PCB (Printed Circuit Board) қазіргі заманғы электрондық өнімдердің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады, әртүрлі электрондық компоненттердің қосылымдары мен функцияларын қамтамасыз етеді. ПХД өндіру процесі бірнеше негізгі қадамдарды қамтиды, олардың бірі субстратқа мысты салу. Бұл мақалада біз өндіріс процесінде ПХД субстраттарына мысты қою әдістерін қарастырамыз және электрсіз мыс жалату және гальвания сияқты қолданылатын әртүрлі әдістерді қарастырамыз.
1.Электрсіз мыс қаптау: сипаттамасы, химиялық процесі, артықшылықтары, кемшіліктері және қолдану аймағы.
Электрсіз мыс жабынының не екенін түсіну үшін оның қалай жұмыс істейтінін түсіну маңызды. Металды тұндыру үшін электр тогына сүйенетін электродепозициядан айырмашылығы, электрсіз мыс қаптау автофоретикалық процесс болып табылады. Ол субстратта мыс иондарының бақыланатын химиялық тотықсыздануын қамтиды, нәтижесінде жоғары біркелкі және конформды мыс қабаты пайда болады.
Субстратты тазалаңыз:Адгезияны болдырмайтын ластаушы заттарды немесе оксидтерді кетіру үшін негіз бетін мұқият тазалаңыз. Активтендіру: құрамында палладий немесе платина сияқты бағалы металл катализаторы бар активтендіру ерітіндісі электроплантация процесін бастау үшін пайдаланылады. Бұл ерітінді мыстың субстратқа түсуін жеңілдетеді.
Қаптау ерітіндісіне батырыңыз:Белсендірілген субстратты электрсіз мыс қаптау ерітіндісіне батырыңыз. Қаптау ерітіндісінде мыс иондары, қалпына келтіргіштер және тұндыру процесін бақылайтын әртүрлі қоспалар бар.
Электрлік қаптау процесі:Электр қаптау ерітіндісіндегі тотықсыздандырғыш зат мыс иондарын металдық мыс атомдарына химиялық түрде азайтады. Содан кейін бұл атомдар белсендірілген бетпен байланысып, үздіксіз және біркелкі мыс қабатын құрайды.
Шайыңыз және құрғатыңыз:Қажетті мыс қалыңдығына қол жеткізгеннен кейін, субстрат қаптау ыдысынан шығарылады және кез келген қалдық химиялық заттарды кетіру үшін мұқият шайылады. Әрі қарай өңдеу алдында қапталған субстратты құрғатыңыз. Химиялық мыс қаптау процесі Электрсіз мыс қаптаудың химиялық процесі мыс иондары мен тотықсыздандырғыштар арасындағы тотығу-тотықсыздану реакциясын қамтиды. Процестің негізгі қадамдары мыналарды қамтиды: Активация: субстрат бетін белсендіру үшін палладий немесе платина сияқты асыл металл катализаторларын пайдалану. Катализатор мыс иондарының химиялық байланысы үшін қажетті орындарды қамтамасыз етеді.
Тотықсыздандырғыш:Қабат ерітіндісіндегі қалпына келтіретін агент (әдетте формальдегид немесе натрий гипофосфиті) қалпына келтіру реакциясын бастайды. Бұл реагенттер электрондарды мыс иондарына беріп, оларды металл мыс атомдарына айналдырады.
Автокаталитикалық реакция:Тотықсыздану реакциясы нәтижесінде түзілген мыс атомдары субстрат бетіндегі катализатормен әрекеттесіп, біркелкі мыс қабатын құрайды. Реакция сырттан берілген токты қажет етпей жүріп, оны «электрсіз қаптау» етеді.
Тұндыру жылдамдығын бақылау:Шөгу жылдамдығы бақыланатын және біркелкі болуы үшін қаптау ерітіндісінің құрамы мен концентрациясы, сондай-ақ температура мен рН сияқты процесс параметрлері мұқият бақыланады.
Электрсіз мыс жалатудың артықшылықтары Біркелкілігі:Электрсіз мыс қаптау күрделі пішіндер мен ойық жерлерде біркелкі қалыңдықты қамтамасыз ететін тамаша біркелкілікке ие. Конформды жабын: Бұл процесс ПХД сияқты геометриялық тұрақсыз субстраттарға жақсы жабысатын конформды жабынды қамтамасыз етеді. Жақсы адгезия: Электрсіз мыс қаптамасының әртүрлі субстрат материалдарына, соның ішінде пластмассаларға, керамикаларға және металдарға күшті адгезиясы бар. Таңдамалы жалату: Электрсіз мыс жабыны маскировка әдістерін қолдана отырып, мысты субстраттың белгілі бір жерлеріне таңдай алады. Төмен құн: Басқа әдістермен салыстырғанда, электрсіз мыс қаптау - мысты субстратқа салудың үнемді нұсқасы.
Электрсіз мыс жалатудың кемшіліктері Баяу тұндыру жылдамдығы:Электрлік жалату әдістерімен салыстырғанда, электрсіз мыс қаптау әдетте баяу тұндыру жылдамдығына ие, бұл жалпы гальвания процесінің уақытын ұзартуы мүмкін. Шектеулі қалыңдық: Электрсіз мыс қаптау әдетте жұқа мыс қабаттарын тұндыру үшін жарамды және сондықтан қалыңырақ шөгінділерді қажет ететін қолданбалар үшін қолайлы емес. Күрделілігі: процесс әртүрлі параметрлерді, соның ішінде температураны, рН және химиялық концентрацияларды мұқият бақылауды қажет етеді, бұл оны басқа электроплату әдістеріне қарағанда орындауды күрделірек етеді. Қалдықтарды басқару: құрамында улы ауыр металдар бар қалдықтарды қаптау ерітінділерін жою қоршаған ортаға қауіп төндіруі мүмкін және мұқият өңдеуді қажет етеді.
