Technologie PCB - Comment assurer un rapport d'aspect élevé et une conductivité de petite ouverture

Il est d'autant plus difficile d'assurer une bonne couverture métallique dans le trou que le diamètre du sur - trou devient plus faible et que le rapport épaisseur / diamètre devient de plus en plus élevé. Il est également très difficile d'assurer l'uniformité du métal dans les trous et de protéger le métal dans les trous contre la gravure lors du placage du motif et du Masquage et de la gravure ultérieurs. Cet article énumère de nombreuses causes de cavités dans la couche de cuivre à travers les trous, discute de la façon d'identifier les problèmes potentiels et formule des recommandations pour les éviter pendant la production.

Les trous dans la couche conductrice dans les trous traversants sont causés par des causes différentes et présentent des caractéristiques différentes, mais une chose est commune, c'est que la couverture métallique de la couche conductrice dans les trous est insuffisante ou nulle. Théoriquement, ce problème est causé par deux situations: un dépôt insuffisant de métal ou, après avoir déposé une quantité suffisante de métal, une perte de métal pour une raison quelconque. Le dépôt insuffisant de métal peut être dû à des paramètres d'application inappropriés tels que la composition chimique du placage, le mouvement de la cathode, le courant, la distribution de la densité de courant ou le temps d'application, etc. cela peut également être dû à des corps étrangers tels que des bulles d'air, de la poussière, des fibres de coton ou des films organiques qui empêchent le dépôt de métal à la surface du trou, ainsi qu'à la saleté. Si la surface de la paroi du trou n'est pas traitée correctement, ce qui ne facilite pas le dépôt du placage, cela peut également entraîner un mauvais dépôt de métal, tel que des trous de forage rugueux, la formation de fissures ou de « boucles de poudre». Le cuivre "mange" du via peut être dû à des facteurs chimiques tels que la gravure, ou à des mécanismes tels que la porosité, les fissures ou le décollement de la couche déposée.

Cet article analyse les défauts et les causes dans l'ordre des étapes du processus de métallisation poreuse afin d'étudier où le problème peut se produire et les étapes menant à la présence de trous dans les trous. Et en s'inspirant des facteurs bénéfiques de l'analyse et de la résolution de problèmes classiques, tels que l'identification de la forme et de l'emplacement des cavités, indiquer les moyens de corriger le problème.

1. Facteurs pouvant provoquer des vides dans les trous lors des étapes précédentes de métallisation:

A. forage

Un foret usé ou d'autres paramètres de forage inappropriés peuvent déchirer la Feuille de cuivre et la couche diélectrique et former des fissures. La fibre de verre peut également être déchirée plutôt que coupée. Que la Feuille de cuivre se déchire ou non de la résine dépend non seulement de la qualité du forage, mais aussi de la force de liaison de la Feuille de cuivre à la résine. Un example typique: la liaison entre la couche d'oxyde et l'ébauche préimprégnée dans une plaque multicouche a tendance à être plus faible que la liaison entre le substrat diélectrique et la Feuille de cuivre, de sorte que la plupart des déchirures se produisent à la surface de la couche d'oxyde sur la plaque multicouche. En dorure, la déchirure se produit sur le côté lisse de la Feuille de cuivre, à moins qu'une « feuille de cuivre traitée à l'envers» ne soit utilisée. La surface oxydée n'est pas fermement liée à la billette préimprégnée et peut également conduire à une pire « pulverie», c'est - à - dire à la dissolution de la couche d'oxyde de cuivre dans l'acide. Les parois de trous rugueux ou les parois de trous rugueux avec des cercles roses peuvent provoquer des vides dans les joints multicouches appelés nids de coin ou trous d'air. La « fosse cunéiforme » est initialement située à l'interface de l'articulation. Le nom suggère également: la forme est comme un « coin», qui se contracte pour former une cavité qui peut généralement être recouverte d'un revêtement électrolytique. Si une couche de cuivre recouvre ces rainures, il y aura généralement de l'humidité derrière la couche de cuivre. Dans les processus ultérieurs, tels que le nivellement de l'air chaud et le traitement à haute température, l'évaporation de l'humidité (humidité) et les vides cunéiformes apparaissent généralement ensemble. Selon l'emplacement et la forme, il est facile d'identifier et de distinguer d'autres types de cavités.

