριστικά και εξοπλισμό για να διασφαλίσετε ότι δεν υπάρχουν υπολείμματα ακαθαρσιών στην επιφάνεια.
Επεξεργασία χονδρόκοψης: Για να ενισχυθεί η πρόσφυση μεταξύ της στρώσης χαλκού και του υποστρώματος, είναι απαραίτητο να τραχύνετε την επιφάνεια του καθαρισμένου υποστρώματος. Αυτή η διαδικασία συνήθως χρησιμοποιεί μεθόδους όπως η χημική χάραξη ή η μηχανική στίλβωση για να σχηματίσει μικροσκοπικές κοίλες κυρτές δομές στην επιφάνεια του υποστρώματος. Αυτές οι κοίλες κυρτές δομές μπορούν να αυξήσουν την περιοχή επαφής μεταξύ του υποστρώματος και του στρώματος χαλκού, όπως ακριβώς η τραχύτητα του τοίχου μπορεί να κάνει την επίστρωση να κολλήσει καλύτερα, επιτρέποντας στο στρώμα χαλκού που εναποτίθεται στη συνέχεια να συνδεθεί πιο σταθερά με το υπόστρωμα.
Βήμα ενεργοποίησης: Η ενεργοποίηση είναι ένα κρίσιμο βήμα στη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού. Το υπόστρωμα που έχει υποστεί επεξεργασία τραχύνσεως πρέπει να βυθιστεί σε διάλυμα ενεργοποίησης που περιέχει συγκεκριμένα μεταλλικά ιόντα (όπως ιόντα παλλαδίου). Τα ιόντα παλλαδίου θα προσροφηθούν στην επιφάνεια του υποστρώματος και θα σχηματίσουν ένα λεπτό φιλμ με καταλυτική δράση. Αυτή η λεπτή μεμβράνη δρα ως «καταλύτης» για χημικές αντιδράσεις, προάγοντας τις επακόλουθες αντιδράσεις αναγωγής ιόντων χαλκού να εμφανίζονται κατά προτίμηση στην επιφάνειά της, παρέχοντας έτσι ένα σημείο εκκίνησης για την εναπόθεση του στρώματος χαλκού.
Χημική διαδικασία επιμετάλλωσης χαλκού
Διαμόρφωση διαλύματος επιμετάλλωσης: Το χημικό διάλυμα επιμετάλλωσης χαλκού είναι ο βασικός παράγοντας για την επίτευξη της διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού. Τα κύρια συστατικά του περιλαμβάνουν άλατα χαλκού (όπως θειικός χαλκός), αναγωγικούς παράγοντες (όπως φορμαλδεΰδη, υποφωσφορώδες νάτριο κ.λπ.), χηλικούς παράγοντες (χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση ιόντων χαλκού στο διάλυμα επίστρωσης) και διάφορα πρόσθετα (όπως λαμπρυντικά, παράγοντες ισοπέδωσης κ.λπ., που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της ποιότητας και της απόδοσης του χαλκού). Αυτά τα εξαρτήματα πρέπει να διαμορφωθούν σε ακριβείς αναλογίες και οι διαφορετικές απαιτήσεις πλακέτας κυκλώματος και οι συνθήκες διεργασίας μπορούν να οδηγήσουν σε παραλλαγές στις συνθέσεις διαλύματος επιμετάλλωσης.
Πρόοδος αντίδρασης: Το προεπεξεργασμένο υπόστρωμα βυθίζεται σε προπαρασκευασμένο χημικό διάλυμα χαλκού. Κάτω από ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας και pH, τα ιόντα χαλκού στο διάλυμα επιμετάλλωσης υφίστανται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής με αναγωγικούς παράγοντες υπό την καταλυτική δράση ενεργοποιημένων θέσεων στην επιφάνεια του υποστρώματος. Τα ιόντα χαλκού λαμβάνουν ηλεκτρόνια και ανάγονται σε μεταλλικά άτομα χαλκού, εναποθέτοντας σταδιακά ένα στρώμα χαλκού στην επιφάνεια του υποστρώματος. Καθώς η αντίδραση συνεχίζεται, το στρώμα χαλκού πυκνώνει συνεχώς μέχρι να φτάσει το απαιτούμενο πρότυπο πάχους.
Διαδικασίες μετά την επεξεργασία
Βήματα καθαρισμού: Μετά την επιμετάλλωση με χαλκό, θα υπάρχει υπολειμματικό διάλυμα επιμετάλλωσης και από-προϊόντα που δημιουργούνται από την αντίδραση στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος. Εάν αυτά τα υπολείμματα δεν καθαριστούν έγκαιρα, μπορεί να έχουν αρνητικό αντίκτυπο στην απόδοση της πλακέτας κυκλώματος, όπως να προκαλέσουν διάβρωση και να μειώσουν την απόδοση της μόνωσης. Επομένως, είναι απαραίτητο να ξεπλένετε επανειλημμένα την πλακέτα κυκλώματος με μεγάλη ποσότητα νερού για να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχει υπόλοιπο διάλυμα επίστρωσης στην επιφάνεια.
