Analisis Kegagalan pada Jalur Buta untuk Gua Kosong pada Pelapisan Tembaga Pengisian PCB

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan pesat produk elektronik mengenai video digital dan komunikasi seluler digital, pengembangan produk jenis ini mendorong PCB ke arah pengembangan dalam hal ringan, tipis, miniatur, banyak fungsi, dan kepadatan dan keandalan tinggi. Ruang perutean yang terbatas pada PCB mengarah pada pembatasan yang ketat antara vias, kabel, kabel dan vias dan munculnya via kerajinan pengisi tembaga, membuat kepadatan PCB meningkat sekitar 10% hingga 30%. Gambar 1 menunjukkan papan HDI (High Density Interconnection) berdasarkan pengisian tembaga.

Karena melalui desain mampu menghemat ruang perutean untuk sebagian besar dan vias buta yang diisi dengan fitur tembaga memiliki keandalan yang tinggi, vias buta dengan pelapisan pengisi tembaga memiliki banyak keuntungan. Selain itu, kerajinan ini relatif sederhana, hemat biaya dan memiliki prosedur yang disederhanakan. Karena kelebihan yang disebutkan di atas, pelapisan blind via dengan pengisian tembaga akan diterapkan secara besar-besaran dalam fabrikasi PCB HDI, yang dianggap sebagai tren mendatang di bidang PCB. Namun, beberapa masalah masih terjadi dengan penerapan blind via dengan pelapis pengisi tembaga termasuk lesung pipit yang sangat besar, kebocoran dan gua kosong di dalam vias. Sebagai sakit kepala bagi produsen PCB, banyak elemen rumit berkontribusi pada gua kosong di dalam vias. Artikel ini akan membahas penyebab gua kosong di dalam vias dan melakukan tindakan yang sesuai untuk mengatasinya guna mengatasi kegagalan dan meningkatkan hasil produk.

Analisis Kegagalan

Banyaknya elemen yang menyebabkan gua kosong pada blind vias dengan lapisan pengisi tembaga dan setiap elemen harus dianalisis dari perspektif karakteristik dan mekanisme pembentukannya agar efeknya dapat dioptimalkan.

• Gelembung di vias buta

Sumber gelembung berasal dari eksternal membawa dan reaksi diri. Umumnya, pelapisan flash diperlukan untuk diproses pada PCB sebelum pelapisan pengisian tembaga untuk memperkuat melalui konduktivitas dan nyaman untuk penyimpanan. Serius melalui oksidasi cenderung disebabkan jika papan tetap terkena udara untuk waktu yang lama, sehingga waktu tinggal tidak boleh terlalu lama. Dengan kata lain, preprocessing yang buruk akan menyebabkan hilangnya gelembung di vias dan bidang oksidasi, sangat meningkatkan laju gua kosong di blind vias, yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Munculnya gelembung juga terletak pada reaksi anodik dalam tangki tembaga dan reaksi H₂ O → 1/2O₂ + 2e ^- + 2J ⁺ akan terjadi pada anoda ketika anoda tidak larut diterapkan. Berdasarkan reaksi ini, dapat disimpulkan bahwa oksigen akan terlepas dari anoda yang tidak larut, yang menyebabkan kompensasi aditif yang tinggi dan peningkatan masa pakai anoda atau bahkan pasivasi anoda dan cacat PCB. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah ini, besi sulfat moderat ditambahkan ke dalam larutan pelapis untuk menghilangkan oksigen yang keluar dari anoda ketika reaksi anoda mengikuti dua reaksi berikut:Fe ²⁺ → Biaya ³⁺ + e ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + e ^- .

Untuk memastikan kelancaran pelaksanaan reaksi, Cu harus terus ditambahkan ke dalam larutan pelapis, umumnya bubuk tembaga oksida. Secara bersamaan, untuk mengurangi reaksi parasit pada katoda, persyaratan yang lebih tinggi harus ditetapkan dalam hal aliran dalam larutan pelapis dan bahan katoda harus ditingkatkan.

Jenis kegagalan yang disebabkan oleh gua kosong biasanya terjadi di bagian bawah vias buta, menampilkan bentuk simetris dan teratur. Untuk perbaikan masalah ini, langkah-langkah dapat dilakukan dari aspek-aspek berikut:

sebuah. Waktu tinggal dan lingkungan penyimpanan harus dikontrol dengan baik sebelum pelapisan pengisian tembaga. Umumnya, untuk papan tanpa pelapisan flash, pelapisan pengisian tembaga harus selesai dalam 4 jam sedangkan untuk papan dengan pelapisan kilat harus selesai dalam 12 jam. Papan harus disimpan jauh dari lingkungan asam dan jika memungkinkan, sebaiknya disimpan di ruangan dengan AC yang mampu mengontrol suhu dan kelembaban ruangan.

b. Efek pra-pemrosesan harus ditingkatkan dan perangkat penghilang gelembung yang diperlukan harus ditambahkan. Preprocessing sangat penting karena preprocessing pelapisan pengisian tembaga berhubungan langsung dengan efek pengisian. Untuk memastikan efek pra-pemrosesan, agen degreasing asam disarankan untuk diambil dan jumlah aliran air yang sesuai ditingkatkan. Selain itu, di musim dingin ketika suhu air relatif rendah (kurang dari 15°C), sedikit asam sulfat harus ditambahkan untuk pencucian air setelah aplikasi degreasing atau perangkat pemanas dapat ditambahkan untuk memastikan efek pencucian. Selanjutnya, katup getaran dan poppet udara dapat dipasang pada tangki prapemrosesan untuk menghilangkan gelembung di vias.

c. Pemilihan bahan anoda tangki tembaga dan kontrol pada parameter saat ini. Berdasarkan sumber gelembung kedua, sangat penting untuk memilih bahan anoda yang sesuai untuk tangki tembaga. Bahan anoda harus membantu untuk peningkatan kinerja anoda dan penurunan konsumsi aditif. Ketika parameter arus terlalu besar, reaksi pada anoda akan dipercepat sehingga jumlah gelembung akan bertambah. Dalam kondisi seperti itu, gelembung akan memasuki vias buta saat mereka mengalir keluar dan tidak dapat dihilangkan dari vias. Oleh karena itu, selain pemilihan bahan anoda dan pengaturan parameter arus, kantong anoda atau lapisan pelindung perlu ditambahkan ke bagian luar jaring anoda untuk mencegah gelembung yang dihasilkan oleh anoda langsung masuk ke larutan pelapis.

