Deposição de cobre, também conhecido como revestimento químico de cobre, abreviado como PTH. Seu objetivo principal é depositar uma camada fina e uniforme de cobre em superfícies não{1}}condutoras de placas de circuito impresso, como paredes de furos isoladas e certas áreas específicas de folha de cobre, por meio de reações químicas, dotando as partes originalmente não-condutivas de condutividade, estabelecendo a base para processos subsequentes de galvanoplastia de cobre e, por fim, alcançando a interconexão elétrica entre camadas de placas de circuito impresso.
Tomando como exemplo uma placa de circuito impresso multicamadas, as conexões elétricas entre as camadas precisam ser feitas através de vias. Após a perfuração, a parede do furo é isolada e, sem tratamento de imersão em cobre, a corrente não pode passar pelo furo para obter condução intercamada. A camada de cobre é como construir uma “ponte”, permitindo que a corrente flua suavemente entre as camadas, garantindo a integridade e funcionalidade de todo o sistema elétrico da placa de circuito. Se houver problemas com o processo de deposição de cobre, como deposição irregular da camada de cobre, espessura insuficiente ou defeitos como vazios, isso poderá levar à transmissão instável do sinal, curtos-circuitos ou circuitos abertos, afetando seriamente o desempenho e a vida útil da placa de circuito impresso.
Fluxo do processo de deposição de cobre
pré-processamento
Rebarbação: Após a perfuração, os furos da placa de circuito impresso podem produzir rebarbas e detritos de perfuração podem permanecer dentro dos furos. Remova essas rebarbas e cavacos de perfuração por meio de escovação mecânica e retificação para garantir um processamento subsequente suave, evitar danos à parede e à superfície do furo e afetar o efeito de deposição de cobre.
Inchaço: para placas multi-camadas, a resina epóxi na camada interna pode ser danificada durante o processo de perfuração. Use agentes de dilatação específicos, como compostos orgânicos à base de éter, para amolecer e dilatar a resina epóxi, preparando-a para as etapas subsequentes de perfuração para garantir a remoção eficaz dos detritos de perfuração e aumentar a adesão entre a parede do poro e a camada de cobre.
Remova cola e detritos de perfuração: Utilizando a forte propriedade oxidante do permanganato de potássio, sob alta temperatura e fortes condições alcalinas, ele sofre reação de craqueamento oxidativo com restos de perfuração de resina epóxi inchados e amolecidos para removê-los. Por exemplo, a uma determinada temperatura e ambiente alcalino, o permanganato de potássio reage com as cadeias de carbono da resina epóxi, fazendo com que se quebrem e se decomponham, atingindo assim o objetivo de limpar a parede dos poros.
Neutralização: Remova substâncias residuais como permanganato de potássio, permanganato de potássio e dióxido de manganês do processo de uso de permanganato de potássio para remover detritos de perfuração. Como os íons de manganês pertencem a íons de metais pesados, eles podem causar "envenenamento por paládio" nas etapas de ativação subsequentes, fazendo com que os íons ou átomos de paládio percam sua atividade de ativação, afetando assim o efeito da metalização dos poros. Portanto, eles devem ser completamente removidos.
Remoção de óleo/limpeza de furos: Usando agentes especializados de remoção de óleo para remover manchas de óleo e outras impurezas da superfície da placa. Ao mesmo tempo, através da ação do agente formador de poros, as propriedades de carga da parede dos poros são ajustadas para tornar sua superfície carregada positivamente, promovendo subsequente adsorção uniforme do catalisador.
Microgravação: Usando solução de microgravação para remover óxidos e outras impurezas na superfície do cobre e micro-aspereza da superfície do cobre. Isto não só aumenta a capacidade de ligação entre a superfície do cobre e o cobre eletrolítico subsequente, mas também proporciona um ambiente de superfície mais adequado para a adsorção de catalisadores.
Imersão ácida: Limpe o pó de cobre preso à superfície do cobre após a microgravação para garantir a pureza da superfície do cobre e criar condições favoráveis para as etapas subsequentes de ativação.
catálise
Pré-imersão: evita a limpeza incompleta do processo anterior e a entrada de impurezas no caro tanque de paládio, ao mesmo tempo que molha as paredes dos poros da resina epóxi para promover a adsorção do catalisador na superfície da placa. O tanque de pré-embebição e o tanque de ativação subsequente têm basicamente a mesma composição, exceto pela ausência de paládio.
Ativação: Esta etapa geralmente utiliza catalisadores como Pd/Sn ou Pd/Cu para permitir que as micelas de paládio carregadas negativamente na superfície adiram às paredes dos poros devido à ação do polímero mesoporoso. Através do tratamento de ativação, são fornecidos sítios ativos catalíticos para posterior deposição química de cobre, permitindo que os íons de cobre sofram reações de redução nesses sítios ativos.
Aceleração: Remova a porção coloidal da camada externa de partículas coloidais de paládio, expondo o núcleo catalítico de paládio, garantindo boa adesão entre a camada de revestimento de cobre sem eletrólito e a parede dos poros. Por exemplo, as micelas de paládio aderem à placa e, após lavagem com água e aeração, uma camada de Sn (OH) 4 é formada fora das partículas de Pd, que é removida pelo acelerador do tipo HBF4 para expor o núcleo de paládio.
