自 1936 年,保罗·艾斯纳正式发明了 PCB 制作技术,到现在,已过去 80 余年,PCB 迅猛发展,并且成为电子行业必不可少的基础。虽然 PCB 一般只占成品电路板 5~10%的成本,但 PCB 的可靠性,却远比单一的元器件重要——元器件坏了,电路板尚可修理,而 PCB 坏了,电路板就只能报废!+ \( c, u5 Z. q, l! o
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说到可靠性,这就不得不提起关于 PCB 的孔金属化问题了。 . v' ?, `; G1 `4 U
7 w# K4 W6 }; Z) p孔金属化,它的核心作用,就是通过在孔壁镀铜,实现 PCB 层与层之间的导通,它是双面板、多层板能够发挥作用的核心关键点,因此,许多电子行业的巨头,如苹果、华为等,都对此极其重视。
5 P4 ~0 I9 B6 f2 ~+ G但其实,孔金属化技术并不复杂,可以简单的分为两个部分:电镀铜前准备、电镀铜。而电镀铜的好坏,又在很大程度上取决于电镀铜前准备。
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4 M7 g" |* R- r. m- F因此,业内人士往往会把关于 PCB 可靠性的问题,聚焦到电镀铜前准备的部分。 6 Q3 F/ a f/ z9 n
目前行业主流的电镀铜前准备工艺,主要有三种:沉铜、黑孔、黑影。(还有胶体钯、金属灌浆等,但非目前主流,此处不作讨论)
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% e, Y- V* }! q 一、沉铜
# E$ b; A- Q- ?; K4 s. {* ?沉铜,也称化学沉铜,其主要原理是采用化学中的置换反应,在孔壁上沉积一层铜,以作为后续电镀铜的导电引线。假如是常规的沉薄铜,它的厚度一般为 0.5μm 左右。作为最传统的电镀铜前准备工艺,它具有如下优缺点:# b# j# y/ F% u( V
9 v* w) [8 X% x4 x. h2 k优点: . Q+ }" h; w* E2 g/ i
(1)金属铜具有优良的导电性能(电线里面,常规就采用铜线作为导电);
& p9 }; E. u$ {+ u' K0 w; `! @(2)厚度可调整范围大,适应性广(目前业内最低在 0.3μm 左右,最高可到 30μm,直接代替后续的电镀铜工艺); 3 `. i/ W' S G, Z) K3 K* \3 J
(3)工艺成熟稳定,可以适用于所有的线路板品类产品(PCB/FPC/RFPCB/载板/金属基板/陶瓷基板等等)。
, d& o; B! v2 l3 M, E缺点:
! i! N8 z. v& C) V. b9 P6 M(1)含甲醛,对操作人员健康不利; $ l( W" b0 ~. q, ^, p- W! G
(2)设备投资大,生产成本高,环境污染不小; 7 y* P8 H9 J, e' K+ Z0 e4 N
(3)时效管控短,一般有效时间为 3~6 小时。 & n+ H2 i" h. l0 E1 p+ r
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* c. i* Z7 V3 n0 V 二、黑孔
' q$ ?" C4 C# b3 h/ h4 \5 g$ _黑孔,属于直接电镀技术中的一种,其主要原理是采用物理原理,使碳粉吸附在孔壁表面,形成一层导电层,以作为后续电镀铜的导电引线。通常情况下,其厚度为 0.5~1μm。作为目前主流的电镀铜前准备工艺之一,它具有如下优缺点:
- E2 I% `: f" ?9 s+ q+ C2 M优点: " S- U' @# A9 z$ D
(1)不含甲醛,对作业人员健康影响小,且对环境的污染小; $ T5 z8 s$ m$ @
(2)设备投资不大,废物处理更简单,工艺成本比沉铜低; 7 \, ~7 C9 W- i8 y$ \: S1 W# f4 f4 q
(3)药水与流程相对减少,时效性可达 48H,更便于维护与管理。
7 W# v& D2 A I缺点: * j4 e0 F* s! ~" v: c6 h( r
(1)在导电性能方面,导电碳粉会弱于沉积铜层;
' u( S b1 G0 R3 g) Z" l q6 o(2)其适用性不如沉铜广,因此,虽然已经被大规模运用,但目前业内主要用于双面板,高端的如 HDI 等产品,几乎不采用 " q- N ~; D+ }3 k
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9 d4 k8 [/ f) b e' S: C; F2 R 三、黑影
* y* I$ a0 L3 b; G' o( P黑影,严格意义上来说,算是黑孔工艺的进一步发展,其原理、优缺点,都类似,并且要优于黑孔。其主要区别是:黑孔的导电层为碳粉,而黑影的导电层则为石墨。 7 d: H m j+ Z3 m8 u- W% ~4 Y
此外,黑孔一般不会用于高端的产品,或者搭配复杂的工艺,但黑影可以,黑影工艺已部分替代沉铜,广泛地应用于高端线路板,如 HDI 板、IC 载板等,甚至,有时黑影工艺会优于沉铜工艺,如选择性图形电镀。 3 C/ f) v: x. J1 a. ~1 i2 B% O+ _. j
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6 ~% L' M8 `( C ]/ H( M" u如上所述,大家可能会觉得沉铜工艺会比黑孔、黑影工艺更好,如果笼统地来看,业内一般也是这么认为的,但如果涉及到实际的应用层面,则不尽然,每一种 PCB 工艺,都会有它的优缺点,进而确立它在实际应用中的地位,假如确实已经全面落后,那自然会被行业所淘汰。% o3 k# n% [, B$ m% H, W" q
因此,认为效果方面沉铜>黑影>黑孔,可以作为一个参考答案,但却不能作为一个最终答案,因为,它还涉及到各个工艺使用工厂的实际情况,以及工艺中所采用的设备、药水、参数等等。
# f" Y/ J5 w- O# l, F7 \$ H: b所以,真实地来看,工艺只是为了制作产品的手段,只要生产出的产品,能够满足出货的要求,并且,生产商也能获得满意的利润,那么,这个工艺就是可以采用的。
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经过工厂验证,华秋作为主攻中高端方向的 PCB 供应商,为满足客户需求,实现高可靠生产,华秋决定采用目前最为稳定与成熟的沉铜工艺,以确保更优质的交付品质——虽然成本更高,但合适的,才是最好的!( f. m2 u2 u' R2 T, r$ U
作为出色的线上 PCB 快板打样及中小批量生产商,华秋不断优化工艺水准,提升管理能力。
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