B. décontamination / gravure

L'étape de décontamination est l'élimination chimique de l'huile de résine sur la couche interne de cuivre. Cette graisse est initialement causée par le forage. La gravure est un approfondissement supplémentaire de la décontamination, c'est - à - dire l'élimination de plus de résine, permettant au cuivre de « sortir» de la résine et de former une « liaison à trois points» ou une « liaison à trois faces» avec la couche de cuivre plaquée pour améliorer la fiabilité des interconnexions. Le permanganate est utilisé pour oxyder la résine et la "graver". Tout d'abord, il est nécessaire de faire gonfler la résine pour faciliter le traitement au permanganate. L'étape de neutralisation permet d'éliminer les résidus de manganate. La Gravure des fibres de verre utilise différentes méthodes chimiques, généralement de l'acide fluorhydrique. Une mauvaise décontamination peut entraîner deux types de cavités: la résine grossière qui adhère à la paroi du trou peut contenir du liquide, ce qui provoque un « trou soufflé». La saleté résiduelle sur la couche interne de cuivre peut entraver une bonne liaison cuivre / revêtement de cuivre, conduisant à un « décollement de la paroi du trou» (décollement de la paroi du trou), etc., comme dans le traitement à haute température ou les essais connexes, où le revêtement de cuivre est séparé de la paroi du trou. La séparation de la résine peut provoquer la chute des parois des trous et créer des fissures et des vides sur le revêtement de cuivre. Si le résidu de manganate de potassium n'est pas complètement éliminé lors de l'étape de neutralisation (5 pour être précis, lorsqu'il est dans une réaction de réduction), il peut également provoquer des vides. La réaction de réduction utilise généralement un agent réducteur, par example l'hydrazine ou l'hydroxylamine.

C. Étapes catalytiques avant cuivrage chimique

L'inadéquation entre la décontamination / gravure / cuivrage chimique et l'optimisation insuffisante des étapes individuelles sont également des questions à considérer. Ceux qui ont étudié les vides dans les trous sont fortement d'accord avec l'intégrité uniforme du traitement chimique. La séquence traditionnelle de prétraitement du cuivre coulé est le lavage, l'ajustement, l'activation (catalyse), l'accélération (post - activation), puis le lavage de nettoyage (lixiviation), le pré - trempage, ce qui correspond parfaitement au principe de murpiy. Par example, l'agent conditionneur, l'électrolyte polyester cationique utilisé pour neutraliser les charges négatives sur les fibres de verre, doit être utilisé correctement pour obtenir les charges positives souhaitées: trop peu d'agents modificateurs, mauvaise couche d'activation et mauvaise adhérence; Trop de modificateur peut former un film mince, ce qui entraîne un mauvais dépôt de cuivre; De sorte que la paroi du trou est arrachée.l'agent de conditionnement n'est pas suffisamment recouvert et apparaît le plus probablement sur la tête de verre. En métallographie, l'ouverture des pores se manifeste par une mauvaise couverture de cuivre au niveau des fibres de verre ou par l'absence de cuivre. D'autres causes sont: gravure insuffisante du verre, gravure excessive de la résine, gravure excessive du verre, catalyse insuffisante ou mauvaise activité des cuves en cuivre. D'autres facteurs influençant le recouvrement de la couche active de PD sur les parois des pores sont: la température d'activation, le temps d'activation, la concentration, etc. si la cavité est sur la résine, il peut y avoir les raisons suivantes: résidus de manganate lors de l'étape de purification, résidus de plasma, régulation ou activation insuffisante et faible activité de dépôt de cuivre.

