Технология PCB - Как обеспечить высокое соотношение сторон и электропроводность с малой апертурой

Когда диаметр отверстия уменьшается, а толщина диаметра увеличивается, становится все труднее обеспечить хорошее металлическое покрытие отверстия. Также очень сложно обеспечить однородность металла в отверстии и защитить металл в отверстии от травления при нанесении рисунка и последующей маскировке и травлении. В этой статье перечислены различные причины пустоты в медном слое сквозного отверстия, обсуждается, как определить потенциальные проблемы и предлагаются рекомендации для производственных процессов, чтобы избежать этих проблем.

Пробелы в проводящем слое в сквозном отверстии вызваны разными причинами и проявляют разные свойства, но общее заключается в том, что металлическое покрытие проводящего слоя в отверстии является недостаточным или не покрыто металлом. Теоретически эта проблема вызвана двумя обстоятельствами: недостаточным количеством осажденного металла или тем, что после осаждения достаточного количества металла некоторые металлы по какой - то причине теряются. Недостаточное осаждение металлов может быть вызвано ненадлежащими параметрами покрытия, такими как химический состав покрытия, движение катода, ток, распределение плотности тока или время покрытия. Если поверхность стенки отверстия обрабатывается неправильно, что не способствует осаждению покрытия, это также может привести к плохому осаждению металлов, таких как шероховатость скважины, образование трещин или « розовое кольцо». Медь « съедена» из сквозного отверстия может быть вызвана химическими факторами, такими как травление, или механизмами, такими как продувка отверстия, трещина или отслоение осадочного слоя.

В этой статье анализируются дефекты и причины в порядке технологических этапов процесса металлизации сквозных отверстий, чтобы изучить, где могут возникнуть проблемы и какие шаги привели к появлению отверстий в отверстиях. И опираясь на классический анализ проблем и полезных факторов для их решения, таких как определение формы и положения полости и указание способов исправления проблемы.

1. Факторы, которые могут привести к образованию пробелов в отверстиях на предшествующих стадиях металлизации:

А. Бурение

Износ долота или другие неправильные параметры бурения могут разорвать медную фольгу и диэлектрический слой и образовать трещины. Стекловолокно также может быть разорвано, а не разрезано. Будет ли медная фольга разрываться от смолы, зависит не только от качества бурения, но и от прочности соединения медной фольги и смолы. Типичным примером является то, что соединение между окислительным слоем и предварительно пропитанным материалом в многослойной пластине обычно слабее, чем соединение между диэлектрической подложкой и медной фольгой, поэтому большинство разрывов происходит на поверхности окислительного слоя на многослойной пластине. В золотой версии разрыв происходит на более гладкой стороне медной фольги, если не используется « обратная обработка медной фольги» (обратная обработка фольги). Окисленная поверхность не прочно связывается с предварительно пропитанным материалом, что также может привести к худшему « розовому кольцу», когда слой окиси меди растворяется в кислоте. Грубая стенка отверстия или грубое отверстие с розовым кругом может привести к разрыву в многослойном шве, называемом клиновидным отверстием или пористостью. "Клиновое гнездо" изначально располагалось на стыке суставов. Название также означает: форма похожа на « клин», который отступает, чтобы сформировать полость, которая обычно может быть покрыта гальваническим покрытием. Если медный слой покрывает эти канавки, за медным слоем обычно остается влага. В последующих процессах, таких как выравнивание горячего воздуха и высокотемпературная обработка, испарение воды (влажность) и клиновидные пустоты обычно появляются одновременно. В зависимости от местоположения и формы, легко идентифицировать и различать другие типы полостей.

