Analyse de défaillance d'un via aveugle pour cavité vide dans un placage de cuivre rempli de PCB

Ces dernières années, avec le développement rapide des produits électroniques concernant la vidéo numérique et les communications mobiles numériques, le développement de ce type de produits pousse les PCB vers le développement en termes de légèreté, de finesse, de miniature, de fonctions multiples et de haute densité et fiabilité. L'espace de routage limité sur les PCB conduit à une étroite limitation entre les vias, les fils, les fils et les vias et à l'avènement des vias de remplissage en cuivre, ce qui améliore la densité des PCB d'environ 10% à 30%. La figure 1 montre une carte HDI (High Density Interconnection) basée sur un remplissage via cuivre.

Étant donné que la conception via est capable d'économiser de l'espace de routage dans une grande mesure et que les vias borgnes remplis de cuivre présentent une grande fiabilité, les vias borgnes avec placage de remplissage en cuivre présentent de nombreux avantages. En outre, ce métier est relativement simple, économique et contient une procédure simplifiée. En raison des mérites mentionnés ci-dessus, les vias aveugles avec placage de remplissage en cuivre seront massivement appliqués dans la fabrication de PCB HDI, considérée comme une tendance à venir dans le domaine des PCB. Cependant, certains problèmes surviennent encore avec l'application de vias aveugles avec placage de remplissage en cuivre, y compris des fossettes extrêmement grandes, des fuites et des cavités vides à l'intérieur des vias. En tant que casse-tête pour les fabricants de PCB, de nombreux éléments compliqués contribuent à vider les vias à l'intérieur. Cet article discutera des causes de la cavité vide à l'intérieur des vias et apportera les mesures correspondantes pour y faire face afin de résoudre la défaillance et d'augmenter le rendement des produits.

Analyse des pannes

De nombreux éléments provoquent un affaissement vide dans les vias borgnes avec un placage de remplissage en cuivre et chaque élément doit être analysé du point de vue des caractéristiques et du mécanisme de formation afin que cet effet soit optimisé.

• Bulles dans les vias borgnes

Les sources de bulles proviennent de l'apport externe et de l'auto-réaction. En règle générale, le placage flash doit être traité sur les PCB avant le placage de remplissage en cuivre afin de renforcer la conductivité et de faciliter le stockage. Une grave oxydation par oxydation a tendance à être causée si les planches restent exposées à l'air pendant une longue période, donc le temps de séjour ne doit pas être trop long. En d'autres termes, un mauvais prétraitement entraînera la non-élimination des bulles dans les vias et le plan d'oxydation, augmentant considérablement le taux d'évidement dans les vias borgnes, comme indiqué sur la figure 2.

L'apparition de bulles réside également dans la réaction anodique en cuve de cuivre et la réaction H₂ O → 1/2O₂ + 2e ^- + 2H ⁺ aura lieu sur l'anode lorsqu'une anode insoluble est appliquée. Sur la base de cette réaction, on peut conclure que l'oxygène s'échappera de l'anode insoluble, entraînant une compensation additive élevée et une augmentation de la durée de vie de l'anode ou même une passivation de l'anode et du défaut PCB. Par conséquent, pour résoudre ce problème, du sulfate ferreux modéré est ajouté à la solution de placage pour éliminer l'oxygène qui s'échappe de l'anode lorsque la réaction de l'anode suit ces deux réactions :Fe ²⁺ → Fe ³⁺ + e ^- , Fe ³⁺ + Cu → Fe ²⁺ + e ^- .

Pour assurer une mise en œuvre en douceur de la réaction, Cu doit être constamment ajouté à la solution de placage, généralement de la poudre d'oxyde cuivrique. Simultanément, pour réduire la réaction parasite sur la cathode, des exigences plus élevées doivent être fixées en termes d'écoulement de la solution de placage et le matériau de la cathode doit être amélioré.

Ce type de rupture causée par une cavité vide se produit généralement au fond de vias borgnes, présentant des formes symétriques et régulières. Pour l'amélioration de ce problème, des mesures peuvent être prises à partir des aspects suivants :

un. Le temps de séjour et l'environnement de stockage doivent être bien contrôlés avant le placage de remplissage en cuivre. Généralement, pour les cartes sans placage flash, le placage de remplissage en cuivre doit être terminé en 4 heures, tandis que pour les cartes avec placage flash terminé, il doit être terminé en 12 heures. Les planches doivent être stockées loin de l'environnement acide et, si possible, il est préférable de les stocker dans des pièces équipées de climatiseurs capables de contrôler la température et l'humidité de la pièce.

b. L'effet de prétraitement doit être amélioré et les dispositifs nécessaires d'élimination des bulles doivent être ajoutés. Le prétraitement est extrêmement important car le prétraitement du placage de remplissage en cuivre est directement lié à l'effet de remplissage. Pour assurer l'effet de prétraitement, il est conseillé de prélever un agent de dégraissage acide et d'augmenter de manière appropriée la quantité de débit d'eau. De plus, en hiver lorsque la température de l'eau est relativement basse (moins de 15°C), un peu d'acide sulfurique doit être ajouté pour le lavage à l'eau après l'application d'un dégraissant ou des dispositifs de chauffage peuvent être ajoutés pour assurer l'effet de lavage. De plus, une vanne à clapet anti-vibration et à air peut être montée sur le réservoir de prétraitement afin d'éliminer les bulles dans les vias.

c. Sélection du matériau d'anode du réservoir en cuivre et contrôle des paramètres de courant. Sur la base de la deuxième source de bulles, il est très important de sélectionner un matériau d'anode approprié pour le réservoir en cuivre. Le matériau d'anode devrait être utile pour l'amélioration des performances de l'anode et la diminution de la consommation d'additifs. Lorsque les paramètres de courant sont trop grands, les réactions sur l'anode seront accélérées de sorte que le nombre de bulles sera augmenté. Dans de telles conditions, les bulles pénètrent dans les vias aveugles lorsqu'elles s'écoulent et ne peuvent pas être éliminées des vias. Par conséquent, outre la sélection du matériau d'anode et le contrôle des paramètres de courant, un sac d'anode ou une couche de protection doivent être ajoutés à l'extérieur du filet d'anode afin d'empêcher les bulles générées par l'anode d'entrer directement dans la solution de placage.

