PCB (друкована плата) є важливим компонентом сучасних електронних продуктів, що забезпечує з’єднання та функції різних електронних компонентів. Процес виробництва друкованої плати складається з кількох ключових етапів, одним із яких є нанесення міді на підкладку. У цій статті ми розглянемо методи нанесення міді на підкладки друкованих плат під час виробничого процесу та заглибимося в різні методи, які використовуються, такі як міднення та гальванічне покриття.
1. Безелектричне міднення: опис, хімічний процес, переваги, недоліки та області застосування.
Щоб зрозуміти, що таке неелектричне міднення, важливо зрозуміти, як воно працює. На відміну від електроосадження, яке покладається на електричний струм для осадження металу, неелектролітичне міднення є автофоретичним процесом. Це включає в себе контрольоване хімічне відновлення іонів міді на підкладці, що призводить до однорідного та конформного шару міді.
Очистіть субстрат:Ретельно очистіть поверхню основи, щоб видалити будь-які забруднення або оксиди, які можуть перешкоджати адгезії. Активація: для початку процесу гальванічного покриття використовується розчин для активації, що містить каталізатор дорогоцінного металу, наприклад паладій або платину. Це рішення полегшує нанесення міді на підкладку.
Занурте в розчин покриття:Занурте активовану підкладку в розчин безгальванічного міднення. Розчин для покриття містить іони міді, відновники та різні добавки, які контролюють процес осадження.
Процес гальванічного покриття:Відновник у розчині для гальванічного покриття хімічно відновлює іони міді до металевих атомів міді. Потім ці атоми зв’язуються з активованою поверхнею, утворюючи суцільний однорідний шар міді.
Промийте і висушіть:Після досягнення бажаної товщини міді підкладка виймається з резервуара для покриття та ретельно промивається, щоб видалити будь-які залишки хімікатів. Висушіть покриту основу перед подальшою обробкою. Процес хімічного міднення Хімічний процес безгальванічного міднення включає окисно-відновну реакцію між іонами міді та відновниками. Ключові етапи процесу включають: Активація: використання каталізаторів із благородних металів, таких як паладій або платина, для активації поверхні підкладки. Каталізатор забезпечує необхідні місця для хімічного зв'язку іонів міді.
Відновник:Відновник у розчині для покриття (зазвичай формальдегід або гіпофосфіт натрію) ініціює реакцію відновлення. Ці реагенти віддають електрони іонам міді, перетворюючи їх на металеві атоми міді.
Автокаталітична реакція:Атоми міді, що утворюються в результаті реакції відновлення, реагують з каталізатором на поверхні підкладки, утворюючи однорідний шар міді. Реакція протікає без необхідності зовнішнього струму, що робить її «безелектричним покриттям».
Контроль швидкості осадження:Склад і концентрація розчину для покриття, а також такі параметри процесу, як температура та рН, ретельно контролюються, щоб забезпечити контрольовану та рівномірну швидкість осадження.
Переваги міднення Однорідність:Безелектричне міднення має чудову рівномірність, забезпечуючи однакову товщину складних форм і поглиблених ділянок. Конформне покриття: цей процес забезпечує конформне покриття, яке добре зчіплюється з геометрично нерегулярними підкладками, такими як друковані плати. Хороша адгезія: мідне покриття без гальванічного очищення має міцне зчеплення з різноманітними матеріалами підкладки, включаючи пластик, кераміку та метали. Вибіркове нанесення мідного покриття: мідне покриття без електроліту може вибірково наносити мідь на певні ділянки підкладки за допомогою методів маскування. Низька вартість: Порівняно з іншими методами міднення без електроліту є економічно ефективним варіантом нанесення міді на підкладку.
Недоліки безгальванічного міднення Нижча швидкість осадження:Порівняно з методами гальванічного нанесення мідного покриття зазвичай має нижчу швидкість осадження, що може подовжити загальний час процесу нанесення гальванічного покриття. Обмежена товщина: мідне покриття без гальванічного очищення зазвичай підходить для нанесення тонких мідних шарів і, отже, менш підходить для застосувань, які вимагають більш товстого нанесення. Складність: процес вимагає ретельного контролю різних параметрів, включаючи температуру, рН і хімічні концентрації, що робить його більш складним у реалізації, ніж інші методи гальванічного покриття. Утилізація відходів: утилізація розчинів для покриття відходів, що містять токсичні важкі метали, може створити екологічну проблему та вимагає обережного поводження.
