Монтажна плата несе велику відповідальність за передачу сигналу та електричне підключення. Процес осадження міді на друкованих платах нагадує ключову ланку в наданні друкованій платі «життєвої сили», що має глибокий вплив на продуктивність друкованої плати та навіть усього електронного пристрою.
1, Концептуальний аналіз осадження міді на друкованих платах
Осадження міді на друкованих платах, також відоме як хімічне міднення або осадження міді, – це процес, у якому використовується власна каталітична реакція окиснення-відновлення для створення шару міді на поверхні друкованої плати. Принцип полягає у використанні певних хімічних агентів для сприяння реакції відновлення іонів міді в певних областях друкованої плати, таким чином відкладаючи та утворюючи шар міді.
На початку виробництва друкованих плат більшість матеріалів підкладки, наприклад скловолоконних плат, самі по собі не мали провідності. Щоб досягти різних функцій електронних пристроїв, схеми на друкованій платі повинні мати можливість плавно проводити струм. З’явився процес осадження міді для друкованих плат, який може «вирощувати» провідні шари міді на поверхні ізольованих підкладок, закладаючи основу для подальшої побудови складних схемних мереж.
2, Детальний процес технології осадження міді
Попередня обробка на ранній стадії
Очищення та дезактивація: Під час обробки підкладок друкованих плат поверхня може бути забруднена маслом, пилом та іншими забрудненнями. Ці забруднюючі речовини серйозно вплинуть на адгезію між мідним шаром і підкладкою в подальшому процесі осадження міді. Тому спочатку необхідно ретельно очистити основу професійними очисними засобами та обладнанням, щоб переконатися, що на поверхні немає залишків забруднень.
Обробка огрубіння: щоб підвищити адгезію між мідним шаром і підкладкою, необхідно зробити поверхню очищеної підкладки шорсткою. Цей процес зазвичай використовує такі методи, як хімічне травлення або механічне полірування для формування крихітних увігнутих опуклих структур на поверхні підкладки. Ці увігнуті опуклі структури можуть збільшити площу контакту між підкладкою та мідним шаром, так само як шорсткість стіни може зробити покриття кращим зчепленням, дозволяючи згодом нанесеному мідному шару міцніше з’єднатися з підкладкою.
Етап активації: активація є вирішальним етапом у процесі осадження міді. Субстрат, який пройшов шорсткість, необхідно занурити в активаційний розчин, що містить іони певних металів (наприклад, іони паладію). Іони паладію адсорбуються на поверхні підкладки та утворюють тонку плівку з каталітичною активністю. Ця тонка плівка діє як «каталізатор» хімічних реакцій, сприяючи подальшим реакціям відновлення іонів міді, які відбуваються переважно на її поверхні, забезпечуючи тим самим початкову точку для осадження шару міді.
Процес хімічного міднення
Конфігурація розчину для гальванічного покриття: розчин хімічного міднення є основним агентом для досягнення процесу осадження міді. Його основні компоненти включають солі міді (такі як сульфат міді), відновники (такі як формальдегід, гіпофосфіт натрію тощо), хелатні агенти (використовуються для стабілізації іонів міді в розчині для покриття) та різні добавки (такі як відбілювачі, вирівнювачі тощо, які використовуються для покращення якості та ефективності мідного шару). Ці компоненти мають бути налаштовані в точних пропорціях, а різні вимоги до друкованих плат і умови процесу можуть призвести до варіацій у рецептурах розчину для покриття.
Перебіг реакції: попередньо оброблену підкладку занурюють у попередньо підготовлений розчин хімічного міднення. За певних умов температури та рН іони міді в розчині для покриття піддаються окисно-відновним реакціям з відновниками під каталітичною дією активованих центрів на поверхні підкладки. Іони міді отримують електрони і відновлюються до металевих атомів міді, поступово відкладаючи шар міді на поверхні підкладки. У міру того, як реакція триває, шар міді безперервно потовщується, поки не досягне необхідної стандартної товщини.
Процедури постобробки
Етапи очищення: після міднення на поверхні друкованої плати залишаться залишки розчину для гальванування та побічні -продукти реакції. Якщо ці залишки не очистити вчасно, вони можуть негативно вплинути на роботу друкованої плати, наприклад, спричинити корозію та погіршити ефективність ізоляції. Тому необхідно кілька разів промити друковану плату великою кількістю води, щоб переконатися, що на поверхні немає залишків розчину для покриття.
Перевірка якості: це важлива частина процесу осадження міді, яка оцінює якість мідного шару за допомогою різних методів тестування. Наприклад, використання мікроскопа для спостереження за морфологією поверхні мідного шару та перевірки на наявність таких дефектів, як отвори та тріщини; Використання електронних зондів та іншого обладнання для аналізу складу та чистоти шарів міді; Використовуйте випробування опору, щоб перевірити, чи відповідає провідність мідного шару вимогам. Тільки друковані плати, які пройшли сувору перевірку якості, можуть потрапити на наступні етапи обробки.
