PCB spiller en afgørende rolle i forbindelse og transmission af elektroniske signaler og PCB galvanisering af kobberprocessen, som kerneleddet iPCB fremstillingsproces, spiller en afgørende rolle for printkortets ydeevne og kvalitet. Fra smartphones til højtydende-computere, fra bilelektronik til rumfartsudstyr, næsten alle elektroniske enheders printkort er afhængige af kobbergalvaniseringsteknologi.
1, princippet om kobber galvanisering
pcb galvanisering af kobber er en typisk elektrokemisk proces baseret på Faradays lov. I galvaniseringsbadet bruges pcb'et som katode, og kobberanoden nedsænkes i en elektrolyt indeholdende kobberioner. Når en jævnstrømsspænding påføres mellem katoden og anoden, passerer strømmen gennem elektrolytten og udløser en række elektrokemiske reaktioner.
Anodisk reaktion: Kobberanoden gennemgår en oxidationsreaktion, hvor kobberatomer mister to elektroner og bliver til kobberioner, der kommer ind i elektrolytten. Reaktionsligningen er Cu-2e ⁻ → Cu ² ⁺.
Katodisk reaktion: På overfladen af pcb'en optager kobberioner elektroner og reduceres til kobberatomer, som aflejres på pcb-overfladen. Reaktionsligningen er Cu ² ⁺+2e ⁻ → Cu.
Ved at kontrollere parametre såsom strømtæthed, galvaniseringstid og elektrolytsammensætning kan aflejringshastigheden og belægningstykkelsen af kobber kontrolleres nøjagtigt.
2, Procesflow
(1) Forbehandling
Rengøring: Rengør først pcb-substratet grundigt for at fjerne urenheder såsom oliepletter, støv og oxider på overfladen. Almindelige rengøringsmetoder omfatter alkalisk rengøring, sur rengøring og ultralydsrensning. Alkalisk rensning kan effektivt fjerne olie og organiske forurenende stoffer, mens sur rensning hovedsageligt bruges til at fjerne oxider. Ultralydsrensning kan grundigt rense de fine huller og huller på overfladen af substratet gennem kavitationseffekten af ultralydsbølger. Den rensede substratoverflade bør ikke have tydelige urenheder og have en ensartet metallisk glans.
Mikrokorrosion: Formålet med mikrokorrosion er at danne en mikroru overflade på pcb-overfladen, hvilket øger vedhæftningen mellem det efterfølgende elektropletterede kobberlag og substratet. Sædvanligvis anvendes opløsninger indeholdende mikroætsemidler såsom persulfat eller svovlsyrebrinteoverilte til at behandle substrater. Under mikroætsningsprocessen gennemgår mikroætsemidlet en kemisk reaktion med kobberoverfladen, der opløser et meget tyndt lag kobber og danner små konkave konvekse strukturer. Graden af mikrokorrosion skal kontrolleres nøje, med en generel mikrokorrosionsmængde kontrolleret mellem 0,5-1,5 μm for at sikre god vedhæftning uden overdreven korrosion af underlaget.
Fornedsænkning: Fornedsænkning er processen med nedsænkning af det rensede og mikroætsede PCB i en fornedsænkningsopløsning indeholdende specifikke komponenter, hvilket tillader substratoverfladen at adsorbere et lag af aktivt stof og forberede sig til den efterfølgende aktiveringsproces. Sammensætningen af præ-immersionsopløsningen svarer normalt til aktiveringsopløsningens, men med en lavere koncentration. Dens hovedfunktion er at forhindre substratet i at blive oxideret igen før aktivering og forbedre aktiveringseffekten. Forudblødningstiden er generelt kort, normalt fra et par sekunder til titusinder af sekunder.
Aktivering: Aktivering er et afgørende trin i for-behandlingsprocessen, som har til formål at adsorbere et lag af katalytisk aktive metalpartikler, normalt palladiumpartikler, på overfladen af pcb. Disse palladiumpartikler vil tjene som katalytiske centre for efterfølgende kemisk kobberplettering eller galvanisering, hvilket fremmer reduktionen og aflejringen af kobberioner. De almindeligt anvendte aktiveringsmetoder omfatter kolloid palladiumaktiveringsmetode og ionisk palladiumaktiveringsmetode. Kolloid palladiumaktiveringsopløsning er sammensat af palladiumsalt, tinsalt og chelateringsmiddel. Under aktiveringsprocessen adsorberes kolloide palladiumpartikler på overfladen af pcb; Ionpalladiumaktiveringsmetoden er at adsorbere palladiumioner på substratoverfladen gennem ionbytning og derefter reducere dem til metallisk palladium gennem et reduktionsmiddel. Parametrene som aktiveringstid og temperatur skal styres præcist i henhold til typen af aktiveringsopløsning og materialet på printkortet for at sikre et ensartet og tæt aktiveringslag.
(2) Kemisk kobberbelægning
For nogle pcb-substrater fremstillet af ikke-ledende materialer, såsom glasfiberforstærket plast, kræves kemisk kobberplettering før galvanisering af kobber for at danne et tyndt ledende kobberlag på substratoverfladen, hvilket giver en ledende bane for efterfølgende galvanisering af kobber.
Princip for kemisk kobberplettering: Kemisk kobberplettering er en selvkatalytisk oxidations-reduktionsreaktion. På en overflade med katalytisk aktivitet reduceres kobberioner til metallisk kobber gennem virkningen af et reduktionsmiddel og aflejres på substratoverfladen. Hovedreaktionsligningen er: Cu ² ⁺+2HCHO+4OH ⁻ → Cu+2HCOO ⁻+2H ₂ O+H ₂ ↑. I denne reaktion reduceres kobberioner til kobberatomer ved at opnå elektroner under katalyse af palladiumcentre, mens formaldehyd oxideres til formationsioner.