Області застосування безгальванічного міднення Виробництво друкованих плат:Безелектричне міднення широко використовується у виробництві друкованих плат (PCB) для формування провідних доріжок і наскрізних отворів. Напівпровідникова промисловість: відіграє важливу роль у виробництві напівпровідникових пристроїв, таких як носії мікросхем і свинцеві каркаси. Автомобільна та аерокосмічна промисловість: міднення без електроліту використовується для виготовлення електричних роз’ємів, перемикачів і високоефективних електронних компонентів. Декоративні та функціональні покриття: мідне покриття без електроліту можна використовувати для створення декоративних покриттів на різноманітних підкладках, а також для захисту від корозії та покращення електропровідності.
2. Обміднення на підкладці друкованої плати
Покриття міддю на підкладках друкованих плат є критичним етапом у процесі виробництва друкованих плат (PCB). Мідь зазвичай використовується як матеріал для гальванічного покриття через її відмінну електропровідність і чудову адгезію до основи. Процес міднення передбачає нанесення тонкого шару міді на поверхню друкованої плати для створення провідних шляхів для електричних сигналів.
Процес нанесення мідного покриття на підкладки друкованої плати зазвичай включає такі етапи: Підготовка поверхні:
Ретельно очистіть підкладку друкованої плати, щоб видалити будь-які забруднення, оксиди або домішки, які можуть перешкоджати адгезії та вплинути на якість покриття.
Приготування електроліту:
Приготуйте розчин електроліту, що містить мідний купорос як джерело іонів міді. Електроліт також містить добавки, які контролюють процес покриття, такі як вирівнювачі, відбілювачі та регулятори pH.
Електроосадження:
Занурте підготовлену підкладку друкованої плати в розчин електроліту та подайте постійний струм. Плата служить катодним з'єднанням, а мідний анод також присутній в розчині. Струм призводить до відновлення іонів міді в електроліті та осідання на поверхні друкованої плати.
Контроль параметрів покриття:
Різні параметри ретельно контролюються під час процесу посіву, включаючи щільність струму, температуру, pH, перемішування та час посіву. Ці параметри допомагають забезпечити рівномірне нанесення, адгезію та бажану товщину мідного шару.
Обробка після покриття:
Після досягнення бажаної товщини міді друковану плату виймають із ванни для покриття та промивають, щоб видалити будь-який залишковий розчин електроліту. Додаткові обробки після нанесення покриття, такі як очищення поверхні та пасивація, можуть бути виконані для покращення якості та стабільності шару мідного покриття.
Фактори, що впливають на якість гальванічного покриття:
Підготовка поверхні:
Належне очищення та підготовка поверхні друкованої плати має вирішальне значення для видалення будь-яких забруднень або оксидних шарів і забезпечення хорошої адгезії мідного покриття. Склад розчину для покриття:
Склад розчину електроліту, включаючи концентрацію мідного купоросу і добавок, буде впливати на якість покриття. Слід ретельно контролювати склад ванни для покриття, щоб досягти бажаних характеристик покриття.
Параметри покриття:
Для забезпечення рівномірного осадження, адгезії та товщини мідного шару необхідний контроль таких параметрів нанесення, як щільність струму, температура, pH, перемішування та час нанесення.
Матеріал підкладки:
Тип і якість матеріалу підкладки друкованої плати впливатимуть на адгезію та якість міднення. Різні матеріали підкладки можуть вимагати коригування процесу нанесення покриття для отримання оптимальних результатів.
Шорсткість поверхні:
Шорсткість поверхні підкладки друкованої плати впливатиме на адгезію та якість шару мідного покриття. Належна підготовка поверхні та контроль параметрів покриття допомагають мінімізувати проблеми, пов’язані з шорсткістю
Переваги міднення підкладки друкованої плати:
Відмінна електропровідність:
Мідь відома своєю високою електропровідністю, що робить її ідеальним вибором для матеріалів для покриття друкованих плат. Це забезпечує ефективну та надійну передачу електричних сигналів. Відмінна адгезія:
Мідь демонструє чудову адгезію до різноманітних основ, забезпечуючи міцне та довговічне з’єднання між покриттям та основою.
