בתהליך המתפתח במהירות של מכשירים אלקטרוניים, הדיוק והאיכות של תהליך הייצור של מעגלים, כמרכיבי הליבה, משפיעים ישירות על הביצועים והאמינות של מכשירים אלקטרוניים. התהליך שקיעת פח בלוח מעגלים, כחבר חשוב בתהליכי טיפול משטחים רבים, תופס עמדה קריטית יותר ויותר בתחום הייצור האלקטרוני בשל יתרונותיו הייחודיים.
חקר העיקרון של תהליך שקיעת פח
שקיעת פח של לוח מעגלים, הידועה גם בשם שקיעת פח כימית, היא שקיעה מדויקת של שכבת פח טהורה על פני הנחושת של לוח מעגלים באמצעות תגובות כימיות. עקרון הליבה שלו מבוסס על תגובות חיזור. אנו יודעים שלנחושת פעילות מתכתית חזקה יותר מאשר בדיל, ובתנאים רגילים, קשה לנחושת לעקור ספונטנית בדיל מתמיסות מלח בדיל. עם זאת, על ידי הוספת חומרי קלצית יוני נחושת כגון תיאוריאה לתמיסות שיקוע בדיל ספציפיות, התרחש שינוי נפלא. Thiourea מתחבר בחוכמה עם יוני נחושת חד ערכיים בריכוז נמוך בתמיסה ליצירת תרכובות יציבות, מה שגורם לשינוי שלילי בפוטנציאל האלקטרוכימי של נחושת. באופן זה, בדיל הוא אלקטרו-פוזיטיבי יותר מנחושת בסביבה זו, מה שגורם ליוני בדיל לקבל אלקטרונים מהתמיסה, להיות מופחתים, ומושקעים על פני הנחושת, ויוצרים בהצלחה שכבת בדיל אחידה וצפופה. תהליך זה הוא כמו 'ריקוד כימי' מיקרוסקופי כוריאוגרפי, שבו כל יון עובר טרנספורמציה מיקומית בצורה מסודרת על פי כללים שנקבעו, ובסופו של דבר בונה מבנה שכבת פח אידיאלי.
יתרונות משמעותיים של תהליך שקיעת פח
ערבות הלחמה טובה: המעגל שטופל בטכנולוגיית שקיעת פח מתפקד מצוין מבחינת יכולת הלחמה. שכבת הפח המכוסה באופן אחיד על פניו היא כמו בניית "גשר" יציב וחלק להלחמה של רכיבים אלקטרוניים לאחר מכן. בין אם משתמשים בשיטות הלחמה ידניות מסורתיות או תהליכי הלחמה מודרניים יעילים יותר כגון הלחמת גל והלחמה חוזרת, המעגלים לאחר שקיעת פח יכולים להתמודד איתם בקלות, מה שמבטיח שחיבורי ההלחמה יציבים ואמינים, מה שמפחית מאוד את ההסתברות לפגמי הלחמה כגון הלחמה וירטואלית והלחמה. גם לאחר שעברו בדיקות סביבתיות קפדניות, כגון אפייה מתמשכת ב-155 מעלות למשך 4 שעות, או עמידה במבחני טמפרטורה ולחות גבוהים עד 8 ימים (45 מעלות, לחות יחסית 93%), או אפילו עברו שלושה סבבים של הלחמה חוזרת, שכבת הפח המושקעת עדיין יכולה להחזיק את מיקומה ולשמור על יכולת הלחמה טובה לטווח ארוך{8} מוצרים.
ביצועי הגנה מעולים: שכבת הפח המופקדת לא רק בעלת יכולת הלחמה טובה, אלא גם מתפקדת היטב מבחינת הגנה. זה כמו "שריון" יציב המכסה בצפיפות את פני הנחושת, חוסם למעשה את פלישת החמצן, אדי המים וחומרים קורוזיביים אחרים, ובכך מעכב את תהליך החמצון והקורוזיה של משטח הנחושת ומאריך באופן משמעותי את חיי השירות של המעגל. בהשוואה לתהליך חיפוי פח, שכבת הפח המושקעת חלקה וחלקה יותר, וקשה יותר לייצר תרכובות בין-מתכתיות של פח נחושת במהלך תהליך היווצרות, ואין כאב ראש של בעיית שפם פח. נוכחותם של שפם פח עלולה לגרום לתקלות חמורות כמו קצרים במעגלים, ותהליך שקיעת הפח מונע בהצלחה את הסכנה הנסתרת הזו, ומשפר עוד יותר את האמינות והיציבות של המעגל.
שיפור ביצועים חשמליים טובים: בעידן האלקטרוני של היום של העברת אותות-תדרים ומהירות-גבוהים, הביצועים החשמליים של לוחות מעגלים הם קריטיים. בדרך כלל ניתן לשלוט בעובי שכבת הפח שנוצרה בתהליך שקיעת הפח במדויק בין 0.8-1.5 מיקרומטר, מה שמקנה ללוח המעגלים ביצועים חשמליים מצוינים. זה יכול לעמוד ביעילות בהשפעות הלחמה מרובות של-עופרת, למזער אובדן אות והפרעות במהלך העברת אותות-תדר גבוה, ולהבטיח שניתן להעביר אותות במהירות ובדייקנות במעגלים, ומספק תמיכה טכנית חזקה למוצרים אלקטרוניים כגון ציוד תקשורת 5G ומחשבים בעלי ביצועים גבוהים הדורשים דרישות העברת אותות גבוהות במיוחד.
