Tecnología de PCB - Cómo garantizar una alta relación de aspecto y una pequeña conductividad de apertura

A medida que el diámetro del agujero a través se hace más pequeño y la relación de diámetro del grosor es cada vez mayor, es más difícil garantizar una buena cobertura metálica en el agujero. También es muy difícil garantizar la uniformidad del metal en el agujero y proteger el metal en el agujero de no ser grabado durante el chapado del patrón y el posterior proceso de máscara y grabado. Este artículo enumera varias razones del agujero de la capa de cobre a través del agujero, discute cómo identificar problemas potenciales y presenta sugerencias para evitar estos problemas en el proceso de producción.

Los agujeros en la capa conductora en el agujero son causados por diferentes causas y muestran diferentes características, pero una cosa es común, es decir, la capa conductora en el agujero tiene una cobertura metálica insuficiente o no tiene cobertura metálica. En teoría, este problema se debe a dos situaciones: la falta de metal depositado o, después de depositar una cantidad suficiente de metal, por alguna razón, algunos metales se pierden. La deposición insuficiente del metal puede deberse a parámetros inadecuados de recubrimiento, como la composición química del baño, el movimiento del cátodo, la corriente eléctrica, la distribución de la densidad de corriente o el tiempo de recubrimiento. esto también puede deberse a cuerpos extraños en la superficie del agujero que impiden la deposición del metal, como burbujas, polvo, fibras de algodón o películas orgánicas, y suciedad. Si la superficie de la pared del agujero no se maneja adecuadamente, lo que no favorece la deposición del baño, también puede causar una mala deposición del metal, como perforación áspera, formación de grietas o "círculo rosa". El cobre "se come" del agujero a través puede deberse a factores químicos como el grabado o mecanismos como el agujero soplado, la grieta o la descamación de la capa depositada.

En este trabajo se analizan los defectos y las causas de acuerdo con el orden de los pasos del proceso de metalización a través del agujero para estudiar dónde pueden ocurrir los problemas y los pasos que conducen a la aparición de agujeros en el agujero. Y se basa en factores útiles para analizar y resolver problemas clásicos, como identificar la forma y ubicación de la cavidad, y señalar métodos para corregir los problemas.

1. factores que pueden causar huecos en los agujeros en los pasos de metalización anteriores:

Perforación

Los taladros desgastados u otros parámetros inadecuados de perforación pueden desgarrar la lámina de cobre y la capa dieléctrica y formar grietas. La fibra de vidrio también puede desgarrarse en lugar de cortarse. Si la lámina de cobre se rasgará de la resina depende no solo de la calidad de la perforación, sino también de la fuerza de Unión de la lámina de cobre y la resina. Un ejemplo típico es que la Unión entre la capa de óxido y el prepreg en una placa multicapa suele ser más débil que la Unión entre el sustrato dieléctrico y la lámina de cobre, por lo que la mayor parte del desgarro se produce en la superficie de la capa de óxido en la placa multicapa. En la versión dorada, el desgarro se produce en el lado más liso de la lámina de cobre, a menos que se utilice la "lámina de cobre tratada en sentido inverso" (lámina tratada en sentido inverso). La superficie oxidada no se une firmemente al prepreg y también puede causar un peor "círculo rosa", es decir, la disolución de la capa de óxido de cobre en el ácido. Las paredes de agujero ásperas o las paredes de agujero ásperas con círculos rosas pueden causar huecos en las costuras de varias capas, llamados agujeros en forma de cuña o poros. El "nido cuneiforme" se encuentra inicialmente en la interfaz de la articulación. El nombre también significa: la forma es como una "cuña", que se retira para formar una cavidad que generalmente puede ser cubierta por una capa galvánica. Si la capa de cobre cubre estas ranuras, generalmente habrá humedad detrás de la capa de cobre. En procesos posteriores, como la nivelación del aire caliente y el tratamiento a alta temperatura, la evaporación del agua (humedad) y los huecos en forma de cuña suelen aparecer simultáneamente. Dependiendo de la ubicación y la forma, es fácil identificar y distinguir otros tipos de cavidades.