Стійкість до корозії:
Мідь має хорошу стійкість до корозії, захищаючи базові компоненти друкованої плати та забезпечуючи довгострокову надійність. Паяльність: мідне покриття забезпечує поверхню, придатну для паяння, що полегшує підключення електронних компонентів під час складання.
Покращена тепловіддача:
Мідь є хорошим теплопровідником, що забезпечує ефективне розсіювання тепла друкованих плат. Це особливо важливо для додатків високої потужності.
Обмеження та проблеми мідного гальванічного покриття:
Контроль товщини:
Досягнення точного контролю товщини мідного шару може бути складним завданням, особливо в складних областях або вузьких місцях на друкованій платі. Рівномірність: Забезпечити рівномірне осадження міді по всій поверхні друкованої плати, включаючи заглиблені ділянки та тонкі деталі, може бути важко.
Вартість:
Гальванічне покриття міді може бути дорожчим порівняно з іншими методами гальванічного покриття через вартість хімікатів, обладнання та технічного обслуговування.
Утилізація відходів:
Утилізація відпрацьованих розчинів покриття та очищення стічних вод, що містять іони міді та інші хімічні речовини, вимагає відповідних практик поводження з відходами, щоб мінімізувати вплив на навколишнє середовище.
Складність процесу:
Нанесення гальванічного покриття на мідь включає кілька параметрів, які вимагають ретельного контролю, що вимагає спеціальних знань і складних налаштувань покриття.
3. Порівняння безгальванічного міднення та гальванічного покриття
Відмінності в продуктивності та якості:
Існує кілька відмінностей у продуктивності та якості між безгальванічним мідненням і гальванічним покриттям у таких аспектах:
Безгальванічне міднення — це процес хімічного осадження, який не вимагає зовнішнього джерела живлення, тоді як гальванічне нанесення передбачає використання постійного струму для нанесення шару міді. Ця різниця в механізмах осадження може призвести до зміни якості покриття.
Безелектричне міднення зазвичай забезпечує більш рівномірне осадження по всій поверхні підкладки, включаючи заглиблені ділянки та тонкі деталі. Це пояснюється тим, що покриття відбувається рівномірно на всіх поверхнях, незалежно від їх орієнтації. З іншого боку, гальванічне покриття може мати труднощі з досягненням рівномірного осадження в складних або важкодоступних місцях.
Безгальванічним мідненням можна досягти вищого співвідношення сторін (відношення висоти елемента до ширини), ніж гальванічним. Це робить його придатним для додатків, які вимагають високих характеристик співвідношення сторін, наприклад, наскрізних отворів у друкованих платах.
Безгальванічний спосіб міднення зазвичай дає більш гладку та плоску поверхню, ніж гальванічний.
Гальванопластика іноді може призвести до нерівних, шорстких або порожнистих відкладень через зміни щільності струму та умов ванни. Якість з’єднання між шаром мідного покриття та підкладкою може відрізнятися між безгальванічним і гальванічним способом.
Завдяки механізму хімічного зв’язку міді з підкладкою гальванічна мідь зазвичай забезпечує кращу адгезію. Покриття базується на механічному та електрохімічному зв’язуванні, що в деяких випадках може призвести до слабшого зв’язку.
Порівняння вартості:
Хімічне осадження проти гальванічного покриття. Порівнюючи витрати на гальванічне міднення та гальванічне покриття, слід враховувати кілька факторів:
Хімічні витрати:
Для безгальванічного міднення зазвичай потрібні дорожчі хімікати, ніж для гальванічного покриття. Хімічні речовини, що використовуються для безгальванічного покриття, такі як відновники та стабілізатори, зазвичай більш спеціалізовані та дорогі.
Вартість обладнання:
Установки для нанесення покриттів вимагають більш складного і дорогого обладнання, включаючи джерела живлення, випрямлячі та аноди. Системи безелектричного міднення є відносно простішими та потребують менше компонентів.
Витрати на технічне обслуговування:
Обладнання для нанесення покриттів може потребувати періодичного обслуговування, калібрування та заміни анодів або інших компонентів. Системи безелектричного міднення, як правило, потребують менш частого обслуговування та мають нижчі загальні витрати на обслуговування.
Споживання хімічних речовин для покриття:
Системи нанесення покриттів споживають хімікати для нанесення покриттів з більшою швидкістю через використання електричного струму. Споживання хімічних речовин системами безгальванічного міднення нижче, оскільки реакція гальванічного покриття відбувається через хімічну реакцію.