Επιθεώρηση ποιότητας: Αυτό είναι ένα σημαντικό μέρος της διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού, η οποία αξιολογεί την ποιότητα του στρώματος χαλκού μέσω διαφόρων μεθόδων δοκιμής. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο για να παρατηρήσετε τη μορφολογία της επιφάνειας του στρώματος χαλκού και να ελέγξετε για ελαττώματα όπως τρύπες και ρωγμές. Χρήση ηλεκτρονικών ανιχνευτών και άλλου εξοπλισμού για την ανάλυση της σύνθεσης και της καθαρότητας των στρωμάτων χαλκού. Χρησιμοποιήστε δοκιμή αντίστασης για να επαληθεύσετε εάν η αγωγιμότητα του στρώματος χαλκού πληροί τις απαιτήσεις. Μόνο οι πλακέτες κυκλωμάτων που έχουν περάσει αυστηρούς ποιοτικούς ελέγχους μπορούν να εισέλθουν στα επόμενα στάδια επεξεργασίας.
Επεξεργασία παθητικοποίησης: Προκειμένου να βελτιωθεί η αντίσταση στη διάβρωση του στρώματος χαλκού και να παραταθεί η διάρκεια ζωής της πλακέτας κυκλώματος, η επεξεργασία παθητικοποίησης πραγματοποιείται συνήθως στην επιμεταλλωμένη πλακέτα κυκλώματος. Η επεξεργασία παθητικοποίησης είναι ο σχηματισμός ενός εξαιρετικά λεπτού φιλμ παθητικοποίησης στην επιφάνεια μιας πλακέτας κυκλώματος, το οποίο μπορεί να αποτρέψει το εξωτερικό οξυγόνο, την υγρασία και άλλες χημικές αντιδράσεις με το στρώμα χαλκού, προστατεύοντας έτσι το στρώμα χαλκού. Οι συνήθεις μέθοδοι παθητικοποίησης περιλαμβάνουν τη χημική παθητικοποίηση και την ηλεκτροχημική παθητικοποίηση.
3, Ο σημαντικός ρόλος της διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού
Κατασκευή αγώγιμων διαδρομών: Η κύρια λειτουργία της εναπόθεσης χαλκού στις πλακέτες κυκλωμάτων είναι η κατασκευή αγώγιμων διαδρομών σε μονωτικά υποστρώματα. Στις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές, διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα πρέπει να διασυνδεθούν μέσω κυκλωμάτων για να επιτευχθεί μετάδοση σήματος και λειτουργικός συντονισμός. Το στρώμα χαλκού που σχηματίζεται από τη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού μοιάζει με "λεωφόρο" που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει ομαλά στην πλακέτα κυκλώματος, συνδέοντας σφιχτά διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μεταξύ τους για να εξασφαλίσει την κανονική λειτουργία ολόκληρης της ηλεκτρονικής συσκευής.
Βελτίωση της απόδοσης μετάδοσης σήματος: Ο χαλκός έχει καλή αγωγιμότητα και χαμηλή αντίσταση, γεγονός που δίνει στο στρώμα χαλκού που σχηματίζεται μέσω της διαδικασίας εναπόθεσης χαλκού ένα σημαντικό πλεονέκτημα στη μετάδοση σήματος. Σε κυκλώματα υψηλής-συχνότητας, η ταχύτητα μετάδοσης και η ποιότητα των σημάτων είναι ζωτικής σημασίας. Τα στρώματα χαλκού μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά τις απώλειες και τις παραμορφώσεις κατά τη μετάδοση του σήματος, διασφαλίζοντας ότι τα σήματα μπορούν να μεταδοθούν γρήγορα και με ακρίβεια σε διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, βελτιώνοντας έτσι την ταχύτητα λειτουργίας και τη σταθερότητα απόδοσης των ηλεκτρονικών συσκευών. Για παράδειγμα, στην πλακέτα κυκλώματος του εξοπλισμού επικοινωνίας 5G, η διαδικασία εναπόθεσης χαλκού υψηλής ποιότητας-διαδραματίζει βασικό ρόλο στη διασφάλιση σταθερής μετάδοσης σημάτων υψηλής-ταχύτητας.
