Foutanalyse op blinde via voor lege grot in PCB-vulling Koperbeplating

In de afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van elektronische producten met betrekking tot digitale video en digitale mobiele communicatie, duwt de ontwikkeling in dit soort producten PCB's naar de ontwikkeling in termen van lichtheid, dunheid, miniatuur, meerdere functies en hoge dichtheid en betrouwbaarheid. De beperkte routeringsruimte op PCB's leidt tot de nauwe begrenzing tussen via's, draden, draden en via's en de komst van via koperen vulmachines, waardoor de dichtheid van PCB's met ongeveer 10% tot 30% verbetert. Afbeelding 1 toont een HDI-kaart (High Density Interconnection) op basis van via koperen vulling.

Omdat via-ontwerp in staat is om veel ruimte te besparen en blinde via's gevuld met koper een hoge betrouwbaarheid hebben, hebben blinde via's met koperen vulplaten veel voordelen. Bovendien is dit vaartuig relatief eenvoudig, kostenbesparend en heeft het een vereenvoudigde procedure. Vanwege de bovengenoemde voordelen zal blind via met koperen vulplaten massaal worden toegepast in de fabricage van HDI-PCB's, wat wordt beschouwd als een opkomende trend op het gebied van PCB's. Er doen zich echter nog steeds enkele problemen voor bij de toepassing van blinde via's met koperen vulplaten, waaronder extreem grote kuiltjes, lekkage en lege grot in via's. Als hoofdpijn voor PCB-fabrikanten dragen veel gecompliceerde elementen bij aan lege grotten in via's. In dit artikel worden de oorzaken van lege grotten in via's besproken en passende maatregelen getroffen om de storing op te lossen en de opbrengst van producten te verhogen.

Foutanalyse

Veel elementen veroorzaken een lege grot in blinde via's met koperen vulplaten en elk element moet worden geanalyseerd vanuit het perspectief van kenmerken en vormmechanisme, zodat het effect wordt geoptimaliseerd.

• Bubbels in blinde via's

De bronnen van bellen komen voort uit externe binnenkomst en zelfreactie. Over het algemeen moet flash-plating op PCB's worden verwerkt voorafgaand aan kopervulplating om de geleidbaarheid te versterken en handig te zijn voor opslag. Ernstige oxidatie wordt meestal veroorzaakt als planken lange tijd aan de lucht worden blootgesteld, dus de verblijftijd mag niet te lang zijn. Anders gezegd, een slechte voorbewerking zal leiden tot het verdwijnen van bellen in via's en het oxidatievlak, waardoor de snelheid van lege grot in blinde via's aanzienlijk toeneemt, zoals aangegeven in figuur 2.

De komst van bellen ligt ook in de anodische reactie in de koperen tank en de reactie H₂ O → 1/2O₂ + 2e ^- + 2H ⁺ zal plaatsvinden op anode wanneer onoplosbare anode wordt toegepast. Op basis van deze reactie kan worden geconcludeerd dat zuurstof zal ontsnappen uit onoplosbare anode, wat leidt tot hoge additieve compensatie en escalatie van de levensduur van de anode of zelfs passivering van anode en PCB-defect. Om dit probleem op te lossen, wordt daarom matig ferrosulfaat toegevoegd aan de galvaniseeroplossing om de zuurstof te elimineren die uit de anode ontsnapt wanneer de anodereactie deze twee reacties volgt:Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + e ^- .

Om een ​​soepele uitvoering van de reactie te garanderen, moet Cu constant worden toegevoegd aan de galvaniseeroplossing, in het algemeen koperoxidepoeder. Tegelijkertijd moeten, om de parasitaire reactie op de kathode te verminderen, hogere eisen worden gesteld aan het instromen van de galvaniseeroplossing en moet het kathodemateriaal worden verbeterd.

Dit type storing veroorzaakt door een lege grot vindt meestal plaats op de bodem van blinde via's, met symmetrische en regelmatige vormen. Voor de verbetering van dit probleem kunnen maatregelen worden genomen vanuit de volgende aspecten:

a. De verblijftijd en de opslagomgeving moeten goed worden gecontroleerd voordat de koperen vulplaten worden aangebracht. Gewoonlijk moet voor platen zonder flitsplating de kopervullaag in 4 uur worden voltooid, terwijl voor borden met flitsplating deze binnen 12 uur moet zijn voltooid. Planken moeten ver van een zure omgeving worden bewaard en indien mogelijk is het het beste om ze op te slaan in kamers met airconditioners die de temperatuur en vochtigheid van de kamer kunnen regelen.

b. Het voorbewerkingseffect moet worden verbeterd en de nodige apparaten voor het verwijderen van bellen moeten worden toegevoegd. Voorbewerking is uiterst belangrijk, omdat het voorbewerken van koperen vulplaten direct verband houdt met het vuleffect. Om een ​​voorbehandelingseffect te garanderen, wordt geadviseerd zuur ontvettingsmiddel op te nemen en de hoeveelheid waterstroom op passende wijze te vergroten. Bovendien moet in de winter, wanneer de watertemperatuur relatief laag is (lager dan 15°C), een beetje zwavelzuur worden toegevoegd voor het wassen met water nadat het aanbrengen van ontvettings- of verwarmingstoestellen kan worden toegevoegd om het waseffect te verzekeren. Bovendien kunnen vibratie- en luchtschotelklep op de voorverwerkingstank worden gemonteerd om luchtbellen in via's te elimineren.

c. Selectie van anodemateriaal van koperen tank en controle op huidige parameters. Op basis van de tweede bron van bellen, is het erg belangrijk om geschikt anodemateriaal van koperen tank te selecteren. Anodemateriaal zou nuttig moeten zijn voor het verbeteren van de anodeprestaties en het verminderen van het additiefverbruik. Wanneer de huidige parameters te groot zijn, zullen reacties op de anode worden versneld waardoor het aantal bellen zal toenemen. Onder dergelijke omstandigheden zullen bellen blinde via's binnendringen terwijl ze naar buiten stromen en kunnen ze niet uit via's worden geëlimineerd. Daarom moet, afgezien van de keuze van het anodemateriaal en de controle van de huidige parameters, een anodezak of beschermingslaag aan de buitenkant van het anodenet worden toegevoegd om te voorkomen dat luchtbellen die door de anode worden gegenereerd rechtstreeks in de plaatoplossing terechtkomen.