В. Дезинфекция / травление

Этап дезактивации состоит в химическом удалении смолы с внутреннего медного слоя. Эта жирность изначально была вызвана бурением. Травление является дальнейшим углублением дезактивации, вот - вот удалить больше смолы, так что медь из смолы « выделяется», и с покрытым медью слоем образуется « трехточечное соединение» или « трехстороннее соединение», чтобы повысить надежность межсоединений. Перманганат используется для окисления смолы и « травления» ее. Во - первых, смола должна расширяться, чтобы облегчить обработку перманганата. Нейтрализация позволяет удалить остатки марганата. Для травления стекловолокна используются различные химические методы, обычно гидрофтористая кислота. Неправильная дезактивация может привести к двум типам полостей: грубые смолы, прикрепленные к стенке отверстия, могут содержать жидкость, которая может привести к « выдуванию отверстия». Остаточная грязь в медном внутреннем слое препятствует хорошему соединению медного / медного слоя, вызывая « выпадение стенки отверстия» (выпадение стенки отверстия) и т. Д. Например, при высокотемпературной обработке или связанных с ней испытаниях медный слой отделяется от стенки отверстия. Разделение смолы может привести к выпадению стенки отверстия и образованию трещин и пустот на покрытом медью слое. Если остатки марганата калия не были полностью удалены на стадии нейтрализации (точнее, 5 в восстановительной реакции), это также может привести к разрыву. Реакции восстановления обычно используют восстановители, такие как гидразин или гидроксиламин.

С. Каталитические этапы перед химическим покрытием медью

Кроме того, следует учитывать несоответствия между обеззараживанием / травлением / химическим покрытием медью и недостаточную оптимизацию различных этапов. Те, кто изучал пустоты в отверстиях, были категорически согласны с однородностью химической обработки. Традиционный порядок предварительной обработки погруженной меди - это очистка, регулировка, активация (катализатор), ускорение (после активации), затем в очистку (выщелачивание) для промывки, предварительного погружения, что полностью соответствует принципу Murpiy. Например, модуляторы, катионные полиэфирные электролиты, используемые для нейтрализации отрицательного заряда на стекловолокне, должны использоваться правильно, чтобы получить требуемый положительный заряд: слишком мало модификаторов, недостаточно активный слой и адгезия; Слишком много модификаторов может образовывать пленку, что приводит к плохому осаждению меди; В результате стенка отверстия была снята. Регулятор не был полностью покрыт и, скорее всего, появился на стеклянной головке. В металлографии пустое отверстие проявляется в плохом покрытии меди на стекловолокне или отсутствии меди. Другие причины возникновения пустот в стекле: недостаточное травление стекла, чрезмерное травление смолы, чрезмерное травление стекла, недостаточный катализ или плохая активность медных желобов. Другие факторы, влияющие на покрытие PD - активного слоя на стенке отверстия, включают: температуру активации, время активации, концентрацию и так далее. Если полость находится на смоле, могут быть следующие причины: остатки марганата на этапе очистки, остатки плазмы, недостаточная регулировка или активация и низкая активность медного желоба.

2. Пустые отверстия, связанные с химическим покрытием медью

При осмотре отверстий в отверстии обязательно проверьте, есть ли проблемы с химическим покрытием, а также проверьте резервуары для предварительной обработки с химическим покрытием меди, а также охватите общие проблемы с химическим покрытием меди, гальваническим покрытием меди и свинцом / оловянным покрытием. В целом, мы можем понять вязкость пузырьков, твердых веществ (пыли, хлопка) или органических веществ, сухих пленок, которые могут препятствовать осаждению покрытий или активированных жидкостей. Пеноматериалы популярны и имеют внешние и внутренние пены. Иногда, когда плата колеблется, посторонние пузырьки могут попасть в желоб или сквозное отверстие. Внутренние пузырьки вызываются водородом, образующимся в результате реакции в химическом осаждающем растворе меди, или водородом, образующимся из катода в гальваническом растворе, или кислородом, генерируемым анодом. Пористости, создаваемые пузырьками, имеют свои особенности: они обычно расположены в центре отверстия и симметрично распределены в металлографии, то есть не имеют меди в лицевой стенке той же ширины. Если на поверхности стенки отверстия есть пузырьки, то появляются небольшие ямы, а отверстия вокруг них острые. Форма полости, создаваемая пылью, хлопком или масляной пленкой, крайне нерегулярна. Некоторые частицы, препятствующие гальваническому или активному осаждению, также могут быть покрыты металлом. Неорганические частицы могут быть проанализированы с помощью EDX, а органические вещества могут быть обнаружены с помощью FTIR.

