Análisis de fallas en la vía ciega para la cavidad vacía en el revestimiento de cobre de relleno de PCB

En los últimos años, con el rápido desarrollo de los productos electrónicos relacionados con el video digital y las comunicaciones móviles digitales, el desarrollo de este tipo de productos está empujando a los PCB hacia el desarrollo en términos de ligereza, delgadez, miniatura, funciones múltiples y alta densidad y confiabilidad. El espacio de enrutamiento limitado en las PCB conduce a la estrecha limitación entre vías, cables, cables y vías y la llegada de las naves de relleno de cobre, lo que hace que la densidad de las PCB mejore aproximadamente entre un 10 % y un 30 %. La figura 1 muestra una placa HDI (interconexión de alta densidad) basada en un relleno de cobre.

Dado que el diseño de vía es capaz de ahorrar espacio de enrutamiento en gran medida y las vías ciegas llenas de cobre presentan una alta confiabilidad, las vías ciegas con relleno de cobre tienen muchas ventajas. Además, esta embarcación es relativamente simple, ahorra costos y tiene un procedimiento simplificado. Debido a los méritos mencionados anteriormente, la vía ciega con relleno de cobre se aplicará masivamente en la fabricación de PCB HDI, lo que se considera una tendencia futura en el campo de PCB. Sin embargo, todavía se presentan algunos problemas con la aplicación de vías ciegas con revestimiento de relleno de cobre que incluyen hoyuelos extremadamente grandes, fugas y cavidades vacías en el interior de las vías. Como un dolor de cabeza para los fabricantes de PCB, muchos elementos complicados contribuyen a vaciar las vías del interior de la cueva. Este artículo discutirá las causas de la cueva vacía dentro de las vías y presentará las medidas correspondientes para tratarlas con el fin de resolver la falla y aumentar el rendimiento de los productos.

Análisis de fallas

Muchos elementos provocan derrumbes vacíos en vías ciegas con relleno de cobre y cada elemento debe analizarse desde la perspectiva de las características y el mecanismo de formación para optimizar el efecto.

• Burbujas en vías ciegas

Las fuentes de burbujas se derivan de la entrada externa y la reacción propia. En general, se requiere que el enchapado instantáneo se procese en PCB antes del enchapado de relleno de cobre para fortalecer a través de la conductividad y ser conveniente para el almacenamiento. La oxidación por vía grave tiende a ser causada si las tablas permanecen expuestas al aire durante mucho tiempo, por lo que el tiempo de permanencia no debe ser demasiado largo. Dicho de otra manera, un mal preprocesamiento conducirá a la no eliminación de burbujas en las vías y el plano de oxidación, lo que aumentará en gran medida la tasa de hundimiento vacío en las vías ciegas, que se indica en la Figura 2.

El advenimiento de las burbujas también radica en la reacción anódica en el tanque de cobre y la reacción H₂ O → 1/2O₂ + 2e ^- + 2H ⁺ tendrá lugar en el ánodo cuando se aplique un ánodo insoluble. En base a esta reacción, se puede concluir que el oxígeno se escapará del ánodo insoluble, lo que conducirá a una alta compensación de aditivos y una escalada de la vida útil del ánodo o incluso la pasivación del ánodo y el defecto de PCB. Por lo tanto, para resolver este problema, se agrega sulfato ferroso moderado a la solución de recubrimiento para eliminar el oxígeno que escapa del ánodo cuando la reacción del ánodo sigue estas dos reacciones:Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + e ^- .

Para garantizar una implementación fluida de la reacción, se debe agregar constantemente Cu a la solución de recubrimiento, generalmente polvo de óxido cúprico. Simultáneamente, para reducir la reacción parásita en el cátodo, se deben establecer requisitos más altos en términos de flujo en la solución de recubrimiento y se debe mejorar el material del cátodo.

Este tipo de fallo por cueva vacía suele tener lugar en el fondo de vías ciegas, presentando formas simétricas y regulares. Para la mejora de este problema se pueden llevar a cabo medidas desde los siguientes aspectos:

una. El tiempo de permanencia y el entorno de almacenamiento deben estar bien controlados antes del revestimiento de cobre de relleno. Comúnmente, para tableros sin recubrimiento flash, el recubrimiento de relleno de cobre debe terminarse en 4 horas, mientras que para tableros con recubrimiento flash completado, debe terminarse en 12 horas. Los tableros deben almacenarse lejos de ambientes ácidos y, si es posible, es mejor almacenarlos en habitaciones con acondicionadores de aire capaces de controlar la temperatura y la humedad de la habitación.

b. Se debe mejorar el efecto del preprocesamiento y se deben agregar los dispositivos de eliminación de burbujas necesarios. El preprocesamiento es extremadamente importante ya que el preprocesamiento del revestimiento de relleno de cobre está directamente relacionado con el efecto de relleno. Para garantizar el efecto del preprocesamiento, se recomienda recoger el agente desengrasante ácido y aumentar adecuadamente la cantidad de flujo de agua. Además, en invierno, cuando la temperatura del agua es relativamente baja (menos de 15 °C), se debe agregar un poco de ácido sulfúrico para lavar el agua después de la aplicación de desengrasantes o dispositivos de calentamiento para garantizar el efecto de lavado. Además, la válvula de asiento de aire y vibración se puede montar en el tanque de preprocesamiento para eliminar las burbujas en las vías.

