Leiterplattentechnisch - Kupferplattierungsprozess für PCB Leiterplattendesign

Eletcroless Plating Coppe (Eletcroless Plating Coppe is usually also called sinking copper or PTH) is an autocatalytic redox reaction. Erstens, Es wird mit einem Aktivator behandelt, um die isolierende Substratoberfläche eine Schicht aktiver Partikel adsorbieren zu lassen. Normalerweise wird Metall verwendet. Palladium particles (palladium is a very expensive metal, der Preis ist hoch und ist gestiegen, zur Senkung der Kosten, there are practical colloidal copper processes in operation abroad), Auf diesen aktiven Metallpalladiumpartikel werden zunächst Kupferionen reduziert, Der reduzierte Metallkupferkristallkern selbst wird zur katalytischen Schicht von Kupferionen, so dass die Reduktionsreaktion von Kupfer auf der Oberfläche dieser neuen Kupferkristallkerne fortgesetzt wird. Elektrolose Kupferbeschichtung ist weit verbreitet in unseren Leiterplattenherstellung Industrie, Es verwendet elektrolose Kupferbeschichtung für die Metallisierung von Leiterplattenlöchern.

Der PCB-Loch-Metallisierungsprozess ist wie folgt:

Bohren und Schleifen Platte Entgraten obere Platte zehn ganze Loch Reinigungsbehandlung zehn doppelte Waschen, Mikroätzen chemische Aufrauhen Kupfer zehn Wasser waschen eine Platte.

1. Vorbehandlung

1. Entgraten

Nach dem Bohren der kupferplattierten Platine werden unweigerlich einige kleine Grate an der Öffnung erzeugt. Werden diese Grate nicht entfernt, wird die Qualität der metallisierten Löcher beeinträchtigt. Der einfachste Weg zu entgraten ist, die Oberfläche der Kupferfolie nach dem Bohren mit 200~400 Wasserschleifpapier zu polieren. Die mechanisierte Methode des Entgratens ist die Verwendung einer Entgratmaschine. Die Schleifwalze der Entgratmaschine nimmt Nylonbürste oder Filz an, das Siliziumkarbid-Schleifmittel enthält. Wenn die allgemeine Entgratmaschine Grate entfernt, fallen einige Grate entlang der Bewegungsrichtung der Plattenoberfläche an die Innenwand der Öffnung. Die verbesserte Plattenschleifmaschine verfügt über eine bidirektionale Nylonbürstenrolle mit einer schwingenden Nylonbürstenrolle, die dieses Problem beseitigt.

2. Bohrungsreinigung

Es gibt eine Anforderung für das ganze Loch der Mehrschichtige Leiterplatte, Der Zweck ist, den Bohrschmutz und die Löcher Mikroätzbehandlung zu entfernen. In der Vergangenheit, konzentrierte Schwefelsäure wurde verwendet, um Bohrschmutz zu entfernen, aber jetzt wird alkalische Kaliumpermanganat-Behandlung verwendet, gefolgt von Reinigung und Einstellbehandlung.

Wenn das Loch metallisiert wird, tritt die elektrolose Kupferbeschichtungsreaktion gleichzeitig auf der Lochwand und der gesamten Oberfläche der Kupferfolie auf. Wenn einige Teile nicht sauber sind, beeinflusst dies die Haftfestigkeit zwischen der elektrolosen Kupferbeschichtung und der gedruckten Leiterkupferfolie, so dass das Substrat vor der elektrolosen Kupferbeschichtung gereinigt werden muss.