Электрсіз мыс жалатылған ПХД өндірісін қолдану аймақтары:Электрсіз мыс қаптауы өткізгіш іздерді қалыптастыру және саңылаулар арқылы қаптау үшін баспа схемаларын (ПХД) өндіруде кеңінен қолданылады. Жартылай өткізгіштер өнеркәсібі: чип тасымалдаушылар мен қорғасын жақтаулары сияқты жартылай өткізгіш құрылғыларды өндіруде маңызды рөл атқарады. Автокөлік және аэроғарыш өнеркәсібі: Электрсіз мыс қаптау электр қосқыштарын, ажыратқыштарды және өнімділігі жоғары электрондық компоненттерді жасау үшін қолданылады. Сәндік және функционалды жабындар: Электрсіз мыс жабыны әртүрлі субстраттарда сәндік әрлеу жасау үшін, сондай-ақ коррозиядан қорғау және электр өткізгіштігін жақсарту үшін пайдаланылуы мүмкін.
2. ПХД субстратындағы мыс қаптау
ПХД субстраттары бойынша мыс қаптау баспа схемасын (ПХБ) өндіру процесіндегі маңызды қадам болып табылады. Мыс өте жақсы электр өткізгіштігі мен субстратқа тамаша адгезиясының арқасында жиі электропластикалық материал ретінде пайдаланылады. Мыспен қаптау процесі электрлік сигналдар үшін өткізгіш жолдарды жасау үшін ПХД бетіне жұқа мыс қабатын салуды қамтиды.
ПХД субстраттары бойынша мыс қаптау процесі әдетте келесі қадамдарды қамтиды: Бетті дайындау:
Адгезияға кедергі келтіретін және қаптау сапасына әсер ететін кез келген ластаушы заттарды, оксидтерді немесе қоспаларды кетіру үшін ПХД субстратын мұқият тазалаңыз.
Электролитті дайындау:
Мыс иондарының көзі ретінде мыс сульфаты бар электролит ерітіндісін дайындаңыз. Электролитте сонымен қатар тегістеу агенттері, ағартқыштар және рН реттегіштер сияқты қаптау процесін басқаратын қоспалар бар.
Электродизация:
Дайындалған ПХД субстратын электролит ерітіндісіне батырыңыз және тұрақты ток қолданыңыз. ПХД катодты қосылым ретінде қызмет етеді, ал ерітіндіде мыс аноды да бар. Ток электролиттегі мыс иондарының азаюына және ПХД бетіне түсуіне әкеледі.
Қаптау параметрлерін бақылау:
Токтың тығыздығы, температура, рН, араластыру және қаптау уақытын қоса, қаптау процесі кезінде әртүрлі параметрлер мұқият бақыланады. Бұл параметрлер мыс қабатының біркелкі тұндыруын, адгезиясын және қалаған қалыңдығын қамтамасыз етуге көмектеседі.
Жақтаудан кейінгі өңдеу:
Қажетті мыс қалыңдығына жеткенде, ПХД қаптау ваннасынан шығарылады және кез келген қалдық электролит ерітіндісін кетіру үшін шайылады. Мыс қаптау қабатының сапасы мен тұрақтылығын жақсарту үшін бетті тазалау және пассивациялау сияқты қаптаудан кейінгі қосымша өңдеулерді орындауға болады.
Электр қаптау сапасына әсер ететін факторлар:
Бетті дайындау:
ПХД бетін дұрыс тазалау және дайындау кез келген ластаушы заттарды немесе оксид қабаттарын кетіру және мыс жабынының жақсы адгезиясын қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Қабат ерітіндісінің құрамы:
Электролит ерітіндісінің құрамы, оның ішінде мыс сульфаты мен қоспалардың концентрациясы қаптаманың сапасына әсер етеді. Қажетті жабын сипаттамаларына қол жеткізу үшін қаптау ваннасының құрамын мұқият бақылау керек.
Қаптау параметрлері:
Токтың тығыздығы, температура, рН, араластыру және қаптау уақыты сияқты қаптау параметрлерін бақылау мыс қабатының біркелкі тұнбасын, адгезиясын және қалыңдығын қамтамасыз ету үшін қажет.
Субстрат материалы:
ПХД субстрат материалының түрі мен сапасы мыс қаптамасының адгезиясы мен сапасына әсер етеді. Әртүрлі субстрат материалдары оңтайлы нәтижеге қол жеткізу үшін қаптау процесін түзетуді қажет етуі мүмкін.
Бетінің кедір-бұдырлығы:
ПХД субстратының бетінің кедір-бұдырлығы мыс қаптау қабатының адгезиясы мен сапасына әсер етеді. Бетті дұрыс дайындау және қаптау параметрлерін бақылау кедір-бұдырлыққа байланысты мәселелерді азайтуға көмектеседі
ПХД субстратының мыс қаптамасының артықшылықтары:
Өте жақсы электр өткізгіштігі:
Мыс өзінің жоғары электрөткізгіштігімен белгілі, бұл оны ПХД жабатын материалдар үшін тамаша таңдау жасайды. Бұл электр сигналдарының тиімді және сенімді өткізілуін қамтамасыз етеді. Керемет адгезия:
Мыс әртүрлі негіздерге тамаша адгезияны көрсетеді, бұл жабын мен субстрат арасындағы берік және ұзақ мерзімді байланысты қамтамасыз етеді.
