Vproces izdelave pcb, je tehnologija bakrenih lukenj ključna povezava pri doseganju električnih povezav med različnimi plastmi vezja. Spodaj se bomo poglobili v ustrezno znanje o pobakrenih luknjah na tiskanih vezjih, vključno z njihovo definicijo in funkcijo, procesom ter pogostimi težavami in rešitvami.
Opredelitev in funkcija bakrenih vrtalnih lukenj
Pobakrene luknje, znane tudi kot metalizirane luknje, se nanašajo na luknje v več-slojnih tiskanih vezjih, kjer se na stene lukenj med zgornjo in spodnjo plastjo s posebnim postopkom nanese tanka plast bakra, s čimer se med seboj povežejo različne plasti tiskanega vezja. Njegov namen je vzpostaviti zanesljive električne povezave med različnimi prevodnimi plastmi vezja, kar zagotavlja natančen in hiter prenos elektronskih signalov med različnimi komponentami. V zapletenih elektronskih napravah je treba veliko število elektronskih komponent povezati in delovati skupaj prek tiskanih vezij. Prisotnost pobakrenih lukenj omogoča visoko-gosto ožičenja na tiskanih vezjih, kar močno izboljša integracijo in delovanje elektronskih naprav.
Postopek ugrezanja bakrene luknje
Postopek izdelave pobakrenih izvrtin je razmeroma zapleten in vključuje več korakov, od katerih ima vsak pomemben vpliv na končno kakovost pobakrenja. Sledi splošen postopek vrtanja bakrenih lukenj:
Alkalno razmaščevanje: To je prvi korak v procesu vrtanja bakrenih lukenj, ki odstranjuje oljne madeže, prstne odtise, okside in prah znotraj lukenj na površini plošče. Hkrati se prilagodi polarnost substrata stene por, da se stena pore spremeni iz negativnega v pozitivni naboj, kar olajša adsorpcijo koloidnega paladija v nadaljnjih procesih. Na splošno se uporablja alkalni sistem za odstranjevanje olja z delovno temperaturo, običajno v območju 60-80 stopinj. Koncentracija raztopine v rezervoarju se vzdržuje pri 4-6 %, čas odstranjevanja olja pa je nadzorovan na približno 6 minut. Učinkovitost odstranjevanja olja neposredno vpliva na učinek osvetlitve ozadja nanosa bakra. Če odstranitev olja ni temeljita, lahko povzroči slab oprijem med plastjo nanosa bakra in podlago, kar povzroči luščenje in penjenje.
Glavno mikro jedkanje (hrapavost): Namen mikro jedkanja je odstraniti okside s površine plošče in jo narediti hrapavo, da se zagotovi dober oprijem med kasnejšo plastjo nanosa bakra in osnovnim bakrom substrata. Novo ustvarjena bakrena površina ima močno aktivnost in lahko bolje adsorbira koloidni paladij. Običajno uporabljena sredstva za hrapavljenje na trgu trenutno vključujejo sistem žveplove kisline z vodikovim peroksidom in persulfatni sistem. Sistem žveplove kisline z vodikovim peroksidom ima visoko topnost bakra (do 50 g/l), dobro izpiranje z vodo, enostavno čiščenje odplak, nizke stroške in možnost recikliranja. Vendar pa ima slabosti, kot so neenakomerna hrapavost površine, slaba stabilnost rezervoarja, lahka razgradnja vodikovega peroksida in močno onesnaženje zraka. Persulfatni sistem (vključno z natrijevim persulfatom in amonijevim persulfatom) ima dobro stabilnost v raztopini rezervoarja, enakomerno grobost površine plošče, vendar majhno količino raztopljenega bakra (25 g/l), enostavno kristalizacijo in obarjanje bakrovega sulfata, rahlo slabo pranje z vodo in visoke stroške. Poleg tega je na voljo DuPontovo novo sredstvo za mikro jedkanje kalijev monopersulfat, ki ima dobro stabilnost rezervoarja, enakomerno hrapavost površine, stabilno stopnjo hrapavosti in nanj ne vpliva vsebnost bakra. Je enostaven za uporabo in primeren za tanke črte, majhne razmike, visoko-frekvenčne plošče itd. Čas mikro jedkanja je na splošno nadzorovan na približno 1-2 minuti. Če je čas prekratek, je lahko učinek hrapavosti slab, kar lahko povzroči nezadostno oprijemljivost bakrene plasti po bakreni galvanizaciji; Prekomerna grobost lahko razjeda bakreno podlago na odprtini luknje, kar povzroči izpostavljeno podlago na odprtini luknje in povzroči ostanke.
