Технология PCB - как обеспечить электропроводность с высокой поперечной и малой апертурой

When the diameter of the via hole gets smaller and the thickness-to-diameter ratio gets higher and higher, труднее обеспечить хорошее металлическое покрытие отверстий. It is also very challenging to ensure the uniformity of the metal in the hole and protect the metal in the hole from being сортhed away during pattern plating and subsequent masking and etching. в данной статье перечисляются многочисленные причины дырок в медном слое, discusses how to identify the underlying problems, Были высказаны и некоторые предложения по избежанию этих проблем в процессе производства.

Holes in the conductive layer in the vias are caused by different reasons and exhibit different characteristics, Но есть одно общее, То есть, металлическое покрытие слоя проводимости в отверстии недостаточно или нет металлического покрытия. Theoretically, Эта проблема возникает в двух случаях: недостаточное осаждение металлов, или после отложения достаточного количества металла, some of the metal is lost for some reason. Ненадлежащие параметры гальванизации могут привести к недостаточному осаждению металлов, such as bath chemical composition, катодное движение, current, распределение плотности тока, or plating time, etc. This may also be caused by foreign matter on the surface of the hole that prevents metal deposition, пузырь, dust, хлопчатобумажная или органическая пленка, and dirt. Если поверхность стенки отверстия не обрабатывается, it is not conducive to the deposition of the plating solution, может также вызывать плохой осадок металлов, such as rough drilling, образование трещин, or "pink circles". "съесть" медь из проходного отверстия может быть вызвано действием химических факторов, травление, or mechanism, отверстие для дутья, cracks, отслаивание осадочного слоя.

- - -

в данной работе анализируются дефекты и причины в последовательности этапов процесса металлизации сквозных отверстий, изучаются возможные места возникновения проблемы, а также шаги, ведущие к перфорации. а также использовать классические проблемы для анализа и решения полезных факторов, таких, как определение формы и местоположения полости, и указать пути исправления проблемы.

В ходе предыдущих этапов металлизации могут возникать кавитационные элементы в отверстии:

A. Drilling

Worn drill bits or other improper drilling parameters may tear the copper foil and dielectric layer and form cracks. стеклянное волокно также может быть разорвано вместо резки. Whether the copper foil will tear from the resin depends not only on the quality of the drilling, также зависит от прочности склейки медной фольги и смолы. A typical example is: the bond between the oxide layer and the prepreg in the multilayer board is often weaker than the bond between the dielectric substrate and the copper foil, Поэтому большинство разрывов происходит на поверхности многослойного оксидного слоя. In the gold plate, разорван на более гладкой стороне медной фольги, unless the "revers treated copper foil" (revers treated foil) is used. поверхность окисления не прочно связана с препрегом, and it may also lead to a worse "pink circle", То есть, the copper oxide layer is dissolved in acid. грубая пористая стенка или грубая пористая стенка с розовым кольцом приведут к появлению пустот в многослойном Шве, which are called wedge woids or blow holes. клин WOID первоначально находился в стыке. The name also implies: the shape is like a "wedge", усадка образует пустоту, which can usually be covered by an electroplated layer. Если медный слой покрыт этими пазами, there will often be moisture behind the copper layer. в дальнейшем, such as выравнивание горячего дутья and high temperature treatment, evaporation of moisture (moisture) and wedge-shaped voids usually appear together. According to the position and shape, легко распознать и отличить от других типов пустоты.

В.

процесс очистки состоит в том, чтобы химически удалять смолу с внутренней медной оболочки. Эта жирность первоначально была вызвана сверлением скважин. травление является дальнейшим углублением очистки, удаляет больше смолы, делает медь "выпуклой" из смолы и образует "тройную клавишу" или "трехстороннюю связь" с покрытием меди для повышения надежности межсоединений. перманганат используется для окисления смолы и "травления" ее. Во - первых, для обработки перманганата требуется расширение смолы. процесс нейтрализации позволяет удалять остатки перманганата. для протравки стекловолокна используются различные химические методы, как правило, фтористоводородная кислота. неадекватная очистка может привести к двум типам пустот: шероховатая смола, прилипшая к стенкам отверстий, может содержать жидкость, которая может привести к "пористому отверстию". остаточная грязь на медном покрытии может препятствовать хорошей комбинации медных / омедненных покрытий, приводить к "вытягиванию стенок отверстия" (вытягивание стенок отверстия) и т.д., например, при обработке при высокой температуре или связанных с ней испытаниях медное покрытие отделяется от стенок отверстия. отделение смолы может привести к отслоению стенок отверстия, трещинам и пустотам на медном покрытии. если остатки калийной соли марганцевой кислоты не удаляются полностью на этапе нейтрализации (точнее, 5, когда они восстанавливаются в реакции), то это может также привести к образованию пустот. в восстановительных реакциях обычно используются такие восстановители, как гидразин или гидроксиламин.