2. Trous creux liés au cuivre plaqué chimiquement

Vérifiez toujours s'il y a un problème avec le placage chimique lors de l'examen des trous dans les trous, vous pouvez également consulter le liquide de prétraitement pour le placage chimique du cuivre et également couvrir les questions courantes sur le placage chimique du cuivre, le placage du cuivre et le placage du plomb / étain. D'une manière générale, on comprend que les bulles d'air, les matières solides (poussière, coton) ou les films épais et secs de matière organique peuvent entraver le dépôt de la solution de placage ou de la solution d'activation. Les mousses sont les bienvenues, il y a des mousses produites à l'extérieur et à l'intérieur. Parfois, des bulles étrangères peuvent entrer dans les fentes ou les trous traversants lorsque la plaque oscille. Les bulles intrinsèques sont causées par l'hydrogène produit par la réaction dans la solution de précipitation chimique du cuivre, ou par l'hydrogène produit par la cathode dans la solution de placage, ou par l'oxygène produit par l'anode. Les vides causés par les bulles ont leurs propres caractéristiques: ils sont généralement situés au Centre du trou et sont répartis symétriquement en métallographie, c'est - à - dire sans cuivre dans la même largeur de la paroi de la face. S'il y a des bulles d'air à la surface de la paroi du trou, de petites cavités apparaîtront et les trous environnants seront pointus. La forme des cavités causées par la poussière, le coton ou les films d'huile est extrêmement irrégulière. Certaines particules qui empêchent le placage ou le dépôt actif peuvent également être enveloppées de métal plaqué. Les particules non organiques peuvent être analysées par edX et les matières organiques peuvent être vérifiées par FTIR.

La recherche sur l'évitement de la rétention de bulles a été assez approfondie. Les facteurs d'influence sont nombreux: l'amplitude de l'oscillation du Mouvement de la cathode, l'espacement entre les plaques, l'oscillation des vibrations, etc. le moyen le plus efficace d'empêcher les bulles d'air d'entrer dans le trou est la vibration et la collision. Il est également très important d'augmenter l'espace entre les plaques et la distance de déplacement de la cathode. L'agitation de l'air dans les cuves cuivrées chimiquement et les chocs ou les vibrations des cuves activées sont presque inutiles. En outre, il est également très important d'améliorer la mouillabilité du placage chimique du cuivre et d'éviter l'apparition de bulles d'air pendant le prétraitement. L'énergie de surface du placage est liée à la taille des bulles d'hydrogène avant qu'elles ne s'échappent ou ne se cassent. Bien entendu, il est souhaitable que les bulles soient exclues des pores avant de grossir, afin de ne pas gêner l'échange de solution.

3. Trous creux liés au film sec

A. Description des caractéristiques

Les vides de bord (creux de bord), c'est - à - dire les vides situés plus près de la surface de la plaque. Ils sont généralement causés par des résistances dans les trous. Ils ont une largeur d'environ 50 - 70 microns et sont situés à 50 - 70 microns de la surface de la plaque, avec un vide marginal, il peut être d'un côté ou des deux côtés de la plaque, ce qui peut conduire à un circuit ouvert total ou partiel. Les vides causés par le placage chimique du cuivre, du cuivre et du plomb / étain sont principalement situés au Centre du trou. Les vides causés par les fissures de la cartouche diffèrent également physiquement de ceux causés par les films secs.

B. mécanismes défectueux

Les trous ou les vides de bord de trou sont dus au fait que la résine pénètre dans le trou et n'est pas enlevée pendant le développement. Il empêche le placage du cuivre, de l'étain et de la soudure. Lorsque le film est retiré, la résine est retirée et le cuivre chimique est gravé. Souvent, il est difficile de trouver de la résine dans les trous après le développement. La position des trous et la largeur des défauts sont les principales bases sur lesquelles les trous et les trous de bordure sont jugés. Pourquoi la résine coule - t - elle dans le trou? La pression de l'air dans les trous recouverts de résine est inférieure de 20% à la pression atmosphérique. Lorsque le film est appliqué, l'air dans le trou est chaud et la pression de l'air diminue lorsque l'air est refroidi à la température ambiante. La pression de l'air fait couler lentement la résine dans le trou jusqu'à ce qu'elle se forme.

