Dépôt de cuivre, également connu sous le nom de cuivrage chimique, en abrégé PTH. Son objectif principal est de déposer une couche de cuivre mince et uniforme sur les surfaces non-conductrices des cartes de circuits imprimés, telles que les parois de trous isolées et certaines zones spécifiques de feuilles non en cuivre, par le biais de réactions chimiques, conférant ainsi de la conductivité aux pièces initialement non-conductrices, jetant les bases des processus ultérieurs de galvanoplastie du cuivre et, finalement, en réalisant une interconnexion électrique intercouche des cartes de circuits imprimés.
En prenant l'exemple d'une carte de circuit imprimé multi-couche, les connexions électriques entre les couches doivent être établies via des vias. Après le perçage, la paroi du trou est isolée et sans traitement par immersion du cuivre, le courant ne peut pas traverser le trou pour obtenir une conduction intercouche. La couche de cuivre est comme la construction d'un « pont », permettant au courant de circuler en douceur entre les couches, garantissant ainsi l'intégrité et la fonctionnalité de l'ensemble du système électrique du circuit imprimé. S'il y a des problèmes avec le processus de dépôt de cuivre, tels qu'un dépôt inégal de couche de cuivre, une épaisseur insuffisante ou des défauts tels que des vides, cela peut entraîner une transmission de signal instable, des courts-circuits ou des circuits ouverts, affectant sérieusement les performances et la durée de vie de la carte de circuit imprimé.
Flux du processus de dépôt de cuivre
prétraitement
Ébavurage : Après le perçage, les trous des circuits imprimés peuvent produire des bavures et des débris de perçage peuvent rester à l'intérieur des trous. Retirez ces bavures et copeaux de forage par brossage et meulage mécaniques pour assurer un traitement ultérieur en douceur, éviter d'endommager la paroi et la surface du trou et affecter l'effet de dépôt de cuivre.
Gonflement : pour les panneaux multi-couches, la résine époxy de la couche interne peut être endommagée pendant le processus de perçage. Utilisez des agents gonflants spécifiques, tels que des composés organiques à base d'éther, pour ramollir et gonfler la résine époxy, en préparant les étapes de déforage ultérieures pour garantir une élimination efficace des débris de forage et améliorer l'adhésion entre la paroi des pores et la couche de cuivre.
Enlevez la colle et les débris de forage : Grâce à la forte propriété oxydante du permanganate de potassium, à haute température et dans des conditions fortement alcalines, il subit une réaction de fissuration oxydative avec des débris de forage de résine époxy gonflés et ramollis pour l'éliminer. Par exemple, à une certaine température et dans un environnement alcalin, le permanganate de potassium réagit avec les chaînes carbonées de la résine époxy, les provoquant à se briser et à se décomposer, atteignant ainsi l'objectif de nettoyer la paroi des pores.
Neutralisation : Éliminez les substances résiduelles telles que le permanganate de potassium, le permanganate de potassium et le dioxyde de manganèse du processus d'utilisation du permanganate de potassium pour éliminer les débris de forage. Étant donné que les ions manganèse appartiennent aux ions de métaux lourds, ils peuvent provoquer un « empoisonnement au palladium » lors des étapes d'activation ultérieures, provoquant la perte des ions ou des atomes de palladium de leur activité d'activation, affectant ainsi l'effet de métallisation des pores. Il faut donc les éliminer soigneusement.
Élimination de l'huile/nettoyage des trous : utilisation d'agents d'élimination de l'huile spécialisés pour éliminer les taches d'huile et autres impuretés de la surface du panneau. Dans le même temps, grâce à l'action de l'agent porogène, les propriétés de charge de la paroi des pores sont ajustées pour rendre sa surface chargée positivement, favorisant ainsi une adsorption uniforme ultérieure du catalyseur.