C. Catalytic steps before electroless copper deposition

The mismatch between decontamination/etching/Следует также рассмотреть вопрос о нехватке химического омеднения и отдельных шагов. Those who study the voids in the vias strongly agree with the uniform integrity of chemical treatment. традиционная последовательность предварительной обработки меди - очистка, наладка, activation (catalysis), acceleration (post-activation), and then into cleaning (leaching) washing, pre-soaking, это вполне соответствует принципу мёпи. For example, регулятор, a cationic polyester Electrolyte is used to neutralize the negative charge on the glass fiber, и необходимо правильно использовать, чтобы получить нужный положительный заряд: слишком мало модификаторов, the activation layer and adhesion are not good; too much modifier will form a film and lead to copper deposition Not good; so that the hole wall is pulled off. регулятор не полностью накрыт, and it is most likely to appear on the glass head. металлография, пустота проявляется в плохом медном покрытии на стеклянном волокне., или без меди. Others cause voids in the glass The reasons are: insufficient glass etching, перетравливание смолы, excessive glass etching, недостаточно каталитический, or poor activity of the copper sink. другие факторы, влияющие на охват активного слоя палладия на стенке отверстия, включают: температура активации, activation time, концентрация, etc. Если дыра на смоле, there may be the following reasons: manganate residues in the decontamination step, остатки плазмы, insufficient adjustment or activation, медно - ионная база менее активна.

полые отверстия, связанные с химическим покрытием меди

When looking at the hole in the hole, всегда проверять химическую ванну, and also look at the pre-treatment bath for electroless copper, но также охватывает общие проблемы химической меди, гальваническое медью, and lead/оловянная ванна. In general, Мы можем понять пузырь, solid matter (dust, cotton) or organic matter sticky, сухая мембрана может препятствовать осаждению гальванического или активационного раствора. пузырь популярный, there are external and internally generated bubbles. Иногда, когда пластина колеблется, пузырь может попасть в гнездо гнезда или отверстие для прохода. естественный пузырь вызван водородом, образующимся в результате реакции из раствора химической меди, кислород, возникающий на аноде в растворе водорода или гальванизации. кавитационная пустота имеет свои особенности: она обычно находится в самом центре отверстия и симметрично распределена в структуре фазы, that is, there is no copper within the same width of the face wall. если на поверхности стенки скважины есть пузырь, it will appear as small pits, вокруг дыры будут острые. The cavities caused by dust, хлопок или масляная пленка крайне нерегулярной формы. Some particles that prevent electroplating or activated deposition will also be wrapped by the plating metal. неорганические частицы могут анализироваться с помощью EDX, and organic substances can be checked by FTIR.

исследования по вопросу об избежании засорения пузырьков стали достаточно глубокими. There are many influencing factors: the swing amplitude of the cathode movement, расстояние между плитами, the vibration swing and so on. самый эффективный способ предотвращения попадания пузырьков в отверстие - вибрация и соударение. Важно также увеличить расстояние между пластинами и катодом. химический осадительный бассейн для смешивания воздуха и активации толчок или вибрация почти бесполезны. In addition, Важно также повысить смачиваемость химического омеднения, and to avoid air bubbles in the pre-treatment tide. поверхностная энергия гальванического покрытия зависит от размера пузыря водорода до его выпуска или разрыва. Obviously, желательно удалить пузырь из отверстия до его увеличения, не препятствовать обмену решениями.

полые отверстия, имеющие отношение к сухой пленке

A. описание характеристики

крайний зазор (крайний зазор), т.е. обычно они вызваны сопротивлением в отверстии. Они имеют ширину около 50 - 70 мкм, расстояние от поверхности платы 50 - 70 мкм, а края могут находиться на стороне или по обе стороны платы, что может привести к полному или частичному открытию пути. В большинстве случаев пустота, образовавшаяся в результате химического осаждения меди, меди и свинца, находится в самом центре отверстия. дыра, образовавшаяся в результате трещин в корпусе цилиндра, отличается в физических свойствах от дыры, образовавшейся в сухой мембране.

