銅の析出、化学銅メッキとも呼ばれ、PTHと略されます。その主な目的は、化学反応によって、絶縁穴壁や特定の非銅箔領域などのプリント基板の非導電性表面に薄く均一な銅層を堆積し、元々非導電性の部品に導電性を与え、その後の電気銅めっきプロセスの基礎を築き、最終的にプリント基板の層間電気相互接続を実現することです。-
多層プリント基板を例にとると、層間の電気接続はビアを介して行う必要があります。{0}穴あけ後、穴壁は絶縁され、銅浸漬処理がなければ電流が穴を通過して層間導通を達成することはできません。銅層は「ブリッジ」を構築するようなもので、層間で電流がスムーズに流れることを可能にし、回路基板の電気システム全体の完全性と機能を確保します。不均一な銅層の堆積、不十分な厚さ、ボイドなどの欠陥など、銅の堆積プロセスに問題がある場合、信号伝送が不安定になったり、短絡や断線が発生したりして、プリント基板の性能や寿命に重大な影響を与える可能性があります。
銅析出プロセスフロー
前処理
バリ取り：プリント基板の穴に穴あけ加工を行った後、バリが発生し、穴の中に穴あけカスが残る場合があります。これらのバリやドリルの切りくずを機械的なブラシや研削によって除去し、その後の処理をスムーズにし、穴の壁や表面への損傷を避け、銅の蒸着効果に影響を与えます。
膨潤: 多層基板の場合、穴あけプロセス中に内層のエポキシ樹脂が損傷する可能性があります。{0}エーテルベースの有機化合物などの特定の膨潤剤を使用してエポキシ樹脂を軟化させて膨潤させ、その後の穴あけステップの準備を整えて、穴あけ破片を効果的に除去し、細孔壁と銅層の間の接着を強化します。
接着剤や穴あけクズを除去：過マンガン酸カリウムの強い酸化特性を利用し、高温・強アルカリ条件下で膨潤・軟化したエポキシ樹脂の穴あけクズと酸化分解反応を起こして除去します。たとえば、特定の温度およびアルカリ性環境では、過マンガン酸カリウムがエポキシ樹脂の炭素鎖と反応し、炭素鎖を破壊して分解し、それによって細孔壁を洗浄するという目的を達成します。
中和：過マンガン酸カリウムを使用して掘削くずを除去するプロセスから、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸カリウム、二酸化マンガンなどの残留物質を除去します。マンガンイオンは重金属イオンに属するため、後続の活性化ステップで「パラジウム中毒」を引き起こし、パラジウムイオンまたは原子が活性化活性を失い、それによって細孔金属化の効果に影響を与える可能性があります。したがって、それらは徹底的に除去する必要があります。
油除去・穴洗浄：専用の油除去剤を使用して、基板表面の油汚れやその他の不純物を除去します。同時に、細孔形成剤の作用により細孔壁の帯電特性が調整され、表面がプラスに帯電し、その後の触媒の均一吸着が促進されます。
マイクロエッチング：マイクロエッチング液を使用して銅表面の酸化物やその他の不純物を除去し、銅表面を微細に粗面化します。これにより、銅表面とその後の電解銅との間の結合能力が強化されるだけでなく、触媒の吸着により適した表面環境も提供されます。
酸浸漬：マイクロエッチング後に銅表面に付着した銅粉を洗浄し、銅表面の純度を確保し、その後の活性化ステップに好ましい条件を作り出します。
触媒作用
予備浸漬：前工程の不完全な洗浄や高価なパラジウムタンクへの不純物の侵入を防ぎ、同時にエポキシ樹脂の細孔壁を濡らしてプレート表面への触媒の吸着を促進します。前浸漬タンクとその後の活性化タンクは、パラジウムが存在しないことを除いて、基本的に同じ組成を有します。
活性化: このステップでは通常、Pd/Sn や Pd/Cu などの触媒を使用して、メソポーラスポリマーの作用により、表面上の負に帯電したパラジウムミセルを細孔壁に付着させます。活性化処理により、その後の銅の化学堆積のための触媒活性サイトが提供され、銅イオンがこれらの活性サイトで還元反応を受けることが可能になります。
促進: コロイド状パラジウム粒子の外層のコロイド部分を除去し、触媒パラジウムのコアを露出させ、無電解銅めっき層と細孔壁の間の良好な密着性を確保します。例えば、基板にパラジウムミセルが付着し、水洗、エアレーションを行うとPd粒子の外側にSn(OH) 4 シェルが形成され、これをHBF4系促進剤で除去してパラジウムコアを露出させます。