Коррозияға төзімділік:
Мыстың жақсы коррозияға төзімділігі бар, ПХД негізгі компоненттерін қорғайды және ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз етеді. Дәнекерлеу мүмкіндігі: мыс қаптау дәнекерлеуге жарамды бетті қамтамасыз етеді, бұл құрастыру кезінде электрондық компоненттерді қосуды жеңілдетеді.
Жылудың жоғарылауы:
Мыс жақсы жылу өткізгіш болып табылады, ол ПХД жылуын тиімді таратуға мүмкіндік береді. Бұл әсіресе жоғары қуатты қолданбалар үшін маңызды.
Мысты электроплатудың шектеулері мен қиындықтары:
Қалыңдықты бақылау:
Мыс қабатының қалыңдығын дәл бақылауға қол жеткізу қиын болуы мүмкін, әсіресе күрделі аймақтарда немесе ПХД-дағы тар кеңістіктерде. Біркелкілік: ПХД-ның бүкіл бетіне, оның ішінде ойық жерлерді және жақсы мүмкіндіктерді біркелкі тұндыру қиын болуы мүмкін.
Құны:
Цистернаның химиялық заттарын, жабдықты және техникалық қызмет көрсетуді қаптау құнына байланысты гальваникалық мыс басқа жабын әдістерімен салыстырғанда қымбатырақ болуы мүмкін.
Қалдықтарды басқару:
Құрамында мыс иондары мен басқа да химиялық заттар бар ағынды суларды тазарту және жабынның пайдаланылған ерітінділерін кәдеге жарату қоршаған ортаға әсерді азайту үшін қалдықтарды басқарудың тиісті тәжірибесін талап етеді.
Процестің күрделілігі:
Мысты электрокаптау мұқият бақылауды қажет ететін, арнайы білімді және күрделі қаптау қондырғыларын қажет ететін бірнеше параметрлерді қамтиды.
3. Электрсіз мыс жалату мен гальванизацияны салыстыру
Өнімділік пен сапа айырмашылықтары:
Келесі аспектілерде электрсіз мыс жалату мен гальвания арасында өнімділік пен сапа бойынша бірнеше айырмашылықтар бар:
Электрсіз мыс қаптау сыртқы қуат көзін қажет етпейтін химиялық тұндыру процесі болып табылады, ал электроплантация мыс қабатын тұндыру үшін тұрақты токты пайдалануды қамтиды. Шөгу механизмдеріндегі бұл айырмашылық жабын сапасының өзгеруіне әкелуі мүмкін.
Электрсіз мыс жабындары жалпы негіздің бүкіл бетіне, оның ішінде ойық жерлер мен жақсы мүмкіндіктерді қоса алғанда, біркелкі тұндыруды қамтамасыз етеді. Өйткені қаптау олардың бағытына қарамастан барлық беттерде біркелкі жүреді. Екінші жағынан, электропластика күрделі немесе жету қиын жерлерде біркелкі тұнбаға қол жеткізуде қиындықтарға тап болуы мүмкін.
Электрсіз мыс жабыны электроплантацияға қарағанда жоғары пропорцияға (функция биіктігінің еніне қатынасы) қол жеткізе алады. Бұл оны ПХД саңылаулары сияқты жоғары арақатынас қасиеттерін қажет ететін қолданбаларға қолайлы етеді.
Электрсіз мыс жалату әдетте электроплаткаға қарағанда тегіс, тегіс бет береді.
Электр жабыны кейде токтың тығыздығы мен ванна жағдайындағы өзгерістерге байланысты біркелкі емес, өрескел немесе бос шөгінділерге әкелуі мүмкін. Мыс қаптау қабаты мен субстрат арасындағы байланыстың сапасы электрсіз мыспен қаптау мен электроплантация арасында әр түрлі болуы мүмкін.
Электрсіз мыс жабыны негізінен электрсіз мыстың субстратпен химиялық байланыс механизмінің арқасында жақсы адгезияны қамтамасыз етеді. Жалаңаштау механикалық және электрохимиялық байланысқа негізделген, бұл кейбір жағдайларда әлсіз байланыстарға әкелуі мүмкін.
Құнды салыстыру:
Химиялық тұндыру және электропласть: Электрсіз мыс жалату және гальваника шығындарын салыстыру кезінде бірнеше факторларды ескеру қажет:
Химиялық шығындар:
Электрсіз мыс қаптау әдетте электрокапингпен салыстырғанда қымбатырақ химиялық заттарды қажет етеді. Тотықсыздандырғыштар мен тұрақтандырғыштар сияқты электрсіз қаптауда қолданылатын химиялық заттар, әдетте, мамандандырылған және қымбатырақ.
Жабдық құны:
Жақтау қондырғылары күрделірек және қымбатырақ жабдықты, соның ішінде қуат көздерін, түзеткіштерді және анодтарды қажет етеді. Электрсіз мыс қаптау жүйелері салыстырмалы түрде қарапайым және аз компоненттерді қажет етеді.
Техникалық қызмет көрсету шығындары:
Жақтау жабдығы мерзімді техникалық қызмет көрсетуді, калибрлеуді және анодтарды немесе басқа компоненттерді ауыстыруды қажет етуі мүмкін. Электрсіз мыс қаптау жүйелері, әдетте, сирек техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді және жалпы техникалық қызмет көрсету шығындары төмен.