Micro-gravure : utilisation d'une solution de micro-gravure pour éliminer les oxydes et autres impuretés sur la surface du cuivre, et micro-rugosité de la surface du cuivre. Cela améliore non seulement la capacité de liaison entre la surface du cuivre et le cuivre électrolytique ultérieur, mais fournit également un environnement de surface plus approprié pour l'adsorption des catalyseurs.
Immersion acide : nettoyez la poudre de cuivre fixée à la surface du cuivre après une micro-gravure pour garantir la pureté de la surface du cuivre et créer des conditions favorables pour les étapes d'activation ultérieures.
catalyse
Pré-immersion : empêche le nettoyage incomplet du processus précédent et les impuretés de pénétrer dans le coûteux réservoir de palladium, tout en mouillant les parois des pores de la résine époxy pour favoriser l'adsorption du catalyseur sur la surface de la plaque. Le réservoir de pré-trempage et le réservoir d'activation ultérieur ont fondamentalement la même composition à l'exception de l'absence de palladium.
Activation : Cette étape utilise généralement des catalyseurs tels que Pd/Sn ou Pd/Cu pour permettre aux micelles de palladium chargées négativement en surface d'adhérer aux parois des pores grâce à l'action du polymère mésoporeux. Grâce au traitement d'activation, des sites actifs catalytiques sont fournis pour un dépôt chimique ultérieur du cuivre, permettant aux ions cuivre de subir des réactions de réduction au niveau de ces sites actifs.
Accélération : retirez la partie colloïdale de la couche externe de particules de palladium colloïdal, exposant le noyau de palladium catalytique, assurant une bonne adhérence entre la couche de placage de cuivre autocatalytique et la paroi des pores. Par exemple, les micelles de palladium adhèrent au panneau et, après lavage à l'eau et aération, une coque Sn (OH) 4 se forme à l'extérieur des particules de Pd, qui est éliminée par un accélérateur de type HBF4 pour exposer le noyau de palladium.
Dépôt chimique de cuivre : placez le circuit imprimé traité catalytiquement dans un réservoir de dépôt chimique de cuivre contenant des sels de cuivre (tels que le sulfate de cuivre) et des agents réducteurs (tels que le formaldéhyde). Sous l'action catalytique du noyau de palladium, les ions de cuivre sont réduits par le formaldéhyde et déposés sur les parois des pores des circuits imprimés et des surfaces sans feuilles de cuivre qui nécessitent une conductivité, formant progressivement une fine couche de cuivre. Au fur et à mesure que la réaction progresse, le cuivre chimique nouvellement généré et l'hydrogène, sous-produit de la réaction, peuvent servir de catalyseurs de réaction, favorisant ainsi la progression continue de la réaction et augmentant l'épaisseur de la couche de cuivre. Les types de dépôt chimique de cuivre peuvent être divisés en cuivre fin (0,25-0,5 μm), cuivre moyen (1-1,5 μm) et cuivre épais (2-2,5 μm) selon la demande.
post--traitement
Lavage à l'eau : une fois le dépôt de cuivre terminé, les produits chimiques résiduels sur la surface des cartes de circuits imprimés sont soigneusement éliminés par un lavage à l'eau en plusieurs -étapes afin d'éviter les effets néfastes des substances résiduelles sur les processus ultérieurs.
Séchage : utilisation de méthodes telles que le séchage à l'air chaud pour éliminer l'humidité de la surface du circuit imprimé, en le maintenant au sec pour un stockage et un traitement ultérieurs.
inspection de la qualité
Test de niveau de rétroéclairage : réalisez des tranches de paroi de trou et observez la couverture de cuivre déposé sur la paroi de trou à l'aide d'un microscope métallographique. Le niveau de rétroéclairage est généralement divisé en 10 niveaux, et plus le niveau est élevé, meilleure est la couverture du cuivre déposé sur la paroi du trou. Normalement, les normes de l’industrie exigent une note supérieure ou égale à 8,5. Grâce aux tests de niveau de rétroéclairage, l'uniformité et l'intégrité de la couche de cuivre déposée sur la paroi du trou peuvent être intuitivement comprises, et la qualité du cuivre déposé peut être jugée comme répondant aux exigences.