Descontaminación / grabado

El paso de descontaminación es eliminar químicamente el aceite de resina de la capa de cobre Interior. Esta sensación de grasa fue causada inicialmente por la perforación. El grabado es una mayor profundización de la descontaminación, a punto de eliminar más resina para que el cobre "sobresalga" de la resina y forme una "unión de tres puntos" o "unión de tres lados" con la capa de cobre para mejorar la fiabilidad de la interconexión. El permanganato se utiliza para oxidar la resina y "grabarla". en primer lugar, la resina necesita expandirse para facilitar el tratamiento del permanganato. El paso de neutralización puede eliminar los residuos de manganato. El grabado de fibra de vidrio utiliza diferentes métodos químicos, generalmente ácido fluorhídrico. Una descontaminación inadecuada puede provocar dos tipos de cavidades: la resina áspera adherida a la pared del agujero puede contener líquido, lo que puede conducir a "soplar el agujero". La suciedad residual de la capa interior de cobre puede obstaculizar una buena unión de la capa de cobre / cobre, lo que resulta en "desprendimiento de la pared del agujero" (desprendimiento de la pared del agujero), etc. como en el procesamiento a alta temperatura o pruebas relacionadas, la capa de cobre se separa de la pared del agujero. La separación de la resina puede causar que la pared del agujero se desprenda y se produzcan grietas y huecos en la capa de cobre. También puede causar huecos si los residuos del Manganato de potasio no se eliminan por completo en el paso de neutralización (precisamente, cuando es 5 en la reacción de reducción). Las reacciones de reducción suelen utilizar agentes reductores, como hidrazina o hidroxiamina.

Pasos catalíticos antes del cobre sin electrodomésticos

También vale la pena considerar el desajuste entre la descontaminación / grabado / chapado químico en cobre y la optimización insuficiente de cada paso. Aquellos que han estudiado los huecos en los agujeros están fuertemente de acuerdo con la uniformidad e integridad del tratamiento químico. El orden tradicional de pretratamiento de la precipitación de cobre es limpiar, ajustar, activar (catalizar), acelerar (después de activar), y luego entrar en la limpieza (lixiviación) para lavar y presumergir, lo que se ajusta completamente al principio de murpiy. Por ejemplo, los reguladores, los electrolitos de poliéster catiónico se utilizan para neutralizar la carga negativa en la fibra de vidrio y deben usarse correctamente para obtener la carga positiva necesaria: hay muy pocos modificadores, la capa de activación y la adherencia no son buenas; El exceso de modificadores formará películas finas, lo que dará lugar a una mala deposición de cobre; Así, la pared del agujero se tira hacia abajo. el regulador no está bien cubierto y es más probable que aparezca en la cabeza de cristal. En la fase dorada, las aberturas de los huecos se manifiestan como una mala cobertura de cobre en la fibra de vidrio o sin cobre. Otras causas causan huecos en el vidrio. las causas son: grabado insuficiente del vidrio, grabado excesivo de la resina, grabado excesivo del vidrio, catálisis insuficiente o poca actividad de la ranura de cobre. Otros factores que afectan la cobertura de la capa activa de PD en la pared del agujero incluyen: temperatura de activación, tiempo de activación, concentración, etc. Si la cavidad está sobre la resina, puede haber las siguientes razones: residuos de Manganato en el paso de purificación, residuos de plasma, regulación o activación insuficientes y baja actividad de la ranura de cobre.

2. agujeros huecos relacionados con el cobre sin recubrimiento

Al revisar los agujeros en el agujero, asegúrese de comprobar si hay problemas con el baño de chapado químico, así como ver el tanque de pretratamiento del chapado químico de cobre, y también cubra los problemas comunes del chapado químico de cobre, cobre y plomo / Estaño. En general, podemos entender que las burbujas, la materia sólida (polvo, algodón) o la adherencia de la materia orgánica, las películas secas pueden obstaculizar la deposición del baño o el líquido activado. Las burbujas son populares, hay burbujas generadas externamente e internamente. A veces, cuando la placa de circuito oscila, las burbujas externas pueden entrar en la ranura o a través del agujero. Las burbujas inherentes son causadas por hidrógeno producido por una reacción en una solución precipitada de cobre químico, o hidrógeno producido por un cátodo en una solución de galvanoplastia o oxígeno producido por un ánodo. Los poros producidos por las burbujas tienen sus propias características: generalmente se encuentran en el Centro de los poros y se distribuyen simétricamente en la metalografía, es decir, no hay cobre dentro de una pared facial del mismo ancho. Si hay burbujas en la superficie de la pared del agujero, aparecerán pequeños pozos, y los agujeros circundantes serán puntiagudos. La forma de la cavidad causada por el polvo, el algodón o la película de aceite es extremadamente irregular. Algunas partículas que impiden la galvanoplastia o la activación de la deposición también se envuelven en metal. Las partículas no orgánicas se pueden analizar a través de edx, y la materia orgánica se puede detectar a través de ftir.