Predhodno namakanje/aktivacija: Glavni namen predhodnega namakanja je zaščititi rezervoar za paladij pred kontaminacijo z-raztopino rezervoarja za predhodno obdelavo in podaljšati življenjsko dobo rezervoarja za paladij. Glavne sestavine raztopine pred potopom, razen paladijevega klorida, so skladne s tistimi v rezervoarju za paladij. Učinkovito lahko zmoči steno pore, kar olajša, da kasnejša aktivacijska raztopina pravočasno vstopi v pore za aktivacijo. Specifična teža raztopine za predhodno namakanje se običajno vzdržuje pri približno 18 stopinjah Fahrenheita. Namen aktivacije je omogočiti pozitivno nabitim stenam por po prilagoditvi polarnosti odstranjevanja alkalnega olja, da učinkovito adsorbirajo dovolj negativno nabitih delcev koloidnega paladija, kar zagotavlja enakomernost, kontinuiteto in gostoto kasnejšega odlaganja bakra. Paladijev klorid v aktivacijski raztopini obstaja v koloidni obliki. Da bi preprečili želatiniranje koloidnega paladija, je treba zagotoviti zadostno količino kositrovih ionov in kloridnih ionov, vzdrževati zadostno specifično težo (na splošno nad 18 stopinj Baume) in imeti zadostno kislost (ustrezna količina klorovodikove kisline), da se prepreči obarjanje kositrovega iona. Temperatura ne sme biti previsoka, običajno pri sobni temperaturi ali pod 35 stopinj. Aktivacijski čas je na splošno okoli 7 minut, intenzivnost aktivacije pa je nadzorovana na okoli 30 %.
Deželatinizacija: Funkcija deželatinizacije je učinkovito odstranjevanje kositrovih ionov, ki obdajajo koloidne delce paladija, pri čemer se izpostavijo jedra paladija v koloidnih delcih, s čimer se omogoči neposredna in učinkovita kataliza reakcije kemičnega nanašanja bakra. Ker je kositer amfoteren element, so njegove soli topne v kislinah in bazah, zaradi česar so tako kisline kot baze učinkovite kot želirna sredstva. Vendar pa so alkalije bolj občutljive na kakovost vode in zlahka proizvedejo usedline ali suspendirane trdne snovi, ki zlahka povzročijo, da se bakrene luknje zlomijo; Klorovodikova kislina in žveplova kislina sta močni kislini, ki nista samo škodljivi za proizvodnjo večplastnih plošč (saj močne kisline lahko napadejo notranjo plast črnega oksida), ampak sta tudi nagnjeni k čezmernemu geliranju, zaradi česar se delci koloidnega paladija ločijo od površine stene por. Fluoroborna kislina se običajno uporablja kot glavno sredstvo za odstranjevanje vezi. Zaradi svoje šibke kislosti na splošno ne povzroča pretiranega odlepljenja in poskusi so pokazali, da se z uporabo fluoroborne kisline kot sredstva za odlepitev močno izboljšajo moč lepljenja, učinek osvetlitve ozadja in gostota nanesene bakrene plasti. Koncentracija raztopine lepila je običajno nadzorovana na približno 10 %, čas pa je nadzorovan na približno 5 minut. Pozimi je treba posvetiti pozornost nadzoru temperature.