Ενίσχυση της μηχανικής αντοχής της πλακέτας κυκλώματος: Εκτός από την αγώγιμη λειτουργία της, η στρώση χαλκού που σχηματίζεται από την εναπόθεση χαλκού μπορεί επίσης να ενισχύσει τη μηχανική αντοχή της πλακέτας κυκλώματος σε κάποιο βαθμό. Το στρώμα χαλκού είναι στενά συνδεδεμένο με το υπόστρωμα, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει τη συνολική σκληρότητα και την αντίσταση κάμψης της πλακέτας κυκλώματος, καθιστώντας την λιγότερο επιρρεπή σε θραύση ή ζημιά όταν υποβάλλεται σε εξωτερικές δυνάμεις. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για ηλεκτρονικές συσκευές που πρέπει να χρησιμοποιούνται σε πολύπλοκα περιβάλλοντα, όπως πλακέτες κυκλωμάτων σε ηλεκτρονικά αυτοκίνητα, εξοπλισμός αεροδιαστημικής κ.λπ.
4, Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα της εναπόθεσης χαλκού
Σύνθεση και σταθερότητα του διαλύματος επιμετάλλωσης: Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η σύνθεση του διαλύματος ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης χαλκού είναι πολύπλοκη και οι απαιτήσεις αναλογίας είναι αυστηρές. Η υπερβολική ή ανεπαρκής συγκέντρωση ιόντων χαλκού στο διάλυμα επιμετάλλωσης μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό εναπόθεσης και την ποιότητα του στρώματος χαλκού. Η υπερβολική συγκέντρωση μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία ανάπτυξη του στρώματος χαλκού, με αποτέλεσμα ελαττώματα όπως τραχύτητα και πορώδες. Εάν η συγκέντρωση είναι πολύ χαμηλή, η ταχύτητα επιμετάλλωσης θα είναι πολύ αργή και η απόδοση παραγωγής θα είναι χαμηλή. Επιπλέον, η περιεκτικότητα και η σταθερότητα των αναγωγικών παραγόντων, των συμπλοκοποιητικών παραγόντων και των προσθέτων στο διάλυμα επιμετάλλωσης μπορεί επίσης να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα του στρώματος χαλκού. Οποιαδήποτε διακύμανση ή φθορά οποιουδήποτε συστατικού μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στην απόδοση του διαλύματος επιμετάλλωσης, επηρεάζοντας έτσι το φαινόμενο εναπόθεσης χαλκού.
Έλεγχος παραμέτρων διεργασίας: Απαιτείται ακριβής έλεγχος των παραμέτρων διεργασίας όπως η θερμοκρασία, η τιμή του pH και ο χρόνος αντίδρασης κατά τη διαδικασία εναπόθεσης χαλκού. Η υπερβολική θερμοκρασία μπορεί να επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης του διαλύματος επιμετάλλωσης, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε χονδροειδή κρυστάλλωση του στρώματος χαλκού και μείωση της ποιότητας της επιφάνειας. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, ο ρυθμός αντίδρασης μπορεί να επιβραδυνθεί και ακόμη και να αποτρέψει την κανονική εξέλιξη της αντίδρασης. Η τιμή του pH έχει σημαντικό αντίκτυπο στη σταθερότητα και την αντιδραστικότητα του διαλύματος επιμετάλλωσης, και οι διάφορες συνθέσεις διαλύματος επιμετάλλωσης έχουν τις κατάλληλες περιοχές τιμών pH τους. Ο χρόνος αντίδρασης είναι πολύ μικρός και το πάχος του στρώματος χαλκού είναι ανεπαρκές για να καλύψει τις απαιτήσεις αγωγιμότητας και απόδοσης του κυκλώματος. Εάν ο χρόνος αντίδρασης είναι πολύ μεγάλος, μπορεί να προκαλέσει πολύ παχύ στρώμα χαλκού, αύξηση του κόστους και μπορεί επίσης να οδηγήσει σε άλλα προβλήματα ποιότητας, όπως μειωμένη πρόσφυση μεταξύ του στρώματος χαλκού και του υποστρώματος.
Υλικό υποστρώματος και αποτέλεσμα προ{0}επεξεργασίας: Διαφορετικά υλικά υποστρωμάτων πλακέτας κυκλωμάτων έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά επιφάνειας και συμβατότητα με τα στρώματα χαλκού. Για παράδειγμα, η απόδοση υποστρωμάτων όπως η σανίδα από υαλοβάμβακα και η σανίδα πολυϊμιδίου κατά την εναπόθεση χαλκού ποικίλλει. Εν τω μεταξύ, η ποιότητα της προεπεξεργασίας του υποστρώματος επηρεάζει άμεσα την πρόσφυση και τη συνολική ποιότητα του στρώματος χαλκού. Εάν ο καθαρισμός δεν είναι επιμελής, το αποτέλεσμα τραχύτητας είναι ανεπαρκές ή η ενεργοποίηση είναι ανεπαρκής κατά τη διαδικασία προεπεξεργασίας, θα οδηγήσει σε αδύναμη σύνδεση μεταξύ του στρώματος χαλκού και του υποστρώματος, με αποτέλεσμα ελαττώματα όπως αποκόλληση και φουσκάλες.