Technologie PCB - Processus de placage de cuivre dans la conception de carte PCB

Le cuivre non électroplaqué (le cuivre non électroplaqué est souvent appelé cuivre coulé ou PTH) est une réaction d'oxydoréduction autocatalytique. Tout d'abord, on traite avec un activateur de sorte qu'une couche de particules actives soit adsorbée à la surface du substrat isolant. Le métal est généralement utilisé. Particules de palladium (le palladium est un métal très cher, le prix est élevé et augmente constamment, afin de réduire les coûts, il existe un processus de cuivre colloïdal pratique en cours d'exécution à l'étranger), les ions cuivre sont d'abord réduits sur ces particules de palladium métal actif, ce sont les noyaux de cristal de cuivre métallique qui sont réduits qui deviennent eux - mêmes des couches catalytiques d'ions cuivre, De sorte que la réaction de réduction du cuivre se poursuive à la surface de ces nouveaux noyaux de cristaux de cuivre. Le placage de cuivre chimique a été largement utilisé dans notre industrie de fabrication de PCB, actuellement le plus utilisé est le placage de cuivre chimique pour la métallisation des trous de PCB.

Le processus de métallisation des trous PCB est le suivant:

Perçage + ébavurage de la plaque Abrasive + plaque supérieure dix lavages complets dix lavages doubles + épaississement chimique par micro - Gravure + double lavage un traitement de pré - immersion un traitement d'activation au palladium colloïdal un double lavage + dégraissage (accéléré) + double lavage + cuivre coulé une paire de lavages à l'eau dix fois plaque inférieure dix fois plaque supérieure + décapage onze fois Cuivre dix laver une plaque + séchage

1. Traitement de pré - placage

1. ébavurage

Après le perçage de la plaque de cuivre plaquée, de petites bavures se produiront inévitablement à l'orifice. Si ces bavures ne sont pas enlevées, la qualité des trous métallisés en souffrira. La façon la plus simple d'ébavurer est de poncer la surface de la Feuille de cuivre après le forage avec du papier abrasif à l'eau de 200 ~ 400. La méthode mécanisée d'ébavurage consiste à utiliser une machine d'ébavurage. Le rouleau de broyage de la machine d'ébavurage utilise une brosse en nylon ou un feutre contenant un abrasif en carbure de silicium. Machine d'ébavurage commune lors de l'enlèvement des bavures, certaines bavures tomberont sur la paroi interne de l'orifice le long de la direction de déplacement de la plaque. La Meuleuse à plat améliorée avec un rouleau de brosse en nylon rotatif bidirectionnel et un rouleau de brosse en nylon oscillant élimine ce problème.

2. Traitement des trous de nettoyage

Il existe des exigences pour l'ensemble du trou du PCB multicouche dans le but d'éliminer la saleté de forage et le traitement de micro - gravure de trou. Dans le passé, l'acide sulfurique concentré a été utilisé pour enlever la saleté de forage, maintenant il est traité avec du permanganate de potassium alcalin, suivi d'un traitement de nettoyage et d'ajustement.

Lorsque les trous sont métallisés, une réaction de cuivrage chimique se produit simultanément sur la paroi du trou et sur toute la surface de la Feuille de cuivre. Si certaines pièces ne sont pas nettoyées, cela affecte la résistance de la liaison entre le revêtement de cuivre chimique et la Feuille de cuivre du conducteur imprimé, de sorte que le substrat doit être nettoyé avant le revêtement de cuivre chimique.

3. Traitement grossissant de la Feuille de cuivre

La surface de cuivre est gravée par la méthode de micro - Gravure chimique (profondeur de gravure de 2 - 3 microns) de sorte que la surface de cuivre produit une micro - rugosité inégale avec une surface active pour assurer une relation solide entre la couche de cuivre plaquée chimiquement et le substrat en feuille de cuivre. Dans le passé, les traitements de rugosité étaient principalement réalisés par microgravure avec des solutions aqueuses de persulfate ou de chlorure de cuivre acide. Actuellement, on utilise principalement de l'acide sulfurique / peroxyde d'hydrogène (hs0 / H0), la vitesse de gravure est relativement constante et l'effet de rugosité est homogène. Comme le peroxyde d'hydrogène se décompose facilement, un stabilisant approprié doit être ajouté à la solution, ce qui peut contrôler la décomposition rapide du peroxyde d'hydrogène, améliorer la stabilité de la solution de gravure et réduire encore les coûts.

Deuxièmement, l'activation

Le but de l'activation est d'adsorber une couche de particules métalliques catalytiques à la surface du substrat, ce qui permet à la réaction chimique de cuivrage de se dérouler en douceur sur toute la surface du substrat. Les méthodes de traitement d'activation couramment utilisées sont l'activation par sensibilisation (méthode d'activation étape par étape) et l'activation par solution colloïdale (méthode d'activation en une étape).