3. Schruppen Behandlung von kupferplattierter Folie

Die Kupferoberfläche wird durch chemisches Mikroätzverfahren geätzt (Ätztiefe beträgt 2-3 Mikron), so dass die Kupferoberfläche ungleichmäßige Mikrorauhigkeit mit aktiver Oberfläche erzeugt, um sicherzustellen, dass es eine feste Beziehung zwischen der elektrolosen Kupferschicht und dem Kupferfoliensubstrat gibt Die Haftfestigkeit. In der Vergangenheit verwendete die Aufrauhbehandlung hauptsächlich Persulfat oder saure Kupferchlorid-wässrige Lösung für die Mikroätzaufrauhbehandlung. Heutzutage wird hauptsächlich Schwefelsäure/Wasserstoffperoxid (HS0/H0) verwendet, die Ätzgeschwindigkeit ist relativ konstant und der Aufraueffekt ist gleichmäßig. Da Wasserstoffperoxid leicht zu zersetzen ist, sollte der Lösung ein geeigneter Stabilisator hinzugefügt werden, der die schnelle Zersetzung von Wasserstoffperoxid steuern, die Stabilität der Ätzlösung verbessern und die Kosten weiter senken kann.

Zweitens, Aktivierung

Der Zweck der Aktivierung besteht darin, eine Schicht katalytischer Metallpartikel auf der Oberfläche des Substrats zu adsorbieren, so dass die elektrolose Kupferbeschichtung reibungslos auf der gesamten Substratoberfläche ablaufen kann. Häufig verwendete Aktivierungsbehandlungsmethoden umfassen Sensibilisierungs-Aktivierungsmethode (Schrittaktivierungsmethode) und kolloidale Lösungsaktivierungsmethode (Ein-Schritt-Aktivierungsmethode).

Drei, galvanische Kupferbeschichtung

1. Elektrolose Kupferplattierungslösung

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Formeln mehrere Arten von elektrolosen Kupferplattierungslösungen mit verschiedenen Komplexbildnern, wie in der folgenden Tabelle aufgeführt. Formel 1 ist Kaliumnatriumtartrat Komplexbildner. Sein Vorteil ist, dass die galvanische Kupferplattierungslösung eine niedrige Betriebstemperatur hat und einfach zu bedienen ist., Aber die Stabilität ist schlecht, die Kupferplattierungsschicht ist spröde, die Kupferplattierungszeit sollte angemessen gesteuert werden, sonst ist die spröde Kupferplattierungsschicht zu dick, beeinflusst die Haftfestigkeit der Beschichtungsschicht und des Substrats. Formel 2 ist ein EDTA2Na-Komplexbildner, der eine hohe Nutzungstemperatur, eine höhere Abscheidungsrate und eine bessere Stabilität der Plattierungslösung hat, aber die Kosten sind höher. Formel 3 ist ein doppelter Komplexbildner, irgendwo dazwischen.

2. Die Stabilität der elektrolosen Kupferplattierungslösung

(1) Gründe für die Instabilität der galvanischen Kupferplattierungslösung

In Gegenwart eines Katalysators sind die Hauptreaktionen der galvanischen Kupferbeschichtung wie folgt:

Neben der Hauptreaktion der obigen Formel in der elektrolosen Kupferplattierungslösung gibt es auch die folgenden Nebenwirkungen.

a. Disproportionierungsreaktion von Formaldehyd-unter der Bedingung von konzentriertem Alkali wird ein Teil von Formaldehyd zu Ameisensäure oxidiert, und der andere Teil wird zu Methanol reduziert. Die diskriminierende Reaktion von Formaldehyd führt zu einem übermäßigen Verbrauch von Formaldehyd und macht die Beschichtungslösung auch vorzeitig. Die "Alterung" macht die Beschichtungslösung instabil.

b. In der alkalischen Kupferplattierungslösung reduziert Formaldehyd einen Teil von Cu2+ auf Cu+, und die Reaktionsformel ist

Das durch Reaktionsformel (5-3) hergestellte Cu20 ist in alkalischer Lösung leicht löslich:

Cu20+H20=2Cu++20H-(5-4)

Das Kupfer Cu+ in Reaktion (5-4) ist sehr anfällig für eine Disproportionierungsreaktion

2Cu+=Cu0â­­­147;+ Cu2+ 5-6)

Das durch Reaktionsformel (5-5) hergestellte Kupfer besteht aus extrem feinen Partikeln, die zufällig in der galvanischen Kupferplattierungslösung dispergiert werden. Diese Kupferpartikel sind katalytisch. Die Zersetzung der Beschichtungslösung ist der Hauptgrund für die Instabilität der galvanischen Kupferplattierungslösung.

