Devre kartı, sinyal iletimi ve elektrik bağlantısının ağır sorumluluğunu taşır. Devre kartları üzerinde bakır biriktirme işlemi, devre kartına "canlılık" kazandıran önemli bir bağlantı gibidir; bu, devre kartının ve hatta tüm elektronik cihazın performansı üzerinde derin bir etkiye sahiptir.
1, Devre kartlarındaki bakır birikiminin kavram analizi
Kimyasal bakır kaplama veya bakır biriktirme olarak da bilinen devre kartlarına bakır biriktirme, devre kartının yüzeyinde bir bakır katman oluşturmak için kendi katalitik oksidasyon-indirgeme reaksiyonunu kullanan bir işlemdir. Prensip, devre kartının belirli alanlarında bakır iyonlarının indirgeme reaksiyonunu teşvik etmek için özel kimyasal maddeler kullanmak, böylece bir bakır tabakası biriktirip oluşturmaktır.
Devre kartı üretiminin başlangıcında, fiberglas levhalar gibi çoğu alt tabaka malzemesinin kendisi iletkenliğe sahip değildi. Elektronik cihazların çeşitli işlevlerini yerine getirebilmesi için devre kartı üzerindeki devrelerin akımı sorunsuz bir şekilde iletebilmesi gerekir. Yalıtılmış alt tabakaların yüzeyindeki iletken bakır katmanlarını "büyütebilen" devre kartları için bakır biriktirme işlemi ortaya çıktı ve karmaşık devre ağlarının daha sonraki inşaatı için temel attı.
2, Bakır biriktirme teknolojisinin ayrıntılı süreci
Erken aşamada ön işleme
Temizleme ve dekontaminasyon: Devre kartı alt tabakalarının işlenmesi sırasında yüzey yağ, toz ve diğer yabancı maddelerle kirlenmiş olabilir. Bu kirleticiler, sonraki bakır biriktirme işleminde bakır katman ile alt tabaka arasındaki yapışmayı ciddi şekilde etkileyecektir. Bu nedenle yüzeyde herhangi bir yabancı madde kalmadığından emin olmak için öncelikle alt tabakanın profesyonel temizlik maddeleri ve ekipmanlarıyla iyice temizlenmesi gerekir.
Kabalaştırma işlemi: Bakır tabaka ile alt tabaka arasındaki yapışmayı arttırmak için temizlenmiş alt tabakanın yüzeyinin pürüzlendirilmesi gerekir. Bu işlemde genellikle alt tabaka yüzeyinde küçük içbükey dışbükey yapılar oluşturmak için kimyasal aşındırma veya mekanik cilalama gibi yöntemler kullanılır. Bu içbükey dışbükey yapılar, tıpkı duvarın pürüzlendirilmesinin kaplamanın daha iyi yapışmasını sağlaması ve daha sonra biriken bakır katmanın alt tabakaya daha sıkı bir şekilde bağlanmasına olanak sağlaması gibi, alt tabaka ile bakır katman arasındaki temas alanını artırabilir.
Aktivasyon adımı: Aktivasyon, bakır biriktirme sürecinde çok önemli bir adımdır. Pürüzlendirme işlemine tabi tutulan alt tabakanın, belirli metal iyonları (paladyum iyonları gibi) içeren bir aktivasyon çözeltisine daldırılması gerekir. Paladyum iyonları substrat yüzeyine adsorbe edilecek ve katalitik aktiviteye sahip ince bir film oluşturacaktır. Bu ince film, kimyasal reaksiyonlar için bir "katalizör" görevi görür, sonraki bakır iyonu indirgeme reaksiyonlarının tercihen yüzeyinde oluşmasını teşvik eder, böylece bakır katmanının birikmesi için bir başlangıç noktası sağlar.
Kimyasal Bakır Kaplama Prosesi
Kaplama çözümü konfigürasyonu: Kimyasal bakır kaplama çözümü, bakır biriktirme işleminin gerçekleştirilmesi için temel ajandır. Ana bileşenleri arasında bakır tuzları (bakır sülfat gibi), indirgeyici maddeler (formaldehit, sodyum hipofosfit vb.), şelatlayıcı maddeler (kaplama çözeltisindeki bakır iyonlarını stabilize etmek için kullanılır) ve çeşitli katkı maddeleri (bakır katmanın kalitesini ve performansını artırmak için kullanılan parlatıcılar, tesviye maddeleri vb.) bulunur. Bu bileşenlerin hassas oranlarda yapılandırılması gerekir ve farklı devre kartı gereksinimleri ve proses koşulları, kaplama çözümü formülasyonlarında farklılıklara neden olabilir.