Il y a trois facteurs principaux qui contribuent à la profondeur du débit résistant, à savoir:

(1) Il y a de l'eau ou de la vapeur dans le trou avant du film.

(2) petit trou avec un rapport d'aspect élevé, prenez le trou de 0,5 mm comme exemple.

(3) le temps de tir et de rinçage est trop long.

La principale raison pour laquelle la vapeur d'eau reste dans les trous est que l'eau peut réduire la viscosité de la résine, ce qui lui permet de s'écouler plus rapidement dans les trous. Les petits trous avec un rapport épaisseur / diamètre élevé sont plus susceptibles de créer des problèmes de vide, car de tels trous sont plus difficiles à sécher. La résine dans les trous d'épingle est également plus difficile à développer. Un temps plus long avant le développement permet également à plus de résine de couler dans le trou. Le traitement de surface et les connexions auto - filmogènes sont plus susceptibles de poser des problèmes.

C. Évitez les trous ou les trous autour des trous

La meilleure façon simple d'éviter les trous ou les trous autour des trous est d'augmenter le degré de séchage après le traitement de surface. Si le trou est sec, aucun trou ou cavité n'apparaîtra autour du trou. Peu importe combien de temps il est stocké, il est mal développé et ne crée pas de trous ou de trous dans les bords. Après l'ajout au séchage, essayez de garder le temps entre le film et le révélateur aussi court que possible, mais les problèmes de stabilité doivent être pris en compte. L'orifice ou le bord du trou est vide si:

Des trous (pas auparavant) peuvent apparaître:

(1) après l'installation d'un nouvel équipement de traitement de surface et d'un équipement de séchage.

(2) l'équipement de traitement de surface et la partie sèche sont défectueux.

(3) produire de petites plaques à trous avec un rapport épaisseur / diamètre élevé.

(4) remplacez la résine ou remplacez - la par un film sec épais.

(5) utilisez la machine à film sous vide.

Le pire et le plus rare est que la résine forme une couche de masque dans le trou. Il semble que la couche de masque soit enfoncée dans des trous de 50 à 70 microns de profondeur. Comme le masque empêcherait l'entrée de la solution, il se présenterait alors comme une cavité marginale générale à une extrémité du trou et la cavité s'étendrait de l'autre extrémité du trou à la plupart des trous, L'épaisseur du placage s'amincit à mesure qu'il se rapproche du Centre du trou.

De nombreuses usines de circuits imprimés sont passées au processus de placage direct, qui est parfois associé à une machine à coller. Si le séchage ultérieur n'est pas suffisant, des trous peuvent apparaître sur les bords. Pour que les petits trous soient complètement secs, la partie sèche doit être très abondante.

4. Trous liés à l'ombrage

Dans le processus de masquage, si le masque n'est pas bon, l'agent de gravure pénètre dans les trous pour graver le cuivre déposé. Les dommages mécaniques du masque se produisent dynamiquement et les masques supérieur et inférieur ont moins de trous ensemble. De même, le masque est très faible, ce qui entraîne la création d'une pression négative dans les trous et finalement l'apparition de défauts dans le masque. Cette couche de masque peut réduire la pression négative et le masque opposé survivra plus facilement. Le masque d'un côté est détruit, l'agent de gravure pénètre dans le trou et le cuivre du côté du masque détruit est d'abord gravé. D'autre part, le masque bloque la sortie de l'agent de gravure et il y a trop peu d'échange d'agent de gravure, de sorte que le motif de la cavité est également plus symétrique, montrant une extrémité épaisse de cuivre tandis que l'autre extrémité est mince. Les choses varient en fonction du degré de dommages au masque. Dans les cas extrêmes, tout le cuivre traversant est gravé.