Жапқыш химикаттарды тұтыну:
Жақтау жүйелері электр тогының қолданылуына байланысты қаптау химиялық заттарды көбірек тұтынады. Электрсіз мыс қаптау жүйелерінің химиялық шығыны төмен, өйткені электрокапқыш реакция химиялық реакция арқылы жүреді.
Қалдықтарды басқару шығындары:
Электрлік қаптау тиісті өңдеуді және жоюды қажет ететін металл иондарымен ластанған жабын ванналары мен шайғыш суды қоса, қосымша қалдықтарды тудырады. Бұл қаптаманың жалпы құнын арттырады. Электрсіз мыс қаптау қалдықтарды аз шығарады, себебі ол қаптау ваннасында металл иондарының үздіксіз жеткізілуіне сүйенбейді.
Электрлік қаптау және химиялық тұндыру күрделілігі мен қиындықтары:
Электрлік қаптау ток тығыздығы, температура, рН, қаптау уақыты және араластыру сияқты әртүрлі параметрлерді мұқият бақылауды қажет етеді. Біркелкі тұнбаға және қалаған қаптау сипаттамаларына қол жеткізу, әсіресе күрделі геометрияларда немесе аз ток аймақтарында қиын болуы мүмкін. Жуынатын ваннаның құрамы мен параметрлерін оңтайландыру кең тәжірибе мен тәжірибені қажет етуі мүмкін.
Электрсіз мыс қаптау сонымен қатар агент концентрациясын төмендету, температура, рН және қаптау уақыты сияқты параметрлерді бақылауды қажет етеді. Дегенмен, бұл параметрлерді бақылау, әдетте, электрсіз қаптауда электрожабуға қарағанда маңызды емес. Шөгу жылдамдығы, қалыңдық және адгезия сияқты қалаған қаптау қасиеттеріне қол жеткізу әлі де қаптау процесін оңтайландыруды және бақылауды қажет етуі мүмкін.
Электрмен қаптауда және электрсіз мыс қаптауда әртүрлі субстрат материалдарына адгезия жалпы қиындық тудыруы мүмкін. Ластаушы заттарды кетіру және адгезияны күшейту үшін субстрат бетін алдын ала өңдеу екі процесс үшін де маңызды.
Электрмен қаптау немесе электрсіз мыс жалату кезінде ақауларды жою және мәселені шешу арнайы білім мен тәжірибені қажет етеді. Кедір-бұдырлық, біркелкі емес тұндыру, бос жерлер, көпіршіктер немесе нашар адгезия сияқты мәселелер екі процесте де орын алуы мүмкін және негізгі себепті анықтау және түзету шараларын қабылдау қиын болуы мүмкін.
Әрбір технологияның қолдану аясы:
Қалыңдықты дәл бақылауды, жоғары сапалы әрлеуді және қажетті физикалық қасиеттерді қажет ететін электроника, автомобиль, аэроғарыш және зергерлік бұйымдарды қоса алғанда, әртүрлі салаларда электропластика жиі қолданылады. Ол сәндік әрлеуде, металл жабындарда, коррозиядан қорғауда және электронды компоненттерді өндіруде кеңінен қолданылады.
Электрсіз мыс қаптау негізінен электроника өнеркәсібінде, әсіресе баспа платаларын (ПХД) өндіруде қолданылады. Ол ПХД-да өткізгіш жолдарды, дәнекерленген беттерді және бетті әрлеуді жасау үшін қолданылады. Электрсіз мыс қаптау сонымен қатар пластмассаларды металдандыру, жартылай өткізгіш пакеттердегі мыс қосылыстарын өндіру және мыстың біркелкі және конформды тұндыруын қажет ететін басқа қолданбалар үшін қолданылады.
4. Әртүрлі ПХД түрлеріне арналған мыс тұндыру әдістері
Бір жақты ПХД:
Бір жақты ПХД-да мыс тұндыру әдетте субтрактивті процесс арқылы орындалады. Субстрат әдетте FR-4 немесе фенолды шайыр сияқты өткізбейтін материалдан жасалған, бір жағынан жұқа мыс қабатымен қапталған. Мыс қабаты тізбектің өткізгіш жолы ретінде қызмет етеді. Процесс жақсы адгезияны қамтамасыз ету үшін субстрат бетін тазалау және дайындаудан басталады. Келесі - схема үлгісін анықтау үшін фотомаска арқылы ультракүлгін сәулеге ұшырайтын фоторезисттік материалдың жұқа қабатын қолдану. Қарсыластың ашық жерлері ериді және кейіннен шайылып, астындағы мыс қабатын ашады. Ашық мыс аймақтары содан кейін темір хлориді немесе аммоний персульфаты сияқты лакпен өңделеді. Оператор ашық мысты таңдап алып тастап, қажетті схема үлгісін қалдырады. Содан кейін қалған қарсылық жойылып, мыс іздерін қалдырады. Оңалту процесінен кейін ПХД беріктігі мен қоршаған орта факторларынан қорғауды қамтамасыз ету үшін дәнекерлеу маскасы, экранды басып шығару және қорғаныс қабаттарын қолдану сияқты қосымша бет дайындау қадамдарынан өтуі мүмкін.