תרגול של תפיסת הגנת הסביבה: עם תשומת הלב הגלובלית הגוברת להגנה על הסביבה, תעשיית הייצור האלקטרוני מחפשת באופן פעיל נתיב של פיתוח ירוק ובר קיימא. תהליך שקיעת הפח תואם במדויק למגמה זו, תוך שהוא נוטש אלמנטים מתכתיים כבדים כגון עופרת המזיקים לסביבה בתהליכים מסורתיים, ומהווה תהליך ירוק וידידותי לסביבה באמת. יחד עם זאת, ניתן למחזר את הפסולת הנוזלת הנוצרת בתהליך שקיעת הפח בחינם, מה שמפחית עוד יותר את הפגיעה הפוטנציאלית בסביבה וממחיש באופן מלא את האחריות של תעשיית הייצור האלקטרוני בשמירה על איכות הסביבה.
תהליך מפורט של טכנולוגיית שקיעת פח
הכנה מוקדמת: ניקוי והפעלה של המעגל: לפני שקיעת פח, יש לנקות את המעגל ביסודיות ובקפדנות. ראשית, השתמש במסיר שומנים מיוחד כדי להסיר כתמי שמן, זיהומים ותחמוצות שאריות מהתהליך הקודם על פני הלוח, כדי להבטיח שמשטח הנחושת נקי כמו חדש. לאחר מכן, באמצעות תהליך המיקרו תחריט, שאריות תחמוצת נחושת על פני הנחושת מוסרת במדויק באמצעות תמיסות מיקרו תחריט מסדרת סודיום פרסולפט או חומצה גופרתית, ונוצר משטח נחושת מחוספס ואחיד. משטח מחוספס זה הוא כמו הכנת "בד באיכות גבוהה- לתגובת שקיעת הפח שלאחר מכן, שיכולה לשפר באופן משמעותי את ההיצמדות בין שכבת שקיעת הפח למשטח הנחושת, תוך הנחת בסיס מוצק להתקדמות חלקה של תגובת שקיעת הפח שלאחר מכן.
שלבי הליבה של שקיעת פח: פרשנות מעולה לתגובת העקירה: המעגל שהוכן מראש נכנס למיכל הטבילה הקדם, והרכב התמיסה במיכל הטבילה הקדם דומה לזה של מיכל הפח הראשי, אך ישנם הבדלים בטמפרטורה ובפרמטרים אחרים. במהלך תהליך הטבילה המוקדמת, שכבת פח דקה בעובי של 0.1-0.15 מיקרומטר בקירוב תושקע במהירות על פני הנחושת. שכבת פח דקה זו היא כמו "כוח חלוץ", נוכחותה יכולה לא רק להאט ביעילות את קצב התחלת התגובה באמבטיית הפח הראשית, מה שהופך את שכבת הפח המושקעת לאחר מכן לדקה ואחידה יותר, אלא גם למנוע כניסת מזהמים ותחמוצות אפשריים לאמבט הפח הראשי לאחר מיקרו קורוזיה, ובכך להאריך את חיי השירות של תמיסת הפח הראשית. לאחר מכן, לוח המעגלים נכנס לאמבט הפח הראשי, המכיל רכיבים מרכזיים כגון חומצה מתיל סולפונית, פח מתילסולפונט ותיוריאה. ב'מיכל קסם' זה ממשיכות להתרחש תגובות עקירה מעל שכבת הפח הדקה שנוצרת בטבילה מוקדמת, ויוני הפח מופחתים באופן רציף מהתמיסה ומושקעים על גבי שכבת הפח הדקה עד שעובי שכבת הפח עומד בתקן הנדרש של הלקוח. בתהליך זה, גורמים כמו מהירות קו, טמפרטורה וריכוז תמיסה ממלאים תפקיד מכריע בשליטה על עובי שכבת הפח, בדיוק כמו כפתור הכוונון של מכשיר מדויק.
לאחר עיבוד: טיפול קפדני בניקוי וייבוש: לאחר השלמת הפח של המעגל מאמבט הפח הראשי, תיתכן שאריות של תמיסת פח על פני השטח. אם פתרונות אלה לא יוסרו בזמן, הם עלולים להשפיע לרעה על ביצועי המעגל. לכן נדרש טיפול ניקיון קפדני. ראשית, ניתן להשתמש במים חמים או בכביסה אלקלית כדי להסיר באופן ראשוני את תמיסת ציפוי הפח הצמיגה שנותרה על פני הלוח. לאחר מכן, ניתן להשתמש במים דה-יוניים עבור שטיפות מרובות כדי להבטיח כי פני השטח של המעגל נקי וללא שאריות. על מנת לשפר עוד יותר את איכות המעגל, יתבצע גם טיפול לאחר טבילה. פתרונות ספציפיים לאחר טבילה, כגון תמיסת ראד, ייבחרו בהתאם לצרכים של מוצרים שונים כדי להסיר מזהמים אורגניים בעלי קוטביות גבוהה על פני הפח ומשטח המעגל, ובכך להפחית ביעילות את זיהום יונים על פני השטח; תמיסת RPT משמשת במיוחד להסרת מזהמים אורגניים לא-קוטביים על פני הפח, ומפחיתה את האפשרות של שינוי צבע על פני הפח לאחר הלחמה מחדש. לאחר סדרה של טיפולי ניקוי ואחרי השרייה, המעגל נכנס לתהליך הייבוש. באמצעות בקרת טמפרטורה וזמן מתאימים, המעגל מיובש היטב כדי להיכנס לתהליך הבא במצבו האופטימלי.