Papan sirkuit memikul tanggung jawab berat untuk transmisi sinyal dan sambungan listrik. Proses pengendapan tembaga pada papan sirkuit ibarat mata rantai kunci dalam memberikan "vitalitas" pada papan sirkuit, yang berdampak besar pada kinerja papan sirkuit dan bahkan seluruh perangkat elektronik.
1, Analisis konsep pengendapan tembaga pada papan sirkuit
Deposisi tembaga pada papan sirkuit, juga dikenal sebagai pelapisan tembaga kimia atau deposisi tembaga, adalah proses yang memanfaatkan reaksi reduksi-oksidasi katalitiknya sendiri untuk membentuk lapisan tembaga pada permukaan papan sirkuit. Prinsipnya adalah menggunakan bahan kimia tertentu untuk mendorong reaksi reduksi ion tembaga di area tertentu pada papan sirkuit, sehingga mengendap dan membentuk lapisan tembaga.
Pada awal pembuatan papan sirkuit, sebagian besar bahan substrat, seperti papan fiberglass, tidak memiliki konduktivitas sendiri. Untuk mencapai berbagai fungsi perangkat elektronik, rangkaian pada papan sirkuit harus mampu menghantarkan arus dengan lancar. Proses pengendapan tembaga pada papan sirkuit telah muncul, yang dapat "menumbuhkan" lapisan tembaga konduktif pada permukaan substrat berinsulasi, meletakkan dasar untuk pembangunan jaringan sirkuit kompleks selanjutnya.
2, Proses rinci teknologi pengendapan tembaga
Pra pemrosesan pada tahap awal
Pembersihan dan dekontaminasi: Selama pemrosesan substrat papan sirkuit, permukaannya mungkin terkontaminasi minyak, debu, dan kotoran lainnya. Polutan ini akan sangat mempengaruhi daya rekat antara lapisan tembaga dan substrat pada proses pengendapan tembaga selanjutnya. Oleh karena itu, substrat harus dibersihkan terlebih dahulu secara menyeluruh dengan bahan dan peralatan pembersih profesional untuk memastikan tidak ada sisa kotoran di permukaan.
Perlakuan kasar: Untuk meningkatkan daya rekat antara lapisan tembaga dan media, permukaan media yang telah dibersihkan perlu dibuat menjadi kasar. Proses ini biasanya menggunakan metode seperti etsa kimia atau pemolesan mekanis untuk membentuk struktur kecil cekung dan cembung pada permukaan substrat. Struktur cembung cekung ini dapat meningkatkan area kontak antara substrat dan lapisan tembaga, seperti halnya pengerasan dinding dapat membuat lapisan menempel lebih baik, sehingga lapisan tembaga yang diendapkan selanjutnya dapat terikat lebih kuat dengan substrat.
Langkah aktivasi: Aktivasi merupakan langkah penting dalam proses pengendapan tembaga. Substrat yang telah mengalami perlakuan pengerasan perlu direndam dalam larutan aktivasi yang mengandung ion logam tertentu (seperti ion paladium). Ion paladium akan teradsorpsi pada permukaan substrat dan membentuk lapisan tipis dengan aktivitas katalitik. Film tipis ini bertindak sebagai "katalis" untuk reaksi kimia, mendorong reaksi reduksi ion tembaga berikutnya terjadi secara istimewa pada permukaannya, sehingga memberikan titik awal untuk pengendapan lapisan tembaga.
Proses Pelapisan Tembaga Kimia
Konfigurasi solusi pelapisan: Solusi pelapisan tembaga kimia adalah agen inti untuk mencapai proses pengendapan tembaga. Komponen utamanya meliputi garam tembaga (seperti tembaga sulfat), zat pereduksi (seperti formaldehida, natrium hipofosfit, dll.), zat pengkhelat (digunakan untuk menstabilkan ion tembaga dalam larutan pelapis), dan berbagai aditif (seperti pencerah, zat perata, dll., digunakan untuk meningkatkan kualitas dan kinerja lapisan tembaga). Komponen-komponen ini perlu dikonfigurasikan dalam proporsi yang tepat, dan persyaratan papan sirkuit serta kondisi proses yang berbeda dapat mengakibatkan variasi dalam formulasi larutan pelapisan.