B. механизм дефекта

кавитация отверстия или края отверстия происходит потому, что антикоррозийный агент входит в отверстие и не удаляется в процессе проявления. она препятствует гальванизации меди, олова и припоя. когда пленка удаляется, антикоррозийный агент удаляется, химическая медь вытравляется. обычно трудно найти антикоррозионное средство в отверстии после проявления. расположение отверстий и ширина дефектов являются основными основами для определения дыр и краевых отверстий. Почему сопротивление попадает в отверстие? давление воздуха в отверстиях, покрытых антикоррозийными агентами, на 20% ниже атмосферного давления. когда вводится плёнка, воздух в отверстии нагревается, когда воздух охлаждается до комнатной температуры, давление снижается. давление воздуха замедляет поступление резиста в отверстие до образования.

есть три основных фактора, которые могут повлиять на глубину потока, а именно:

(1) в передней отверстии пленки есть вода или пар.

(2) Small holes with high aspect ratio, брать.5mm holes as an example.

(3) съемка и промывка слишком долго.

основная причина, по которой пар остается в отверстии, заключается в том, что вода может снизить вязкость антикоррозионного агента и быстрее попасть в отверстие. отверстие с большим диаметром, because such holes are more difficult to dry. антикоррозийное средство в отверстии. The longer time before development also allows more resist to flow into the holes. обработка поверхности и автоматическое нанесение покрытия.

С. избежание дырок вокруг дыр или дырок

The best and simple way to avoid holes or holes around holes is to increase the degree of drying after surface treatment. Если дыра сухая, no holes or cavities around the holes will occur. независимо от времени хранения, разработка была неэффективной, it will not cause holes or holes at the edges. добавлять осушитель, сводить к минимуму время между плёнкой и проявителем, but the stability problem should be considered. If the following situations occur, the orifice or the edge of the hole is empty

может появиться дырка (ранее не была):

(1) After installation of new surface treatment equipment and drying equipment.

У оборудования для обработки поверхности и части сушки возникли неполадки.

(3) Production of small orifice plates with high thickness-to-diameter ratio.

(4) антикоррозийный агент изменяется или превращается в толстую сухую плёнку.

(5) Use of vacuum film sticking machine.

самое худшее и редкое - это то, что противокоррозионное средство образует в отверстии маскирующее покрытие. как представляется, маска проскальзывается в отверстие на глубине 50 - 70 мкм. так как заслонка препятствует проникновению раствора, она будет отображаться на одном конце отверстия в качестве общей краевой полости, которая будет простираться от другого конца отверстия до большинства отверстий, при приближении покрытия к центру отверстия толщина покрытия становится тоньше.

Many printed board factories have switched to the direct electroplating process, Иногда он соединяется с машиной для вставки. If the subsequent drying is not sufficient, holes and holes at the edges may occur. To make the small holes fully dry, the drying section needs to be very sufficient.

отверстие, связанное с укрытием

в процессе маскировки, if the mask is not good, травильный агент протравляет осадок меди в отверстие. The mechanical damage of the mask occurs dynamically, and the upper and lower masks have less holes together. Similarly, маска слаба, resulting in negative pressure in the hole, В конечном счете это приведет к дефектам маски. This layer of mask can reduce the negative pressure, and the opposite mask is easier to survive. The mask on one side is broken, the etchant enters the hole, and the copper on the side of the broken mask is first etched away. С другой стороны, the mask blocks the exit of the etchant, and the exchange of the etchant is too little, Поэтому модель полости становится более симметричной, showing that one end is thick with copper and the other end is thin. Depending on the degree of mask damage, дело обстоит иначе. In extreme cases, all the through-hole copper is etched away.

прямое гальваническое

Direct electroplating avoids the traditional chemical copper deposition, but there are three types of pretreatment process steps; such as: palladium matrix process, carbon film process, and organic conductive film process. Any situation that can affect the deposition of catalysts, or when the polymer conductive film is deposited, monomer deposition and polymer composition deposition can form voids. большая углеродная пленка, graphite and palladium membrane processes rely on proper pore wall adjustment, using polymer electrolyte cations and organic catalytic layers containing opposite charges. In order to achieve better catalytic adsorption. Naturally, chemical copper deposition has been proved to be a good process step in practice, such as hole wall cleaning, adjustment, catalytic deposition, etc., are properly applied in the direct electroplating process. Конечно, special problems in the electroless copper bath, водород, will not occur here.