Reaksiyonun ilerlemesi: Ön işleme tabi tutulmuş alt tabaka, önceden hazırlanmış bir kimyasal bakır kaplama çözeltisine daldırılır. Belirli sıcaklık ve pH koşulları altında, kaplama çözeltisindeki bakır iyonları, substrat yüzeyindeki aktive edilmiş bölgelerin katalitik etkisi altında indirgeyici maddelerle redoks reaksiyonlarına girer. Bakır iyonları elektron alır ve metalik bakır atomlarına indirgenerek alt tabaka yüzeyinde yavaş yavaş bir bakır tabakası biriktirir. Reaksiyon devam ettikçe bakır tabakası gerekli kalınlık standardına ulaşana kadar sürekli olarak kalınlaşır.
İşlem sonrası prosedürler
Temizleme adımları: Bakır kaplamadan sonra, devre kartı yüzeyinde reaksiyon sonucu oluşan-yan ürünler ve kaplama çözeltisi kalıntısı kalacaktır. Bu kalıntılar zamanında temizlenmediği takdirde devre kartının performansı üzerinde korozyona neden olmak ve izolasyon performansını düşürmek gibi olumsuz etkiler yaratabilir. Bu nedenle, yüzeyde kaplama solüsyonu kalmadığından emin olmak için devre kartını bol miktarda suyla tekrar tekrar durulamak gerekir.
Kalite denetimi: Bu, bakır katmanının kalitesini çeşitli test yöntemleriyle değerlendiren bakır biriktirme işleminin önemli bir parçasıdır. Örneğin, bakır katmanının yüzey morfolojisini gözlemlemek ve delik ve çatlak gibi kusurları kontrol etmek için mikroskop kullanmak; Bakır katmanlarının bileşimini ve saflığını analiz etmek için elektronik probların ve diğer ekipmanların kullanılması; Bakır katmanın iletkenliğinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını doğrulamak için direnç testini kullanın. Yalnızca sıkı kalite denetimlerinden geçen devre kartları sonraki işleme aşamalarına girebilir.
Pasivasyon işlemi: Bakır tabakanın korozyon direncini arttırmak ve devre kartının servis ömrünü uzatmak için, genellikle bakır kaplı devre kartı üzerinde pasivasyon işlemi gerçekleştirilir. Pasivasyon işlemi, bir devre kartının yüzeyinde, dış oksijeni, nemi ve bakır tabakasıyla diğer kimyasal reaksiyonları önleyebilen ve böylece bakır tabakasını koruyan son derece ince bir pasivasyon filminin oluşturulmasıdır. Yaygın pasivasyon yöntemleri arasında kimyasal pasivasyon ve elektrokimyasal pasivasyon bulunur.
3, Bakır biriktirme işleminin önemli rolü
İletken yollar oluşturmak: Devre kartlarındaki bakır birikiminin ana işlevi, yalıtkan alt tabakalar üzerinde iletken yollar oluşturmaktır. Modern elektronik cihazlarda, sinyal iletimini ve işlevsel koordinasyonu sağlamak için çeşitli elektronik bileşenlerin devreler aracılığıyla birbirine bağlanması gerekir. Bakır biriktirme işlemiyle oluşturulan bakır tabakası, tüm elektronik cihazın normal çalışmasını sağlamak için çeşitli elektronik bileşenleri birbirine sıkı bir şekilde bağlayan, devre kartı üzerinde akımın düzgün bir şekilde akmasını sağlayan bir "otoyol" gibidir.
Sinyal iletim performansının iyileştirilmesi: Bakırın iyi iletkenliği ve düşük direnci vardır; bu, bakır biriktirme işlemiyle oluşturulan bakır katmana sinyal iletiminde önemli bir avantaj sağlar. Yüksek-frekans devrelerinde iletim hızı ve sinyallerin kalitesi çok önemlidir. Bakır katmanlar, sinyal iletimi sırasındaki kayıpları ve bozulmaları etkili bir şekilde azaltabilir, sinyallerin çeşitli elektronik bileşenlere hızlı ve doğru bir şekilde iletilebilmesini sağlar, böylece elektronik cihazların çalışma hızını ve performans kararlılığını artırır. Örneğin, 5G iletişim ekipmanının devre kartında, yüksek-kaliteli bakır biriktirme işlemi, yüksek-hızlı sinyallerin kararlı iletiminin sağlanmasında önemli bir rol oynar.
