I fori metallizzati forniscono collegamenti elettrici tra diversi strati di rame in una scheda a circuito stampato multistrato. Affinché tali collegamenti rimangano affidabili, la parete del foro forato deve essere opportunamente preparata prima della metallizzazione in rame.
Un passaggio fondamentale di tale preparazione è la desmearing.
Anche se la desmearing non è visibile sulla scheda a circuito stampato finita, una preparazione scorretta della parete del foro può causare vuoti nella metallizzazione, collegamenti deboli tra gli strati interni e una ridotta affidabilità durante l’assemblaggio o il funzionamento a lungo termine.
Le schede a circuito stampato multistrato vengono normalmente forate dopo che i singoli strati di rame e i materiali dielettrici sono stati laminati insieme.
Durante la foratura meccanica, la punta del trapano genera calore e attrito. Ciò può ammorbidire la resina epossidica nel laminato e farla diffondere sulla parete del foro forato. Il residuo risultante è noto come resin smear o drill smear.
La contaminazione può coprire parzialmente i bordi esposti del rame dello strato interno. Se rimane sulla parete del foro, può interferire con la connessione elettrica tra il barilotto di rame elettrodepositato e gli strati interni di rame.
Il desmearing è un processo di preparazione della parete del foro eseguito dopo la foratura e prima della deposizione di rame elettroless.
Il desmearing non crea di per sé la connessione elettrica. Piuttosto, prepara la parete del foro affinché i successivi processi di metallizzazione ed elettrodeposizione possano formare un barilotto di rame continuo.
Resina residua sul foro prima della desmearing rispetto a una parete del foro correttamente preparata e metallizzata.
Un foro metallizzato passante deve collegarsi ai pad o ai piani di rame sugli strati interni. Quando la resina residua ricopre il bordo di rame esposto, il rame depositato potrebbe non formare una connessione completa con tale strato. Una corretta desmearing elimina l’ostacolo e consente al processo di metallizzazione di raggiungere il rame degli strati interni.
Il rame elettroless deve ricoprire interamente la parete del foro forato prima che lo spessore richiesto di rame venga ottenuto mediante elettrodeposizione. Una parete del foro male preparata o contaminata può causare una copertura incompleta di rame o vuoti nella metallizzazione. La pulizia e la condizionatura della superficie contribuiscono a creare una base idonea per la metallizzazione.
Durante il montaggio e il funzionamento della scheda a circuito stampato (PCB), la scheda è soggetta a variazioni di temperatura. Il laminato e il rame si espandono a velocità diverse, generando sollecitazioni meccaniche sul barilotto dei fori metallizzati. Qualsiasi punto debole o connessione incompleta all’interfaccia degli strati interni può aumentare il rischio di connessioni intermittenti o di circuiti aperti durante i cicli termici.
Queste strutture possono rendere più difficoltosi i processi di pulizia, attivazione e ricoprimento in rame. Il processo di desmear deve pertanto essere adeguato al materiale del laminato e alla geometria dei fori.
Desmear chimico
Il desmear chimico, comunemente basato su un processo al permanganato alcalino, è ampiamente utilizzato per le schede a circuito stampato multistrato convenzionali a base di resina epossidica. Un tipico processo chimico comprende le fasi di rigonfiamento, rimozione della resina e neutralizzazione. I parametri del processo devono essere controllati per rimuovere lo smear senza causare un attacco eccessivo sul materiale dielettrico.
Plasma desmear
Il trattamento al plasma utilizza gas reattivi per rimuovere i residui organici dai fori perforati. Può essere impiegato per determinati materiali dielettrici ad alte prestazioni, flessibili, per applicazioni RF o resistenti ai prodotti chimici, nei quali il processo chimico standard potrebbe non fornire il risultato richiesto.
In alcune applicazioni, i trattamenti chimico e al plasma possono essere combinati. Il metodo corretto dipende dal sistema di resina, dalla costruzione del materiale e dai requisiti di affidabilità.
I termini sono correlati, ma non sono sempre intercambiabili.
Il desmear rimuove principalmente i residui di resina prodotti durante la perforazione.
L’etchback rimuove intenzionalmente una quantità controllata di materiale dielettrico dalla parete del foro. Ciò può esporre una maggiore porzione del bordo del rame degli strati interni e creare una connessione tridimensionale più robusta tra lo strato interno e il barilotto di rame elettrodepositato.
Il trattamento richiesto deve essere definito in base alle specifiche della scheda a circuito stampato (PCB), al sistema di materiali utilizzato e ai criteri di accettazione applicabili.
Un trattamento eccessivo può danneggiare anche la parete del foro o causare un’eccessiva recessione della resina. Per tale motivo, la desmearing è un processo produttivo controllato, non una semplice operazione di pulizia.
I produttori di PCB controllano normalmente la preparazione dei fori mediante una combinazione di monitoraggio del processo e ispezione. A seconda delle specifiche del PCB, la verifica può includere:
L’ispezione di sezioni trasversali è particolarmente utile perché rivela lo stato del cilindro di rame e il suo collegamento con gli strati interni.
Quando sono accettabili materiali alternativi, ciò va discusso anche prima della produzione, poiché diversi sistemi di resina possono reagire in modo diverso al processo di desmear.
Il desmear è una fase critica tra la foratura e la metallizzazione dei fori nella produzione di PCB multistrato.
Rimuovendo i residui di foratura, esponendo il rame degli strati interni e preparando la parete del foro per la metallizzazione, un processo di desmear correttamente controllato contribuisce a ottenere connessioni metalliche attraverso il foro continue e affidabili.
Per le schede PCB multistrato standard, le schede HDI e le applicazioni ad alta affidabilità, la corretta preparazione delle pareti dei fori costituisce una fondamentale base per le prestazioni a lungo termine delle PCB.
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