مقدار خروجی آبکاری جهانی PCB صنعت باعث افزایش سریع نسبت کل ارزش خروجی صنعت قطعات الکترونیکی می شود. این صنعت با بیشترین سهم در صنعت قطعات الکترونیکی است و موقعیت منحصر به فردی را به خود اختصاص داده است. ارزش خروجی سالانه PCB آبکاری شده 60 میلیارد دلار آمریکا است. حجم محصولات الکترونیکی سبک‌تر، نازک‌تر، کوتاه‌تر و کوچک‌تر می‌شود، و انباشتن مستقیم vias روی vias کور یک روش طراحی برای به دست آوردن اتصال با چگالی بالا است. برای انجام کار خوب روی هم چیدن سوراخ ها، کف سوراخ باید صاف باشد. روش های مختلفی برای ایجاد یک سطح سوراخ مسطح معمولی وجود دارد و فرآیند پر کردن سوراخ آبکاری یکی از نمونه های آن است. علاوه بر کاهش نیاز به توسعه فرآیند اضافی، فرآیند آبکاری و پر کردن نیز با تجهیزات فرآیند فعلی سازگار است که برای به دست آوردن قابلیت اطمینان خوب مفید است.

پر کردن سوراخ آبکاری دارای مزایای زیر است:

(1) منجر به طراحی سوراخ های انباشته (Stacked) و سوراخ های روی دیسک (Via.on.Pad) می شود.

(2) بهبود عملکرد الکتریکی و کمک به طراحی فرکانس بالا.

(3) کمک به اتلاف گرما؛

(4) سوراخ پلاگین و اتصال الکتریکی در یک مرحله تکمیل می شود.

(5) سوراخ های کور با مس آبکاری شده پر می شوند که قابلیت اطمینان بالاتر و هدایت بهتری نسبت به چسب رسانا دارد.

پارامترهای تأثیر فیزیکی

پارامترهای فیزیکی که نیاز به مطالعه دارند عبارتند از: نوع آند، فاصله آند-کاتد، چگالی جریان، همزدن، دما، یکسو کننده و شکل موج و غیره.

(1) نوع آند. وقتی صحبت از انواع آند می شود، چیزی جز آندهای محلول و آندهای نامحلول وجود ندارد. آند محلول معمولاً یک گلوله مسی فسفر است که به راحتی گل آند تولید می شود، محلول آبکاری را آلوده می کند و بر عملکرد محلول آبکاری تأثیر می گذارد. آندهای نامحلول که به عنوان آندهای بی اثر نیز شناخته می شوند، عموماً از مش تیتانیوم پوشیده شده با اکسیدهای مخلوط تانتالم و زیرکونیوم تشکیل شده اند. آند نامحلول، پایداری خوب، بدون نگهداری آند، عدم تولید گل آند، آبکاری پالس یا DC قابل استفاده است. با این حال، مصرف مواد افزودنی نسبتا زیاد است.

(2) فاصله بین کاتد و آند. طراحی فاصله بین کاتد و آند در فرآیند پر کردن سوراخ آبکاری بسیار مهم است و طراحی انواع مختلف تجهیزات یکسان نیست. اما لازم به ذکر است که طرح هر طور که باشد نباید قانون اول فرا را نقض کند.

3) هم زدن. انواع مختلفی از همزن وجود دارد که شامل تکان دادن مکانیکی، تکان دادن الکتریکی، تکان دادن هوا، همزن هوا و جت (Eductor) می شود.

برای آبکاری و پر کردن سوراخ ها، معمولاً تمایل به افزایش طراحی جت بر اساس پیکربندی سیلندر مسی سنتی است. با این حال، چه یک جت پایین باشد یا یک جت جانبی، نحوه چیدمان لوله جت و لوله همزن هوا در سیلندر. جریان جت در ساعت چقدر است. فاصله بین لوله جت و کاتد چقدر است. اگر جت جانبی استفاده می شود، جت در آند جلو یا عقب است. اگر از جت پایین استفاده شود، آیا باعث اختلاط ناهموار می شود و محلول آبکاری ضعیف و قوی به هم زده می شود. تعداد، فاصله و زاویه جت ها روی لوله جت همه عواملی هستند که باید در طراحی سیلندر مسی در نظر گرفته شوند. آزمایش زیادی لازم است.

علاوه بر این، ایده آل ترین راه این است که هر لوله جت را به یک فلومتر وصل کنید تا به هدف نظارت بر دبی دست یابید. از آنجایی که جریان جت زیاد است، محلول به راحتی گرما تولید می کند، بنابراین کنترل دما نیز بسیار مهم است.

(4) چگالی جریان و دما. چگالی جریان پایین و دمای پایین می تواند سرعت رسوب مس سطح را کاهش دهد، در حالی که Cu2 و روشن کننده کافی در سوراخ ایجاد می کند. در این شرایط، توانایی پر کردن سوراخ افزایش می یابد، اما در عین حال راندمان آبکاری کاهش می یابد.

(5) یکسو کننده. یکسو کننده یک حلقه مهم در فرآیند آبکاری است. در حال حاضر، تحقیقات در مورد پر کردن سوراخ آبکاری بیشتر به آبکاری تمام صفحه محدود می شود. اگر الگوی پر کردن سوراخ آبکاری در نظر گرفته شود، مساحت کاتد بسیار کوچک می شود. در این زمان، الزامات بسیار بالایی برای دقت خروجی یکسو کننده مطرح می شود.

