Анализ отказа глухого переходного отверстия для пустой полости в медном покрытии заполнения печатной платы

В последние годы, с быстрым развитием электронных продуктов, связанных с цифровым видео и цифровой мобильной связью, развитие этого типа продуктов подталкивает печатные платы к развитию с точки зрения легкости, тонкости, миниатюрности, множества функций, высокой плотности и надежности. Ограниченное пространство трассировки на печатных платах приводит к жесткому ограничению между переходными отверстиями, проводами, проводами и переходными отверстиями, а также к появлению медных заполнителей переходных отверстий, в результате чего плотность печатных плат улучшается примерно на 10–30%. На рис. 1 показана плата HDI (High Density Interconnection) на основе медных переходных отверстий.

Поскольку конструкция переходных отверстий позволяет значительно сэкономить место при разводке, а глухие переходные отверстия, заполненные медью, отличаются высокой надежностью, то глухие переходные отверстия с медным заполнением имеют ряд преимуществ. Кроме того, это ремесло относительно простое, экономичное и имеет упрощенную процедуру. Благодаря упомянутым выше достоинствам, глухие переходные отверстия с медным покрытием будут широко применяться при изготовлении печатных плат HDI, что считается перспективной тенденцией в области печатных плат. Тем не менее, при применении глухих переходных отверстий с медным наполнителем все еще возникают некоторые проблемы, в том числе очень большая ямка, утечка и пустая полость внутри переходных отверстий. Головной болью для производителей печатных плат является то, что множество сложных элементов способствуют образованию пустот внутри переходных отверстий. В этой статье мы обсудим причины возникновения пустых полостей внутри переходных отверстий и предложим соответствующие меры по их устранению, чтобы устранить неисправность и увеличить выход продукции.

Анализ отказов

Многие элементы вызывают пустоты в глухих переходных отверстиях с медным напылением, и каждый элемент должен быть проанализирован с точки зрения характеристик и механизма формирования, чтобы эффект был оптимальным.

• Пузыри в глухих переходных отверстиях

Источники пузырей проистекают из внешнего воздействия и собственной реакции. Как правило, перед нанесением медного наполнителя на печатные платы необходимо нанести мгновенное покрытие, чтобы усилить проводимость и было удобно хранить. Серьезное окисление, как правило, возникает, если платы остаются на воздухе в течение длительного времени, поэтому время выдержки не должно быть слишком большим. Иными словами, плохая предварительная обработка приведет к тому, что пузырьки в переходных отверстиях и плоскости окисления не будут устранены, что значительно увеличит скорость пустого углубления в глухих переходных отверстиях, что показано на рисунке 2.

Появление пузырьков связано также с анодной реакцией в медном баке и с реакцией H₂ О → 1/2О₂ + 2e ^- + 2H ⁺ будет иметь место на аноде при применении нерастворимого анода. На основании этой реакции можно сделать вывод, что кислород будет выделяться из нерастворимого анода, что приведет к высокой аддитивной компенсации и увеличению срока службы анода или даже к пассивации дефекта анода и печатной платы. Поэтому, чтобы решить эту проблему, в раствор для покрытия добавляют умеренное количество сульфата железа, чтобы исключить выход кислорода из анода, когда анодная реакция следует за этими двумя реакциями:Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + е ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + е ^- .

Чтобы обеспечить плавное протекание реакции, необходимо постоянно добавлять медь в раствор для покрытия, как правило, в порошок оксида меди. В то же время, чтобы уменьшить паразитную реакцию на катоде, должны быть установлены более высокие требования к текучести гальванического раствора и должен быть улучшен материал катода.

Этот тип отказа, вызванный пустой пещерой, обычно происходит на дне глухих переходных отверстий, имеющих симметричную и правильную форму. Для улучшения этой проблемы могут быть проведены меры по следующим аспектам:

а. Время выдержки и условия хранения должны тщательно контролироваться перед нанесением медного покрытия. Как правило, для плат без оплавлением покрытие медным наполнителем должно быть закончено за 4 часа, а для плат с завершенным оплавлением - за 12 часов. Плиты следует хранить вдали от кислой среды и, по возможности, лучше всего хранить их в помещениях с кондиционерами, способными регулировать температуру и влажность в помещении.

б. Следует улучшить эффект предварительной обработки и добавить необходимые устройства для удаления пузырьков. Предварительная обработка чрезвычайно важна, поскольку предварительная обработка медного покрытия напрямую связана с эффектом заполнения. Для обеспечения эффекта предварительной обработки рекомендуется подобрать кислотный обезжириватель и соответствующим образом увеличить количество потока воды. Кроме того, зимой, когда температура воды относительно низкая (менее 15°C), следует добавить немного серной кислоты для промывки водой после применения обезжиривающих средств или можно добавить нагревательные устройства для обеспечения эффекта промывки. Кроме того, на баке предварительной обработки можно установить вибрационный и воздушный тарельчатый клапан для устранения пузырьков в переходных отверстиях.

