ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии
F, 9 этаж, здание Кэчуан, научно-технический инновационный парк Цюаньчжи, улица Шасун, подрайон Шацзин, район Баоань, город Шэньчжэнь
ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии
F, 9 этаж, здание Кэчуан, научно-технический инновационный парк Цюаньчжи, улица Шасун, подрайон Шацзин, район Баоань, город Шэньчжэнь
2026-08-02
В современной электронной промышленности переход на платы с заполненными сквозными отверстиями (filled vias) стал не просто трендом, а необходимостью для обеспечения надежности высокочастотных и мощных устройств. Однако этот технологический шаг создает серьезную проблему на этапе подготовки поверхности перед гальваническим осаждением меди: как обеспечить идеальную адгезию нового слоя меди к уже существующему медному покрытию внутри и снаружи отверстия, не повредив при этом смоляную или эпоксидную заглушку? Ответ кроется в точной настройке процесса микротравления. Раствор для микротравления здесь выступает не просто как очиститель, а как высокоточный инструмент, определяющий механическую прочность межслойных соединений.
Наша практика показывает, что более 60% случаев отслоения дорожек или разрыва цепей в многослойных платах связаны именно с некорректно подобранным режимом микротравления. Слишком агрессивный состав разрушает структуру заглушки, приводя к образованию микропустот (voids), а слишком слабый — оставляет оксидную пленку, которая действует как изолятор. В этой статье мы разберем физико-химические основы процесса, приведем конкретные параметры настройки и поделимся опытом оптимизации линий травления, основываясь на реальных производственных кейсах.
Традиционное микротравление печатных плат рассчитано на работу с открытой медной поверхностью. Химический состав подбирается так, чтобы равномерно снять 1–3 мкм меди, создавая микрошероховатость для лучшего сцепления. Но когда отверстие заполнено полимерным материалом (чаще всего эпоксидной смолой с отвердителем или специализированной пастой на основе диоксида кремния), ситуация кардинально меняется.
Полимерные заглушки имеют совершенно иную химическую стойкость по сравнению с медью. Многие стандартные кислые растворы для микротравления, содержащие сильные окислители, могут вызывать набухание или частичное растворение полимерной матрицы. Это приводит к двум критическим дефектам:
Именно поэтому требуется специализированный раствор для микротравления, который обладает селективностью: он должен активно взаимодействовать с медью, оставаясь инертным к полимерным материалам заглушек. Компании, такие как ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии, уделяют особое внимание разработке таких селективных формул, учитывая сложную химию современных материалов для заполнения отверстий.
Чтобы правильно настроить процесс, необходимо понимать, что происходит на границе раздела фаз “медь-заглушка-раствор”. Процесс микротравления в данном случае является электрохимической реакцией окисления-восстановления, контролируемой диффузией реагентов к поверхности и отводом продуктов реакции.
Основная задача раствора — окислить металлическую медь (Cu⁰) до ионов меди (Cu²⁺), которые затем переходят в раствор в виде комплексных соединений. В системах для плат с заглушенными отверстиями критически важно соотношение окислителя и кислоты.
Если концентрация окислителя слишком высока, потенциал системы смещается в область, где может начаться окисление органических компонентов заглушки. Мы наблюдали случаи, когда использование персульфата натрия в высоких концентрациях приводило к появлению трещин на поверхности эпоксидных заглушек уже через 30 секунд погружения. Оптимальный раствор для микротравления должен поддерживать потенциал на уровне, достаточном для быстрого растворения меди, но ниже порога окисления полимерных связей C-C и C-O.
Комплексообразователи (например, хлорид-ионы в сернокислых системах или специальные органические лиганды) играют роль стабилизаторов. Они предотвращают выпадение оксида меди в осадок на поверхности платы, что особенно важно для глухих и скрытых отверстий, где конвекция раствора затруднена. Без эффективного комплексообразования продукты травления забивают устье отверстия, создавая эффект “ложного дна”, что делает невозможным качественное гальваническое осаждение в глубине via.
Еще один часто игнорируемый параметр — смачиваемость поверхности заглушки. Полимеры обычно гидрофобны. Если раствор для микротравления имеет высокое поверхностное натяжение, он будет скатываться с поверхности заглушки, оставляя сухие пятна или пузыри воздуха внутри микроотверстий. Это приводит к локальным пропускам травления (“слепым зонам”), где адгезия нового слоя меди будет нулевой.
