自 1936 年,保羅·艾斯納正式發(fā)明了 PCB 制作技術(shù),到現(xiàn)在,已過(guò)去 80 余年,PCB 迅猛發(fā)展,并且成為電子行業(yè)必不可少的基礎(chǔ)。雖然 PCB 一般只占成品電路板 5~10%的成本,但 PCB 的可靠性,卻遠(yuǎn)比單一的元器件重要——元器件壞了,電路板尚可修理,而 PCB 壞了,電路板就只能報(bào)廢!
說(shuō)到可靠性,這就不得不提起關(guān)于 PCB 的孔金屬化問(wèn)題了。
孔金屬化,它的核心作用,就是通過(guò)在孔壁鍍銅,實(shí)現(xiàn) PCB 層與層之間的導(dǎo)通,它是雙面板、多層板能夠發(fā)揮作用的核心關(guān)鍵點(diǎn),因此,許多電子行業(yè)的巨頭,如蘋果、華為等,都對(duì)此極其重視。
但其實(shí),孔金屬化技術(shù)并不復(fù)雜,可以簡(jiǎn)單的分為兩個(gè)部分:電鍍銅前準(zhǔn)備、電鍍銅。而電鍍銅的好壞,又在很大程度上取決于電鍍銅前準(zhǔn)備。
因此,業(yè)內(nèi)人士往往會(huì)把關(guān)于 PCB 可靠性的問(wèn)題,聚焦到電鍍銅前準(zhǔn)備的部分。
目前行業(yè)主流的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝,主要有三種:沉銅、黑孔、黑影。(還有膠體鈀、金屬灌漿等,但非目前主流,此處不作討論)
一、沉銅
沉銅,也稱化學(xué)沉銅,其主要原理是采用化學(xué)中的置換反應(yīng),在孔壁上沉積一層銅,以作為后續(xù)電鍍銅的導(dǎo)電引線。假如是常規(guī)的沉薄銅,它的厚度一般為 0.5μm 左右。作為最傳統(tǒng)的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝,它具有如下優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
(1)金屬銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能(電線里面,常規(guī)就采用銅線作為導(dǎo)電);
(2)厚度可調(diào)整范圍大,適應(yīng)性廣(目前業(yè)內(nèi)最低在 0.3μm 左右,最高可到 30μm,直接代替后續(xù)的電鍍銅工藝);
(3)工藝成熟穩(wěn)定,可以適用于所有的線路板品類產(chǎn)品(PCB/FPC/RFPCB/載板/金屬基板/陶瓷基板等等)。
缺點(diǎn):
(1)含甲醛,對(duì)操作人員健康不利;
(2)設(shè)備投資大,生產(chǎn)成本高,環(huán)境污染不小;
(3)時(shí)效管控短,一般有效時(shí)間為 3~6 小時(shí)。
二、黑孔
黑孔,屬于直接電鍍技術(shù)中的一種,其主要原理是采用物理原理,使碳粉吸附在孔壁表面,形成一層導(dǎo)電層,以作為后續(xù)電鍍銅的導(dǎo)電引線。通常情況下,其厚度為 0.5~1μm。作為目前主流的電鍍銅前準(zhǔn)備工藝之一,它具有如下優(yōu)缺點(diǎn):
優(yōu)點(diǎn):
(1)不含甲醛,對(duì)作業(yè)人員健康影響小,且對(duì)環(huán)境的污染小;
(2)設(shè)備投資不大,廢物處理更簡(jiǎn)單,工藝成本比沉銅低;
(3)藥水與流程相對(duì)減少,時(shí)效性可達(dá) 48H,更便于維護(hù)與管理。
缺點(diǎn):
(1)在導(dǎo)電性能方面,導(dǎo)電碳粉會(huì)弱于沉積銅層;
(2)其適用性不如沉銅廣,因此,雖然已經(jīng)被大規(guī)模運(yùn)用,但目前業(yè)內(nèi)主要用于雙面板,高端的如 HDI 等產(chǎn)品,幾乎不采用
三、黑影
黑影,嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),算是黑孔工藝的進(jìn)一步發(fā)展,其原理、優(yōu)缺點(diǎn),都類似,并且要優(yōu)于黑孔。其主要區(qū)別是:黑孔的導(dǎo)電層為碳粉,而黑影的導(dǎo)電層則為石墨。
此外,黑孔一般不會(huì)用于高端的產(chǎn)品,或者搭配復(fù)雜的工藝,但黑影可以,黑影工藝已部分替代沉銅,廣泛地應(yīng)用于高端線路板,如 HDI 板、IC 載板等,甚至,有時(shí)黑影工藝會(huì)優(yōu)于沉銅工藝,如選擇性圖形電鍍。
如上所述,大家可能會(huì)覺(jué)得沉銅工藝會(huì)比黑孔、黑影工藝更好,如果籠統(tǒng)地來(lái)看,業(yè)內(nèi)一般也是這么認(rèn)為的,但如果涉及到實(shí)際的應(yīng)用層面,則不盡然,每一種 PCB 工藝,都會(huì)有它的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而確立它在實(shí)際應(yīng)用中的地位,假如確實(shí)已經(jīng)全面落后,那自然會(huì)被行業(yè)所淘汰。
因此,認(rèn)為效果方面沉銅>黑影>黑孔,可以作為一個(gè)參考答案,但卻不能作為一個(gè)最終答案,因?yàn)椋€涉及到各個(gè)工藝使用工廠的實(shí)際情況,以及工藝中所采用的設(shè)備、藥水、參數(shù)等等。
所以,真實(shí)地來(lái)看,工藝只是為了制作產(chǎn)品的手段,只要生產(chǎn)出的產(chǎn)品,能夠滿足出貨的要求,并且,生產(chǎn)商也能獲得滿意的利潤(rùn),那么,這個(gè)工藝就是可以采用的。
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