Обробка пасивацією: щоб покращити корозійну стійкість мідного шару та продовжити термін служби друкованої плати, обробку пасивацією зазвичай проводять на друкованій платі з мідним покриттям. Пасивація — це утворення надзвичайно тонкої пасиваційної плівки на поверхні друкованої плати, яка може запобігти зовнішньому кисню, волозі та іншим хімічним реакціям із шаром міді, тим самим захищаючи шар міді. Загальні методи пасивації включають хімічну пасивацію та електрохімічну пасивацію.
3. Важлива роль процесу осадження міді
Побудова провідних шляхів: Основна функція осадження міді на друкованих платах полягає у створенні провідних шляхів на ізоляційних підкладках. У сучасних електронних пристроях різні електронні компоненти повинні бути з’єднані між собою за допомогою схем для досягнення передачі сигналу та функціональної координації. Шар міді, утворений процесом осадження міді, схожий на «магістраль», яка дозволяє струму плавно протікати по друкованій платі, щільно з’єднуючи різні електронні компоненти разом, щоб забезпечити нормальну роботу всього електронного пристрою.
Покращення продуктивності передачі сигналу: мідь має хорошу провідність і низький опір, що надає мідному шару, утвореному в процесі осадження міді, значну перевагу в передачі сигналу. У -високочастотних колах швидкість передачі та якість сигналів є вирішальними. Мідні шари можуть ефективно зменшити втрати та спотворення під час передачі сигналу, забезпечуючи швидку та точну передачу сигналів до різних електронних компонентів, тим самим покращуючи швидкість роботи та стабільність роботи електронних пристроїв. Наприклад, на друкованій платі комунікаційного обладнання 5G високоякісний-процес осадження міді відіграє ключову роль у забезпеченні стабільної передачі високо-швидкісних сигналів.
Підвищення механічної міцності друкованої плати: на додаток до своєї провідної функції шар міді, утворений осадженням міді, також може певною мірою підвищити механічну міцність друкованої плати. Шар міді щільно з’єднаний з підкладкою, що може підвищити загальну міцність і опір вигину друкованої плати, роблячи її менш схильною до руйнування або пошкодження під впливом зовнішніх сил. Це особливо важливо для електронних пристроїв, які потрібно використовувати в складних середовищах, таких як друковані плати в автомобільній електроніці, аерокосмічному обладнанні тощо.
4, Фактори, що впливають на якість осадження міді
Склад і стабільність розчину для гальванічного покриття: як згадувалося раніше, склад розчину для безгальванічного міднення є складним, а вимоги до пропорцій суворі. Надмірна або недостатня концентрація іонів міді в розчині для покриття може вплинути на швидкість осадження та якість мідного шару. Надмірна концентрація може призвести до швидкого зростання мідного шару, що призведе до таких дефектів, як шорсткість і пористість; Якщо концентрація занадто низька, швидкість покриття буде надто повільною, а ефективність виробництва буде низькою. Крім того, вміст і стабільність відновників, комплексоутворювачів і добавок у розчині для покриття може мати значний вплив на якість мідного шару. Будь-які коливання або погіршення якості будь-якого компонента можуть спричинити зміни в продуктивності розчину для покриття, тим самим впливаючи на ефект осадження міді.
Контроль параметрів процесу: під час процесу осадження міді необхідний точний контроль параметрів процесу, таких як температура, значення pH і час реакції. Надмірна температура може прискорити швидкість реакції розчину для покриття, але це може призвести до грубої кристалізації мідного шару та зниження якості поверхні; Якщо температура занадто низька, швидкість реакції може сповільнитися і навіть перешкодити нормальному протіканню реакції. Значення pH має значний вплив на стабільність і реакційну здатність розчину для покриття, і різні склади розчину для покриття мають відповідні діапазони значень pH. Час реакції занадто короткий, а товщина мідного шару недостатня для задоволення вимог провідності та продуктивності ланцюга; Якщо час реакції надто довгий, це може призвести до того, що мідний шар буде занадто товстим, збільшити витрати, а також може призвести до інших проблем з якістю, таких як зниження адгезії між мідним шаром і підкладкою.
Матеріал підкладки та ефект попередньої-обробки. Різні матеріали підкладок друкованих плат мають різні характеристики поверхні та сумісність із шарами міді. Наприклад, характеристики підкладок, таких як скловолоконна плита та поліімідна плита, під час осадження міді змінюються. Водночас якість попередньої обробки підкладки безпосередньо впливає на адгезію та загальну якість мідного шару. Якщо очищення не є ретельним, ефект шорсткості слабкий або активація недостатня під час процесу попередньої обробки, це призведе до слабкого зв’язку між шаром міді та підкладкою, що призведе до таких дефектів, як розшарування та утворення пухирів.