5. Placage direct

Le placage direct évite le placage chimique traditionnel du cuivre, mais il existe trois types d'étapes du processus de prétraitement; Tels que: procédé à base de palladium, procédé de film de carbone, procédé de film conducteur organique. Tout ce qui peut affecter le dépôt du catalyseur, ou le dépôt du monomère et le dépôt de la composition polymérique peuvent former des vides lors du dépôt du film conducteur polymérique. La plupart des procédés à membrane de carbone, de graphite et de palladium reposent sur un conditionnement approprié de la paroi des pores, en utilisant des cations électrolytes polymères et des couches catalytiques organiques contenant des charges opposées. Pour une meilleure Adsorption catalytique. Naturellement, le placage chimique du cuivre s'est avéré être une bonne étape du processus dans la pratique, comme le nettoyage des parois des trous, le réglage, le dépôt catalytique, etc., tous correctement appliqués dans le processus de placage direct. Bien entendu, des problèmes particuliers dans les bains de cuivrage chimique, tels que la génération d'hydrogène, ne se posent pas ici.

Lors de l'utilisation d'un procédé de placage direct, certains problèmes particuliers se posent souvent s'ils ne sont pas effectués dans les conditions recommandées par le fournisseur de l'agent. Par example, dans un procédé de film de carbone, il n'est généralement pas recommandé de frotter la surface de la plaque après le dépôt du film de carbone, car les brosses éliminent les particules de film de carbone des bords des trous. Dans ce cas, le processus de placage est difficile, voire impossible, de passer de la surface du cuivre au Centre du trou à temps. Si le film de carbone poreux d'un côté de la plaque est brossé, le placage peut également être effectué de l'autre côté. Cependant, les résultats du placage diminuent progressivement et le cuivre plaqué peut ne pas communiquer avec la surface de cuivre de l'autre côté. Le résultat est similaire à la rupture du masque dans le processus de masquage. Des vides peuvent également apparaître si, dans un procédé de film de carbone ou de graphite, le dépôt catalytique est effectué après la pulvérisation de poudre de pierre ponce. Les particules pulvérisées de poudre de pierre ponce peuvent pénétrer dans les trous à grande vitesse et éliminer les particules de la couche catalytique. D'autre part, le processus de graphite semble être capable de résister au traitement du plâtre Ponce.

6. Trous relatifs au cuivre galvanisé et à l'étain galvanisé au plomb (jusqu'à l'étain pur)

A. causes internes des bulles

Heureusement, les bains cuivrés acides ont un rendement de batterie très élevé, de sorte que la production d'hydrogène dans un meilleur bain est un petit problème. Ce qu'il faut éviter, ce sont les conditions qui peuvent conduire à la production d'hydrogène, telles que des densités de courant élevées et des fluctuations du redresseur qui entraînent des dérives de densités de courant importantes à court terme. Certains bains d'étain / plomb ou bains d'étain ne sont pas aussi efficaces que les bains de cuivre. La production d'hydrogène devient une question importante. Un développement intéressant pour éviter la production de fractionnement de l'hydrogène est l'ajout d'un « additif anticorrosion». Ces composés organiques, tels que les dérivés du caprolactame, peuvent être impliqués dans des réactions d'oxydoréduction, entraînant des atomes avant la formation de molécules d'hydrogène. L'état de l'hydrogène empêche la création de bulles. L '« additif anti - cratère » réduit est réoxydé à l'anode et transféré à la cathode pour recommencer le cycle.

