Doska plošných spojov nesie veľkú zodpovednosť za prenos signálu a elektrické pripojenie. Proces nanášania medi na dosky plošných spojov je ako kľúčový článok pri vybavovaní dosky plošných spojov „vitalitou“, ktorá má hlboký vplyv na výkon dosky plošných spojov a dokonca aj celého elektronického zariadenia.
1, Koncepčná analýza vylučovania medi na doskách plošných spojov
Usadzovanie medi na doskách plošných spojov, známe aj ako chemické pokovovanie medi alebo nanášanie medi, je proces, ktorý využíva svoju vlastnú katalytickú oxidačnú -redukčnú reakciu na vytvorenie medenej vrstvy na povrchu dosky s plošnými spojmi. Princípom je použitie špecifických chemických prostriedkov na podporu redukčnej reakcie iónov medi v špecifických oblastiach dosky plošných spojov, čím sa ukladá a vytvára medená vrstva.
Na začiatku výroby dosiek plošných spojov väčšina substrátových materiálov, ako sú dosky zo sklenených vlákien, nemala vodivosť. Na dosiahnutie rôznych funkcií elektronických zariadení musia byť obvody na doske plošných spojov schopné plynulo viesť prúd. Objavil sa proces nanášania medi pre dosky plošných spojov, ktorý dokáže „vyrásť“ vodivé medené vrstvy na povrchu izolovaných substrátov, čím sa položí základ pre následnú výstavbu zložitých obvodových sietí.
2, podrobný proces technológie nanášania medi
Predspracovanie v počiatočnom štádiu
Čistenie a dekontaminácia: Počas spracovania podkladov dosiek plošných spojov môže byť povrch kontaminovaný olejom, prachom a inými nečistotami. Tieto znečisťujúce látky vážne ovplyvnia priľnavosť medzi vrstvou medi a substrátom v následnom procese nanášania medi. Preto je potrebné podklad najskôr dôkladne vyčistiť profesionálnymi čistiacimi prostriedkami a zariadeniami, aby na povrchu nezostali žiadne zvyškové nečistoty.
Zdrsnenie: Pre zvýšenie priľnavosti medzi medenou vrstvou a podkladom je potrebné povrch očisteného podkladu zdrsniť. Tento proces zvyčajne využíva metódy ako chemické leptanie alebo mechanické leštenie na vytvorenie drobných konkávnych konvexných štruktúr na povrchu substrátu. Tieto konkávne konvexné štruktúry môžu zväčšiť kontaktnú plochu medzi substrátom a medenou vrstvou, rovnako ako zdrsnenie steny môže zlepšiť priľnavosť povlaku, čo umožní následne nanesenej medenej vrstve pevnejšie spojenie so substrátom.
Krok aktivácie: Aktivácia je kľúčovým krokom v procese nanášania medi. Substrát, ktorý prešiel zdrsnením, musí byť ponorený do aktivačného roztoku obsahujúceho špecifické kovové ióny (ako sú paládiové ióny). Ióny paládia sa adsorbujú na povrchu substrátu a vytvoria tenký film s katalytickou aktivitou. Tento tenký film pôsobí ako "katalyzátor" pre chemické reakcie, podporuje následné reakcie redukcie medených iónov, ktoré sa prednostne vyskytujú na jeho povrchu, čím poskytuje východiskový bod pre ukladanie medenej vrstvy.
Proces chemického pokovovania medi
Konfigurácia roztoku na pokovovanie: Chemický roztok na pokovovanie medi je základným činidlom na dosiahnutie procesu nanášania medi. Medzi jeho hlavné zložky patria soli medi (ako je síran meďnatý), redukčné činidlá (ako je formaldehyd, fosfornan sodný atď.), chelatačné činidlá (používané na stabilizáciu iónov medi v pokovovacom roztoku) a rôzne prísady (ako sú zjasňovače, vyrovnávacie prostriedky atď., ktoré sa používajú na zlepšenie kvality a výkonu medenej vrstvy). Tieto komponenty musia byť nakonfigurované v presných proporciách a rôzne požiadavky na dosky plošných spojov a podmienky procesu môžu viesť k zmenám v zložení pokovovacieho roztoku.