Исследования по предотвращению удержания пузырьков были довольно глубокими. Существует много факторов, влияющих на вход пузырьков в отверстие: амплитуда колебания движения катода, расстояние между пластинами, вибрационные колебания и так далее. Наиболее эффективный способ предотвращения попадания пузырьков в отверстие - вибрация и столкновение. Также важно увеличить расстояние между пластинами и расстояние движения катода. Воздушное перемешивание в химических медных отстойниках и удары или вибрации в активированных баках практически бесполезны. Кроме того, важно улучшить смачиваемость химического покрытия медью, чтобы избежать образования пузырьков во время предварительной обработки. Поверхность, покрытая жидкостью, может быть связана с размером водородного пузырька до его утечки или разрыва. Очевидно, есть надежда, что пузырьки будут исключены из отверстия до того, как они станут больше, чтобы не препятствовать обмену растворами.

Пустые отверстия, связанные с сухой мембраной

А. Описание характеристик

Краевой зазор (боковой зазор), то есть зазор расположен ближе к поверхности пластины. Обычно они вызваны сопротивлением в отверстиях. Их ширина составляет около 50 - 70 микрон, расстояние от поверхности платы 50 - 70 мм, с зазорами на краю. Он может находиться на одной или обеих сторонах платы, что может привести к полному или частичному отключению. Разрывы, вызванные химическим покрытием медью, гальванической медью и свинцовым / оловянным покрытием, в основном расположены в центре отверстия. Разрыв, вызванный бочкообразной трещиной, также физически отличается от разрыва, вызванного сухой мембраной.

В. Недостаточный механизм

Разрыв на краю отверстия или отверстия происходит потому, что антикоррозионный агент входит в отверстие и не удаляется во время проявления. Это препятствует покрытию медью, оловом и припоем. При удалении пленки антикоррозионный агент удаляется, а химическая медь травляется. Как правило, после проявления трудно найти антикоррозионный агент в отверстии. Местоположение отверстия и ширина дефекта являются основной основой для определения отверстия и отверстия на краю. Почему сопротивление попадает в отверстие? Давление воздуха в отверстиях, покрытых антикоррозионным агентом, на 20% ниже атмосферного давления. При нанесении пленки воздух в отверстии нагревается, а когда воздух охлаждается до комнатной температуры, давление воздуха снижается. Давление воздуха заставляет антикоррозионный агент медленно вливаться в отверстие, пока оно не образуется.

Есть три основных фактора, которые приводят к глубине скорости потока сопротивления, а именно:

(1) В переднем отверстии пленки есть вода или пар.

(2) Маленькие отверстия с высоким соотношением сторон, например, отверстие 0,5 мм.

(3) Время съемки и разработки слишком длинное.

Основная причина, по которой водяной пар остается в отверстии, заключается в том, что вода может снизить вязкость антикоррозионного агента, чтобы он быстрее попадал в отверстие. Маленькие отверстия с высоким отношением толщины к диаметру более подвержены проблемам пустоты, так как эти отверстия сложнее высушить. Антиэрозионные средства в иглах также сложнее сформировать. Чем дольше до проявления, тем больше антикоррозионных агентов попадает в отверстие. Проблемы с обработкой поверхности и автоматическими мембранными соединениями возникают чаще.

С. Избегать отверстий вокруг отверстий или отверстий

Лучший и простой способ избежать отверстий вокруг отверстий или отверстий - увеличить степень сушки после обработки поверхности. Если отверстие сухое, вокруг отверстия нет отверстий или полостей. Независимо от продолжительности хранения, плохое проявление не вызывает боковых отверстий или отверстий. После добавления сухости старайтесь поддерживать как можно меньше времени между пленкой и проявителем, но следует учитывать проблемы стабильности. Границы отверстия или отверстия пусты, если:

Может появиться отверстие (ранее не было):

(1) После установки нового оборудования для обработки поверхностей и сушки.

(2) Возникли неисправности в оборудовании для обработки поверхностей и сухой части.

(3) Производство небольших диафрагменных пластин с высоким отношением толщины к диаметру.

(4) Замена антикоррозионного агента или замена на толстую сухую пленку.

(5) Использование вакуумных мембранных машин.

