PCB 충전 구리 도금의 빈 동굴에 대한 블라인드 비아의 고장 분석

최근 몇 년 동안 디지털 비디오 및 디지털 이동 통신에 관한 전자 제품의 급속한 발전과 함께 이러한 유형의 제품 개발은 PCB를 경량, 박형, 소형, 다중 기능 및 고밀도 및 신뢰성 측면에서 개발로 이끌고 있습니다. PCB의 제한된 라우팅 공간은 비아, 와이어, 와이어 및 비아 사이의 긴밀한 제한과 비아 구리 충전 기술의 출현으로 이어져 PCB의 밀도를 약 10~30% 향상시킵니다. 그림 1은 비아 구리 충전을 기반으로 하는 HDI(고밀도 상호 연결) ​​기판을 보여줍니다.

비아 설계는 라우팅 공간을 크게 절약할 수 있고 구리로 채워진 블라인드 비아는 높은 신뢰성을 특징으로 하기 때문에 구리로 채워진 블라인드 비아는 많은 이점이 있습니다. 또한, 이 기술은 비교적 간단하고 비용이 절약되며 절차가 간단합니다. 이러한 장점으로 인해 PCB 분야의 향후 트렌드로 간주되는 HDI PCB 제조에 ​​구리 충전 도금이 적용된 블라인드 비아가 대량으로 적용될 것입니다. 그러나 매우 큰 딤플, 누설 및 비어 있는 비아 내부 동굴을 포함하여 구리 충전 도금으로 블라인드 비아를 적용하는 데에는 몇 가지 문제가 여전히 발생합니다. PCB 제조업체의 골칫거리로 복잡한 요소가 많이 있어 비아 내부의 빈 동굴이 발생합니다. 이 글에서는 비아 내부에 빈 동굴이 생기는 원인에 대해 논의하고 이에 대응하는 대책을 강구하여 고장을 해결하고 제품의 수율을 높일 것입니다.

실패 분석

많은 요소들이 구리 충전 도금으로 블라인드 비아에 빈 동굴을 유발하며 각 요소는 특성 및 형성 메커니즘의 관점에서 분석되어야 효과가 최적화됩니다.

• 블라인드 비아의 기포

거품의 근원은 외부 유입과 자기 반응에서 비롯됩니다. 일반적으로 플래시 도금은 비아 전도성을 강화하고 보관에 편리하기 위해 구리 충전 도금 전에 PCB에 처리해야 합니다. 보드가 오랫동안 공기에 노출되어 있으면 심각한 산화를 통해 발생하는 경향이 있으므로 체류 시간이 너무 길지 않아야 합니다. 다시 말해, 잘못된 전처리는 그림 2에 표시된 대로 비아 및 산화 평면에서 기포가 제거되지 않게 하여 블라인드 비아에서 빈 동굴의 비율을 크게 증가시킵니다.

기포의 출현은 또한 구리 탱크의 양극 반응과 반응 H₂에 있습니다. O → 1/2O₂ + 2e ^- + 2시간 ⁺ 불용성 양극이 적용될 때 양극에서 일어날 것입니다. 이 반응을 기반으로 불용성 양극에서 산소가 빠져나가 양극의 높은 첨가제 보상 및 수명 확대 또는 양극 및 PCB 결함의 패시베이션으로 이어지는 결론을 내릴 수 있습니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 양극 반응이 다음 두 반응에 뒤따를 때 양극에서 빠져나가는 산소를 제거하기 위해 적당한 황산제일철을 도금액에 첨가합니다. Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + e ^- .

원활한 반응 구현을 위해 Cu는 일반적으로 산화제2구리 분말인 도금액에 지속적으로 첨가되어야 합니다. 동시에 음극의 기생 반응을 줄이기 위해서는 도금액의 흐름에 대한 높은 요구 사항을 설정해야 하고 양극 재료의 개선이 필요합니다.

빈 동굴로 인한 이러한 유형의 실패는 일반적으로 블라인드 비아의 바닥에서 발생하여 대칭적이고 규칙적인 모양을 나타냅니다. 이 문제를 개선하기 위해 다음과 같은 측면에서 조치를 취할 수 있습니다.

ㅏ. 구리 충전 도금 전에 체류 시간과 보관 환경을 잘 제어해야 합니다. 일반적으로 플래시 도금이 되지 않은 기판은 구리 충전 도금이 4시간 이내에 완료되어야 하고, 플래시 도금이 완료된 기판은 12시간 이내에 완료되어야 합니다. 보드는 산성 환경에서 멀리 떨어진 곳에 보관해야 하며, 가능하면 실내 온도와 습도를 조절할 수 있는 에어컨이 있는 실내에 보관하는 것이 좋습니다.

비. 전처리 효과를 높이고 필요한 기포 제거 장치를 추가해야 합니다. 구리 충진 도금의 전처리는 충진 효과와 직접적인 관련이 있기 때문에 전처리는 매우 중요합니다. 전처리 효과를 보장하기 위해 산 탈지제를 선택하고 물의 유량을 적절히 증가시키는 것이 좋습니다. 또한 수온이 상대적으로 낮은(15°C 미만) 겨울에는 탈지제 도포 후 물 세척을 위해 약간의 황산을 첨가하거나 세척 효과를 보장하기 위해 가열 장치를 첨가할 수 있습니다. 또한, Via의 기포를 제거하기 위해 전처리 탱크에 진동 및 에어 포핏 밸브를 조립할 수 있습니다.