دقت خروجی یکسو کننده باید با توجه به خط تولید و اندازه via انتخاب شود. هرچه خطوط نازک تر و سوراخ ها کوچکتر باشند، دقت مورد نیاز یکسو کننده بالاتر است. به طور کلی، یکسو کننده با دقت خروجی کمتر از 5٪ باید انتخاب شود. دقت بالای یکسو کننده انتخاب شده، سرمایه گذاری تجهیزات را افزایش می دهد. برای سیم کشی کابل خروجی رکتیفایر، ابتدا رکتیفایر را تا حد امکان در کنار مخزن آبکاری قرار دهید تا بتوان طول کابل خروجی را کاهش داد و زمان افزایش جریان پالس را کاهش داد. انتخاب مشخصات کابل خروجی یکسو کننده باید برآورده کند که افت ولتاژ خط کابل خروجی در داخل 0.6 ولت باشد زمانی که حداکثر جریان خروجی 80٪ باشد. سطح مقطع کابل مورد نیاز معمولا با توجه به ظرفیت حمل جریان 2.5A/mm محاسبه می شود. اگر سطح مقطع کابل خیلی کوچک باشد یا طول کابل خیلی زیاد باشد و افت ولتاژ خط خیلی زیاد باشد، جریان انتقال به مقدار فعلی مورد نیاز برای تولید نمی رسد.

برای آبکاری مخازن با عرض شیار بیشتر از 1.6 متر باید روش منبع تغذیه دو طرفه در نظر گرفته شود و طول کابل های دو طرفه برابر باشد. به این ترتیب می توان اطمینان حاصل کرد که خطای جریان دو طرفه در محدوده خاصی کنترل می شود. باید به هر طرف فلای بار مخزن آبکاری یک یکسو کننده متصل شود تا جریان دو طرف قطعه به طور جداگانه تنظیم شود.

(6) شکل موج. در حال حاضر، از منظر شکل موج، دو نوع پرکردن سوراخ آبکاری وجود دارد: آبکاری پالسی و آبکاری DC. هر دو روش آبکاری و پر کردن مورد مطالعه قرار گرفته است. پر کردن سوراخ آبکاری جریان مستقیم از یکسو کننده سنتی استفاده می کند که کار با آن آسان است، اما اگر صفحه ضخیم تر باشد، کاری نمی توان انجام داد. پر کردن سوراخ های آبکاری پالسی از یکسو کننده PPR استفاده می کند که مراحل عملیاتی زیادی دارد، اما دارای توانایی پردازش قوی برای تخته های ضخیم تر در فرآیند است.

تأثیر بستر

تأثیر بستر بر روی پر شدن سوراخ آبکاری شده نیز نباید نادیده گرفته شود. به طور کلی، عواملی مانند مواد لایه دی الکتریک، شکل سوراخ، نسبت ضخامت به قطر و آبکاری مس شیمیایی وجود دارد.

(1) مواد لایه دی الکتریک. مواد لایه دی الکتریک بر پر شدن سوراخ تأثیر می گذارد. در مقایسه با مواد تقویت شده با الیاف شیشه، مواد تقویت شده غیر شیشه ای برای پر کردن سوراخ ها آسان تر است. شایان ذکر است که برآمدگی های الیاف شیشه در سوراخ تاثیر نامطلوبی بر روی مس شیمیایی می گذارد. در این مورد، مشکل آبکاری الکتریکی پر کردن سوراخ، بهبود چسبندگی لایه بذر لایه آبکاری الکترولس است، نه خود فرآیند پر کردن سوراخ.

در واقع، آبکاری و پر کردن سوراخ ها بر روی بسترهای تقویت شده با الیاف شیشه در تولید واقعی استفاده شده است.

(2) نسبت ضخامت به قطر. در حال حاضر، هم تولیدکنندگان و هم توسعه دهندگان اهمیت زیادی به فناوری پر کردن سوراخ ها با اشکال و اندازه های مختلف می دهند. توانایی پر کردن سوراخ تا حد زیادی تحت تأثیر نسبت ضخامت سوراخ به قطر است. به طور نسبی، سیستم های DC بیشتر به صورت تجاری استفاده می شوند. در تولید، محدوده اندازه سوراخ باریکتر خواهد بود، معمولاً 80pm ~ 120 Bm قطر، 40 Bm ~ 8OBm در عمق، و نسبت ضخامت به قطر نباید از 1:1 تجاوز کند.

(3) لایه آبکاری مس الکترولس. ضخامت و یکنواختی لایه آبکاری مس الکترولس و زمان قرارگیری پس از آبکاری مس الکترولس همگی بر عملکرد پر کردن سوراخ تأثیر می‌گذارند. مس الکترولس از نظر ضخامت بسیار نازک یا ناهموار است و اثر پر کردن سوراخ آن ضعیف است. به طور کلی، توصیه می شود زمانی که ضخامت مس شیمیایی بیش از 0.3 بعد از ظهر است، سوراخ را پر کنید. علاوه بر این، اکسیداسیون مس شیمیایی نیز تأثیر منفی بر اثر پر کردن سوراخ دارد.