Для решения этой проблемы в современные составы добавляют неионогенные ПАВ (поверхностно-активные вещества), которые снижают поверхностное натяжение до 30–35 дин/см. Это обеспечивает проникновение раствора в отверстия диаметром менее 0,15 мм и равномерное травление по всей глубине. Однако выбор ПАВ должен быть осторожным: некоторые пенообразователи трудно удаляются при промывке и могут вызывать дефекты пайки в дальнейшем.
Настройка линии микротравления — это не разовое действие, а итеративный процесс, требующий контроля нескольких переменных. Ниже приведена методика, которую мы используем при запуске новых химических линий на производстве.
Первым шагом всегда является идентификация типа заполняющего материала. Эпоксидные смолы, полиимиды и пасты на основе диоксида кремния ведут себя по-разному. Проведите тест на стойкость: погрузите образец чистой заглушки (без меди) в предполагаемый раствор для микротравления на 5 минут при рабочей температуре. Взвесьте образец до и после. Потеря массы более 0,5% указывает на неприемлемую агрессию состава по отношению к полимеру. В нашей практике мы столкнулись с ситуацией, когда клиент использовал раствор на основе хромовой кислоты для плат с полиимидными заглушками, что привело к полному разрушению структуры заполнения. Переход на селективный состав на основе персульфата с ингибиторами решил проблему.
Скорость травления меди экспоненциально зависит от температуры. Для большинства селективных растворов оптимальный диапазон составляет 30–40°C. Повышение температуры выше 45°C резко увеличивает риск повреждения заглушки и испарения активных компонентов. Время травления должно быть рассчитано исходя из требуемой глубины снятия металла (обычно 1,5–2,5 мкм). Используйте формулу: t = h / V, где h — требуемая глубина, V — скорость травления (определяется экспериментально для данной концентрации). Начинайте с минимального времени и постепенно увеличивайте его, контролируя профиль шероховатости.
Для плат с высоким аспектным отношением отверстий (глубокие и узкие via) статического погружения недостаточно. Необходимо использовать барботаж воздухом или ультразвуковую обработку. Однако ультразвук опасен для целостности заглушек: слишком высокая мощность может вызвать кавитационную эрозию полимерного материала. Мы рекомендуем начинать с мощности 0,5 Вт/см² и частоты 40 кГц, внимательно осматривая поверхность под микроскопом на предмет микротрещин. Распылительная камера (spray etching) часто предпочтительнее, так как она обеспечивает лучший массообмен без риска кавитационного повреждения.
Концентрация раствора для микротравления должна поддерживаться в узких пределах. Автоматическая система дозирования должна добавлять концентрат и воду для компенсации испарения и расхода реагентов. Критическим параметром является содержание ионов меди в ванне. При накоплении меди свыше 20–25 г/л скорость травления падает, а селективность снижается. Регулярный анализ титрованием (не реже 2 раз в смену) обязателен. Игнорирование этого шага приводит к нестабильности качества от партии к партии.
После микротравления на поверхности остаются остатки окислителя и ионы меди. Если их не удалить полностью, они продолжат реакцию под слоем будущего фоторезиста или гальванического покрытия, вызывая коррозию (“подтравливание”). Используйте каскадную промывку в деионизованной воде с удельным сопротивлением не менее 10 МОм·см. Последний этап — кратковременная обработка слабым раствором антиоксиданта (passivation remover), чтобы предотвратить мгновенное окисление чистой меди на воздухе перед загрузкой в гальваническую ванну.
Даже при наличии качественного химического оборудования процесс может пойти неправильно из-за человеческих факторов или неверных исходных данных. Рассмотрим наиболее частые проблемы, с которыми сталкиваются инженеры-технологи.
Симптомы: В центре платы слой меди снят на 3 мкм, а по краям — только на 1 мкм. Это приводит к разной адгезии и возможному отслоению дорожек по периметру.
Причина: Эффект “края” в распылительных камерах или неравномерная циркуляция в ванне погружения. Также возможно истощение раствора в зонах с низкой конвекцией.
Решение: Увеличьте давление распыла в центральных форсунках или установите дополнительные мешалки в ванне. Проверьте геометрию расположения плат в держателях (rack): они не должны экранировать поток раствора друг от друга. Использование раствора для микротравления с улучшенными реологическими свойствами (меньшая вязкость) также помогает выровнять профиль травления.