Витрати на поводження з відходами:
Під час гальванопластики утворюються додаткові відходи, у тому числі відпрацьовані ванни для гальванізації та промивна вода, забруднена іонами металів, які потребують відповідної обробки та утилізації. Це збільшує загальну вартість обшивки. Безелектричне міднення створює менше відходів, оскільки воно не покладається на безперервну подачу іонів металу у ванну для покриття.
Складнощі та проблеми гальванічного та хімічного осадження:
Гальванічне покриття вимагає ретельного контролю різних параметрів, таких як щільність струму, температура, рН, час покриття та перемішування. Досягнення рівномірного осадження та бажаних характеристик покриття може бути складним завданням, особливо у складних геометріях або в областях із слабким струмом. Оптимізація складу та параметрів ванни для покриття може вимагати значних експериментів і досвіду.
Безелектричне міднення також вимагає контролю таких параметрів, як концентрація відновника, температура, рН і час гальванічного покриття. Однак контроль цих параметрів, як правило, менш важливий у безгальванічному нанесенні, ніж у гальваніці. Досягнення бажаних властивостей покриття, таких як швидкість осадження, товщина та адгезія, може потребувати оптимізації та моніторингу процесу нанесення покриття.
При нанесенні гальванічного та безгальванічного міднення адгезія до різних матеріалів підкладки може бути звичайною проблемою. Попередня обробка поверхні основи для видалення забруднень і сприяння адгезії має вирішальне значення для обох процесів.
Усунення несправностей і вирішення проблем під час гальванічного або безгальванічного міднення вимагає спеціальних знань і досвіду. Під час обох процесів можуть виникнути такі проблеми, як шорсткість, нерівномірне осадження, порожнечі, бульбашки або погана адгезія, тому визначити першопричину та вжити заходів для виправлення може бути складно.
Сфера застосування кожної технології:
Гальваніка зазвичай використовується в різних галузях промисловості, включаючи електроніку, автомобільну, аерокосмічну та ювелірну промисловість, які вимагають точного контролю товщини, високоякісної обробки та бажаних фізичних властивостей. Він широко використовується в декоративних оздобленнях, металевих покриттях, захисті від корозії та виробництві електронних компонентів.
Безелектричне міднення в основному використовується в електронній промисловості, особливо у виробництві друкованих плат (PCB). Він використовується для створення провідних доріжок, паяних поверхонь і обробки поверхні на друкованих платах. Безелектричне міднення також використовується для металізації пластмас, виготовлення мідних з’єднань у корпусах напівпровідників та інших застосувань, які потребують рівномірного та конформного осадження міді.
4. Методи осадження міді для різних типів друкованих плат
Одностороння друкована плата:
В односторонніх друкованих платах осадження міді зазвичай виконується за допомогою субтрактивного процесу. Підкладка зазвичай виготовляється з непровідного матеріалу, такого як FR-4 або фенольна смола, покрита тонким шаром міді з одного боку. Шар міді служить провідним шляхом для схеми. Процес починається з очищення та підготовки поверхні основи для забезпечення хорошої адгезії. Далі наноситься тонкий шар фоторезистного матеріалу, який піддається впливу ультрафіолетового світла через фотошаблон для визначення малюнка схеми. Відкриті ділянки резиста стають розчинними і згодом змиваються, оголюючи нижній шар міді. Відкриті мідні ділянки потім протравлюють за допомогою травника, такого як хлорид заліза або персульфат амонію. Травник вибірково видаляє оголену мідь, залишаючи потрібний малюнок схеми. Решту резиста потім знімають, залишаючи мідні сліди. Після процесу травлення друкована плата може пройти додаткові етапи підготовки поверхні, такі як паяльна маска, трафаретний друк і нанесення захисних шарів для забезпечення довговічності та захисту від факторів навколишнього середовища.
