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等离子清洗多层软硬结合PCB板连接通孔原理

Jun. 21, 2024

印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)是一类按照预先设计的电路,利用印刷法,在绝缘基板的表面或其内部形成的用于元器件之间连接的导电图形线路板。印制线路板是互连元器件,其主要功能是把电子元件或电子组合元器件(如芯片)装在印制板的一定位置上,然后将元件类的引线焊接在印制电路板表面上的焊盘或焊垫上,从而互连成为具有电气功能的印制电路板。

软硬结合印制电路板(Rigid-flex PCB)是PCB朝着高精度、高密度和高可靠性,不断缩小体积,降低成本,提高性能的发展道路上孕育而生的一类高端PCB产品。

Rigid-flexPCB的结构就是在挠性板两面再粘结两个刚性的外层。刚性PCB上的电路,与挠性PCB的电路通过金属化孔实现电气连通。而每个刚挠性PCB上有一个或多个刚性区和一个或多个挠性区,如图1-1所示。即一块挠性板与几块刚性PCB的结合,采用钻孔和镀覆孔工艺方法实现电气互连。这种印制电路板多为多层的刚挠性印制电路板形式。

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图1-1 手机用多层Rigid-flex PCB

等离子清洗多层软硬结合PCB板连接通孔原理

等离子体是物质的一种存在状态,通常情况下物质以固态、液态、气态3种状态存在,但在一些特殊的情况下可以以第四种状态存在。这类物质所处的状态称为等离子体状态。等离子体中存在下列物质:处于高速运动状态的电子;处于激活状态的中性原子、分子、原子团(自由基);离子化的原子、分子;分子解离反应过程中生成的紫外线;未反应的分子、原子等,但物质在总体上仍保持电中性状态。

等离子体清洗原理

Rigid-flex PCB刚挠结合区钻通孔过后,孔壁会产生大量的钻屑,必须使用相应的技术去除该钻污。同时,为提高镀铜与孔壁的结合能力,去钻污过程中往往将孔壁有机材料部分蚀刻几个微米。PCB去钻污的方法很多,分为干法和湿法。Rigid-flex PCB去钻污清洗现在主要通过在真空环境下通过等离子体除去孔壁的钻污的干法处理。

等离子清洗多层软硬结合PCB板钻污可看作是高度活化状态的等离子气体与孔壁高分子材料及玻璃纤维发生气固化学反应,同时生成的气体产物和部分未发生反应的粒子被抽气泵排出,是一个动态反应平衡过程。在去钻污中,等离子的生成必须具备如下几个条件:充入气体之前,等离子清洗机腔体内必须抽成一定的真空度,一般在0.2~0.5Torr之间;向腔体充入气体后,必须保持一定的真空度;充入气体后必须向腔体内施加高频高压电场。

Rigid-flexPCB通孔去钻污使用的气体是CF4和O2。CF4和O2输入至等离子清洗机真空腔体后,在等离子发生器的高频高压电场作用下,CF4,O2气体发生离解或相互作用生成含有自由基,原子,分子及电子的等离子气体氛:

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等离子体中的自由基,正离子与孔壁上高分子有机材料(C、H、O、N)发生化学反应。

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与由SiO2和Si组成玻璃纤维发生化学反应:

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在等离子体化学反应中,起到化学作用的粒子主要是正离子及自由基粒子。自由基在化学反应过程中能量传递的“活化”作用,处于激发状态的自由基具有较高的能量,易于与物体表面分子结合时会形成新的自由基,新形成的自由基同样处于不稳定的高能量状态,很可能发生分解反应,在变成较小分子同时生成新的自由基,这种反应过程还可能继续进行下去,最后分解成水、二氧化碳之类的简单分子。在另一些情况下,自由基与物体表面分子结合的同时,会释放出大量的结合能,这种能量又成为引发新的表面反应推动力,从而引发物体表面上的物质发生化学反应而被去除

带正电荷的阳离子有加速冲向带负电荷表面的倾向,此时使物体表面获得相当大的动能,足以撞击去除表面上附着的颗粒性物质,我们在这种现象称为溅射现象,而通过离子的冲击作用可极大促进物体表面化学反应发生的几率。

然后,气体产物和部分未发生反应的粒子被真空发生装置抽走,真空中的等离子气氛不断得到更新,以保证等离子反应的均匀性。

在等离子清洗蚀刻过程中,除发生等离子化学反应,等离子体还与材料表面发生物理物理反应。等离子体粒子将材料表面的原子或附着材料表面的原子打掉,有利于清洗蚀刻反应。


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