Симптомы: Под микроскопом видны мелкие ямки или неровности на поверхности полимерной заглушки после травления.
Причина: Агрессивное воздействие окислителя на неоднородности полимерной структуры или наличие микропузырьков газа, застрявших на поверхности во время процесса.
Решение: Снизьте концентрацию окислителя на 10–15% и увеличьте время обработки для компенсации скорости. Добавьте в состав смачиватель (surfactant), способствующий быстрому отрыву газовых пузырьков. В одном из проектов для крупного производителя автомобильной электроники мы решили эту проблему, заменив стандартный персульфатный состав на специализированный продукт RS-306 от компании Жуйшисин, который содержит пакет ингибиторов, защищающих органические материалы.
Симптомы: После нанесения нового слоя меди и проведения теста на отрыв (peel test) наблюдается разрыв по границе старого и нового слоя.
Причина: Недостаточная шероховатость поверхности (слишком мягкое травление) или наличие пассивирующей оксидной пленки, образовавшейся из-за плохой промывки.
Решение: Увеличьте время травления или температуру. Проверьте качество промывки между этапами. Убедитесь, что раствор для микротравления не перегружен ионами меди. Иногда помогает введение короткого этапа активации в слабой кислоте перед гальваникой.
Выбор химии определяет не только качество продукта, но и экономику процесса. Ниже приведено сравнение основных типов растворов, применяемых в индустрии.
| Параметр | Сернокислый + Персульфат (AMS) | Хлорид-медная система (Cupric Chloride) | Специализированные селективные составы (например, RS-306/RS-859) |
|---|---|---|---|
| Селективность к полимерам | Средняя. Требует тщательного контроля pH и температуры. | Низкая. Может атаковать некоторые типы эпоксидных смол. | Высокая. Содержит ингибиторы коррозии органики. |
| Скорость травления | Высокая (1–2 мкм/мин). | Средняя (0,5–1 мкм/мин). | Регулируемая, стабильная. |
| Влияние на экологию | Требует нейтрализации сульфатов. Относительно безопасен. | Сложная утилизация из-за высокого содержания меди и хлоридов. | Оптимизирован для снижения нагрузки на очистные сооружения. |
| Стоимость владения | Низкая стоимость реагентов, но высокий расход воды. | Средняя. Требуется регенерация раствора. | Выше стоимость литра, но ниже процент брака и переделок. |
| Применимость для заглушенных via | Допустима с ограничениями. | Не рекомендуется для чувствительных полимеров. | Рекомендуется для High-Reliability плат. |
Как видно из таблицы, для массового производства недорогой потребительской электроники могут подходить стандартные AMS-растворы. Однако для изделий класса Automotive, Aerospace или Medical, где цена ошибки чрезвычайно высока, использование специализированных составов, таких как линейка продуктов от ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии, экономически оправдано. Снижение процента брака даже на 0,5% окупает разницу в стоимости химии многократно.
Настройка параметров — это только половина дела. Вторая половина — это постоянный мониторинг процесса. Без измерений вы не управляете процессом, а надеетесь на удачу.
Цель микротравления — создать определенную шероховатость. Слишком гладкая поверхность (Ra < 0,2 мкм) не обеспечит механического зацепления (mechanical interlocking). Слишком грубая (Ra > 0,8 мкм) может привести к возникновению точек напряжения и разрыву тонкого слоя меди при термическом расширении. Оптимальный диапазон Ra для большинства применений составляет 0,3–0,5 мкм. Используйте профилометр или атомно-силовой микроскоп для периодического контроля.
Это основной функциональный тест. Согласно стандартам IPC-TM-650, прочность отрыва медной фольги от основания должна составлять не менее 1,1 Н/мм (для фольги толщиной 35 мкм). Для плат с заглушенными отверстиями важно проводить тест не только на плоской поверхности, но и проверять целостность перехода через via. Разрыв не должен происходить по интерфейсу “старая медь — новая медь”.
Раз в неделю или при смене партии сырья необходимо делать шлифы плат и изучать их под электронным микроскопом. Ищите следующие дефекты:
Этот метод дает самую полную картину того, как ваш раствор для микротравления взаимодействует со сложной геометрией платы.