Двостороння друкована плата:
Двостороння друкована плата має мідні шари з обох сторін підкладки. Процес нанесення міді з обох сторін включає додаткові етапи порівняно з односторонніми друкованими платами. Процес схожий на односторонню друковану плату, починаючи з очищення та підготовки поверхні підкладки. Потім шар міді наноситься на обидві сторони підкладки за допомогою безгальванічного міднення або гальванічного покриття. На цьому етапі зазвичай використовується гальванічне покриття, оскільки воно дозволяє краще контролювати товщину та якість мідного шару. Після нанесення мідного шару обидві сторони покриваються фоторезистом, а малюнок схеми визначається за допомогою етапів експонування та проявлення, подібних до тих, що застосовуються для односторонніх друкованих плат. Відкриті мідні ділянки потім витравлюються для формування необхідних контурів. Після травлення резист видаляється, а друкована плата проходить наступні етапи обробки, такі як нанесення паяльної маски та обробка поверхні для завершення виготовлення двосторонньої друкованої плати.
Багатошарова друкована плата:
Багатошарові друковані плати складаються з кількох шарів міді та ізоляційних матеріалів, складених один на одного. Осадження міді в багатошарових друкованих платах передбачає кілька кроків для створення провідних шляхів між шарами. Процес починається з виготовлення окремих шарів друкованих плат, подібних до односторонніх або двосторонніх друкованих плат. Кожен шар готується, і фоторезист використовується для визначення схеми схеми з подальшим осадженням міді за допомогою гальванічного або безгальванічного міднення. Після нанесення кожен шар покривається ізоляційним матеріалом (зазвичай препрегом або смолою на основі епоксидної смоли), а потім укладається разом. Шари вирівнюються за допомогою методів точного свердління та механічної реєстрації, щоб забезпечити точне з’єднання між шарами. Після того, як шари вирівняно, переходи створюються шляхом свердління отворів у шарах у певних точках, де потрібні з’єднання. Потім отвори покривають міддю за допомогою гальванічного або безгальванічного міднення для створення електричних з’єднань між шарами. Процес продовжується шляхом повторення етапів укладання шарів, свердління та міднення, доки не будуть створені всі необхідні шари та з’єднання. Останній етап включає обробку поверхні, нанесення паяльної маски та інші процеси обробки для завершення виробництва багатошарової друкованої плати.
PCB з’єднання високої щільності (HDI):
HDI PCB — це багатошарова друкована плата, призначена для розміщення схем високої щільності та малого форм-фактора. Осадження міді в друкованих платах HDI включає передові методи, які забезпечують тонкі характеристики та конструкції з малим кроком. Процес починається зі створення кількох надтонких шарів, які часто називають основним матеріалом. Ці сердечники мають тонку мідну фольгу з кожного боку та виготовлені з високоефективних смоляних матеріалів, таких як BT (бісмалеімід-тріазин) або PTFE (політетрафторетилен). Основні матеріали складаються та ламінуються разом для створення багатошарової структури. Лазерне свердління потім використовується для створення мікроотворів, які є невеликими отворами, які з’єднують шари. Мікровідвертки, як правило, заповнені струмопровідними матеріалами, такими як мідь або електропровідна епоксидна смола. Після формування мікроотворів додаткові шари укладають і ламінують. Процес послідовного ламінування та лазерного свердління повторюється, щоб створити кілька складених шарів із з’єднаннями мікропрохідних отворів. Нарешті, мідь наноситься на поверхню друкованої плати HDI за допомогою таких методів, як гальванічне або безгальванічного міднення. Враховуючи тонкі характеристики та схему високої щільності друкованих плат HDI, осадження ретельно контролюється для досягнення необхідної товщини та якості мідного шару. Процес завершується додатковою обробкою поверхні та процесами фінішної обробки для завершення виробництва друкованої плати HDI, яка може включати застосування паяльної маски, обробку поверхні та тестування.
Гнучка друкована плата:
Гнучкі друковані плати, також відомі як гнучкі схеми, розроблені, щоб бути гнучкими та здатними адаптуватися до різних форм або вигинів під час роботи. Осадження міді в гнучких друкованих платах включає в себе спеціальні методи, які відповідають вимогам гнучкості та довговічності. Гнучкі друковані плати можуть бути односторонніми, двосторонніми або багатошаровими, а методи осадження міді відрізняються залежно від вимог конструкції. Загалом, для досягнення гнучкості гнучкі друковані плати використовують тоншу мідну фольгу порівняно з жорсткими друкованими платами. Для односторонніх гнучких друкованих плат процес подібний до односторонніх жорстких друкованих плат, тобто тонкий шар міді наноситься на гнучку підкладку за допомогою безгальванічного міднення, гальванічного покриття або комбінації обох. Для двосторонніх або багатошарових гнучких друкованих плат процес передбачає нанесення міді на обидві сторони гнучкої підкладки за допомогою безгальванічного міднення або гальванічного покриття. Беручи до уваги унікальні механічні властивості гнучких матеріалів, осадження ретельно контролюється для забезпечення хорошої адгезії та гнучкості. Після осадження міді гнучка друкована плата проходить додаткові процеси, такі як свердління, формування схеми та етапи обробки поверхні, щоб створити необхідні схеми та завершити виготовлення гнучкої друкованої плати.
