Koperafzetting, ook wel chemische koperplating genoemd, afgekort PTH. Het belangrijkste doel ervan is om door middel van chemische reacties een dunne en uniforme koperlaag aan te brengen op niet-geleidende oppervlakken van printplaten, zoals geïsoleerde gatwanden en bepaalde specifieke niet-koperfoliegebieden, waardoor de oorspronkelijk niet-geleidende delen geleidend worden, waardoor de basis wordt gelegd voor daaropvolgende galvanische koperprocessen en uiteindelijk de elektrische verbinding tussen de lagen van printplaten wordt bereikt.
Als we als voorbeeld een meer-laagse printplaat nemen, moeten elektrische verbindingen tussen de lagen tot stand worden gebracht via via's. Na het boren wordt de gatwand geïsoleerd en zonder koperdompelbehandeling kan er geen stroom door het gat gaan om tussenlaaggeleiding te bereiken. De koperlaag is als het bouwen van een "brug", waardoor de stroom soepel tussen de lagen kan stromen, waardoor de integriteit en functionaliteit van het gehele elektrische systeem van de printplaat wordt gewaarborgd. Als er problemen zijn met het koperafzettingsproces, zoals ongelijkmatige afzetting van de koperlaag, onvoldoende dikte of defecten zoals holtes, kan dit leiden tot onstabiele signaaloverdracht, kortsluiting of open circuits, waardoor de prestaties en levensduur van de printplaat ernstig worden beïnvloed.
Processtroom van koperafzetting
voorbewerking
Ontbramen: Na het boren kunnen gaten in de printplaat bramen veroorzaken en kan er boorresten in de gaten achterblijven. Verwijder deze bramen en boorspanen door mechanisch borstelen en slijpen om een soepele daaropvolgende verwerking te garanderen, schade aan de gatwand en het oppervlak te voorkomen en het koperafzettingseffect te beïnvloeden.
Zwelling: bij platen met meerdere- lagen kan de epoxyhars in de binnenlaag beschadigd raken tijdens het boorproces. Gebruik specifieke zwelmiddelen, zoals op ether gebaseerde organische verbindingen, om de epoxyhars te verzachten en te laten zwellen, ter voorbereiding op de daaropvolgende boorstappen om een effectieve verwijdering van boorgruis te garanderen en de hechting tussen de poriewand en de koperlaag te verbeteren.
Verwijder lijm en boorresten: Door gebruik te maken van de sterke oxiderende eigenschappen van kaliumpermanganaat, ondergaat het onder hoge temperaturen en sterk alkalische omstandigheden een oxidatieve kraakreactie met gezwollen en verweekte boorresten van epoxyhars om deze te verwijderen. Bij een bepaalde temperatuur en een alkalische omgeving reageert kaliumpermanganaat bijvoorbeeld met de koolstofketens in epoxyhars, waardoor deze breken en ontleden, waardoor het doel van het reinigen van de poriënwand wordt bereikt.
Neutralisatie: Verwijder reststoffen zoals kaliumpermanganaat, kaliumpermanganaat en mangaandioxide uit het proces waarbij kaliumpermanganaat wordt gebruikt om boorafval te verwijderen. Omdat mangaanionen tot zware metaalionen behoren, kunnen ze bij daaropvolgende activeringsstappen "palladiumvergiftiging" veroorzaken, waardoor palladiumionen of -atomen hun activeringsactiviteit verliezen, waardoor het effect van poriënmetallisatie wordt beïnvloed. Daarom moeten ze grondig worden verwijderd.
Olieverwijdering/reiniging van gaten: Gebruik speciale olieverwijderingsmiddelen om olievlekken en andere onzuiverheden van het oppervlak van de plaat te verwijderen. Tegelijkertijd worden, door de werking van het poriënvormende middel, de ladingseigenschappen van de poriënwand aangepast om het oppervlak ervan positief geladen te maken, waardoor daaropvolgende uniforme katalysatoradsorptie wordt bevorderd.