Kemisk kobberbelægningsproces: For det første nedsænkes det aktiverede pcb i en kemisk kobberbelægningsopløsning indeholdende kobbersalte, kompleksdannende midler, reduktionsmidler og andre tilsætningsstoffer. Temperaturen på pletteringsopløsningen styres generelt mellem 40-50 grader, og pH-værdien holdes på omkring 12-13. I processen med strømløs kobberplettering er det nødvendigt at omrøre pletteringsopløsningen passende for at sikre ensartetheden af pletteringsopløsningen og tilstrækkeligt fremskridt i reaktionen. Tiden for strømløs kobberbelægning afhænger af den nødvendige tykkelse af kobberlaget, og der kan generelt opnås et kobberlag med en tykkelse mellem 0,2-0,5 μm. Efter kemisk kobberbelægning skal pcb'et renses for at fjerne resterende belægningsopløsning og urenheder på overfladen.
(3) Galvaniseret kobber
Helbræt galvaniseret kobber: Helbræt galvaniseret kobber, også kendt som primær kobber, bruges hovedsageligt til at galvanisere et lag kobber på hele overfladen af et printkort, der har gennemgået kemisk kobberbelægning, for at øge tykkelsen af kobberlaget, forbedre ledningsevne og mekanisk styrke og beskytte det kemiske kobberbelægningslag mod efterfølgende ætsning og andre processer. Ved galvanisering af fuldplade kobber anvendes normalt en sur kobbersulfatbelægningsopløsning med kobbersulfatindhold generelt mellem 150-250 g/L og svovlsyreindhold mellem 50-200 g/L i formlen, samt passende mængder af chloridioner og tilsætningsstoffer. I galvaniseringsprocessen bruges pcb som katode, og fosforkobberkugler bruges generelt som anode for at supplere kobberionerne i pletteringsopløsningen. Strømtætheden styres generelt til 1-2A/dm², og galvaniseringstiden afhænger af den nødvendige kobberlagtykkelse, hvilket normalt øger kobberlagets tykkelse til 5-20 μm. Under processen med galvanisering af kobber på hele pladen kræves kontinuerlig filtrering af pletteringsopløsningen for at fjerne urenheder og partikler fra pletteringsopløsningen, hvilket sikrer kvaliteten af belægningen.
Grafisk galvanisering kobber: Grafisk galvanisering kobber, også kendt som sekundær kobber, er en selektiv galvanisering af de krævede kredsløbs grafiske dele på printkortet efter fuld bord galvanisering kobber og grafisk overførsel, yderligere fortykkelse af kobberlaget for at opfylde kravene til kredsløbets strømbærende kapacitet og signaltransmissionsydelse. Sammensætningen og procesparametrene for pletteringsopløsningen til grafisk galvanisering af kobber svarer til dem for helboard galvanisering af kobber, men fordi kun specifikke grafiske områder er galvaniseret, er der brug for maskematerialer til at dække de dele, der ikke kræver galvanisering. Under galvaniseringsprocessen skal der lægges særlig vægt på ensartetheden af strømfordelingen for at sikre, at belægningstykkelsen af hver del af mønsteret er konsistent. Efter grafisk galvanisering med kobber kan tykkelsen af kobberlaget generelt nå 20-50 μm, og den specifikke tykkelse afhænger af printets designkrav.
(4) Efterbehandling
Rengøring: Efter galvanisering af kobber skal printet først rengøres grundigt for at fjerne resterende pletteringsopløsning og urenheder på overfladen. Rengøring anvender generelt en flertrins--modstrømsskylningsmetode, skyl først med rent vand og skyl derefter med deioniseret vand for at sikre, at der ikke er restkemikalier på printets overflade. Den rensede pcb-overflade skal være ren, fri for pletter og have en pH-værdi tæt på neutral.
Passivering: For at forbedre korrosionsbestandigheden af elektropletterede kobberlag er passiveringsbehandling normalt påkrævet. Passivering er dannelsen af en ekstremt tynd passiveringsfilm på overfladen af et kobberlag, som kan forhindre kemiske reaktioner mellem ilt og fugt og kobber og derved forlænge kobberlagets levetid. De almindeligt anvendte passiveringsmetoder omfatter kemisk passivering og elektrokemisk passivering. Kemisk passivering bruger generelt opløsninger indeholdende chromat, fosfat eller organiske passivatorer til at behandle printplader; Elektrokemisk passivering er processen med at påføre en bestemt spænding i en specifik elektrolyt for at forårsage oxidationsreaktioner på overfladen af kobberlag, der danner en passiveringsfilm. Efter passiveringsbehandling vil overfladen af kobberlaget præsentere en ensartet passiveringsfilmfarve, såsom regnbue eller gyldengul.
Tørring: Det rensede og passiverede printkort skal tørres for at fjerne overfladefugt. Tørremetoderne omfatter varmluftstørring, vakuumtørring osv. Varmlufttørring er en almindeligt anvendt metode, som går ud på at placere printet i et varmluftsmiljø ved en bestemt temperatur for hurtigt at fordampe fugt. Under tørringsprocessen skal man være opmærksom på temperaturkontrol for at undgå pcb-deformation eller kobberlagsoxidation forårsaget af for høj temperatur. Det tørrede pcb skal opbevares korrekt for at undgå yderligere fugt eller forurening.