씨. 구리 탱크의 양극 재료 선택 및 전류 매개변수 제어. 기포의 두 번째 소스를 기반으로 구리 탱크의 적합한 양극 재료를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 음극재는 음극 성능 향상과 첨가제 소모량 감소에 도움이 되어야 합니다. 전류 매개변수가 너무 크면 양극의 반응이 가속화되어 기포 수가 증가합니다. 이러한 조건에서 거품은 흘러나가면서 블라인드 비아로 들어가며 비아에서 제거할 수 없습니다. 따라서 양극재 선정 및 전류변수 제어와는 별도로 양극망 외부에 양극백이나 보호층을 추가하여 양극에서 발생하는 기포가 도금액에 직접 들어가는 것을 방지해야 한다.

• 첨가제 성분의 불균형

구리 충전 도금액의 성분에는 황산구리, 황산, 염화물 이온 및 첨가제가 포함되며 블라인드 비아 내부의 충전 효과는 도금액의 성분 간의 작용 메커니즘을 통해 구현됩니다. 첨가제는 도금 과정에서 상호 독립적으로 역할을 합니다. 광택제는 전극 계면의 특성이나 전기적 특성을 흡수하고 침전물의 형태와 성질을 변화시켜 원하는 도금면을 얻는 역할을 합니다. 전달제는 양극 딤플의 각 분포를 앞으로 이동시키기 위해 광택제를 밀어낼 수 있습니다. 그러나 염화물 이온이 도움이 되지 않으면 작동하지 않습니다. 딜리버리 에이전트는 레벨링 능력과 도금 능력으로 인해 고르지 못한 분포를 만드는 역할을 합니다. 레벨링제는 산성용액에서 전기양성이 강하기 때문에 전기음성도가 상대적으로 강한 위치에 흡수되는 경향이 있습니다. 그러면 양의 전기를 가진 구리이온과의 경쟁으로 낮은 수준의 밀도영역에서 구리침착의 영향 없이 구리이온이 증착되기 어렵게 된다.

구성요소와 첨가제의 양을 제어하는 ​​것은 매우 중요하며 구성요소 제어의 실패는 그림 3과 같이 블라인드 비아 또는 빈 동굴의 구리 충전 불량으로 이어집니다.

이러한 이유로 인한 빈 동굴의 고장에 대한 해결책은 다음을 포함한 첨가제 성분 및 첨가제 양의 제어에 있습니다.
a. 가산유량을 주기적으로 보정하여 정확한 유량을 확보해야 효과적인 제어가 가능합니다.
b. 탄소 처리는 도금액 오염 조건에 따라 용액으로 주기적으로 수행되어야 합니다.
c. 에이전트 성분을 주기적으로 분석하고 첨가제 함량 및 도금 효과를 Hull Cell 실험으로 추정하여 도금 효과가 정상 범주 내에 있는지 확인하고 적절한 조정이 제때 이루어져야 합니다.

• 이물질의 원인

구리 충전 도금 절차 라인, 적용된 공급 및 일상적인 생산 활동의 환경은 모두 다른 오염 정도의 오염으로 이어질 것입니다. 온갖 이물질이나 오염 물질이 불가피합니다. 미량의 이물질은 눈으로 볼 수 없고 제거하기가 매우 어렵습니다. 블라인드 비아에 들어가면 아래 그림 4와 같이 빈 동굴이 만들어지는 경향이 있습니다.

블라인드 비아의 이 빈 동굴 고장의 원인은 쉽게 찾을 수 있습니다. SEM을 통해 블라인드 비아의 빈 동굴 모양을 관찰할 수 있습니다. 따라서 이물질의 출처를 찾기 위한 조치는 다음과 같습니다.
a. 외부 이물질이 도금액에 유입되는 것을 방지하고 밀폐된 절차 라인을 제안합니다.
b. 적용된 재료 또는 에이전트 순도가 표준에 도달했는지 여부와 PCB 제조 요구 사항을 충족하는지 여부를 추정합니다.
c. 선명도와 선명한 색상을 보장하기 위해 도금제에 주기적인 필터링 및 순도를 구현해야 합니다.

결론

당연히 블라인드 비아에서 빈 동굴 고장의 원인은 나열된 것보다 훨씬 더 많고 유전 상수, 두께, 블라인드 비아 유형 및 전기 도금의 전류 매개변수의 재료 분류를 포함하여 많은 원인이 있습니다.

결론적으로, 빈 비아 고장에 직면한 블라인드 비아에서 빈 동굴 고장의 원인을 찾는 것이 관건이다. 한편, 빈동굴의 파괴형태를 관찰하고 경험을 요약하여 관련 규칙을 찾고 각종 분석방법으로 연구를 진행하는 것이 좋다. 또한 빈동굴 고장의 메카니즘을 바탕으로 과학적인 운영지침을 제정하고 개선 및 예방수칙을 엄격히 시행하여 문제를 해결하여 제품의 수율과 신뢰성을 지속적으로 높일 수 있도록 해야 한다.

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