Kemajuan reaksi: Substrat yang telah diolah sebelumnya direndam dalam larutan pelapisan tembaga kimia yang telah disiapkan sebelumnya. Pada kondisi suhu dan pH tertentu, ion tembaga dalam larutan pelapis mengalami reaksi redoks dengan zat pereduksi di bawah aksi katalitik dari situs teraktivasi pada permukaan substrat. Ion tembaga memperoleh elektron dan direduksi menjadi atom logam tembaga, secara bertahap mengendapkan lapisan tembaga pada permukaan substrat. Ketika reaksi berlanjut, lapisan tembaga terus mengental hingga mencapai standar ketebalan yang dibutuhkan.
Prosedur pasca pemrosesan
Langkah-langkah pembersihan: Setelah pelapisan tembaga, akan ada sisa larutan pelapisan dan-produk sampingan yang dihasilkan oleh reaksi pada permukaan papan sirkuit. Jika residu ini tidak dibersihkan tepat waktu, residu ini dapat berdampak negatif pada kinerja papan sirkuit, seperti menyebabkan korosi dan mengurangi kinerja isolasi. Oleh karena itu, papan sirkuit perlu dibilas berulang kali dengan air yang banyak untuk memastikan tidak ada sisa larutan pelapis di permukaan.
Pemeriksaan kualitas: Ini adalah bagian penting dari proses pengendapan tembaga, yang mengevaluasi kualitas lapisan tembaga melalui berbagai metode pengujian. Misalnya menggunakan mikroskop untuk mengamati morfologi permukaan lapisan tembaga dan memeriksa cacat seperti lubang dan retakan; Menggunakan probe elektronik dan peralatan lain untuk menganalisis komposisi dan kemurnian lapisan tembaga; Gunakan pengujian resistansi untuk memverifikasi apakah konduktivitas lapisan tembaga memenuhi persyaratan. Hanya papan sirkuit yang telah lulus pemeriksaan kualitas yang ketat yang dapat memasuki tahap pemrosesan selanjutnya.
Perawatan pasivasi: Untuk meningkatkan ketahanan korosi pada lapisan tembaga dan memperpanjang masa pakai papan sirkuit, perawatan pasivasi biasanya dilakukan pada papan sirkuit berlapis tembaga. Perlakuan pasif adalah pembentukan film pasivasi yang sangat tipis pada permukaan papan sirkuit, yang dapat mencegah oksigen eksternal, kelembapan, dan reaksi kimia lainnya dengan lapisan tembaga, sehingga melindungi lapisan tembaga. Metode pasivasi yang umum meliputi pasivasi kimia dan pasivasi elektrokimia.
3, Peran penting proses pengendapan tembaga
Membangun jalur konduktif: Fungsi utama pengendapan tembaga pada papan sirkuit adalah untuk membangun jalur konduktif pada substrat isolasi. Pada perangkat elektronik modern, berbagai komponen elektronik perlu dihubungkan melalui sirkuit untuk mencapai transmisi sinyal dan koordinasi fungsional. Lapisan tembaga yang dibentuk oleh proses pengendapan tembaga seperti "jalan raya" yang memungkinkan arus mengalir dengan lancar di papan sirkuit, menghubungkan erat berbagai komponen elektronik untuk memastikan pengoperasian normal seluruh perangkat elektronik.
Meningkatkan kinerja transmisi sinyal: Tembaga memiliki konduktivitas yang baik dan resistansi rendah, yang memberikan lapisan tembaga yang terbentuk melalui proses pengendapan tembaga keuntungan signifikan dalam transmisi sinyal. Di sirkuit-frekuensi tinggi, kecepatan transmisi dan kualitas sinyal sangat penting. Lapisan tembaga dapat secara efektif mengurangi kehilangan dan distorsi selama transmisi sinyal, memastikan bahwa sinyal dapat ditransmisikan dengan cepat dan akurat ke berbagai komponen elektronik, sehingga meningkatkan kecepatan pengoperasian dan stabilitas kinerja perangkat elektronik. Misalnya, pada papan sirkuit peralatan komunikasi 5G,-proses pengendapan tembaga berkualitas tinggi memainkan peran penting dalam memastikan transmisi sinyal berkecepatan tinggi-yang stabil.