Micro-etsen: gebruik van een micro-etsoplossing om oxiden en andere onzuiverheden op het koperoppervlak te verwijderen en het koperoppervlak micro-opruw te maken. Dit verbetert niet alleen het bindingsvermogen tussen het koperoppervlak en het daaropvolgende elektrolytische koper, maar zorgt ook voor een geschikter oppervlaktemilieu voor de adsorptie van katalysatoren.
Zure onderdompeling: Reinig het koperpoeder dat aan het koperoppervlak is bevestigd na micro-etsen om de zuiverheid van het koperoppervlak te garanderen en gunstige omstandigheden te creëren voor daaropvolgende activeringsstappen.
katalyse
Vooronderdompeling: voorkomt onvolledige reiniging van het voorgaande proces en het binnendringen van onzuiverheden in de dure palladiumtank, terwijl de poriewanden van epoxyhars worden bevochtigd om de adsorptie van de katalysator op het plaatoppervlak te bevorderen. De voorweektank en de daaropvolgende activeringstank hebben in principe dezelfde samenstelling, behalve de afwezigheid van palladium.
Activering: Bij deze stap worden gewoonlijk katalysatoren zoals Pd/Sn of Pd/Cu gebruikt om de negatief geladen palladiummicellen op het oppervlak te laten hechten aan de poriewanden als gevolg van de werking van het mesoporeuze polymeer. Door middel van een activeringsbehandeling worden katalytisch actieve plaatsen verschaft voor daaropvolgende chemische koperafzetting, waardoor koperionen op deze actieve plaatsen reductiereacties kunnen ondergaan.
Versnelling: Verwijder het colloïdale gedeelte van de buitenste laag van colloïdale palladiumdeeltjes, waardoor de katalytische palladiumkern bloot komt te liggen, waardoor een goede hechting tussen de stroomloze koperlaag en de poriewand wordt gewaarborgd. Palladiummicellen hechten zich bijvoorbeeld aan de plaat en na het wassen en beluchten met water wordt buiten de Pd-deeltjes een Sn (OH) 4-omhulsel gevormd, dat wordt verwijderd door een versneller van het HBF4-type om de palladiumkern bloot te leggen.
Chemische koperafzetting: Plaats de katalytisch behandelde printplaat in een chemische koperafzettingstank die koperzouten (zoals kopersulfaat) en reductiemiddelen (zoals formaldehyde) bevat. Onder de katalytische werking van de palladiumkern worden koperionen gereduceerd door formaldehyde en afgezet op de poriewanden van printplaten en niet-koperfolieoppervlakken die geleidbaarheid vereisen, waardoor geleidelijk een dunne koperlaag ontstaat. Naarmate de reactie vordert, kunnen nieuw gegenereerd chemisch koper en waterstof als bijproduct van de reactie dienen als reactiekatalysatoren, waardoor de continue voortgang van de reactie verder wordt bevorderd en de dikte van de koperlaag toeneemt. De soorten chemische koperafzetting kunnen afhankelijk van de vraag worden onderverdeeld in dun koper (0,25-0,5 μm), middelmatig koper (1-1,5 μm) en dik koper (2-2,5 μm).
na-verwerking
Wassen met water: Nadat de koperafzetting is voltooid, worden de achtergebleven chemicaliën op het oppervlak van de printplaat grondig verwijderd door middel van meer- wassing met water om nadelige effecten van achtergebleven stoffen op daaropvolgende processen te voorkomen.
Drogen: Met behulp van methoden zoals drogen met hete lucht om vocht van het oppervlak van de printplaat te verwijderen, waardoor deze in een droge staat blijft voor daaropvolgende opslag en verwerking.
kwaliteit inspectie
Test tegenlichtniveau: maak plakjes in de gatwand en observeer de dekking van afgezet koper op de gatwand met behulp van een metallografische microscoop. Het achtergrondverlichtingsniveau is over het algemeen verdeeld in 10 niveaus, en hoe hoger het niveau, hoe beter de dekking van afgezet koper op de gatwand. Normaal gesproken vereisen industriestandaarden een beoordeling groter dan of gelijk aan 8,5. Door middel van testen op het niveau van de achtergrondverlichting kan de uniformiteit en integriteit van de afgezette koperlaag op de gatwand intuïtief worden begrepen, en kan worden beoordeeld of de kwaliteit van het afgezette koper aan de eisen voldoet.