5. Досягнення та інновації в осадженні міді на ПХБ
Останні технологічні розробки: протягом багатьох років технологія осадження міді на друкованих платах продовжувала розвиватися та вдосконалюватися, що призвело до підвищення продуктивності та надійності. Деякі з останніх технологічних розробок у сфері осадження міді на ПХД включають:
Передова технологія покриття:
Для досягнення більш тонкого та рівномірного осадження міді були розроблені нові технології нанесення покриттів, такі як імпульсне та зворотне імпульсне нанесення. Ці технології допомагають подолати такі проблеми, як шорсткість поверхні, розмір зерна та розподіл товщини для покращення електричних характеристик.
Пряма металізація:
Традиційне виробництво друкованих плат включає кілька кроків для створення провідних шляхів, включаючи нанесення початкового шару перед нанесенням міді. Розвиток процесів прямої металізації усуває потребу в окремому затравковому шарі, тим самим спрощуючи процес виробництва, знижуючи витрати та підвищуючи надійність.
Технологія Microvia:
Мікровідвертки - це маленькі отвори, які з'єднують різні шари в багатошаровій друкованій платі. Досягнення в технології мікровідрізків, таких як лазерне свердління та плазмове травлення, дозволяють створювати менші, точніші мікровідрізки, уможливлюючи схеми з більшою щільністю та покращуючи цілісність сигналу. Інновації в обробці поверхні: обробка поверхні має вирішальне значення для захисту мідних слідів від окислення та забезпечення паяльності. Розробки в технологіях обробки поверхонь, такі як Immersion Silver (ImAg), Organic Solderability Preservance (OSP) і Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG), забезпечують кращий захист від корозії, покращують здатність до пайки та підвищують загальну надійність.
Нанотехнології та осадження міді: Нанотехнології відіграють важливу роль у вдосконаленні осадження міді на ПХБ. Деякі застосування нанотехнологій для осадження міді включають:
Покриття на основі наночастинок:
Наночастинки міді можуть бути включені в розчин для покриття, щоб покращити процес осадження. Ці наночастинки допомагають покращити адгезію міді, розмір зерен і розподіл, тим самим зменшуючи питомий опір і підвищуючи електричні характеристики.
Наноструктуровані провідні матеріали:
Наноструктуровані матеріали, такі як вуглецеві нанотрубки та графен, можна інтегрувати в підкладки друкованих плат або служити провідними наповнювачами під час осадження. Ці матеріали мають вищу електропровідність, механічну міцність і термічні властивості, завдяки чому покращуються загальні характеристики друкованої плати.
Нанопокриття:
Нанопокриття можна наносити на поверхню друкованої плати для покращення гладкості поверхні, здатності до пайки та захисту від корозії. Ці покриття часто виготовляються з нанокомпозитів, які забезпечують кращий захист від факторів навколишнього середовища та продовжують термін служби друкованої плати.
Нанорозмірні з'єднання:Нанорозмірні з’єднання, такі як нанодроти та нанострижні, досліджуються для створення схем більшої щільності в друкованих платах. Ці структури полегшують інтеграцію більшої кількості схем на меншій площі, дозволяючи розробляти менші, компактніші електронні пристрої.
Виклики та майбутні напрямки: незважаючи на значний прогрес, залишається кілька проблем і можливостей для подальшого вдосконалення осадження міді на ПХБ. Деякі ключові виклики та майбутні напрямки включають:
Мідне заповнення в структурах з високим співвідношенням сторін:
Конструкції з високим співвідношенням сторін, такі як отвори або мікроотвірки, створюють проблеми для досягнення рівномірного та надійного заповнення міддю. Потрібні подальші дослідження для розробки передових методів покриття або альтернативних методів заповнення, щоб подолати ці проблеми та забезпечити правильне осадження міді в структурах з високим співвідношенням сторін.