Meningkatkan kekuatan mekanik papan sirkuit: Selain fungsi konduktifnya, lapisan tembaga yang dibentuk oleh pengendapan tembaga juga dapat meningkatkan kekuatan mekanik papan sirkuit sampai batas tertentu. Lapisan tembaga terikat erat pada substrat, yang dapat meningkatkan ketangguhan dan ketahanan lentur papan sirkuit secara keseluruhan, sehingga tidak mudah patah atau rusak saat terkena gaya eksternal. Hal ini sangat penting untuk perangkat elektronik yang perlu digunakan di lingkungan yang kompleks, seperti papan sirkuit pada elektronik otomotif, peralatan luar angkasa, dll.
4, Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas pengendapan tembaga
Komposisi dan stabilitas larutan pelapisan: Seperti disebutkan sebelumnya, komposisi larutan pelapisan tembaga tanpa listrik rumit dan persyaratan proporsinya ketat. Konsentrasi ion tembaga yang berlebihan atau tidak mencukupi dalam larutan pelapis dapat mempengaruhi laju deposisi dan kualitas lapisan tembaga. Konsentrasi yang berlebihan dapat menyebabkan pertumbuhan lapisan tembaga yang cepat, sehingga mengakibatkan cacat seperti kekasaran dan porositas; Jika konsentrasinya terlalu rendah, kecepatan pelapisan akan terlalu lambat dan efisiensi produksi akan rendah. Selain itu, kandungan dan stabilitas zat pereduksi, zat pengompleks, dan zat aditif dalam larutan pelapis juga dapat berdampak signifikan terhadap kualitas lapisan tembaga. Fluktuasi atau kerusakan apa pun pada komponen apa pun dapat menyebabkan perubahan kinerja larutan pelapis, sehingga mempengaruhi efek pengendapan tembaga.
Kontrol parameter proses: Kontrol parameter proses yang tepat seperti suhu, nilai pH, dan waktu reaksi diperlukan selama proses pengendapan tembaga. Temperatur yang berlebihan dapat mempercepat laju reaksi larutan pelapis, namun dapat menyebabkan kristalisasi kasar pada lapisan tembaga dan penurunan kualitas permukaan; Jika suhu terlalu rendah, laju reaksi dapat melambat dan bahkan menghambat jalannya reaksi secara normal. Nilai pH memiliki pengaruh yang signifikan terhadap stabilitas dan reaktivitas larutan pelapis, dan formulasi larutan pelapis yang berbeda memiliki rentang nilai pH yang sesuai. Waktu reaksi terlalu singkat dan ketebalan lapisan tembaga tidak cukup untuk memenuhi persyaratan konduktivitas dan kinerja rangkaian; Jika waktu reaksi terlalu lama, hal ini dapat menyebabkan lapisan tembaga menjadi terlalu tebal, meningkatkan biaya, dan juga dapat menyebabkan masalah kualitas lainnya, seperti penurunan daya rekat antara lapisan tembaga dan substrat.
Bahan substrat dan efek pra-perlakuan: Bahan substrat papan sirkuit yang berbeda memiliki karakteristik permukaan dan kompatibilitas yang berbeda dengan lapisan tembaga. Misalnya, kinerja substrat seperti papan fiberglass dan papan polimida selama pengendapan tembaga bervariasi. Sementara itu, kualitas pra-pengolahan media secara langsung memengaruhi daya rekat dan kualitas lapisan tembaga secara keseluruhan. Jika pembersihan tidak menyeluruh, efek kekasarannya buruk, atau aktivasi yang tidak mencukupi selama proses pra-pemrosesan, hal ini akan menyebabkan lemahnya ikatan antara lapisan tembaga dan substrat, yang mengakibatkan cacat seperti delaminasi dan melepuh.