Detectie van de dikte van de koperlaag: Gebruik professionele apparatuur zoals röntgendiktemeters om de dikte van de afgezette koperlaag te meten, en zorg ervoor dat deze voldoet aan het diktebereik dat vereist is voor het ontwerp. Verschillende toepassingsscenario's en productvereisten hebben verschillende normen voor de dikte van de koperafzettingslaag.
Hechtingstests: Gebruik methoden zoals tapetests om de adhesie tussen de koperlaag en het printplaatsubstraat te testen. Gebruik bijvoorbeeld een specifiek plakband om het oppervlak van de koperlaag te plakken, trek het vervolgens snel los en kijk of de koperlaag is afgepeld, om te beoordelen of de hechting aan de norm voldoet. Een goede hechting is een belangrijke indicator om de stabiliteit en betrouwbaarheid van de afgezette koperlaag te garanderen.
Inspectie van de gatwand: Inspecteer met behulp van een microscoop of ander gereedschap zorgvuldig de koperlaag op de gatwand op continuïteit en defecten zoals holtes en scheuren, om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van de koperlaag op de gatwand voldoet aan de eisen van circuitbetrouwbaarheid.
Kernpunten van de controle van het koperafzettingsproces
Temperatuurcontrole: De reactiesnelheid tijdens chemische koperafzetting is zeer temperatuurgevoelig. Een te hoge temperatuur en een snelle reactiesnelheid kunnen leiden tot een ongelijkmatige afzetting van de koperlaag, wat resulteert in defecten zoals ruwheid en holtes; De temperatuur is te laag, de reactiesnelheid is traag, de koperafzettingsefficiëntie is laag en de dikte van de koperlaag is moeilijk om aan de eisen te voldoen. De temperatuur van een chemische koperbekledingstank moet bijvoorbeeld over het algemeen nauwkeurig worden geregeld tussen 25 en 35 graden, afhankelijk van de formule van de gebruikte chemische oplossing en de procesvereisten.
PH-controle: De pH-waarde van een oplossing kan de vorm van koperionen en de activiteit van reductiemiddelen beïnvloeden. Onjuiste pH-waarden kunnen ervoor zorgen dat de reactie niet goed verloopt of leiden tot een afname van de kwaliteit van de koperlaag. Tijdens het proces van koperafzetting is het meestal nodig om de pH-waarde binnen het alkalische bereik van 11-13 te houden en een stabiele pH-waarde te handhaven door pH-regelaars toe te voegen.
Controle van de oplossingsconcentratie: De concentratie van koperzouten, reductiemiddelen, chelaatvormers en andere componenten van de oplossing moet strikt worden gecontroleerd binnen het gespecificeerde bereik. Overmatige of onvoldoende concentratie kan de snelheid en kwaliteit van de koperafzetting beïnvloeden. Een lage concentratie koperzout kan bijvoorbeeld leiden tot een langzame koperafzetting en onvoldoende dikte van de koperlaag; Een te hoge concentratie reductiemiddel kan een overmatige reactie veroorzaken en de uniformiteit van de koperlaag aantasten. Het is noodzakelijk om de concentratie van het geneesmiddel regelmatig te testen en aan te passen om ervoor te zorgen dat het in de beste processtatus verkeert.
Reactietijdcontrole: De koperafzettingstijd bepaalt de uiteindelijke dikte van de koperlaag. De tijd is te kort en de dikte van de koperlaag voldoet niet aan de ontwerpvereisten; Overmatige tijd verspilt niet alleen hulpbronnen, maar kan ook leiden tot dikke koperlagen, wat resulteert in grove kristallisatie en verminderde hechting. Afhankelijk van de verschillende soorten koperafzetting en procesvereisten moet de koperafzettingstijd nauwkeurig worden gecontroleerd. De koperafzettingstijd voor dun koper bedraagt bijvoorbeeld in het algemeen 10-15 minuten, terwijl deze voor middelmatig en dik koper dienovereenkomstig moet worden verlengd.