Postup reakcie: Vopred upravený substrát sa ponorí do vopred pripraveného roztoku na chemické pokovovanie medi. Za určitých podmienok teploty a pH podliehajú ióny medi v pokovovacom roztoku redoxným reakciám s redukčnými činidlami za katalytického pôsobenia aktivovaných miest na povrchu substrátu. Ióny medi získavajú elektróny a redukujú sa na kovové atómy medi, pričom postupne ukladajú medenú vrstvu na povrch substrátu. Ako reakcia pokračuje, vrstva medi sa kontinuálne zahusťuje, až kým nedosiahne požadovaný štandard hrúbky.
Postupy po spracovaní
Kroky čistenia: Po pokovovaní meďou zostane na povrchu dosky plošných spojov zvyškový roztok pokovovania a vedľajšie{0}}produkty generované reakciou. Ak tieto zvyšky nie sú vyčistené včas, môžu mať negatívny vplyv na výkon dosky plošných spojov, napríklad spôsobiť koróziu a znížiť izolačný výkon. Preto je potrebné opakovane opláchnuť dosku s plošnými spojmi veľkým množstvom vody, aby sa zabezpečilo, že na povrchu nezostanú žiadne zvyšky roztoku na pokovovanie.
Kontrola kvality: Ide o dôležitú súčasť procesu nanášania medi, ktorý hodnotí kvalitu medenej vrstvy prostredníctvom rôznych testovacích metód. Napríklad použitím mikroskopu na pozorovanie povrchovej morfológie medenej vrstvy a kontrolu defektov, ako sú diery a praskliny; Používanie elektronických sond a iných zariadení na analýzu zloženia a čistoty vrstiev medi; Použite testovanie odporu na overenie, či vodivosť medenej vrstvy spĺňa požiadavky. Do ďalších fáz spracovania môžu vstúpiť iba dosky plošných spojov, ktoré prešli prísnymi kontrolami kvality.
Pasivačná úprava: Aby sa zlepšila odolnosť medenej vrstvy proti korózii a predĺžila sa životnosť dosky plošných spojov, na pomedenej doske plošných spojov sa zvyčajne vykonáva pasivačná úprava. Pasivačná úprava je vytvorenie extrémne tenkého pasivačného filmu na povrchu dosky s obvodmi, ktorý môže zabrániť vonkajšiemu kyslíku, vlhkosti a iným chemickým reakciám s medenou vrstvou, čím chráni medenú vrstvu. Bežné pasivačné metódy zahŕňajú chemickú pasiváciu a elektrochemickú pasiváciu.
3, Dôležitá úloha procesu nanášania medi
Budovanie vodivých ciest: Hlavnou funkciou nanášania medi na dosky plošných spojov je vybudovať vodivé cesty na izolačných substrátoch. V moderných elektronických zariadeniach musia byť rôzne elektronické komponenty prepojené pomocou obvodov, aby sa dosiahol prenos signálu a funkčná koordinácia. Medená vrstva vytvorená procesom nanášania medi je ako "diaľnica", ktorá umožňuje plynulé prúdenie prúdu na doske plošných spojov, ktorá tesne spája rôzne elektronické komponenty, aby sa zabezpečila normálna prevádzka celého elektronického zariadenia.
Zlepšenie výkonu prenosu signálu: Meď má dobrú vodivosť a nízky odpor, čo dáva medenej vrstve vytvorenej procesom nanášania medi významnú výhodu pri prenose signálu. Vo vysokofrekvenčných{1}okruhoch je rozhodujúca rýchlosť prenosu a kvalita signálov. Medené vrstvy môžu účinne znížiť straty a skreslenia počas prenosu signálu, čím sa zabezpečí rýchly a presný prenos signálov do rôznych elektronických komponentov, čím sa zlepší prevádzková rýchlosť a stabilita výkonu elektronických zariadení. Napríklad na doske s plošnými spojmi komunikačného zariadenia 5G hrá vysokokvalitný proces nanášania medi kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní stabilného prenosu vysokorýchlostných-signálov.