La investigación sobre la prevención de la retención de burbujas ha sido bastante profunda. Hay muchos factores que afectan la entrada de burbujas en el agujero: la amplitud de oscilación del movimiento del cátodo, la distancia entre las placas, la oscilación de la vibración, etc. la forma más eficaz de evitar que las burbujas entren en el agujero es la vibración y la colisión. También es importante aumentar la distancia entre las placas y la distancia de movimiento del cátodo. El impacto o la vibración de la agitación de aire y el tanque de activación en el tanque de precipitación de cobre sin electrodomésticos es casi inútil. Además, también es importante mejorar la humectabilidad del cobre sin electrodomésticos y evitar la generación de burbujas durante el pretratamiento. La energía superficial del baño está relacionada con el tamaño de las burbujas de hidrógeno antes de escapar o romperse. Obviamente, se espera que las burbujas se excluyan del agujero antes de crecer para no obstaculizar el intercambio de soluciones.

3. agujeros huecos relacionados con la película seca

Descripción de las características

El hueco marginal (hueco marginal), es decir, el hueco se encuentra más cerca de la superficie de la placa. Suelen ser causadas por la resistencia en el agujero. Tienen una anchura de unos 50 - 70 micras, a 50 - 70 milímetros de la superficie de la placa, con huecos en los bordes. puede estar en uno o ambos lados de la placa, lo que puede provocar un corte total o parcial. La mayoría de los huecos causados por el cobre químico, el cobre galvánico y el recubrimiento de plomo / estaño se encuentran en el centro del agujero. Los huecos causados es es por grietas en forma de barril también son diferentes en propiedades físicas de los huecos causados es es por películas secas.

Mecanismos defectuosos

Los huecos en el agujero o en el borde del agujero se deben a que los resistencias entran en el agujero y no se eliminan durante el desarrollo. Dificulta el recubrimiento de cobre, estaño y soldadura. Al eliminar la película, se eliminan los resistencias y se graba el cobre químico. En general, es difícil encontrar resistencias en los poros después del desarrollo. La ubicación del agujero y el ancho del defecto son la base principal para juzgar el agujero y el agujero marginal. ¿¿ por qué la resistencia fluye hacia el agujero? La presión atmosférica en los agujeros cubiertos por resistencias es un 20% más baja que la presión atmosférica. Cuando se aplica la película, el aire en el agujero está caliente y cuando el aire se enfría a temperatura ambiente, la presión del aire disminuye. La presión atmosférica hace que el inhibidor fluya lentamente hacia el agujero hasta que se forme.

Hay tres factores principales que conducen a la profundidad de la velocidad de resistencia, a saber:

(1) hay agua o vapor en el agujero delantero de la película.

(2) pequeños agujeros con alta relación vertical y horizontal, tomando como ejemplo el agujero de 0,5 mm.

(3) el tiempo de rodaje y desarrollo es demasiado largo.

La razón principal por la que el vapor de agua permanece en el agujero es que el agua puede reducir la viscosidad del anticorrosivo para que fluya más rápido al agujero. Los pequeños agujeros con una alta relación de espesor a diámetro son más propensos a problemas de huecos, ya que estos agujeros son más difíciles de secar. Los resistencias en el agujero de la aguja también son más difíciles de formar. Cuanto más tiempo antes del desarrollo, más resistencias fluirán al agujero. El tratamiento de la superficie y la conexión automática de la película son más propensos a problemas.

Evitar agujeros o agujeros alrededor de agujeros

La mejor manera fácil de evitar agujeros o agujeros alrededor de los agujeros es aumentar el grado de secado después del tratamiento de la superficie. Si el agujero está seco, no habrá agujeros ni cavidades alrededor del agujero. No importa cuánto tiempo se almacene, el mal desarrollo no causará agujeros laterales ni agujeros. Después de agregar el secado, trate de mantener el tiempo entre la película y el desarrollador lo más corto posible, pero debe considerar la estabilidad. El agujero o el borde del agujero está vacío si se produce lo siguiente

Pueden aparecer agujeros (antes no):

(1) después de instalar nuevos equipos de tratamiento de superficie y equipos de secado.

(2) el equipo de tratamiento de superficie y la parte seca fallaron.

(3) producción de placas de pequeños agujeros con alta relación de espesor y diámetro.

(4) reemplazar el anticorrosivo o reemplazar por una película seca gruesa.

(5) uso de máquinas de película de vacío.