Екі жақты ПХД:
Екі жақты ПХД субстраттың екі жағында мыс қабаттары бар. Екі жаққа мысты салу процесі бір жақты ПХД-мен салыстырғанда қосымша қадамдарды қамтиды. Процесс субстрат бетін тазалау және дайындаудан бастап бір жақты ПХД-ға ұқсас. Содан кейін мыс қабаты электрсіз мыс қаптау немесе электропландау арқылы субстраттың екі жағына қойылады. Бұл қадам үшін әдетте мыс қабатының қалыңдығы мен сапасын жақсырақ бақылауға мүмкіндік беретіндіктен, электрокаптау қолданылады. Мыс қабаты тұндырылғаннан кейін, екі жағы да фоторезистпен қапталған және схема үлгісі бір жақты ПХД үшін ұқсас экспозиция және даму қадамдары арқылы анықталады. Ашық мыс аймақтары содан кейін қажетті тізбек іздерін қалыптастыру үшін оюланады. Операциядан кейін қарсылық жойылады және ПХД екі жақты ПХД дайындауды аяқтау үшін дәнекерлеу маскасын қолдану және бетті өңдеу сияқты келесі өңдеу қадамдарынан өтеді.
Көпқабатты ПХД:
Көп қабатты ПХД бір-бірінің үстіне салынған мыс пен оқшаулағыш материалдардың бірнеше қабаттарынан жасалған. Көпқабатты ПХД-да мыс тұндыру қабаттар арасында өткізгіш жолдарды жасау үшін бірнеше қадамдарды қамтиды. Процесс бір жақты немесе екі жақты ПХД сияқты жеке ПХД қабаттарын жасаудан басталады. Әрбір қабат дайындалады және схема үлгісін анықтау үшін фоторезист қолданылады, содан кейін электропландау немесе электрсіз мыс қаптау арқылы мыс тұндыру. Шөгуден кейін әрбір қабат оқшаулағыш материалмен (әдетте эпоксидті препрег немесе шайыр) жабылады, содан кейін бір-біріне біріктіріледі. Қабаттар арасындағы дәл өзара байланысты қамтамасыз ету үшін дәлдікпен бұрғылау және механикалық тіркеу әдістері арқылы қабаттар тураланады. Қабаттар тураланғаннан кейін, өзара байланыс қажет болатын белгілі бір нүктелерде қабаттар арқылы тесіктер бұрғылау арқылы жолдар жасалады. Содан кейін қабаттар арасында электрлік байланыстарды жасау үшін электроплантация немесе электрсіз мыс қаптау арқылы мыс қапталады. Процесс барлық қажетті қабаттар мен өзара байланыстар жасалғанша қабаттарды жинақтау, бұрғылау және мыс қаптау қадамдарын қайталау арқылы жалғасады. Соңғы қадам көп қабатты ПХД өндірісін аяқтау үшін бетті өңдеуді, дәнекерлеу маскасын қолдануды және басқа өңдеу процестерін қамтиды.
Жоғары тығыздықты интерконнект (HDI) ПХД:
HDI ПХД – жоғары тығыздықты схемаларды және шағын пішін факторын орналастыруға арналған көп қабатты ПХД. АДИ ПХД-да мыс тұндыру тамаша мүмкіндіктер мен қатаң қадамдық конструкцияларды қосу үшін озық әдістерді қамтиды. Процесс көбінесе негізгі материал деп аталатын бірнеше ультра жұқа қабаттарды жасаудан басталады. Бұл өзектердің екі жағында жұқа мыс фольгасы бар және BT (Бисмалеймид триазин) немесе PTFE (политетрафторэтилен) сияқты өнімділігі жоғары шайырлы материалдардан жасалған. Көп қабатты құрылымды жасау үшін негізгі материалдар қабаттасып, ламинатталған. Лазерлік бұрғылау содан кейін қабаттарды байланыстыратын шағын тесіктер болып табылатын микровиаларды жасау үшін қолданылады. Микровиалар әдетте мыс немесе өткізгіш эпоксид сияқты өткізгіш материалдармен толтырылады. Микробтар пайда болғаннан кейін қосымша қабаттар қабаттасып, ламинатталған. Микровиа байланыстары бар бірнеше қабаттасқан қабаттарды жасау үшін дәйекті ламинация және лазерлік бұрғылау процесі қайталанады. Соңында, мыс АДИ ПХД бетіне электропландау немесе электрсіз мыс жалату сияқты әдістерді қолдана отырып салынады. HDI ПХД-ның тамаша мүмкіндіктері мен жоғары тығыздық схемасын ескере отырып, мыс қабатының қажетті қалыңдығы мен сапасына қол жеткізу үшін тұндыру мұқият бақыланады. Процесс HDI ПХД өндірісін аяқтау үшін қосымша бетті өңдеу және өңдеу процестерімен аяқталады, оған дәнекерлеу маскасын қолдану, бетті әрлеуді қолдану және сынау кіреді.
Иілгіш схема:
Икемді ПХД, сондай-ақ икемді схемалар ретінде белгілі, икемді және жұмыс кезінде әртүрлі пішіндерге немесе иілулерге бейімделуге арналған. Мыстың икемді ПХД-да тұндыру икемділік пен төзімділік талаптарына сәйкес келетін арнайы әдістерді қамтиды. Икемді ПХД бір жақты, екі жақты немесе көп қабатты болуы мүмкін және мыс тұндыру әдістері дизайн талаптарына байланысты өзгереді. Жалпы айтқанда, икемді ПХД икемділікке жету үшін қатты ПХД-мен салыстырғанда жұқа мыс фольганы пайдаланады. Бір жақты икемді ПХД үшін процесс бір жақты қатты ПХД-ға ұқсайды, яғни электрсіз мыс қаптау, электропластика немесе екеуінің комбинациясы арқылы икемді субстратқа жұқа мыс қабаты салынады. Екі жақты немесе көпқабатты икемді ПХД үшін процесс электрсіз мыс қаптау немесе гальвания арқылы икемді субстраттың екі жағына мысты салуды қамтиды. Иілгіш материалдардың бірегей механикалық қасиеттерін ескере отырып, жақсы адгезия мен икемділікті қамтамасыз ету үшін тұндыру мұқият бақыланады. Мыс тұндырылғаннан кейін икемді ПХД қажетті схеманы жасау және икемді ПХД өндірісін аяқтау үшін бұрғылау, тізбек үлгісін жасау және бетті өңдеу қадамдары сияқты қосымша процестерден өтеді.