• Ketidakseimbangan komponen aditif

Komponen larutan pelapis pengisi tembaga meliputi tembaga sulfat, asam sulfat, ion klorida dan aditif dan efek pengisian di dalam vias buta diimplementasikan melalui mekanisme kerja antar komponen dalam larutan pelapis. Aditif memainkan perannya sendiri dalam proses pelapisan secara timbal balik dan mandiri. Brightening agent berperan dalam menyerap karakteristik atau fitur listrik pada antarmuka elektroda dan mengubah bentuk dan properti sedimen untuk mendapatkan bidang pelapisan prospektif yang diperlukan. Agen penghantar mampu mendorong bahan pencerah untuk bergerak maju setiap distribusi lesung katoda. Namun, itu tidak akan berhasil kecuali ion klorida membantu. Agen pengiriman bertanggung jawab untuk membuat distribusi yang tidak merata menjadi merata karena kemampuannya dalam kemampuan meratakan dan meratakan. Agen leveling cenderung diserap oleh posisi dengan elektronegativitas yang relatif kuat karena memiliki elektropositivitas yang kuat dalam larutan asam. Kemudian, membuat ion tembaga sulit terdeposit tanpa pengaruh deposit tembaga di daerah berdensitas rendah akibat persaingan dengan ion tembaga berlistrik positif.

Sangat penting untuk mengontrol komponen dan jumlah aditif dan kegagalan kontrol komponen menyebabkan pengisian tembaga yang buruk dari blind vias atau gua kosong, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.

Penyelesaian kegagalan gua kosong yang disebabkan oleh hal tersebut terletak pada pengendalian dari segi komponen aditif dan jumlah aditif, antara lain:
a. Jumlah aliran aditif harus dikalibrasi secara berkala untuk memastikan jumlah aliran yang akurat sehingga dapat diperoleh kontrol yang efektif.
b. Perlakuan karbon harus dilakukan secara berkala terhadap larutan berdasarkan kondisi pencemaran larutan pelapis.
c. Komponen agen dianalisis secara berkala dan kandungan aditif serta efek pelapisan harus diperkirakan dengan eksperimen Hull Cell untuk memverifikasi apakah efek pelapisan berada dalam kategori normal dan penyesuaian yang sesuai harus dilakukan tepat waktu.

• Penyebab benda asing

Lingkungan jalur prosedur pelapisan pengisian tembaga, persediaan yang diterapkan, dan kegiatan produksi harian semuanya akan menyebabkan polusi dengan tingkat polusi yang berbeda. Segala macam benda asing atau kontaminan tidak dapat dihindari. Untuk benda asing mikro, tidak terlihat oleh mata kita dan sangat sulit untuk menghilangkannya. Begitu mereka memasuki vias buta, gua kosong cenderung dibuat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah ini.

Untuk kegagalan gua kosong di vias buta ini, penyebabnya mudah ditemukan. Melalui SEM, bentuk gua kosong di vias buta dapat diamati. Oleh karena itu, upaya untuk mengetahui sumber benda asing tersebut antara lain:
a. Benda asing eksternal dicegah memasuki larutan pelapisan dan garis prosedur tertutup disarankan.
b. Perkirakan apakah bahan yang diterapkan atau kemurnian agen mencapai standar dan apakah memenuhi persyaratan pembuatan PCB.
c. Penyaringan dan kemurnian berkala harus diterapkan pada bahan pelapis untuk memastikan ketajaman dan warna yang jernih.

Kesimpulan

Secara alami, penyebab kegagalan gua kosong di blind vias jauh lebih banyak daripada yang tercantum dan ada banyak penyebab untuk itu termasuk klasifikasi material dari konstanta dielektrik, ketebalan, blind melalui jenis dan parameter arus pelapisan listrik.

Kesimpulannya, kuncinya adalah untuk mengetahui alasan kegagalan gua kosong di vias buta dihadapkan dengan kegagalan kosong. Sementara itu, ada baiknya mengamati bentuk keruntuhan gua yang kosong dan merangkum pengalaman, menemukan aturan-aturan terkait dan melaksanakan penelitian dengan segala macam metode analisis. Selanjutnya, berdasarkan mekanisme kegagalan gua kosong, pedoman operasi ilmiah harus ditetapkan dan aturan perbaikan dan pencegahan harus dilakukan secara ketat sehingga masalah dapat dipecahkan untuk terus meningkatkan hasil dan keandalan produk.

Sumber Bermanfaat
• Pengenalan tentang Blind Via
• 3 Elemen Penting yang Tidak Anda Ketahui tentang Terkubur dan Blind Via di HDI Flex-rigid PCBs
• Pengenalan Metode Pengisian Blind-hole Baru :Panel-Plating Blind-Hole Filling
• Cara Merancang Blind/Terkubur Vias di Sirkuit Digital Berkecepatan Tinggi
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Lanjutan Layanan Perakitan PCB dari PCBCart - Mulai dari 1 buah