Noodzaak van plasmareiniging vóór laminering van meerlaagsplaten

1. Achtergrond en kernpunten

Bij de productie van meerlaagse PCB's worden binnenkernen, prepreg en koperfolie door lamineren onder hitte/druk aan elkaar gehecht. Verontreinigingen (oliën, oxiden, stof) op oppervlakken vóór het lamineren veroorzaken:

• Zwakke grensvlakhechting: Leidt tot delaminatie of blaasvorming;

• Verslechterde signaalintegriteit: Holtes verhogen het diëlektrische verlies (Df) en de signaalreflectie;

• Verminderde thermomechanische betrouwbaarheid: Een CTE-mismatch concentreert de spanning en versnelt het vermoeiingsfalen.

2. Mechanismen van plasmareiniging

Bij plasmareiniging wordt geïoniseerd gas (O₂, N₂, Ar) gebruikt om reactieve soorten (elektronen, ionen, radicalen) te genereren voor:

• Fysieke reiniging:

  • Verwijdert nanodeeltjes (

  • Etst het oppervlak om de ruwheid te vergroten (Ra=0,5–2 μm).

• Chemische modificatie:

  • Oxideert organische stoffen (bijvoorbeeld O₂-plasma ontleedt oliën in CO₂/H₂O);

  • Introduceert polaire groepen (-OH, -COOH), waardoor de oppervlakte-energie stijgt (20–30→50–70 mN/m).

• Oppervlakte-activering:

  • Verbetert de bevochtigbaarheid van het hars voor een betere vloei van de prepreg.

3. Noodzaakanalyse

(1) Verbeterde grensvlakbinding

• Gegevens: De pelsterkte neemt toe van 0,5 kN/m tot 1,2–1,5 kN/m (IPC-TM-650 2.4.8);

• Vermindering van fouten: Het risico op delaminatie daalt met 80% (SEM-doorsnedeanalyse).

(2) Verbeterde diëlektrische prestaties

• Leegtecontrole: Post-reiniging void area

• Signaalverliesreductie: Het invoegverlies neemt af met 0,2–0,3 dB/cm @10 GHz.

(3) Processtabiliteit

• Uniformiteit: Omvat complexe structuren (blinde via's, fijne sporen);

• Eco-naleving: Vervangt agressieve chemicaliën (H₂SO₄/H₂O₂) en vermindert de hoeveelheid vluchtige organische stoffen/afvalwater.

4. Belangrijkste procesparameters

• Gasselectie:

  • O₂: Efficiënte verwijdering van organische stoffen, maar kan koper overmatig oxideren;

  • Ar/N₂-mengsel: Fysiek etsen voor gevoelige materialen;

  • H₂: Vermindert kleine oxiden.

• Kracht en tijd:

  • RF-vermogen: 300–1000 W (kamerafhankelijk);

  • Duur: 30–180 sec (balans tussen schoonmaken en beschadigen).

• Vacuümniveau:

  • Basis druk

5. Kosten-batenanalyse en branchevalidatie

• Kostenvergelijking:

  Methode	Kapitaaluitgaven	OpEx	Efficiëntie
  Plasmareiniging	Hoog	Medium	Hoog
  Chemische reiniging	Laag	Hoog	Medium
  Ultrasoon	Medium	Medium	Laag

• Normen:

  • IPC-6012 vereist een grensvlaksterkte ≥0,8 kN/m;

  • In de automobielindustrie (AEC-Q200) en de lucht- en ruimtevaartindustrie (NASA-STD-8739) is oppervlaktevoorbehandeling verplicht.

6. Uitdagingen en oplossingen

• Uitdaging 1: Overoxidatie van koper:

  • Oplossing: Ar/H₂-mengsel (4:1) onderdrukt oxidatie;

• Uitdaging 2: Uniformiteit van grote panelen:

  • Oplossing: Meervoudige elektrodenreeksen of transportbandsystemen;

• Uitdaging 3: Statische lading:

  • Oplossing:Ionisatoren neutraliseren ladingen om te voorkomen dat stof zich hecht.