C. Selección del material del ánodo del tanque de cobre y control de los parámetros actuales. Con base en la segunda fuente de burbujas, es muy importante seleccionar un material de ánodo adecuado para el tanque de cobre. El material del ánodo debería ser útil para mejorar el rendimiento del ánodo y disminuir el consumo de aditivos. Cuando los parámetros actuales son demasiado grandes, las reacciones en el ánodo se acelerarán para que aumente el número de burbujas. Bajo tal condición, las burbujas entrarán en vías ciegas a medida que fluyen y no se pueden eliminar fuera de las vías. Por lo tanto, además de la selección del material del ánodo y el control de los parámetros actuales, es necesario agregar una bolsa de ánodo o una capa de protección al exterior de la red de ánodo para evitar que las burbujas generadas por el ánodo entren directamente en la solución de revestimiento.

• Desequilibrio de componentes aditivos

Los componentes de la solución de recubrimiento de relleno de cobre incluyen sulfato de cobre, ácido sulfúrico, iones de cloruro y aditivos, y el efecto de relleno dentro de las vías ciegas se implementa a través del mecanismo de acción entre los componentes de la solución de recubrimiento. Los aditivos juegan sus propios roles en el proceso de enchapado de manera mutua e independiente. El agente abrillantador desempeña un papel en la absorción de las características o características eléctricas en la interfaz del electrodo y cambia la forma y las propiedades de los sedimentos para obtener el plano de recubrimiento prospectivo requerido. El agente de entrega es capaz de empujar al agente abrillantador para que avance cada distribución del hoyuelo del cátodo. Sin embargo, no funcionará a menos que los iones de cloruro ayuden. El agente de entrega es responsable de hacer que la distribución desigual se vuelva uniforme debido a sus capacidades de nivelación e incluso capacidad de enchapado. El agente de nivelación tiende a ser absorbido por posiciones con electronegatividad relativamente fuerte porque presenta una electropositividad fuerte en solución ácida. Entonces, hace que los iones de cobre sean difíciles de depositar sin la influencia del depósito de cobre en un área de baja densidad como resultado de la competencia con los iones de cobre con electricidad positiva.

Es muy importante controlar los componentes y la cantidad de aditivos, y la falla del control de los componentes conduce a un mal llenado de cobre de las vías ciegas o a la cavidad vacía, como se muestra en la Figura 3.

La resolución a la falla de cueva vacía ocasionada por este motivo radica en el control en cuanto a componentes aditivos y cantidad aditiva, incluyendo:
a. La cantidad de flujo de aditivo debe calibrarse periódicamente para garantizar una cantidad de flujo precisa para que se pueda obtener un control efectivo.
b. El tratamiento con carbón debe llevarse a cabo periódicamente hasta la solución en función de la condición de contaminación de la solución de revestimiento.
c. Los componentes del agente se analizan periódicamente y el contenido de aditivos y el efecto de recubrimiento deben estimarse mediante el experimento Hull Cell para verificar si el efecto de recubrimiento se encuentra dentro de la categoría normal y si se debe realizar el ajuste correspondiente a tiempo.

• Causa de materia extraña

El entorno de las líneas de procedimiento de revestimiento de cobre, los suministros aplicados y las actividades de producción diarias darán lugar a contaminaciones con diferentes grados de contaminación. Todo tipo de materias extrañas o contaminantes son inevitables. Las micropartículas extrañas no pueden verse con nuestros ojos y es extremadamente difícil eliminarlas. Una vez que ingresan a las vías ciegas, tiende a formarse una cueva vacía, como se muestra en la Figura 4 a continuación.

Para esta falla de cueva vacía en vías ciegas, la causa es fácil de encontrar. Mediante SEM se puede observar la forma de cueva vacía en vías ciegas. Por lo tanto, las medidas para averiguar el origen de las materias extrañas incluyen:
a. Se evita que materias extrañas externas entren en la solución de recubrimiento y se sugiere la línea de procedimiento adjunto.
b. Estimar si los materiales aplicados o la pureza del agente alcanza el estándar y si cumple con el requisito de fabricación de PCB.
c. El filtrado y la pureza periódicos deben implementarse en el agente de revestimiento para garantizar la viveza y el color claro.

Conclusión

Naturalmente, las causas de la falla de la cueva vacía en las vías ciegas son mucho más que las enumeradas y hay muchas causas para eso, incluida la clasificación del material de la constante dieléctrica, el grosor, el tipo de vía ciega y los parámetros actuales del revestimiento eléctrico.

En conclusión, la clave es encontrar la razón de la falla de la cueva vacía en las vías ciegas enfrentadas a la falla de la vía vacía. Mientras tanto, es una buena idea observar la forma de falla de la cueva vacía y resumir la experiencia, encontrar reglas preocupantes e implementar investigaciones con todo tipo de métodos de análisis. Además, en función del mecanismo de falla de la cueva vacía, se deben promulgar pautas de operación científica y se deben llevar a cabo estrictamente reglas de mejora y prevención para que los problemas puedan resolverse para aumentar constantemente el rendimiento y la confiabilidad de los productos.

Recursos útiles
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