• Déséquilibre des composants additifs

Les composants de la solution de placage de remplissage en cuivre comprennent le sulfate de cuivre, l'acide sulfurique, l'ion chlorure et l'additif et l'effet de remplissage à l'intérieur des vias borgnes est mis en œuvre par le mécanisme d'action entre les composants de la solution de placage. Les additifs jouent leurs propres rôles dans le processus de placage mutuellement et indépendamment. L'agent d'avivage joue un rôle dans les caractéristiques d'absorption ou les caractéristiques électriques sur l'interface de l'électrode et dans la modification de la forme et des propriétés des sédiments pour obtenir le plan de placage prospectif requis. L'agent de livraison est capable de pousser l'agent d'avivage pour faire avancer chaque distribution de fossette cathodique. Cependant, cela ne fonctionnera que si les ions chlorure aident. L'agent de livraison est responsable de rendre la distribution inégale uniforme en raison de ses capacités de capacité de nivellement et même de capacité de placage. L'agent de nivellement a tendance à être absorbé par des positions à électronégativité relativement forte car il présente une forte électropositivité en solution acide. Ensuite, cela rend les ions de cuivre difficiles à déposer sans l'influence du dépôt de cuivre dans la zone de densité à faible niveau en raison de la concurrence avec les ions de cuivre à électricité positive.

Il est très important de contrôler les composants et la quantité d'additifs et l'échec du contrôle des composants conduit à un mauvais remplissage en cuivre des vias borgnes ou des cavités vides, comme le montre la figure 3.

La résolution de l'échec de la cavité vide causée par cette raison réside dans le contrôle en termes de composants additifs et de quantité d'additif, y compris :
a. La quantité de débit d'additif doit être calibrée périodiquement pour garantir une quantité de débit précise afin d'obtenir un contrôle efficace.
b. Le traitement au carbone doit être périodiquement effectué pour solutionner en fonction de l'état de pollution de la solution de placage.
c. Les composants de l'agent sont analysés périodiquement et le contenu additif et l'effet de placage doivent être estimés par l'expérience Hull Cell pour vérifier si l'effet de placage se situe dans la catégorie normale et l'ajustement correspondant doit être effectué à temps.

• Cause du corps étranger

L'environnement des lignes de procédure de placage de remplissage en cuivre, les fournitures appliquées et les activités de production quotidiennes conduiront tous à des pollutions avec différents degrés de pollution. Toutes sortes de matières étrangères ou de contaminants sont inévitables. Pour les micro corps étrangers, ils ne sont pas visibles par nos yeux et il est extrêmement difficile de les éliminer. Une fois qu'ils pénètrent dans les vias aveugles, une cavité vide a tendance à se former, comme le montre la figure 4 ci-dessous.

Pour cette défaillance de cavité vide dans des vias borgnes, la cause en est facile à trouver. Grâce au MEB, la forme d'une cavité vide dans des vias borgnes peut être observée. Par conséquent, les mesures pour découvrir la source des corps étrangers comprennent :
a. Les corps étrangers externes sont empêchés d'entrer dans la solution de placage et une ligne de procédure fermée est suggérée.
b. Estimez si les matériaux appliqués ou la pureté de l'agent atteignent la norme et s'ils répondent aux exigences de fabrication des PCB.
c. Un filtrage et une pureté périodiques doivent être mis en œuvre sur l'agent de placage pour assurer la vivacité et la clarté de la couleur.

Conclusion

Naturellement, les causes de défaillance de cavité vide dans les vias borgnes sont bien plus nombreuses que celles répertoriées et il existe de nombreuses causes à cela, notamment la classification des matériaux de la constante diélectrique, de l'épaisseur, du type de via aveugle et des paramètres de courant du placage électrique.

En conclusion, la clé est de trouver la raison de la rupture d'une cavité vide dans les vias borgnes confrontés à une rupture de via vide. Pendant ce temps, c'est une bonne idée d'observer la forme de la rupture d'une grotte vide et de résumer l'expérience, de trouver des règles concernant et de mettre en œuvre des recherches avec toutes sortes de méthodes d'analyse. De plus, sur la base du mécanisme de défaillance d'une cave vide, des directives scientifiques d'exploitation doivent être édictées et des règles d'amélioration et de prévention doivent être strictement appliquées afin que les problèmes puissent être résolus pour augmenter constamment le rendement et la fiabilité des produits.

Ressources utiles
• Introduction sur les vias aveugles
• 3 éléments importants que vous ne connaissez pas sur les vias enterrés et aveugles dans les circuits imprimés flexibles HDI
• Une introduction d'une nouvelle méthode de remplissage des trous borgnes :Remplissage de trous borgnes par placage de panneaux
• Comment concevoir des vias borgnes/enterrés dans des circuits numériques à grande vitesse
• Service complet de fabrication de circuits imprimés de PCBCart - Options à valeur ajoutée multiples
• Avancé Service d'assemblage de PCB de PCBCart - Commencez à partir de 1 pièce