5. ПХД-дағы мысты тұндырудағы жетістіктер мен инновациялар
Соңғы технологиялық әзірлемелер: Жылдар бойы ПХД-да мысты тұндыру технологиясы дамып, жетілдірілді, нәтижесінде өнімділік пен сенімділік артты. ПХД мысты тұндырудағы соңғы технологиялық әзірлемелердің кейбірі мыналарды қамтиды:
Жетілдірілген қаптау технологиясы:
Мыстың жұқа және біркелкі тұндыруына қол жеткізу үшін импульстік жалату және кері импульстік жалату сияқты жаңа қаптау технологиялары әзірленді. Бұл технологиялар электрлік өнімділікті жақсарту үшін бетінің кедір-бұдыры, түйір өлшемі және қалыңдығының таралуы сияқты қиындықтарды жеңуге көмектеседі.
Тікелей металдандыру:
Дәстүрлі ПХД өндірісі өткізгіш жолдарды жасау үшін бірнеше қадамдарды қамтиды, соның ішінде мыс қаптау алдында тұқым қабатын қою. Тікелей металдану процестерінің дамуы бөлек тұқым қабатының қажеттілігін жояды, осылайша өндіріс процесін жеңілдетеді, шығындарды азайтады және сенімділікті арттырады.
Microvia технологиясы:
Микровиалар - көп қабатты ПХД-да әртүрлі қабаттарды біріктіретін шағын тесіктер. Лазерлік бұрғылау және плазмалық ою сияқты микровиа технологиясының жетістіктері тығыздығы жоғары тізбектерге және сигнал тұтастығын жақсартуға мүмкіндік беретін кішігірім, дәлірек микровиделерді жасауға мүмкіндік береді. Беттік әрлеу инновациясы: Беткі қабат мыс іздерін тотығудан қорғау және дәнекерлеу мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Immersion Silver (ImAg), Organic Soderability Conservative (OSP) және Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) сияқты бетті өңдеу технологияларындағы әзірлемелер коррозиядан жақсырақ қорғауды қамтамасыз етеді, дәнекерлеуді жақсартады және жалпы сенімділікті арттырады.
Нанотехнология және мыс тұндыру: Нанотехнология ПХД мыс тұндыруын ілгерілетуде маңызды рөл атқарады. Мысты тұндырудағы нанотехнологияның кейбір қолданбалары:
Нанобөлшектерге негізделген қаптау:
Тұндыру процесін жақсарту үшін мыс нанобөлшектерін қаптау ерітіндісіне қосуға болады. Бұл нанобөлшектер мыстың адгезиясын, түйір өлшемін және таралуын жақсартуға көмектеседі, осылайша кедергіні азайтады және электрлік өнімділікті арттырады.
Наноқұрылымды өткізгіш материалдар:
Көміртекті нанотүтіктер және графен сияқты наноқұрылымды материалдар ПХД субстраттарына біріктірілуі немесе тұндыру кезінде өткізгіш толтырғыш ретінде қызмет етуі мүмкін. Бұл материалдар жоғары электр өткізгіштікке, механикалық беріктікке және жылулық қасиеттерге ие, осылайша ПХД жалпы өнімділігін жақсартады.
Наножабын:
Бетінің тегістігін, дәнекерлеу қабілетін және коррозиядан қорғауды жақсарту үшін ПХД бетіне наножабынды қолдануға болады. Бұл жабындар көбінесе қоршаған орта факторларынан жақсы қорғауды қамтамасыз ететін және ПХД қызмет ету мерзімін ұзартатын нанокомпозиттерден жасалады.
Наноөлшемді өзара байланыстар:ПХД-да жоғары тығыздықтағы тізбектерді іске қосу үшін нано сымдар мен наношоғырлар сияқты наноөлшемді өзара байланыстар зерттелуде. Бұл құрылымдар кішірек аймаққа көбірек тізбектерді біріктіруді жеңілдетеді, кішірек, ықшам электронды құрылғыларды жасауға мүмкіндік береді.
Қиындықтар мен болашақ бағыттар: айтарлықтай прогреске қарамастан, ПХД-да мыстың тұндырылуын одан әрі жақсарту үшін бірнеше қиындықтар мен мүмкіндіктер әлі де бар. Кейбір негізгі міндеттер мен болашақ бағыттарға мыналар жатады:
Жоғары пропорционалды құрылымдардағы мыс толтыру:
Визалар немесе микровиалар сияқты арақатынасы жоғары құрылымдар біркелкі және сенімді мыс толтыруға қол жеткізуде қиындықтар тудырады. Осы қиындықтарды жеңу және жоғары арақатынастағы құрылымдарда мыстың дұрыс тұндырылуын қамтамасыз ету үшін алдыңғы қатарлы қаптау әдістерін немесе балама толтыру әдістерін әзірлеу үшін қосымша зерттеулер қажет.