Détection de l'épaisseur de la couche de cuivre : utilisez des équipements professionnels tels que des jauges d'épaisseur à rayons X-pour mesurer l'épaisseur de la couche de cuivre déposée, en vous assurant qu'elle correspond à la plage d'épaisseur requise par la conception. Différents scénarios d'application et exigences de produits ont des normes variables pour l'épaisseur de la couche de dépôt de cuivre.
Test d'adhérence : utilisez des méthodes telles que le test du ruban adhésif pour tester l'adhérence entre la couche de cuivre et le substrat du circuit imprimé. Par exemple, utilisez un ruban adhésif spécifique pour coller sur la surface de la couche de cuivre, puis décollez-le rapidement et observez si la couche de cuivre s'est décollée, afin d'évaluer si l'adhésion est conforme à la norme. Une bonne adhérence est un indicateur important pour garantir la stabilité et la fiabilité de la couche de cuivre déposée.
Inspection de la paroi du trou : à l'aide d'un microscope ou d'autres outils, inspectez soigneusement la couche de cuivre sur la paroi du trou pour détecter la continuité, les défauts tels que les vides et les fissures, afin de garantir que la qualité de la couche de cuivre sur la paroi du trou répond aux exigences de fiabilité du circuit.
Points clés du contrôle du processus de dépôt de cuivre
Contrôle de la température : La vitesse de réaction lors du dépôt chimique du cuivre est très sensible à la température. Une température excessive et une vitesse de réaction rapide peuvent conduire à un dépôt inégal de la couche de cuivre, entraînant des défauts tels que la rugosité et les vides ; La température est trop basse, la vitesse de réaction est lente, l'efficacité du dépôt de cuivre est faible et l'épaisseur de la couche de cuivre est difficile à répondre aux exigences. Par exemple, la température d'un réservoir de cuivrage chimique doit généralement être contrôlée avec précision entre 25 et 35 degrés, en fonction de la formule de la solution chimique utilisée et des exigences du processus.
Contrôle du PH : La valeur du pH d'une solution peut affecter la forme des ions cuivre et l'activité des agents réducteurs. Des valeurs de pH inappropriées peuvent empêcher le bon déroulement de la réaction ou entraîner une diminution de la qualité de la couche de cuivre. Dans le processus de dépôt de cuivre, il est généralement nécessaire de contrôler la valeur du pH dans la plage alcaline de 11 à 13 et de maintenir une valeur de pH stable en ajoutant des ajusteurs de pH.
Contrôle de la concentration de la solution : La concentration des sels de cuivre, des agents réducteurs, des agents chélateurs et des autres composants de la solution doit être strictement contrôlée dans la plage spécifiée. Une concentration excessive ou insuffisante peut affecter la vitesse et la qualité du dépôt de cuivre. Par exemple, une faible concentration de sel de cuivre peut entraîner un taux de dépôt de cuivre lent et une épaisseur de couche de cuivre insuffisante ; Une concentration excessive d'agent réducteur peut provoquer une réaction excessive et affecter l'uniformité de la couche de cuivre. Il est nécessaire de tester et d’ajuster régulièrement la concentration du médicament pour s’assurer qu’il se trouve dans le meilleur état de traitement.
Contrôle du temps de réaction : Le temps de dépôt du cuivre détermine l'épaisseur finale de la couche de cuivre. Le temps est trop court et l’épaisseur de la couche de cuivre ne répond pas aux exigences de conception ; Un temps excessif gaspille non seulement des ressources, mais peut également conduire à des couches de cuivre épaisses, entraînant une cristallisation grossière et une diminution de l'adhérence. Selon les différents types de dépôt de cuivre et les exigences du processus, le temps de dépôt du cuivre doit être contrôlé avec précision. Par exemple, le temps de dépôt du cuivre pour le cuivre fin est généralement de 10 à 15 minutes, tandis que pour le cuivre moyen et épais, il doit être prolongé en conséquence.