Iii. Cuivre plaqué chimiquement

1. Solution chimique de revêtement de cuivre

Actuellement, les formulations les plus utilisées sont plusieurs solutions de cuivrage chimique utilisant différents agents complexants, comme indiqué dans le tableau ci - dessous. La formule 1 est un complexant de tartrate de potassium et de sodium. L'avantage est que la solution de cuivrage chimique a une température de fonctionnement faible et est facile à utiliser, Mais la stabilité est mauvaise, le revêtement de cuivre est fragile, le temps de revêtement de cuivre doit être correctement contrôlé, sinon le revêtement de cuivre fragile trop épais affectera la force de liaison du revêtement et de la matrice. La formule 2 est un complexant edta2na qui présente une température d'utilisation élevée, une vitesse de dépôt plus élevée et une meilleure stabilité de la solution de placage, mais à un coût plus élevé. La formule 3 est un agent complexant double entre les deux.

2. Stabilité de la solution chimique de revêtement de cuivre

(1) Causes de l'instabilité de la solution chimique de placage de cuivre

Les principales réactions de cuivrage chimique en présence d'un catalyseur sont les suivantes:

En plus des réactions principales de formule chimique ci - dessus, les réactions secondaires suivantes sont présentes dans la solution de cuivrage chimique.

A. réaction de dismutation du formaldéhyde dans des conditions de base concentrée, une partie du formaldéhyde est oxydée en acide formique et une autre partie est réduite en méthanol. La réaction discriminatoire du formaldéhyde entraîne une surconsommation de formaldéhyde et peut également rendre le placage prématuré. Le "vieillissement" rend le placage instable.

B. Dans une solution alcaline de cuivrage, le formaldéhyde réduit une partie de Cu2 + en Cu +, la formule réactionnelle étant

Le cu20 issu de la réaction de formule (5 - 3) est légèrement soluble en solution basique:

Cu20 + H20 = 2cu + + 20h - (5 - 4)

Le cuivre - Cu + présent dans la réaction (5 - 4) est extrêmement susceptible de réactions de dismutation

2cu + = cu0â + Cu2 + 5 - 6)

Le cuivre produit par la formule réactionnelle (5 - 5) est des particules extrêmement fines dispersées aléatoirement dans une solution de cuivrage chimique. Ces particules de cuivre ont un effet catalytique. Si ces particules de cuivre ne sont pas contrôlées, cela peut rapidement conduire à la décomposition de l'ensemble de la solution de placage, ce qui est la principale cause de l'instabilité des solutions de placage chimique du cuivre.

(2) mesures pour améliorer la stabilité de la solution de revêtement de cuivre chimique

A. ajout de Stabilisants les Stabilisants ajoutés ont une forte capacité de Complexation du Cu + en solution, mais une faible capacité de Complexation des ions Cu2 + en solution. Les ions Cu + dans cette solution ne peuvent pas produire de réaction de dismutation et peuvent donc stabiliser l'action d'une solution de cuivrage chimique. Les Stabilisants ajoutés sont généralement des composés contenant du soufre ou du n. par example: a ', bipyridine, ferrocyanure de potassium, 2,9 diméthylphénanthroline, thiourée, 2 - mercaptobenzothiazole, etc.

B. dans le processus de cuivrage chimique de l'agitation de l'air, la solution est agitée avec l'air et peut inhiber la production de cu20 dans une certaine mesure, ce qui rend la solution stable. C. filtration continue la solution chimique de placage de cuivre est filtrée en continu avec une cartouche filtrante de 5 PM de taille de particule, qui peut filtrer les particules actives de la solution de placage à tout moment.

D. ajout de composés polymères pour masquer les particules de cuivre. De nombreux composés polymères contenant des groupes hydroxyle et éther peuvent être adsorbés sur la surface du cuivre. De cette manière, les particules de cuivre résultant de la réaction de dismutation du cu20, après adsorption de ces composés polymères à leur surface, perdent leurs propriétés catalytiques et ne jouent plus le rôle de solution de décomposition. Les composés macromoléculaires les plus couramment utilisés sont le polyéthylène glycol, le sulfure de polyéthylène glycol, etc.

E. contrôle de la charge de travail. Différents appareils de bain en cuivre plaqué chimiquement ont une charge de travail différente. Si une « surcharge» se produit, la décomposition du bain de cuivre chimiquement plaqué sera accélérée. Les solutions de cuivrage chimique énumérées dans le tableau 4 ont généralement une charge de travail ne dépassant pas 1 dm2 / L pendant le travail continu.

3. Ténacité du revêtement de cuivre chimique

Pour assurer la fiabilité des connexions de trous métallisés PCB, la couche de cuivre plaquée chimiquement doit être suffisamment résistante. La principale raison de la mauvaise ténacité du revêtement de cuivre chimique est le dégagement d'hydrogène lorsque le formaldéhyde réduit le Cu2. Bien que l'hydrogène ne puisse pas être co - déposé avec le cuivre, lors de la réaction de cuivrage, l'hydrogène s'adsorbe sur la surface du cuivre et accumule des bulles d'air dans la couche de cuivrage, ce qui entraîne l'apparition d'un grand nombre de cavités à bulles d'air dans la couche de cuivrage. Ces cavités provoquent des réactions chimiques. La résistance du revêtement de cuivre devient élevée et la ténacité devient mauvaise.

La principale mesure pour améliorer la ténacité du revêtement de cuivre chimique est l'ajout d'un bloqueur d'hydrogène dans le placage pour empêcher l'hydrogène de se polymériser dans la surface de la couche de cuivre.