Odlaganje bakra: To je ključni korak postopka nanašanja bakra, ki sproži samokatalitsko reakcijo kemičnega nanašanja bakra z aktivacijo jeder paladija. Z uporabo reduktivnosti formaldehida v alkalnih pogojih za zmanjšanje kompleksiranih topnih bakrovih soli lahko na novo ustvarjeni kemični baker in reakcijski stranski produkt vodik služita kot reakcijski katalizator za neprekinjeno izvajanje reakcije nanašanja bakra, s čimer se nanese plast kemičnega bakra na površino plošče ali steno por. Raztopina rezervoarja mora vzdrževati normalno zračno vznemirjenje, da oksidira bakrove ione in bakrov prah v raztopini rezervoarja ter jih pretvori v topen dvovalentni baker. Med postopkom nanašanja bakra je potrebno uravnotežiti dodajanje raztopine A in raztopine B. Raztopina A v glavnem dopolnjuje baker in formaldehid, medtem ko raztopina B v glavnem dopolnjuje natrijev hidroksid. Bakreno korito se običajno vzdržuje s prelivanjem ali občasnim zajemanjem nekaj odpadne tekočine in pravočasnim dolivanjem nove tekočine. Količina dodatka je običajno približno 1 liter AB tekočine na 6-10 kvadratnih metrov. Hkrati mora bakreno korito vzdrževati stalno mešanje zraka, zato je priporočljivo namestiti filtrirni sistem z uporabo 10 um PP filtrirnega elementa in filtrirni element pravočasno zamenjati vsak teden. Poleg tega je treba redno čistiti bakrene padavine v bakrenem usedalniku, da zagotovimo stabilnost raztopine rezervoarja.
Pogoste težave in rešitve za bakrene vrtalne luknje
Med proizvodnim procesom pobakrenih lukenj lahko pride do težav s kakovostjo, ki vplivajo na delovanje in zanesljivost plošč tiskanega vezja. Tukaj je nekaj pogostih težav in rešitev:
Slab oprijem sloja nanosa bakra: možni razlogi vključujejo nepopolno odstranitev olja, nezadostno ali čezmerno mikro korozijo, slab učinek aktivacije, nepravilno odlepitev itd. Rešitev je okrepiti nadzor postopka odstranjevanja olja, da se zagotovi čistost površine plošče in stene luknje; Razumno prilagodite čas in parametre mikro jedkanja, da zagotovite učinek grobitve; Strogo nadzorujte pogoje aktivacije, da zagotovite zadostno adsorpcijo koloidnega paladija; Optimizirajte postopek razlepljanja, da preprečite prekomerno ali nezadostno razlepljanje.
Praznine ali luknjice v steni lukenj: lahko nastanejo zaradi počasne hitrosti nanašanja bakra, neenakomerne sestave raztopine rezervoarja, nezadostnega zračnega mešanja in drugih razlogov. Hitrost nanašanja bakra je mogoče izboljšati s prilagoditvijo parametrov postopka nanašanja bakra; Okrepite mešanje in filtracijo raztopine v rezervoarju, da zagotovite enotno sestavo raztopine v rezervoarju; Redno vzdržujte in čistite bakreno potopno opremo, da zagotovite pravilno mešanje zraka.
Substrat, izpostavljen luknjam: običajno zaradi čezmerne mikro korozije. Čas mikro jedkanja in koncentracijo kopeli je treba strogo nadzorovati, da preprečite čezmerno korozijo bakrene podlage na odprtini.
Groba plast nanosa bakra: lahko je posledica prehitre stopnje nanosa bakra, prekomernih nečistoč v raztopini rezervoarja in drugih razlogov. Stopnjo nanašanja bakra je mogoče ustrezno zmanjšati, filtracijo in čiščenje raztopine rezervoarja pa je mogoče okrepiti, da se odstranijo nečistoče.