В худшем и редком случае антикоррозионный агент образует слой маски в отверстии. Похоже, что слой маски был затолкан в отверстие глубиной 50 - 70 микрон. Поскольку маска предотвратит попадание раствора, она будет выглядеть как общая краевая полость на одном конце отверстия, и полость будет простираться от другого конца отверстия до большинства отверстий. Толщина покрытия уменьшается при приближении к центру отверстия.

Многие заводы по производству печатных плат перешли на процесс прямого гальванического покрытия, иногда подключенного к клейким станкам. Если последующая сушка будет недостаточной, на краю могут появиться отверстия. Для того, чтобы отверстие было полностью сухим, сухая часть должна быть очень адекватной.

4. Отверстия, связанные с укрытием

Во время маскировки, если маска плоха, травитель попадает в отверстие, чтобы травить осажденную медь. Механическое повреждение маски происходит динамически, с меньшим количеством отверстий в верхней и нижней маске. Аналогичным образом, маска очень слаба, что приводит к отрицательному давлению в отверстии, что в конечном итоге приводит к дефектам маски. Этот слой маски снижает отрицательное давление, а противоположные маски легче выживают. Маска с одной стороны разрывается, травитель входит в отверстие, сначала травит медь со стороны маски разрыва. С другой стороны, маска блокирует выход травителя, обмен травителем слишком мал, поэтому рисунок полости также более симметричен, указывая на толщину меди на одном конце и тонкий на другом. В зависимости от степени повреждения маски ситуация может быть различной. В крайнем случае вся медь, проходящая через отверстие, будет травлена.

5. Прямое гальваническое покрытие

Прямое гальваническое покрытие позволяет избежать традиционного химического медного покрытия, но имеет три этапа предварительной обработки; Например: процесс на основе палладия, процесс на основе углеродной пленки, процесс на основе органической проводящей пленки. В любом случае, который может повлиять на осаждение катализатора или когда осаждается проводящая пленка полимера, мономерное осаждение и осаждение полимерной композиции образуют пустоты. Большинство процессов на углеродных, графитовых и палладиевых пленках основаны на соответствующей регулировке стенок отверстий с использованием катионов полимерного электролита и органических каталитических слоев, содержащих противоположные заряды. Для достижения лучшей каталитической адсорбции. Конечно, химическое осаждение меди на практике оказалось хорошим технологическим шагом, таким как очистка стенок отверстий, регулировка, каталитическое осаждение и т. Д. В процессе прямого гальванического покрытия применяется надлежащим образом. Конечно, здесь не возникнет особых проблем в ваннах с химическим покрытием меди, таких как производство водорода.

При использовании технологии прямого гальванического покрытия часто возникают особые проблемы, если она не выполняется в соответствии с условиями, рекомендованными поставщиком зелья. Например, в процессе углеродной пленки, как правило, не рекомендуется стирать поверхность пластины после осаждения углеродной пленки, так как щетка удаляет частицы углеродной пленки с края отверстия. В этом случае процесс гальванизации затрудняет своевременное проникновение с медной поверхности в центр отверстия или даже вообще недоступен. Если углеродная пленка отверстия с одной стороны пластины очищается, ее можно также гальванизировать с другой стороны. Однако эффект гальванизации постепенно уменьшается, и покрытая медь может не соединяться с медной поверхностью с другой стороны. Результаты аналогичны растрескиванию маски в процессе изготовления маски. Если пемзовый порошок распыляется после каталитического осаждения в углеродных пленках или графитовых процессах, то могут также возникать пустоты. Выбрасываемые частицы пемзового порошка могут проникать в отверстие с высокой скоростью и смывать частицы каталитического слоя. С другой стороны, графитовый процесс, похоже, выдерживает обработку пемзы.

6. отверстия, связанные с гальванической медью и гальваническим свинцом (до чистого олова)

А. Внутренние причины пузырьков

К счастью, кислотные медные ванны имеют очень высокую эффективность батареи, поэтому производство водорода в лучшем покрытии является небольшой проблемой. Необходимо избегать условий, которые могут привести к образованию водорода, таких как высокая плотность тока и колебания выпрямителя, которые приводят к кратковременному дрейфу большой плотности тока. Некоторые оловянные / свинцовые или оловянные ванны менее эффективны, чем медные ванны. Генерация водорода становится важной проблемой. Одним из интересных разработок для предотвращения фракционирования водорода является добавление « антиосаждающей добавки». Эти органические соединения, такие как производные капроламида, могут участвовать в окислительно - восстановительной реакции, которая забирает атомы до образования молекул водорода. Состояние водорода предотвращает образование пузырьков. Восстановленная « антивогнутая добавка» перекисывается в аноде и переносится в катод для возобновления цикла.