при использовании технологии гальванизации обычно возникают особые проблемы, если она не осуществляется на условиях, рекомендованных поставщиком фармацевтических препаратов. например, в процессе углеродной пленки, как правило, не рекомендуется стирать поверхность платы после осаждения углеродной пленки, поскольку щётка удаляет частицы углеродной пленки на краю отверстия. в таких случаях процесс гальванизации затруднен своевременным попаданием с поверхности меди в центр отверстия, а то и вовсе отсутствует. Если углеродная пленка с одной стороны пластины была очищена, то с другой стороны может быть произведено гальваническое покрытие. Однако эффект гальванизации постепенно снижается, и гальванизированная медь может быть недоступна для связи с поверхности меди с другой стороны. Результаты напоминают о разрыве маски в процессе маскировки. если в процессе углеродной пленки или графита после каталитического осаждения распыление пемза также имеет место, то образуется пробел. струйные частицы пемза могут быстро попадать в отверстие и смывать частицы слоя катализатора. С другой стороны, графитовый процесс, как представляется, выдерживает обработку пемзового раствора.

6. Holes related to copper electroplating and lead-tin electroplating (to pure tin)

А.

К счастью, the acid copper plating bath has a very high cell efficiency, so hydrogen generation in a better bath is a small problem. What needs to be avoided is the conditions that are likely to cause hydrogen generation, such as high current density and rectifier fluctuations that cause short-term large current density drift. консервы/lead baths or tin baths are less efficient than copper baths. производство водорода стало важной проблемой. An interesting development in avoiding the generation of hydrogen fractionation is the addition of "antipititting additives". Эти органические соединения, such as caprolactam derivatives, may participate in redox reactions, taking away atoms before forming hydrogen molecules. The state of hydrogen prevents the generation of bubbles. The reduced "anti-pit additive"' is re-oxidized at the anode and transferred to the cathode to restart the cycle.

внешние причины пеноматериалов

внешняя причина образования пузырьков наиболее очевидна в том, что перед погружением платы в раствор в отверстие проникает пузырь.. для отвода воздуха в отверстие перед погружением плиты в паз, some electroplating fixture designers have experimented with forming a certain angle between the board and the fixture. перемешивание лопастей может вызвать достаточно перепада давления, вытеснить пузырь из отверстия. Using compressed air through a sprayer to agitate the liquid (air sparging) through the surface of the plate also helps to drive away air bubbles. Конечно, the spray stirring itself is also a kind of gas, mixed into the tank, the air enters the circulating filter pump to produce a supersaturated liquid flow, which will form bubbles at the gathering position, образование пузырьков в дефектах стенки отверстия. Some manufacturers are troubled by this problem and turn to airless agitation (solution spraying).

Наряду с предотвращением остатков и пузырей, препятствующих гальваническому покрытию, возникают и другие очевидные проблемы, приводящие к кавитации гальванических покрытий: просачиваемость и засорение посторонних предметов. разница проницаемости гальванизации может привести к отсутствию меди в середине, но это очень экстремальная ситуация. как правило, толщина отверстия не соответствует стандарту приемки. При обнаружении загрязнения частицами, главным образом из - за неисправности циклов или фильтрующих насосов, частота обратного вращения канавок является слишком низкой. анодный мешок поврежден или катодная мембрана повреждена.

7. Voids caused by copper being etched

В случае возникновения каких - либо проблем с гальваническим металлическим антикоррозионным составом медь, находящаяся в проходном отверстии, попадает в травильный состав и образует пустоту. в таких случаях пустота вызвана коррозионной медью, а не неочищенной медью. Это немного противоречит приоритетам. Здесь все еще необходимо подчеркнуть, что медь разъедается, что ведет к пустоте.

В первом случае потери меди могут быть вызваны окислением, если в отверстиях химического осаждения остается влага или если медь остается слишком долго до следующей операции или в коррозионном воздухе. медь растворяется перед препрегом. Другая возможность - чрезмерная коррозия перед гальванизацией. Во - вторых, химически покрытая медь может упасть. видно, что это был прямой золотой фазой или же термический толчок после химического омеднения. Такие кавитации образуются из - за неправильного состава химических зол, обработки полостей раствора, дезактивации, модификации катализатора или катализатора, что приводит к нехватке адгезии химического осаждения меди.

When wave soldering, hot air leveling, or other high-temperature reflow soldering steps or simulated thermal stress testing, copper defects (cracks, peeling) on the hole wall occur. Основные причины таких проблем, как правило, связаны с предварительной обработкой стенок отверстий и начальным этапом металлизации отверстий. The hole wall can have many causes. по технологии производства, it can be traced back to the previous steps such as drilling, or it can only occur during lead/лужение. However, the shape and location of the cavity can often provide us with some Clues query the root of the problem. Hole wall voids are often caused by the mutual influence of multiple process conditions. They may act at the same time, or they may have a sequence. только тщательный анализ характеристик дефектов в процессе, можно быстро найти корень.