Deposição química de cobre: Coloque a placa de circuito impresso tratada cataliticamente em um tanque de deposição química de cobre contendo sais de cobre (como sulfato de cobre) e agentes redutores (como formaldeído). Sob a ação catalítica do núcleo de paládio, os íons de cobre são reduzidos pelo formaldeído e depositados nas paredes dos poros da placa de circuito impresso e nas superfícies que não são de cobre que requerem condutividade, formando gradualmente uma fina camada de cobre. À medida que a reação progride, o cobre químico recém-gerado e o hidrogênio do subproduto da reação podem servir como catalisadores da reação, promovendo ainda mais o progresso contínuo da reação e aumentando a espessura da camada de cobre. Os tipos de deposição química de cobre podem ser divididos em cobre fino (0,25-0,5 μm), cobre médio (1-1,5 μm) e cobre espesso (2-2,5 μm) de acordo com a demanda.
pós{0}}processamento
Lavagem com água: após a conclusão da deposição de cobre, os produtos químicos residuais na superfície da placa de circuito impresso são completamente removidos por meio de lavagem com água em vários-estágios para evitar efeitos adversos de substâncias residuais em processos subsequentes.
Secagem: Utilizando métodos como secagem com ar quente para remover a umidade da superfície da placa de circuito impresso, mantendo-a seca para posterior armazenamento e processamento.
inspeção de qualidade
Teste de nível de luz de fundo: Faça cortes na parede do furo e observe a cobertura de cobre depositado na parede do furo usando um microscópio metalográfico. O nível de retroiluminação é geralmente dividido em 10 níveis e, quanto maior o nível, melhor será a cobertura do cobre depositado na parede do furo. Normalmente, os padrões da indústria exigem uma classificação maior ou igual a 8,5. Através do teste de nível de luz de fundo, a uniformidade e integridade da camada de cobre depositada na parede do furo podem ser compreendidas intuitivamente e a qualidade do cobre depositado pode ser avaliada para atender aos requisitos.
Detecção de espessura da camada de cobre: use equipamentos profissionais, como medidores de espessura de raios X-, para medir a espessura da camada de cobre depositada, garantindo que ela atenda à faixa de espessura exigida pelo projeto. Diferentes cenários de aplicação e requisitos de produto possuem padrões variados para a espessura da camada de deposição de cobre.
Teste de adesão: Use métodos como teste de fita para testar a adesão entre a camada de cobre e o substrato da placa de circuito impresso. Por exemplo, use uma fita adesiva específica para colar na superfície da camada de cobre, depois retire-a rapidamente e observe se a camada de cobre se desprendeu, para avaliar se a adesão atende ao padrão. Uma boa adesão é um indicador importante para garantir a estabilidade e confiabilidade da camada de cobre depositada.
Inspeção da parede do furo: Usando um microscópio ou outras ferramentas, inspecione cuidadosamente a camada de cobre na parede do furo quanto à continuidade, defeitos como vazios e rachaduras, para garantir que a qualidade da camada de cobre na parede do furo atenda aos requisitos de confiabilidade do circuito.
Pontos-chave do controle do processo de deposição de cobre
Controle de temperatura: A taxa de reação durante a deposição química de cobre é altamente sensível à temperatura. A temperatura excessiva e a rápida taxa de reação podem levar à deposição irregular da camada de cobre, resultando em defeitos como rugosidade e vazios; A temperatura é muito baixa, a taxa de reação é lenta, a eficiência de deposição de cobre é baixa e a espessura da camada de cobre é difícil de atender aos requisitos. Por exemplo, a temperatura de um tanque químico de cobre geralmente precisa ser controlada com precisão entre 25-35 graus, dependendo da fórmula da solução química utilizada e dos requisitos do processo.
Controle de PH: O valor de pH de uma solução pode afetar a forma dos íons de cobre e a atividade dos agentes redutores. Valores de pH inadequados podem impedir que a reação prossiga adequadamente ou levar a uma diminuição na qualidade da camada de cobre. No processo de deposição de cobre, geralmente é necessário controlar o valor do pH dentro da faixa alcalina de 11-13 e manter um valor de pH estável adicionando ajustadores de pH.
Controle de concentração da solução: A concentração de sais de cobre, agentes redutores, agentes quelantes e outros componentes da solução deve ser rigorosamente controlada dentro da faixa especificada. Concentração excessiva ou insuficiente pode afetar a taxa e a qualidade da deposição de cobre. Por exemplo, uma baixa concentração de sal de cobre pode levar a uma taxa lenta de deposição de cobre e a uma espessura insuficiente da camada de cobre; A concentração excessiva do agente redutor pode causar reação excessiva e afetar a uniformidade da camada de cobre. É necessário testar e ajustar regularmente a concentração do medicamento para garantir que se encontra no melhor estado de processamento.
Controle do tempo de reação: O tempo de deposição do cobre determina a espessura final da camada de cobre. O tempo é muito curto e a espessura da camada de cobre não atende aos requisitos do projeto; O tempo excessivo não apenas desperdiça recursos, mas também pode levar à formação de camadas espessas de cobre, resultando em cristalização grosseira e diminuição da adesão. De acordo com diferentes tipos de deposição de cobre e requisitos de processo, o tempo de deposição de cobre deve ser controlado com precisão. Por exemplo, o tempo de deposição de cobre para cobre fino é geralmente de 10 a 15 minutos, enquanto para cobre médio e grosso deve ser estendido correspondentemente.