Zvýšenie mechanickej pevnosti dosky plošných spojov: Okrem svojej vodivej funkcie môže medená vrstva vytvorená nanášaním medi do určitej miery zvýšiť aj mechanickú pevnosť dosky plošných spojov. Medená vrstva je pevne spojená so substrátom, čo môže zlepšiť celkovú húževnatosť a odolnosť dosky s obvodmi v ohybe, čím je menej náchylná na zlomenie alebo poškodenie pri vystavení vonkajším silám. Toto je obzvlášť dôležité pre elektronické zariadenia, ktoré je potrebné používať v zložitých prostrediach, ako sú dosky plošných spojov v automobilovej elektronike, leteckých zariadeniach atď.
4, Faktory ovplyvňujúce kvalitu depozície medi
Zloženie a stabilita roztoku na pokovovanie: Ako už bolo uvedené, zloženie roztoku na bezprúdové pokovovanie medi je zložité a požiadavky na pomery sú prísne. Nadmerná alebo nedostatočná koncentrácia iónov medi v pokovovacom roztoku môže ovplyvniť rýchlosť nanášania a kvalitu medenej vrstvy. Nadmerná koncentrácia môže viesť k rýchlemu rastu medenej vrstvy, čo vedie k defektom, ako je drsnosť a pórovitosť; Ak je koncentrácia príliš nízka, rýchlosť pokovovania bude príliš nízka a efektivita výroby bude nízka. Okrem toho obsah a stabilita redukčných činidiel, komplexotvorných činidiel a prísad v pokovovacom roztoku môže mať tiež významný vplyv na kvalitu medenej vrstvy. Akékoľvek kolísanie alebo zhoršenie kvality ktorejkoľvek zložky môže spôsobiť zmeny vo výkone pokovovacieho roztoku, čím sa ovplyvní efekt ukladania medi.
Kontrola parametrov procesu: Počas procesu nanášania medi je potrebná presná kontrola parametrov procesu, ako je teplota, hodnota pH a reakčný čas. Nadmerná teplota môže urýchliť rýchlosť reakcie pokovovacieho roztoku, ale môže viesť k hrubej kryštalizácii medenej vrstvy a zníženiu kvality povrchu; Ak je teplota príliš nízka, rýchlosť reakcie sa môže spomaliť a dokonca zabrániť normálnemu priebehu reakcie. Hodnota pH má významný vplyv na stabilitu a reaktivitu pokovovacieho roztoku a rôzne formulácie pokovovacieho roztoku majú svoje vhodné rozsahy pH. Reakčný čas je príliš krátky a hrúbka medenej vrstvy je nedostatočná na splnenie požiadaviek na vodivosť a výkon obvodu; Ak je reakčný čas príliš dlhý, môže to spôsobiť, že vrstva medi bude príliš hrubá, zvýšiť náklady a môže tiež viesť k iným problémom s kvalitou, ako je znížená priľnavosť medzi vrstvou medi a substrátom.
Materiál podkladu a efekt pred{0}}úpravy: Rôzne materiály podkladov dosiek plošných spojov majú rôzne povrchové charakteristiky a kompatibilitu s medenými vrstvami. Napríklad výkon substrátov, ako sú sklolaminátové dosky a polyimidové dosky, počas nanášania medi sa líši. Medzitým kvalita predbežnej{3}}úpravy substrátu priamo ovplyvňuje priľnavosť a celkovú kvalitu medenej vrstvy. Ak čistenie nie je dôkladné, efekt zdrsnenia je slabý alebo aktivácia je nedostatočná počas procesu predbežného spracovania, povedie to k slabému spojeniu medzi vrstvou medi a substrátom, čo vedie k defektom, ako je delaminácia a pľuzgiere.