B. causes externes des bulles

La cause externe la plus évidente des bulles d'air est le remplissage des trous par des bulles d'air avant que la plaque ne soit immergée dans la solution. Pour évacuer l'air dans les trous avant que les plaques ne plongent dans le bain, certains concepteurs de pinces de placage ont essayé de former un certain angle entre les plaques et les pinces. L'agitation à palettes peut créer une différence de pression suffisante pour expulser les bulles d'air du trou. L'utilisation d'air comprimé pour agiter le liquide à la surface de la plaque (jet d'air) à travers un pulvérisateur aide également à chasser les bulles d'air. Bien entendu, l'agitation par pulvérisation est également un gaz en soi, mélangé dans le réservoir, et l'entrée d'air dans la pompe de filtration de circulation crée un flux de liquide sursaturé qui peut former des bulles d'air à l'endroit de l'agrégation, ainsi que des bulles d'air au niveau des défauts de la paroi de l'orifice. Certains fabricants souffrent de ce problème et optent plutôt pour une agitation AIRLESS (pulvérisation de solution).

En plus de résister aux résidus et aux bulles d'air qui entravent le placage, d'autres problèmes évidents qui créent des vides de placage sont: une mauvaise perméabilité et un blocage par des corps étrangers. Une mauvaise pénétration du placage peut entraîner l'absence de cuivre au milieu, mais c'est une condition très extrême. En général, l'épaisseur de cuivre au Centre du trou n'est pas suffisante pour répondre aux critères d'acceptation. Dans les cuves cuivrées acides, la mauvaise perméabilité est causée par: un mauvais rapport cuivre / acide, une contamination des cuves, des additifs organiques faibles ou insuffisants, une mauvaise répartition du courant, un effet de colmatage ou d'agitation, etc. si une contamination particulaire est trouvée, principalement en raison d'un dysfonctionnement de la pompe de circulation ou de filtration, une fréquence d'inversion des cuves trop faible, La poche anodique est endommagée ou le film cathodique est défectueux.

7. Vide créé par la gravure du cuivre

S'il y a un problème avec la résine métallique plaquée, le cuivre dans les pores excessifs sera exposé à l'agent de gravure, ce qui entraînera des vides. Dans ce cas, les vides sont causés par du cuivre gravé au lieu de cuivre non déposé. C'est un peu contre l'ordre de priorité. Ici, il faut encore souligner que le cuivre a été gravé, ce qui a conduit à des vides.

La première condition possible qui peut entraîner une perte de cuivre est que le cuivre s'oxydera s'il y a de l'humidité résiduelle dans les trous pendant le processus de cuivrage chimique ou s'il est laissé trop longtemps avant la prochaine opération ou dans un environnement corrosif. Dissoudre le cuivre dans l'étape précédente de pré - imprégnation. Une autre possibilité est une microérosion excessive avant le placage. Deuxièmement, le cuivre dans le placage chimique du cuivre peut tomber, voir si le placage chimique du cuivre est une phase dorée directe ou un choc thermique. Les causes de ce vide sont: une mauvaise composition du bain de cuivrage chimique, un entraînement de la solution de traitement, une mauvaise adhérence du bain de cuivrage chimique due à une décontamination, une catalyse ou un mauvais ajustement du promoteur.

Des défauts de cuivre (fissures, écaillage) peuvent apparaître sur les parois des trous lors de la soudure à la vague, du nivellement à l'air chaud ou d'autres étapes de soudure par retour à haute température ou lors de tests de contrainte thermique simulés. La cause sous - jacente de tels problèmes nécessite généralement de remonter au prétraitement de la paroi du trou et à l'étape initiale de métallisation du trou. Les parois des trous peuvent avoir plusieurs causes. Selon le processus de fabrication, il peut être retracé à des étapes antérieures, telles que le forage, ou il ne peut se produire que pendant le processus de placage plomb / étain. Cependant, la forme et l'emplacement des cavités nous donnent souvent des indices sur la source du problème. Les cavités de paroi de trou ont tendance à être causées par l'influence mutuelle de plusieurs conditions de processus. Ils peuvent agir simultanément ou avoir une séquence. Ce n'est qu'en analysant soigneusement les caractéristiques des défauts dans les étapes du processus que la racine peut être rapidement trouvée.