В. Внешние причины пузырьков

Самая очевидная внешняя причина пузырьков заключается в том, что они заполняют отверстия, прежде чем пластины погружаются в раствор. Чтобы выпустить воздух из отверстия перед погружением платы в жидкость, некоторые дизайнеры гальванических приспособлений пытаются сформировать определенный угол между платой и зажимом. Весловое перемешивание может создать достаточный перепад давления, чтобы вытеснить пузырьки из отверстия. Использование сжатого воздуха для перемешивания жидкости (впрыска воздуха) через поверхность пластины также помогает удалить пузырьки. Конечно, аэрозольное перемешивание само по себе также является газом, смешанным в резервуар, воздух входит в циркуляционный фильтрационный насос, чтобы создать поток перенасыщенной жидкости, в месте скопления образуются пузырьки, также образуются пузырьки на дефектах стенки отверстия. Некоторые производители страдают от этой проблемы и переходят на безвоздушное перемешивание (распыление раствора).

Помимо сопротивления остаткам и пузырькам, препятствующим гальваническому покрытию, другие очевидные проблемы, которые приводят к разрыву покрытия, включают плохую проницаемость и засорение инородного тела. Плохая проницаемость покрытия может привести к отсутствию меди в середине, но это очень экстремальная ситуация. Обычно толщина меди в центре отверстия недостаточна для соответствия критериям приемки. В кислотных ваннах с медным покрытием плохая проницаемость вызвана следующими причинами: неправильное отношение меди к кислоте, загрязнение покрытием, низкая или недостаточная органическая добавка, плохое распределение тока, эффект засорения или перемешивания. В случае обнаружения загрязнения частицами, главным образом из - за неисправности циркуляционного или фильтрующего насоса, низкой частоты инверсии резервуара, повреждения анодного мешка или дефекта катодной пленки.

7. Разрыв в результате травления меди

Если есть какие - либо проблемы с покрытием металлическим антикоррозионным агентом, медь в сквозном отверстии подвергается травлению, что приводит к разрыву. В этом случае пустоты возникают из - за травления меди, а не из - за неоткрытой меди. Это несколько противоречит приоритетам. Здесь все еще нужно подчеркнуть, что медь была травлена, что приведет к пустоте.

Первый возможный сценарий, который может привести к потере меди, заключается в том, что медь окисляется, если остаточная влага находится в отверстии во время химического медного покрытия или слишком долго помещается перед следующей операцией, или в коррозионной атмосфере. Медь растворяется на этапе предварительного погружения. Другой вариант - чрезмерное микротравление перед гальваническим покрытием. Во - вторых, медь, покрытая химической медью, может упасть. Можно увидеть, является ли химическое покрытие медью прямым золотом или тепловым ударом. Такие пробелы возникают в результате неправильного состава ванн с химическим покрытием медью, привязки обработанного раствора, плохой химической медной адгезии из - за неправильного регулирования дезактивации, катализатора или ускорителя.

При сварке на волнах, выравнивании горячего воздуха или других стадиях высокотемпературной обратной сварки или при моделировании теплового напряжения на стенке отверстия появляются медные дефекты (трещины, отслоения). Причины этих проблем часто необходимо проследить до предварительной обработки стенок отверстий и начальных этапов металлизации отверстий. Стены отверстия могут иметь много причин. В зависимости от процесса изготовления, он может быть прослежен до предыдущих этапов, таких как бурение скважин, или это может произойти только в процессе свинцового / оловянного покрытия. Тем не менее, форма и расположение полости часто могут дать нам некоторые подсказки, чтобы исследовать коренные причины проблемы. Разрыв в стенке отверстия обычно вызван взаимодействием различных технологических условий. Они могут действовать одновременно или иметь последовательность. Только тщательный анализ дефектных характеристик на этапе процесса может точно определить источник.