Зменшення ширини мідної доріжки:
Оскільки електронні пристрої стають все меншими та компактнішими, потреба у вужчих мідних проводках продовжує зростати. Завдання полягає в тому, щоб досягти рівномірного та надійного осадження міді в цих вузьких доріжках, забезпечуючи незмінні електричні характеристики та надійність.
Альтернативні матеріали для провідників:
У той час як мідь є найбільш часто використовуваним матеріалом для провідників, альтернативні матеріали, такі як срібло, алюміній і вуглецеві нанотрубки, досліджуються через їхні унікальні властивості та переваги в роботі. Майбутні дослідження можуть бути зосереджені на розробці методів осадження для цих альтернативних провідних матеріалів для подолання таких проблем, як адгезія, питомий опір і сумісність із процесами виробництва друкованих плат. ЕкологічноДружні процеси:
Індустрія друкованих плат постійно працює над екологічно чистими процесами. Майбутні розробки можуть бути зосереджені на зменшенні або виключенні використання небезпечних хімічних речовин під час осадження міді, оптимізації споживання енергії та мінімізації утворення відходів для зменшення впливу виробництва друкованих плат на навколишнє середовище.
Розширене моделювання та моделювання:
Методи імітації та моделювання допомагають оптимізувати процеси осадження міді, передбачити поведінку параметрів осадження та підвищити точність і ефективність виробництва друкованих плат. Майбутні вдосконалення можуть передбачати інтеграцію розширених інструментів симуляції та моделювання в процес проектування та виробництва для забезпечення кращого контролю та оптимізації.
6. Забезпечення якості та контроль осадження міді для підкладок друкованих плат
Важливість забезпечення якості. Забезпечення якості має вирішальне значення в процесі осадження міді з таких причин:
Надійність продукту:
Осадження міді на друкованій платі є основою для електричних з’єднань. Забезпечення якості осадження міді має вирішальне значення для надійної та тривалої роботи електронних пристроїв. Погане осадження міді може призвести до помилок підключення, ослаблення сигналу та загального зниження надійності друкованої плати.
Електричні характеристики:
Якість міднення безпосередньо впливає на електричні характеристики друкованої плати. Рівномірна товщина та розподіл міді, гладка поверхня та належне зчеплення мають вирішальне значення для досягнення низького опору, ефективної передачі сигналу та мінімальних втрат сигналу.
Зменшити витрати:
Гарантія якості допомагає виявляти та запобігати проблемам на ранніх стадіях процесу, зменшуючи потребу в переробці або утилізації дефектних друкованих плат. Це може заощадити витрати та підвищити загальну ефективність виробництва.
Задоволеність клієнтів:
Надання високоякісних продуктів має вирішальне значення для задоволеності клієнтів і створення гарної репутації в галузі. Клієнти очікують надійних і довговічних продуктів, а гарантія якості гарантує, що осадження міді відповідає цим очікуванням або перевищує їх.
Методи випробування та перевірки осадження міді: різні методи випробування та перевірки використовуються для забезпечення якості осадження міді на друкованих платах. Серед поширених методів:
Візуальний огляд:
Візуальний огляд є основним і важливим методом виявлення очевидних дефектів поверхні, таких як подряпини, вм'ятини або шорсткості. Ця перевірка може бути виконана вручну або за допомогою автоматизованої системи оптичного контролю (AOI).
мікроскопія:
Мікроскопія з використанням таких методів, як скануюча електронна мікроскопія (SEM), може забезпечити детальний аналіз осадження міді. Він може ретельно перевірити обробку поверхні, адгезію та однорідність мідного шару.
Рентгенологічний аналіз:
Методи рентгенівського аналізу, такі як рентгенівська флуоресценція (XRF) і рентгенівська дифракція (XRD), використовуються для вимірювання складу, товщини та розподілу відкладень міді. Ці методи можуть ідентифікувати домішки, елементний склад і виявити будь-які невідповідності в осадженні міді.
Електричні випробування:
Виконайте методи електричних випробувань, включаючи вимірювання опору та перевірку цілісності, щоб оцінити електричні характеристики мідних відкладень. Ці тести допомагають переконатися, що мідний шар має необхідну провідність і що в друкованій платі немає розривів або коротких замикань.