化学銅析出: 触媒処理したプリント基板を、銅塩 (硫酸銅など) と還元剤 (ホルムアルデヒドなど) が入った化学銅析出タンクに置きます。パラジウムコアの触媒作用により、銅イオンがホルムアルデヒドによって還元され、プリント基板の細孔壁や導電性が必要な銅箔以外の表面に堆積し、徐々に薄い銅層が形成されます。反応が進行するにつれて、新たに生成された化学銅と反応副生成物の水素が反応触媒として機能し、反応の継続的な進行がさらに促進され、銅層の厚さが増加します。化学銅蒸着の種類は、需要に応じて薄い銅 (0.25 ～ 0.5 μ m)、中程度の銅 (1 ～ 1.5 μ m)、厚い銅 (2 ～ 2.5 μ m) に分けることができます。
後処理-
水洗浄: 銅の蒸着が完了した後、残留物質による後続のプロセスへの悪影響を防ぐため、プリント基板表面に残留した化学物質は多段階の水洗浄によって徹底的に除去されます。{0}}
乾燥: 熱風乾燥などの方法を使用してプリント基板の表面から水分を除去し、その後の保管や処理のために基板を乾燥した状態に保ちます。
品質検査
バックライト レベル テスト: 穴壁のスライスを作成し、金属顕微鏡を使用して穴壁上の蒸着された銅の被覆率を観察します。バックライトのレベルは一般に 10 段階に分かれており、レベルが高くなるほど、ホール壁への銅の蒸着が良好になります。通常、業界標準では 8.5 以上の評価が必要です。バックライトレベルのテストを通じて、ホール壁上の堆積銅層の均一性と完全性を直感的に理解でき、堆積銅の品質が要件を満たしているかどうかを判断できます。
銅層の厚さの検出: X 線厚さ計などの専門機器を使用して、堆積された銅層の厚さを測定し、設計で必要な厚さの範囲を満たしていることを確認します。アプリケーションシナリオや製品要件が異なると、銅蒸着層の厚さの基準も異なります。
密着性テスト: テープテストなどの方法を使用して、銅層とプリント基板基板の間の密着性をテストします。たとえば、専用の粘着テープを使用して銅層の表面に貼り付け、すぐに剥がして銅層が剥がれるかどうかを観察して、接着力が規格を満たしているかどうかを評価します。良好な密着性は、堆積された銅層の安定性と信頼性を確保するための重要な指標です。
穴壁の検査: 顕微鏡またはその他のツールを使用して、穴壁の銅層の導通、ボイドや亀裂などの欠陥を注意深く検査し、穴壁の銅層の品質が回路の信頼性の要件を満たしていることを確認します。
銅蒸着プロセス管理のポイント
温度制御: 銅の化学堆積中の反応速度は温度に非常に敏感です。過剰な温度と速い反応速度は銅層の堆積を不均一にし、粗さやボイドなどの欠陥を引き起こす可能性があります。温度が低すぎると、反応速度が遅く、銅の堆積効率が低く、銅層の厚さが要件を満たすことが困難になります。たとえば、化学銅めっきタンクの温度は、使用する化学溶液の配合とプロセス要件に応じて、通常 25 ～ 35 度の間で正確に制御する必要があります。
PH 制御: 溶液の pH 値は、銅イオンの形態と還元剤の活性に影響を与える可能性があります。 pH 値が不適切であると、反応が適切に進行しなかったり、銅層の品質の低下につながる可能性があります。銅の析出工程では、通常、pH調整剤を添加することでpHを11～13のアルカリ性範囲に制御し、安定したpH値を維持する必要があります。
溶液の濃度管理: 溶液中の銅塩、還元剤、キレート剤、およびその他の成分の濃度は、指定された範囲内に厳密に管理する必要があります。濃度が過剰または不十分であると、銅の析出速度と品質に影響を与える可能性があります。たとえば、銅塩の濃度が低いと、銅の堆積速度が遅くなり、銅層の厚さが不十分になる可能性があります。還元剤の濃度が高すぎると過剰な反応が起こり、銅層の均一性に影響を与える可能性があります。薬剤が最適なプロセス状態にあることを確認するには、薬剤の濃度を定期的にテストして調整する必要があります。
反応時間の制御: 銅の堆積時間により、銅層の最終的な厚さが決まります。時間が短すぎるため、銅層の厚さが設計要件を満たしていません。時間がかかりすぎると、資源を無駄にするだけでなく、銅層が厚くなり、結晶化が粗くなり、密着性が低下する可能性があります。銅の堆積のさまざまな種類とプロセス要件に応じて、銅の堆積時間を正確に制御する必要があります。たとえば、薄い銅の場合、銅の堆積時間は一般に 10 ～ 15 分ですが、中程度および厚い銅の場合は、それに応じて延長する必要があります。