в. Выбор материала анода медного бака и контроль параметров тока. Основываясь на втором источнике пузырьков, очень важно выбрать подходящий материал анода медного резервуара. Анодный материал должен способствовать улучшению характеристик анода и снижению расхода присадок. Когда параметры тока слишком велики, реакции на аноде будут ускоряться, что приведет к увеличению количества пузырьков. При таких условиях пузырьки будут попадать в глухие переходные отверстия по мере их выхода и не могут быть удалены из переходных отверстий. Следовательно, помимо выбора материала анода и контроля текущих параметров, необходимо добавить анодный мешок или защитный слой снаружи анодной сетки, чтобы предотвратить попадание пузырьков, образуемых анодом, непосредственно в раствор для покрытия.

• Дисбаланс дополнительных компонентов

Компоненты медного заполняющего гальванического раствора включают сульфат меди, серную кислоту, хлорид-ион и добавку, а эффект заполнения внутри глухих отверстий реализуется через механизм действия между компонентами в гальваническом растворе. Добавки играют свои роли в процессе гальванического покрытия взаимно и независимо друг от друга. Осветляющий агент играет роль в поглощающих характеристиках или электрических характеристиках на границе раздела электродов, а также в изменении формы и свойств отложений для получения требуемой предполагаемой плоскости покрытия. Агент доставки способен проталкивать осветляющий агент для продвижения вперед при каждом распределении катодной ямки. Однако это не сработает, если не помогут ионы хлора. Агент доставки отвечает за то, чтобы неравномерное распределение стало равномерным благодаря своим возможностям выравнивания и даже способности покрытия. Выравнивающий агент имеет тенденцию поглощаться позициями с относительно сильной электроотрицательностью, потому что он имеет сильную электроположительность в растворе кислоты. Затем это затрудняет осаждение ионов меди без влияния осаждения меди в области плотности с низким уровнем в результате конкуренции с ионами меди с положительным электричеством.

Очень важно контролировать компоненты и количество добавок, а нарушение контроля компонентов приводит к плохому заполнению медью глухих переходных отверстий или пустой полости, как показано на рисунке 3.

Решение проблемы разрушения пустой пещеры по этой причине заключается в контроле дополнительных компонентов и количества добавок, в том числе:
a. Величина расхода добавки должна периодически калиброваться для обеспечения точного расхода и обеспечения эффективного контроля.
b. Углеродную обработку раствора следует периодически проводить в зависимости от состояния загрязнения раствора для покрытия.
c. Компоненты агента периодически анализируются, а содержание добавок и эффект покрытия должны оцениваться с помощью эксперимента Hull Cell, чтобы проверить, находится ли эффект покрытия в пределах нормальной категории, и соответствующие корректировки должны быть сделаны вовремя.

• Причина постороннего предмета

Окружающая среда технологических линий медного покрытия, применяемых расходных материалов и повседневной производственной деятельности будет приводить к загрязнениям с различной степенью загрязнения. Все виды посторонних предметов или загрязнений неизбежны. Что касается микроинородных тел, то они не видны нашим глазам и их крайне сложно удалить. Как только они входят в глухие проходы, образуется пустая пещера, как показано на рис. 4 ниже.

Причину этого провала пустой пещеры в глухих переходных отверстиях найти несложно. С помощью СЭМ можно наблюдать форму пустой пещеры в глухих отверстиях. Таким образом, меры по обнаружению источника посторонних предметов включают:
a. Предотвращается попадание внешних посторонних предметов в раствор для покрытия, и предлагается закрытая процедурная линия.
b. Оцените, соответствует ли чистота применяемых материалов или реагентов стандарту и соответствует ли он требованиям производства печатных плат.
c. Необходимо проводить периодическую фильтрацию и очистку гальванопокрытий, чтобы обеспечить яркость и чистоту цвета.

Заключение

Естественно, что причин выхода из строя пустых полостей в глухих переходных отверстиях гораздо больше, чем перечислено, и для этого существует множество причин, включая классификацию материалов по диэлектрической проницаемости, толщине, типу глухих сквозных отверстий и текущим параметрам гальванического покрытия.

В заключение, ключ в том, чтобы выяснить причину отказа пустой пещеры в глухих переходных отверстиях, столкнувшихся с отказом пустого сквозного отверстия. Между тем, было бы неплохо наблюдать за формой обрушения пустой пещеры и обобщать опыт, находить соответствующие правила и проводить исследования с использованием всех видов методов анализа. Кроме того, на основе механизма разрушения пустой пещеры должны быть приняты научные руководства по эксплуатации, а правила улучшения и предотвращения должны строго выполняться, чтобы можно было решать проблемы для постоянного увеличения выхода и надежности продуктов.

Полезные ресурсы
• Введение в глухие переходные отверстия
• 3 важных элемента, о которых вы не знали, о скрытых и глухих переходных отверстиях в HDI Flex-rigid PCB
• Введение в новый метод заполнения глухих отверстий :Заполнение глухих отверстий покрытием панели
• Как спроектировать глухие/скрытые переходные отверстия в высокоскоростных цифровых схемах
• Полнофункциональная услуга по производству печатных плат от PCBCart — множество дополнительных опций
• Расширенный Услуга сборки печатных плат от PCBCart - от 1 штуки