Тест на міцність на відрив:
Випробування на міцність на відрив вимірює міцність зв’язку між шаром міді та підкладкою друкованої плати. Він визначає, чи має наліт міді достатню міцність зв’язку, щоб витримати звичайне поводження та процеси виробництва друкованих плат.
Галузеві стандарти та правила: промисловість друкованих плат дотримується різноманітних галузевих стандартів і правил, щоб забезпечити якість осадження міді. Деякі важливі стандарти та правила включають:
IPC-4552:
Цей стандарт встановлює вимоги до обробки поверхонь нікелем/іммерсійним золотом (ENIG), які зазвичай використовуються на друкованих платах. Він визначає мінімальну товщину золота, товщину нікелю та якість поверхні для надійної та довговічної обробки поверхні ENIG.
IPC-A-600:
Стандарт IPC-A-600 надає рекомендації щодо приймання друкованих плат, включаючи стандарти класифікації міднення, дефекти поверхні та інші стандарти якості. Він служить еталоном для візуального контролю та критеріїв прийнятності осадження міді на ПХБ. Директива RoHS:
Директива щодо обмеження використання небезпечних речовин (RoHS) обмежує використання певних небезпечних речовин в електронних виробах, зокрема свинцю, ртуті та кадмію. Відповідність директиві RoHS гарантує, що відкладення міді на друкованих платах не містять шкідливих речовин, що робить їх безпечнішими та екологічнішими.
ISO 9001:
ISO 9001 — це міжнародний стандарт систем управління якістю. Створення та впровадження системи управління якістю на основі ISO 9001 гарантує наявність відповідних процесів і засобів контролю для постійного постачання продукції, яка відповідає вимогам замовника, включаючи якість осадження міді на ПХБ.
Усунення поширених проблем і дефектів. Деякі поширені проблеми та дефекти, які можуть виникнути під час осадження міді, включають:
Недостатня адгезія:
Погане зчеплення мідного шару з підкладкою може призвести до розшарування або відшарування. Правильне очищення поверхні, механічне нарощування шорсткості та засоби для покращення адгезії можуть допомогти вирішити цю проблему.
Нерівномірна товщина міді:
Нерівномірна товщина міді може спричинити непостійну провідність і перешкоджати передачі сигналу. Оптимізація параметрів гальванічного покриття, використання імпульсного або зворотного імпульсного гальванічного покриття та забезпечення належного перемішування можуть допомогти досягти рівномірної товщини міді.
Порожнечі та отвори:
Порожнечі та отвори в мідному шарі можуть пошкодити електричні з’єднання та збільшити ризик корозії. Належний контроль параметрів покриття та використання відповідних добавок може мінімізувати появу пустот і точкових отворів.
Шорсткість поверхні:
Надмірна шорсткість поверхні може негативно вплинути на продуктивність друкованої плати, впливаючи на здатність до пайки та електричну цілісність. Належний контроль параметрів осадження міді, процесів попередньої та подальшої обробки поверхні допомагає досягти гладкої поверхні.
Щоб пом’якшити ці проблеми та недоліки, необхідно запровадити відповідний контроль процесу, проводити регулярні перевірки та випробування, а також дотримуватися галузевих стандартів і правил. Це забезпечує послідовне, надійне та високоякісне осадження міді на друкованій платі. Крім того, постійні вдосконалення процесів, навчання співробітників і механізми зворотного зв’язку допомагають визначити сфери, які потребують вдосконалення, і вирішити потенційні проблеми, перш ніж вони стануть більш серйозними.
Нанесення міді на підкладку друкованої плати є критичним етапом у процесі виробництва друкованої плати. Безелектричне осадження міді та гальванічне покриття є основними методами, які використовуються, кожен із яких має свої переваги та обмеження. Технологічний прогрес продовжує стимулювати інновації в осадженні міді, тим самим покращуючи продуктивність і надійність друкованої плати.Забезпечення якості та контроль відіграють важливу роль у забезпеченні виробництва високоякісних друкованих плат. Оскільки попит на менші, швидші та надійніші електронні пристрої продовжує зростати, зростає також потреба в точності та досконалості в технології осадження міді на підкладках друкованих плат. Примітка. Кількість слів у статті становить приблизно 3500 слів, але зауважте, що фактична кількість слів може дещо відрізнятися під час процесу редагування та вичитки.
Час публікації: 13 вересня 2023 р
Назад