(2) Maßnahmen zur Verbesserung der Stabilität der galvanischen Kupferplattierungslösung

a. Stabilisator hinzufügen Der zugesetzte Stabilisator hat eine sehr starke Komplexierungsfähigkeit zu Cu+, aber schlechte Komplexierungsfähigkeit zu Cu2+-Ionen in der Lösung. Die Cu+-Ionen in dieser Lösung können keine Disproportionierungsreaktion erzeugen, so dass sie die Chemie stabilisieren können. Der hinzugefügte Stabilisator ist im Allgemeinen eine Verbindung, die Schwefel oder N enthält. Zum Beispiel: a, a'Bipyridin, Kaliumferrocyanid, 2,9 Dimethylphenanthrolin, Thiourea, 2-Mercaptobenzothiazol usw.

b. Bei der elektrolosen Kupferbeschichtung mit Luftrühren wird die Lösung mit Luft gerührt, die die Produktion von Cu20 zu einem gewissen Grad hemmen und dadurch die Lösung stabilisieren kann. c. Kontinuierliche Filtration Die chemische Kupferbeschichtungslösung wird kontinuierlich mit einem Filterelement mit einer Partikelgröße von 5 pm gefiltert, das die aktiven Partikel in der Beschichtungslösung jederzeit herausfiltern kann.

d. Hinzufügen von Polymerverbindungen, um Kupferpartikel zu maskieren. Viele Polymerverbindungen, die Hydroxyl- und Ethergruppen enthalten, können auf der Oberfläche von Kupfer adsorbiert werden. Auf diese Weise verlieren die durch die Disproportionierungsreaktion von Cu20 erzeugten Kupferpartikel ihre katalytische Leistung nach Adsorption dieser Polymerverbindungen auf ihrer Oberfläche und spielen nicht mehr die Rolle der Zersetzung der Lösung. Die am häufigsten verwendeten Polymerverbindungen sind Polyethylenglykol, Polyethylenglykolsulfid und so weiter.

e. Kontrolle der Arbeitsbelastung. Verschiedene elektrolose Kupferbäder haben unterschiedliche Arbeitsbelastungen. Wenn "Überlast" auftritt, wird die Zersetzung des elektrolosen Kupferplattierungsbades beschleunigt. Die Arbeitslast der in Tabelle 4 aufgeführten galvanischen Kupferplattierungslösung ist bei Dauerarbeiten im Allgemeinen nicht größer als 1dm2/L.

3. Zähigkeit der elektrolosen Kupferschicht

Um die Zuverlässigkeit der Verbindung des PCB-Metallisierung Löcher, Die elektrolose Kupferschicht muss eine ausreichende Zähigkeit aufweisen. Der Hauptgrund für die schlechte Zähigkeit der elektrolosen Kupferschicht ist die Freisetzung von Wasserstoff, wenn Formaldehyd reduziert Cu2. Obwohl Wasserstoff nicht mit Kupfer koabgeschieden werden kann, in der Kupferbeschichtungsreaktion, Der Wasserstoff wird auf der Oberfläche des Kupfers adsorbiert und Blasen in der Kupferschicht ansammeln, Verursachung einer großen Anzahl von Blasenhöhlen in der Kupferschicht. Die Beständigkeit der Kupferschicht wird höher und die Zähigkeit wird schlechter.

Die wichtigste Maßnahme zur Verbesserung der Zähigkeit der elektrolosen Kupferschicht besteht darin, ein Wasserstoffbarrieremittel in die Plattierungslösung zu geben, um zu verhindern, dass sich Wasserstoff auf der Oberfläche der Kupferschicht ansammelt.