• Onbalans van additieve componenten

De componenten van de kopervullaagoplossing omvatten kopersulfaat, zwavelzuur, chloride-ion en het additief en het vullende effect in blinde via's wordt geïmplementeerd door het werkingsmechanisme tussen componenten in de platingsoplossing. Additieven spelen onderling en onafhankelijk hun eigen rol in het proces van plateren. Ophelderingsmiddel speelt een rol bij het absorberen van eigenschappen of elektrische kenmerken op het elektrode-interface en bij het veranderen van de vorm en eigenschap van sedimenten om het vereiste prospectieve plateringsvlak te verkrijgen. Afgiftemiddel is in staat om ophelderingsmiddel te duwen om elke verdeling van kathodekuiltjes vooruit te bewegen. Het zal echter niet werken tenzij chloride-ionen helpen. De bezorger is verantwoordelijk voor het gelijkmatig maken van ongelijke distributie vanwege zijn mogelijkheden voor nivellering en zelfs plating. Egaliseermiddel heeft de neiging om te worden geabsorbeerd door posities met relatief sterke elektronegativiteit omdat het een sterke elektropositiviteit in zure oplossing heeft. Dan maakt het koperionen moeilijk af te zetten zonder de invloed van koperafzetting in een dichtheidsgebied met een laag niveau als gevolg van concurrentie met koperionen met positieve elektriciteit.

Het is vrij belangrijk om componenten en de hoeveelheid additieven te controleren en het falen van de componentcontrole leidt tot slechte kopervulling van blinde via's of lege grot, zoals wordt getoond in figuur 3.

De oplossing voor het falen van een lege grot die om deze reden wordt veroorzaakt, ligt in de controle in termen van additieve componenten en additieve hoeveelheid, waaronder:
a. De stroomhoeveelheid van het additief moet periodiek worden gekalibreerd om een ​​nauwkeurige stroomhoeveelheid te garanderen, zodat een effectieve controle kan worden verkregen.
b. De koolstofbehandeling zou periodiek aan oplossing moeten worden uitgevoerd gebaseerd op de voorwaarde van de verontreiniging van de plateringsoplossing.
c. De componenten van het middel worden periodiek geanalyseerd en het gehalte aan additieven en het plating-effect moeten worden geschat door Hull Cell-experiment om te verifiëren of het plating-effect binnen de normale categorie valt en de overeenkomstige aanpassing moet op tijd worden gemaakt.

• Oorzaak van vreemd materiaal

De omgeving van procedures voor het vullen van koperen platen, toegepaste benodigdheden en dagelijkse productieactiviteiten zullen allemaal leiden tot vervuilingen met verschillende vervuilingsgraden. Allerlei vreemde zaken of verontreinigingen zijn onvermijdelijk. Voor micro-vreemde zaken kunnen ze niet met onze ogen worden gezien en het is buitengewoon moeilijk om ze te elimineren. Zodra ze blinde via's binnengaan, wordt meestal een lege grot gemaakt, zoals weergegeven in figuur 4 hieronder.

Voor dit lege grotfalen in blinde via's is de oorzaak gemakkelijk te vinden. Via SEM kan de vorm van een lege grot in blinde via's worden waargenomen. Daarom omvatten de maatregelen om de bron van buitenlandse zaken te achterhalen:
a. Er wordt voorkomen dat externe vreemde zaken de platingoplossing binnendringen en er wordt een ingesloten procedurelijn voorgesteld.
b. Schat of de toegepaste materialen of de zuiverheid van het middel de norm bereiken en of het voldoet aan de vereisten van PCB-productie.
c. Periodieke filtering en zuiverheid moeten worden geïmplementeerd op het plateermiddel om de levendigheid en heldere kleur te garanderen.

Conclusie

Natuurlijk zijn de oorzaken voor het falen van lege grotten in blinde via's veel meer dan vermeld en daar zijn veel oorzaken voor, waaronder materiaalclassificatie van diëlektrische constante, dikte, blinde via-type en huidige parameters van elektrische beplating.

Samenvattend, de sleutel is om de reden te achterhalen voor het falen van een lege grot in blinde via's die worden geconfronteerd met een lege via-fout. Ondertussen is het een goed idee om de vorm van het falen van een lege grot te observeren en ervaringen samen te vatten, relevante regels te vinden en onderzoek uit te voeren met allerlei analysemethoden. Bovendien moeten, op basis van het mechanisme van het falen van lege grotten, wetenschappelijke richtlijnen voor de werking worden vastgesteld en moeten verbeterings- en preventieregels strikt worden uitgevoerd, zodat problemen kunnen worden opgelost om de opbrengst en betrouwbaarheid van producten voortdurend te verhogen.

Handige bronnen
• Introductie over blinde via
• 3 belangrijke elementen die u niet weet over begraven en blinde via in HDI Flex-rigid PCB's
• Een introductie van een nieuwe methode voor het vullen van blinde gaten :Blinde gaten vullen met paneelbeplating
• Blinde/begraven via's ontwerpen in snelle digitale circuits
• PCB-productieservice met volledige functionaliteit van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerd PCB-montageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk