PCB Tecnico - Processo di placcatura in rame per progettazione del circuito stampato PCB

Coppe (Eletcroless Plating Coppe è solitamente chiamato anche rame affondante o PTH) è una reazione redox autocatalitica. In primo luogo, è trattato con un attivatore per rendere l'adsorbimento superficiale del substrato isolante uno strato di particelle attive. Di solito si usa metallo. Particelle di palladio (il palladio è un metallo molto costoso, il prezzo è alto ed è in aumento, al fine di ridurre i costi, ci sono processi di rame colloidali pratici in funzione all'estero), gli ioni di rame sono prima ridotti su queste particelle di palladio del metallo attivo, e questi sono il nucleo ridotto del cristallo di rame del metallo diventa lo strato catalitico degli ioni di rame, in modo che la reazione di riduzione del rame continui a procedere sulla superficie di questi nuovi nuclei di cristallo di rame. La placcatura di rame senza elettrodo è stata ampiamente utilizzata nella nostra industria manifatturiera di PCB e attualmente la più importante.

Il processo di metallizzazione del foro PCB è il seguente:

Foratura + sbavatura della piastra + piastra superiore dieci trattamento di pulizia del foro intero dieci doppio lavaggio + microincisione chimica sgrossatura + doppio lavaggio un trattamento di pre-ammollo un trattamento di attivazione colloidale del palladio un doppio lavaggio + trattamento di degumming (accelerato) + doppio lavaggio + affondamento Rame una coppia di lavaggio dell'acqua dieci bordo inferiore dieci bordo superiore + decapaggio undici volte rame dieci acqua lavare una tavola + asciugatura

1. Trattamento pre-placcatura

1. Deburring

Dopo aver forato il bordo rivestito di rame, alcune piccole sbavature saranno inevitabilmente generate all'orifizio. Se queste sbavature non vengono rimosse, la qualità dei fori metallizzati sarà influenzata. Il modo più semplice per sbavare è quello di lucidare la superficie del foglio di rame dopo la perforazione con carta vetrata ad acqua 200~400. Il metodo meccanizzato di sbavatura è quello di utilizzare una sbavatrice. Il rullo di macinazione della sbavatrice adotta la spazzola di nylon o il feltro contenente abrasivo del carburo di silicio. Quando la sbavatrice generale rimuove sbavature, alcune sbavature cadono alla parete interna dell'orifizio lungo la direzione mobile della superficie della piastra. La rettificatrice migliorata della piastra ha un rullo rotante bidirezionale della spazzola del nylon con un rullo oscillante della spazzola del nylon, che elimina questo problema.

2. Trattamento di pulizia del foro

C'è un requisito per l'intero foro del PCB multistrato, lo scopo è quello di rimuovere lo sporco di perforazione e il trattamento di microincisione del foro. In passato, l'acido solforico concentrato è stato utilizzato per rimuovere lo sporco di perforazione, ma ora viene utilizzato il trattamento alcalino del permanganato di potassio, seguito dal trattamento di pulizia e regolazione.

Quando il foro è metallizzato, la reazione di placcatura di rame elettroless avviene simultaneamente sulla parete del foro e sull'intera superficie del foglio di rame. Se alcune parti non sono pulite, influenzerà la forza di legame tra lo strato di placcatura di rame elettroless e la lamina di rame del conduttore stampato, quindi il substrato deve essere pulito prima della placcatura di rame elettroless.

3. Trattamento di sgrossatura di fogli rivestiti di rame

La superficie del rame è incisa con il metodo chimico di micro-incisione (profondità di incisione è di 2-3 micron), in modo che la superficie del rame produce micro-rugosità irregolare con superficie attiva, in modo da garantire che vi sia una relazione salda tra lo strato di rame elettroless e il substrato della lamina di rame La forza di legame. In passato, il trattamento di sgrossatura utilizzava principalmente persolfato o soluzione acquosa acida di cloruro di rame per il trattamento di sgrossatura micro-incisione. Al giorno d'oggi, l'acido solforico/perossido di idrogeno (HS0/H0) è principalmente utilizzato, la velocità di incisione è relativamente costante e l'effetto ruvido è uniforme. Poiché il perossido di idrogeno è facile da decomporre, alla soluzione dovrebbe essere aggiunto uno stabilizzatore adatto, che può controllare la rapida decomposizione del perossido di idrogeno, migliorare la stabilità della soluzione di incisione e ridurre ulteriormente il costo.

In secondo luogo, attivazione

Lo scopo dell'attivazione è quello di adsorbere uno strato di particelle catalitiche di metallo sulla superficie del substrato, in modo che la reazione di placcatura di rame elettroless possa procedere senza intoppi sull'intera superficie del substrato. I metodi di trattamento di attivazione comunemente usati includono il metodo di sensibilizzazione-attivazione (metodo di attivazione passo) e il metodo di attivazione della soluzione colloidale (metodo di attivazione one-step).

Tre, placcatura di rame elettrolitica

1. Soluzione di placcatura di rame senza elettrodo

Attualmente, le formule più utilizzate sono diversi tipi di soluzioni di placcatura di rame elettroless che utilizzano diversi agenti complessi come elencati nella tabella seguente. Formula 1 è un agente complesso del tartrato sodico di potassio. Il suo vantaggio è che la soluzione di placcatura in rame elettroless ha bassa temperatura di funzionamento ed è facile da usare., Ma la stabilità è scarsa, lo strato di placcatura in rame è fragile, il tempo di placcatura in rame dovrebbe essere controllato in modo appropriato, altrimenti lo strato fragile di placcatura in rame è troppo spesso influenzerà la forza di incollaggio dello strato di placcatura e del substrato. La formula 2 è un agente complesso EDTA2Na, che ha una temperatura di uso elevata, un tasso di deposizione più alto e una migliore stabilità della soluzione di placcatura, ma il costo è più alto. La formula 3 è un agente complesso doppio, da qualche parte nel mezzo.

2. La stabilità della soluzione di placcatura di rame elettroless

(1) Ragioni per l'instabilità della soluzione di placcatura di rame elettroless

In presenza di un catalizzatore, le principali reazioni della placcatura di rame elettroless sono le seguenti:

Oltre alla reazione principale della formula di cui sopra nella soluzione di placcatura in rame elettroless, ci sono anche le seguenti reazioni collaterali.

a. reazione di dispersione della formaldeide-in condizione di alcali concentrati, parte della formaldeide è ossidata in acido formico e l'altra parte è ridotta a metanolo. La reazione discriminatoria della formaldeide causerà un consumo eccessivo di formaldeide e renderà prematura anche la soluzione di placcatura. L'"invecchiamento" rende instabile la soluzione di placcatura.

b. Nella soluzione alcalina di placcatura di rame, la formaldeide riduce una parte di Cu2+ a Cu+, e la formula di reazione è

Il Cu20 prodotto dalla formula di reazione (5-3) è leggermente solubile in soluzione alcalina:

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

Il rame Cu+ che appare nella reazione (5-4) è molto incline alla reazione di sproporzione

2Cu+=Cu0â“+ Cu2+ 5-6)

Il rame prodotto dalla formula di reazione (5-5) è particelle estremamente fini, che sono disperse casualmente nella soluzione di placcatura di rame elettroless. Queste particelle di rame sono catalitiche. Se queste particelle di rame non sono controllate, porterà rapidamente all'intero. La decomposizione della soluzione di placcatura è la ragione principale dell'instabilità della soluzione di placcatura di rame elettroless.

(2) Misure per migliorare la stabilità della soluzione di placcatura di rame elettroless

Lo stabilizzatore aggiunto ha una capacità complessante molto forte di Cu+, ma scarsa capacità complessante di ioni Cu2+ nella soluzione. Gli ioni Cu+ in questa soluzione non possono produrre una reazione di sproporzionata, quindi possono stabilizzare la chimica Il ruolo della soluzione di placcatura in rame. Lo stabilizzatore aggiunto è generalmente un composto contenente zolfo o N. Ad esempio: a, a'bipiridina, ferrocianuro di potassio, 2,9 dimetilfenantrolina, tiourea, 2-mercaptobenzotiazolo, ecc.

b. Nel processo di placcatura di rame elettroless con agitazione dell'aria, la soluzione viene mescolata con aria, che può inibire la produzione di Cu20 in una certa misura, stabilizzando così la soluzione. La soluzione chimica di placcatura in rame viene continuamente filtrata con un elemento filtrante con una dimensione delle particelle di 5 pm, che può filtrare il particolato attivo nella soluzione di placcatura in qualsiasi momento.

d. Aggiunta di composti polimerici per mascherare le particelle di rame. Molti composti polimerici contenenti gruppi idrossili ed eteri possono essere adsorbiti sulla superficie del rame. In questo modo, le particelle di rame prodotte a causa della reazione di sproporzionata del Cu20 perderanno le loro prestazioni catalitiche dopo aver adsorbito questi composti polimerici sulla loro superficie e non svolgono più il ruolo di decomposizione della soluzione. I composti polimerici più comunemente usati sono polietilenglicole, polietilenglicole solfuro e così via.

e. Controllo del carico di lavoro. Diversi bagni di placcatura di rame elettroless hanno carichi di lavoro diversi. Se si verifica "sovraccarico", la decomposizione del bagno di placcatura in rame elettroless sarà accelerata. Il carico di lavoro della soluzione di placcatura in rame elettrolitico elencata nella tabella 4 non è generalmente superiore a 1dm2/L durante il lavoro continuo.

3. Durezza dello strato di rame elettroless

Al fine di garantire l'affidabilità del collegamento dei fori di metallizzazione PCB, lo strato di rame elettroless deve avere una durezza sufficiente. La ragione principale della scarsa tenacità dello strato di rame elettroless è dovuta al rilascio di idrogeno quando la formaldeide riduce Cu2. Sebbene l'idrogeno non possa essere co-depositato con il rame, nella reazione di placcatura del rame, l'idrogeno sarà adsorbito sulla superficie del rame e accumulerà bolle nello strato di placcatura del rame, causando un gran numero di cavità di bolla nello strato di placcatura del rame. Queste cavità causeranno sostanze chimiche La resistenza dello strato di placcatura in rame diventa più alta e la durezza diventa peggiore.

La misura principale per migliorare la durezza dello strato di rame elettroless è di aggiungere un agente barriera all'idrogeno nella soluzione di placcatura per impedire che l'idrogeno si accumuli sulla superficie dello strato di rame.