Многие руководители производств считают, что качественная химия — это дорого. Давайте посчитаем реальную стоимость. Цена брака одной многослойной платы с заглушенными отверстиями может достигать десятков долларов. Если из-за некачественного травления брак составляет 2%, то на партии в 10 000 плат вы теряете эквивалент 200 плат. Стоимость замены дешевого реагента на премиальный селективный раствор для микротравления составляет доли цента на плату. Математика очевидна: инвестиции в качественную химию и её правильную настройку напрямую влияют на чистую прибыль.
Кроме того, современные растворы позволяют снизить энергозатраты. Работа при более низких температурах (30°C вместо 45°C) экономит электроэнергию на нагрев ванн. Стабильность состава уменьшает частоту слива и замены ванны, что снижает нагрузку на систему очистки сточных вод и расходы на утилизацию химических отходов.
Выбор химического партнера так же важен, как и выбор самого реагента. Вам нужен не просто продавец банок с жидкостью, а технологический консультант. Компания ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии, являясь национальным «малым гигантом» в сфере электронных материалов с 2005 года, предлагает именно такой подход. Их продукция, включая микротравильные растворы RS-306 и RS-859, разработана с учетом специфики современных плат высокой плотности монтажа (HDI).
Преимущество работы с таким производителем заключается в возможности кастомизации. Если у вас уникальная комбинация материалов подложки и заглушки, их R&D центр может адаптировать формулу под ваши нужды. Это недоступно при покупке стандартной “баночной” химии у дистрибьюторов. Полный цикл разработки и собственная научная база позволяют быстро реагировать на изменения в технологиях производства печатных плат.
Полная замена раствора требуется редко, если работает система регенерации и автоматического поддержания концентрации. Обычно раствор работает до накопления предельной концентрации ионов меди (около 20–25 г/л) или загрязнения органическими примесями. Вместо полного слива практикуется непрерывное или частичное обновление: часть отработанного раствора удаляется и заменяется свежим концентратом и водой. Периодичность контроля — ежедневно, полная замена — по результатам анализа загрязненности органикой (COD/BOD).
Теоретически да, если все платы имеют схожую конструкцию (тип меди, тип заглушки). Однако если вы производите одновременно платы с эпоксидными заглушками и платы без заполнения (или с керамическим заполнением), лучше разделить линии или использовать универсальный, но менее оптимизированный состав. Идеальный вариант — иметь отдельную ванну для высокотехнологичных HDI плат с селективным раствором для микротравления, чтобы гарантировать максимальное качество.
Большинство растворов для микротравления имеют кислую природу и содержат окислители. Необходима обязательная вентиляция рабочих зон для удаления аэрозолей кислоты. Персонал должен использовать средства индивидуальной защиты: кислотостойкие перчатки, защитные очки и фартуки. Важно избегать контакта раствора с органическими растворителями, так как это может привести к бурной реакции. Системы аварийной промывки глаз и кожи должны быть доступны в непосредственной близости от ванны.
Да, влияет значительно. Медь склонна к быстрому окислению на воздухе. Если плата хранилась более 3–6 месяцев после сверления и металлизации, на поверхности образуется толстая стойкая оксидная пленка. Стандартное микротравление может не справиться с ней равномерно. В таких случаях требуется предварительная стадия интенсивной очистки или увеличение времени травления. Рекомендуется соблюдать принцип FIFO (First In, First Out) и не допускать длительного хранения полуфабрикатов перед этапом микротравления.
Настройка параметров микротравления для плат с заглушенными отверстиями — это баланс между химической активностью и селективностью. Ошибки на этом этапе необратимы и приводят к потере надежности всего электронного узла. Ключ к успеху лежит в понимании взаимодействия компонентов раствора для микротравления с материалами платы, строгом контроле температурно-временных режимов и регулярном мониторинге качества.
Не экономьте на качестве химии и диагностике оборудования. Инвестиции в правильные технологические процессы и партнерство с опытными поставщиками, такими как ООО Шэньчжэнь Жуйшисин Технологии, обеспечивают стабильность производства и конкурентоспособность вашей продукции на мировом рынке. Помните: идеальная адгезия начинается с правильно настроенного микротравления.
Если вы столкнулись с проблемами адгезии или хотите оптимизировать текущий процесс, мы готовы провести аудит вашей технологической линии и предложить персонализированное решение. Получить консультацию по выбору раствора для микротравления можно прямо сейчас, связавшись с нашими техническими специалистами.