En el peor y más raro de los casos, los resistencias forman capas de máscara en los agujeros. Parece que la capa de máscara fue empujada a un agujero de 50 - 70 micras de profundidad. Debido a que la máscara evitará la entrada de la solución, se manifestará como una cavidad marginal General en un extremo del agujero, y la cavidad se extenderá a la mayoría de los agujeros desde el otro extremo del agujero. El espesor del recubrimiento se adelgaza a medida que se acerca al Centro del agujero.

Muchas fábricas de placas de circuito impreso han recurrido al proceso de galvanoplastia directa, a veces conectado a máquinas de pegado. Si el secado posterior no es suficiente, pueden aparecer agujeros en el borde. Para que los pequeños agujeros estén completamente secos, la parte seca debe ser muy adecuada.

4. agujeros relacionados con el refugio

Durante el proceso de máscara, si la máscara no es buena, el grabado entrará en el agujero para grabar el cobre depositado. El daño mecánico de la máscara ocurre dinámicamente, con menos agujeros en la máscara superior e inferior. Del mismo modo, la máscara es muy débil, lo que resulta en una presión negativa en el agujero, lo que finalmente conduce a defectos en la máscara. Esta capa de máscara puede reducir la presión negativa, y la máscara opuesta es más fácil de sobrevivir. La máscara de un lado se rompe, el grabado entra en el agujero y primero se graba el cobre del lado de la máscara rota. Por otro lado, la máscara bloquea la salida del grabado y el intercambio del grabado es demasiado pequeño, por lo que el patrón de la cavidad también es más simétrico, lo que indica que un extremo es grueso en cobre y el otro es delgado. Dependiendo del grado de daño de la máscara, la situación será diferente. En casos extremos, todo el cobre a través del agujero será grabado.

5. galvanoplastia directa

La galvanoplastia directa evita la galvanoplastia química tradicional de cobre, pero hay tres pasos del proceso de pretratamiento; Por ejemplo: proceso a base de paladio, proceso de película de carbono, proceso de película conductora orgánica. Cualquier situación que pueda afectar la deposición del catalizador, o cuando se deposita la película conductora del polímero, la deposición de monómeros y la deposición de la composición del polímero forman huecos. La mayoría de los procesos de membrana de carbono, grafito y paladio dependen de una regulación adecuada de la pared de poros, utilizando electrolitos poliméricos, cationes y capas catalíticas orgánicas que contienen cargas opuestas. Para lograr una mejor adsorción catalítica. Por supuesto, la deposición química de cobre ha demostrado ser un buen paso de proceso en la práctica, como la limpieza de la pared del agujero, el ajuste, la deposición catalítica, etc., y se ha aplicado adecuadamente en el proceso de galvanoplastia directa. Por supuesto, aquí no aparecerán problemas especiales en baños de cobre sin electrodomésticos, como la producción de hidrógeno.

Cuando se utiliza el proceso de galvanoplastia directa, a menudo aparecen algunos problemas especiales si no se siguen las condiciones recomendadas por el proveedor de pociones. Por ejemplo, en los procesos de película de carbono, generalmente no se recomienda limpiar la superficie de la placa después de la deposición de película de carbono, ya que el cepillo elimina las partículas de película de carbono en el borde del agujero. En este caso, el proceso de galvanoplastia es difícil de entrar en el centro del agujero desde la superficie del cobre a tiempo, o incluso no se puede entrar en absoluto. Si la película de carbono poroso en un lado de la placa se cepilla, también se puede galvanoplastia desde el otro lado. Sin embargo, el efecto de la galvanoplastia se debilita gradualmente, y el cobre galvanizado puede no estar conectado con la superficie de cobre del otro lado. El resultado es similar al agrietamiento de la máscara en el proceso de máscara. Si en el proceso de película de carbono o grafito, el polvo de piedra pómez Se pulveriza después de la deposición catalítica, también aparecerán huecos. Las partículas de polvo de piedra pómez expulsadas pueden entrar en el agujero a alta velocidad y lavar las partículas de la capa de catalizador. Por otro lado, el proceso de grafito parece ser capaz de soportar el tratamiento de estuco de piedra pómez.

6. agujeros relacionados con la galvanoplastia de cobre y la galvanoplastia de plomo y estaño (hasta estaño puro)

A. causas internas de las burbujas

Afortunadamente, los baños de cobre ácido tienen una eficiencia de batería muy alta, por lo que la producción de hidrógeno en mejores baños de chapado es un pequeño problema. Lo que hay que evitar son las condiciones que pueden conducir a la producción de hidrógeno, como la alta densidad de corriente y las fluctuaciones de los rectificadores que conducen a la deriva de alta densidad de corriente a corto plazo. Algunos baños de estaño / plomo o estaño no son tan eficientes como los baños de cobre. La generación de hidrógeno se ha convertido en un problema importante. Una novedad interesante para evitar la destilación de hidrógeno es la adición de "aditivos antiaprecipitación". Estos compuestos orgánicos, como los derivados de la formamida, pueden participar en reacciones redox que llevan átomos antes de formar moléculas de hidrógeno. El Estado del hidrógeno puede evitar la producción de burbujas. El "aditivo resistente a la fosa" reducido se reoxida en el ánodo y se transfiere al cátodo para reiniciar el ciclo.