Мыс ізінің енін азайту:
Электрондық құрылғылар кішірейіп, ықшамдалған сайын, мыс іздерінің тар ізіне деген қажеттілік арта береді. Мәселе осы тар жолдар ішінде тұрақты электрлік өнімділік пен сенімділікті қамтамасыз ететін біркелкі және сенімді мыс шөгіндісіне қол жеткізу болып табылады.
Балама өткізгіш материалдар:
Мыс ең жиі қолданылатын өткізгіш материал болғанымен, күміс, алюминий және көміртекті нанотүтіктер сияқты балама материалдар бірегей қасиеттері мен өнімділік артықшылықтары үшін зерттелуде. Болашақ зерттеулер адгезия, кедергі және ПХД өндіру процестерімен үйлесімділік сияқты қиындықтарды жеңу үшін осы балама өткізгіш материалдардың тұндыру әдістерін әзірлеуге бағытталуы мүмкін. ЭкологиялықДостық процестер:
ПХД индустриясы үнемі экологиялық таза процестермен жұмыс істейді. Болашақ әзірлемелер мыс тұндыру кезінде қауіпті химиялық заттарды пайдалануды азайтуға немесе жоюға, энергияны тұтынуды оңтайландыруға және ПХД өндірісінің қоршаған ортаға әсерін азайту үшін қалдықтардың пайда болуын азайтуға бағытталуы мүмкін.
Жетілдірілген модельдеу және модельдеу:
Модельдеу және модельдеу әдістері мыс тұндыру процестерін оңтайландыруға, тұндыру параметрлерінің әрекетін болжауға және ПХД өндірісінің дәлдігі мен тиімділігін арттыруға көмектеседі. Болашақ жетістіктер бақылау мен оңтайландыруды жақсарту үшін дизайн және өндіріс процесіне кеңейтілген модельдеу және модельдеу құралдарын біріктіруді қамтуы мүмкін.
6. ПХД субстраттары үшін мыс шөгуінің сапасын қамтамасыз ету және бақылау
Сапаны қамтамасыз етудің маңыздылығы: Сапаны қамтамасыз ету мыстың тұндыру процесінде келесі себептерге байланысты маңызды:
Өнімнің сенімділігі:
ПХД-дағы мыс шөгіндісі электрлік қосылымдар үшін негіз болып табылады. Мыстың тұндыру сапасын қамтамасыз ету электрондық құрылғылардың сенімді және ұзақ жұмыс істеуі үшін өте маңызды. Мыстың нашар тұндырылуы қосылым қателеріне, сигналдың әлсіреуіне және ПХД сенімділігінің жалпы төмендеуіне әкелуі мүмкін.
Электрлік өнімділік:
Мыс қаптамасының сапасы ПХД электрлік өнімділігіне тікелей әсер етеді. Мыстың біркелкі қалыңдығы мен таралуы, тегіс бетті әрлеу және дұрыс адгезия төмен қарсылыққа, тиімді сигнал жіберуге және сигналдың минималды жоғалуына қол жеткізу үшін өте маңызды.
Шығындарды азайту:
Сапаны қамтамасыз ету ақаулы ПХД-ларды қайта өңдеу немесе жою қажеттілігін азайта отырып, ақауларды процестің басында анықтауға және алдын алуға көмектеседі. Бұл шығындарды үнемдеуге және жалпы өндіріс тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.
Тұтынушының қанағаттануы:
Жоғары сапалы өнімдерді қамтамасыз ету тұтынушылардың қанағаттануы мен салада жақсы беделді қалыптастыру үшін маңызды. Тұтынушылар сенімді және ұзаққа созылатын өнімдерді күтеді, ал сапа кепілдігі мыс шөгінділерінің осы үміттерге сәйкес келетінін немесе асып түсетінін қамтамасыз етеді.
Мысты тұндыру үшін сынау және тексеру әдістері: ПХД-да мыс тұндыру сапасын қамтамасыз ету үшін әртүрлі сынау және тексеру әдістері қолданылады. Кейбір жалпы әдістерге мыналар жатады:
Көрнекі тексеру:
Көрнекі тексеру сызаттар, ойықтар немесе кедір-бұдырлар сияқты беттің айқын ақауларын анықтаудың негізгі және маңызды әдісі болып табылады. Бұл тексеруді қолмен немесе автоматтандырылған оптикалық тексеру (AOI) жүйесінің көмегімен жасауға болады.
Микроскопия:
Сканерлеуші электронды микроскопия (SEM) сияқты әдістерді қолданатын микроскопия мыс шөгіндісінің егжей-тегжейлі талдауын қамтамасыз ете алады. Ол мыс қабатының беткі қабатын, адгезиясын және біркелкілігін мұқият тексере алады.
Рентгендік талдау:
Мыс шөгінділерінің құрамын, қалыңдығын және таралуын өлшеу үшін рентгендік флуоресценция (XRF) және рентгендік дифракция (XRD) сияқты рентгендік талдау әдістері қолданылады. Бұл әдістер қоспаларды, элементтік құрамды анықтай алады және мыс шөгуіндегі кез келген сәйкессіздікті анықтай алады.
Электрлік сынақтар:
Мыс шөгінділерінің электрлік өнімділігін бағалау үшін кедергіні өлшеуді және үздіксіздікті сынауды қоса алғанда, электрлік сынақ әдістерін орындаңыз. Бұл сынақтар мыс қабатының қажетті өткізгіштікке ие екендігіне және ПХД ішінде ешқандай саңылаулар немесе қысқа саңылаулар жоқ екеніне көз жеткізуге көмектеседі.