Devre kartının mekanik mukavemetinin arttırılması: İletkenlik fonksiyonunun yanı sıra, bakır birikmesiyle oluşan bakır tabaka, devre kartının mekanik mukavemetini de bir dereceye kadar artırabilir. Bakır katman, alt tabakaya sıkı bir şekilde bağlanmıştır; bu, devre kartının genel sağlamlığını ve bükülme direncini artırabilir, böylece dış kuvvetlere maruz kaldığında kırılma veya hasara daha az eğilimli hale gelir. Bu özellikle otomotiv elektroniği devre kartları, havacılık ekipmanları vb. gibi karmaşık ortamlarda kullanılması gereken elektronik cihazlar için önemlidir.
4, Bakır birikiminin kalitesini etkileyen faktörler
Kaplama çözeltisinin bileşimi ve stabilitesi: Daha önce de belirtildiği gibi, akımsız bakır kaplama çözeltisinin bileşimi karmaşıktır ve oran gereksinimleri katıdır. Kaplama çözeltisindeki bakır iyonlarının aşırı veya yetersiz konsantrasyonu, bakır tabakasının birikme hızını ve kalitesini etkileyebilir. Aşırı konsantrasyon, bakır tabakasının hızlı büyümesine yol açarak pürüzlülük ve gözeneklilik gibi kusurlara neden olabilir; Konsantrasyon çok düşükse kaplama hızı çok yavaş olacak ve üretim verimliliği düşük olacaktır. Ayrıca kaplama çözeltisindeki indirgeyici ajanların, kompleksleştirici ajanların ve katkı maddelerinin içeriği ve stabilitesi de bakır katmanın kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Herhangi bir bileşendeki herhangi bir dalgalanma veya bozulma, kaplama çözeltisinin performansında değişikliklere neden olabilir ve dolayısıyla bakır biriktirme etkisini etkileyebilir.
Proses parametre kontrolü: Bakır biriktirme işlemi sırasında sıcaklık, pH değeri ve reaksiyon süresi gibi proses parametrelerinin hassas kontrolü gereklidir. Aşırı sıcaklık, kaplama çözeltisinin reaksiyon hızını hızlandırabilir ancak bakır tabakasının kaba kristalleşmesine ve yüzey kalitesinin düşmesine neden olabilir; Sıcaklık çok düşükse reaksiyon hızı yavaşlayabilir ve hatta reaksiyonun normal şekilde ilerlemesi engellenebilir. pH değeri, kaplama çözeltisinin stabilitesi ve reaktivitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve farklı kaplama çözeltisi formülasyonları, uygun pH değeri aralıklarına sahiptir. Reaksiyon süresi çok kısa ve bakır tabakanın kalınlığı devre iletkenliği ve performans gereksinimlerini karşılamak için yetersiz; Reaksiyon süresinin çok uzun olması, bakır katmanının çok kalın olmasına, maliyetlerin artmasına neden olabilir ve ayrıca bakır katman ile alt tabaka arasındaki yapışmanın azalması gibi diğer kalite sorunlarına da yol açabilir.
Alt tabaka malzemesi ve ön-işlem etkisi: Devre kartı alt tabakalarının farklı malzemeleri, farklı yüzey özelliklerine ve bakır katmanlarla uyumluluğa sahiptir. Örneğin, cam elyaf levha ve poliimid levha gibi alt tabakaların bakır biriktirme sırasındaki performansı farklılık gösterir. Bu arada, alt katmanın ön-işlem kalitesi, bakır katmanın yapışmasını ve genel kalitesini doğrudan etkiler. Temizleme kapsamlı değilse, pürüzlendirme etkisi zayıfsa veya ön işleme işlemi sırasında aktivasyon yetersizse, bakır katman ile alt tabaka arasındaki bağın zayıflamasına yol açarak delaminasyon ve kabarma gibi kusurlara neden olur.