Causas externas de las burbujas

La razón externa más obvia de la burbuja es que la burbuja se llena en el agujero antes de sumergir la placa en la solución. Para drenar el aire del agujero antes de sumergir la placa de circuito en el baño de galvanoplastia, algunos diseñadores de accesorios de galvanoplastia tratan de formar un cierto ángulo entre la placa de circuito y el accesorio. La agitación de remo puede producir una diferencia de presión suficiente para expulsar las burbujas del agujero. El uso de aire comprimido para agitar el líquido (chorro de aire) a través del pulverizador también ayuda a eliminar las burbujas a través de la superficie de la placa. Por supuesto, la mezcla en aerosol también es un gas en sí mismo, que se mezcla en el tanque, el aire entra en la bomba de filtración de circulación para producir un flujo de líquido sobresaturado, que se forma en la posición de aglomeración y en los defectos de la pared del agujero. Algunos fabricantes se han visto afectados por este problema y han recurrido a la agitación sin gas (pulverización de solución).

Además de resistir los residuos y las burbujas que obstaculizan la galvanoplastia, otros problemas obvios que causan los huecos de la galvanoplastia son: mala permeabilidad y obstrucción de cuerpos extraños. La mala permeabilidad del baño hace que no haya cobre en el medio, pero este es un caso muy extremo. Por lo general, el espesor del cobre en el centro del agujero no es suficiente para cumplir con los criterios de aceptación. En los baños de cobre ácido, la mala permeabilidad se debe a las siguientes causas: relación cobre / ácido inadecuada, contaminación del baño, aditivos orgánicos bajos o insuficientes, mala distribución de corriente, efecto de bloqueo o agitación, etc. Si se detecta contaminación por partículas, se debe principalmente a una falla en la bomba de circulación o filtración, una frecuencia de inversión excesiva del tanque, daños en la bolsa de ánodo o defectos en la película catódica.

7. huecos causados por el grabado del cobre

Si hay algún problema con los resistencias metálicas galvánicas, el cobre en el agujero estará expuesto al grabado, lo que provocará huecos. En este caso, los huecos son causados por el grabado del cobre en lugar del cobre no depositado. Esto va un poco en contra de la prioridad. Aquí, todavía hay que destacar que el cobre está grabado, lo que puede causar huecos.

La primera situación posible que puede causar la pérdida de cobre es si hay humedad residual en el agujero durante el proceso de chapado químico de cobre, o si se deja demasiado tiempo antes de la siguiente operación, o si el cobre se oxida en una atmósfera corrosiva. El cobre se disuelve en los pasos del prepreg. Otra posibilidad es el micro - grabado excesivo antes de la galvanoplastia. En segundo lugar, el cobre sin recubrimiento de cobre puede desprenderse. se puede ver si el cobre sin recubrimiento de cobre es metalográfico directo o choque térmico. Este vacío se debe a la composición inadecuada del baño de cobre sin recubrimiento, la entrada de la solución tratada y la mala adherencia del cobre sin recubrimiento debido a la descontaminación, la catálisis o el ajuste inadecuado del acelerador.

Los defectos de cobre (grietas, descamación) aparecen en la pared del agujero al realizar soldadura de pico, nivelación de aire caliente u otros pasos de soldadura de retorno de alta temperatura o simular pruebas de estrés térmico. Las causas profundas de estos problemas a menudo deben remontarse al pretratamiento de la pared del agujero y a los pasos iniciales de metalización del agujero. Puede haber muchas razones para la pared del agujero. Según el proceso de fabricación, se remonta a pasos anteriores, como la perforación, o solo puede ocurrir durante el proceso de chapado de plomo / Estaño. Sin embargo, la forma y la ubicación de la cavidad a menudo pueden proporcionarnos algunas pistas para explorar las causas profundas del problema. Los huecos en las paredes de los agujeros suelen ser causados por la interacción de múltiples condiciones de proceso. Pueden actuar al mismo tiempo o tener una secuencia. Solo analizando cuidadosamente las características de los defectos en los pasos del proceso se puede encontrar con precisión la causa raíz.