Қабықтың күші сынағы:
Қабық күші сынағы мыс қабаты мен ПХД субстраты арасындағы байланыс күшін өлшейді. Ол мыс кен орнының қалыпты өңдеуге және ПХД өндірісіне төтеп беру үшін жеткілікті беріктігі бар-жоғын анықтайды.
Салалық стандарттар мен ережелер: ПХД өнеркәсібі мыс шөгіндісінің сапасын қамтамасыз ету үшін әртүрлі салалық стандарттар мен ережелерді сақтайды. Кейбір маңызды стандарттар мен ережелерге мыналар жатады:
IPC-4552:
Бұл стандарт ПХД-да жиі қолданылатын электрсіз никель/батыру алтыны (ENIG) беттік өңдеулеріне қойылатын талаптарды анықтайды. Ол сенімді және берік ENIG беттік өңдеулері үшін алтынның минималды қалыңдығын, никель қалыңдығын және бет сапасын анықтайды.
IPC-A-600:
IPC-A-600 стандарты мыс жабынының жіктелу стандарттарын, бет ақауларын және басқа сапа стандарттарын қоса алғанда, ПХД қабылдау нұсқауларын қамтамасыз етеді. Ол визуалды тексеру және ПХД-да мыс тұндыруын қабылдау критерийлері үшін анықтамалық қызмет етеді. RoHS директивасы:
Қауіпті заттарды шектеу (RoHS) директивасы қорғасын, сынап және кадмийді қоса, электронды өнімдерде белгілі бір қауіпті заттарды пайдалануды шектейді. RoHS директивасына сәйкестік ПХД-дағы мыс шөгінділерінің зиянды заттарсыз болуына кепілдік береді, бұл оларды қауіпсіз және экологиялық таза етеді.
ISO 9001:
ISO 9001 - сапа менеджменті жүйесінің халықаралық стандарты. ISO 9001 негізіндегі сапа менеджменті жүйесін құру және енгізу тұтынушылардың талаптарына сәйкес келетін өнімдерді, соның ішінде ПХД-да мыс тұндыру сапасын дәйекті түрде жеткізу үшін тиісті процестер мен бақылаулардың болуын қамтамасыз етеді.
Жалпы мәселелер мен ақауларды азайту: Мысты тұндыру кезінде туындауы мүмкін кейбір жалпы мәселелер мен ақауларға мыналар жатады:
Жеткіліксіз адгезия:
Мыс қабатының субстратқа нашар адгезиясы деламинацияға немесе пиллингке әкелуі мүмкін. Бетті дұрыс тазалау, механикалық кедір-бұдырлау және адгезияны жақсартатын өңдеулер бұл мәселені жеңілдетуге көмектеседі.
Біркелкі емес мыс қалыңдығы:
Біркелкі емес мыс қалыңдығы сәйкес келмейтін өткізгіштікке себеп болуы және сигналдың берілуіне кедергі келтіруі мүмкін. Жалғау параметрлерін оңтайландыру, импульстік немесе кері импульсті жабуды пайдалану және дұрыс араластыруды қамтамасыз ету біркелкі мыс қалыңдығына қол жеткізуге көмектеседі.
Шұңқырлар мен тесіктер:
Мыс қабатындағы бос орындар мен саңылаулар электр қосылымдарын зақымдауы және коррозия қаупін арттыруы мүмкін. Қаптау параметрлерін дұрыс бақылау және тиісті қоспаларды пайдалану бос жерлер мен саңылаулардың пайда болуын барынша азайтуға мүмкіндік береді.
Бетінің кедір-бұдырлығы:
Бетінің шамадан тыс кедір-бұдырлығы ПХД өнімділігіне теріс әсер етіп, дәнекерлеуге және электрлік тұтастығына әсер етуі мүмкін. Мыстың тұндыру параметрлерін, бетті алдын ала өңдеу және өңдеуден кейінгі процестерді дұрыс бақылау бетті тегіс өңдеуге қол жеткізуге көмектеседі.
Осы мәселелер мен кемшіліктерді азайту үшін процесті тиісті бақылаулар жүзеге асырылуы керек, тұрақты тексерулер мен сынақтар жүргізіліп, салалық стандарттар мен ережелер сақталуы керек. Бұл ПХД-да тұрақты, сенімді және жоғары сапалы мыстың тұндыруын қамтамасыз етеді. Бұған қоса, үздіксіз үдерістерді жетілдіру, қызметкерлерді оқыту және кері байланыс тетіктері жақсартуға арналған аймақтарды анықтауға және ықтимал мәселелерді олар маңыздырақ болмай тұрып шешуге көмектеседі.
ПХД субстратындағы мыс тұндыру ПХД өндірісіндегі маңызды қадам болып табылады. Мысты электрсіз тұндыру және гальванизация - бұл қолданылатын негізгі әдістер, әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен шектеулері бар. Технологиялық жетістіктер мыс тұндырудағы инновацияларды ынталандыруды жалғастыруда, осылайша ПХД өнімділігі мен сенімділігін арттырады.Сапаны қамтамасыз ету және бақылау жоғары сапалы ПХД өндірісін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Кішірек, жылдамырақ және сенімдірек электронды құрылғыларға сұраныс артып келе жатқандықтан, ПХД субстраттарында мысты тұндыру технологиясында дәлдік пен тамашалыққа деген қажеттілік артады. Ескерту: Мақаланың сөздер саны шамамен 3500 сөзді құрайды, бірақ нақты сөздер саны өңдеу және түзету процесінде аздап өзгеруі мүмкін екенін ескеріңіз.
Жіберу уақыты: 13 қыркүйек 2023 ж
Артқа
