Принцип горизонтального гальванічного покриття повністю пояснюється в одній статті!

З розвитком технологій мікроелектроніки виробництво друкованих плат швидко розвивається у напрямку багатошарового, багатошарового, функціонального та інтегрованого. Традиційний процес вертикального гальванічного покриття більше не може відповідати вимогам високої{0}}якості та високої{1}}надійності з’єднувальних отворів. Технічні вимоги. Тому з’явилася технологія горизонтального гальванічного покриття. Він є продовженням розвитку технології вертикальної гальваніки, тобто нової технології гальванічного нанесення, розробленої на основі технології вертикальної гальваніки. Сьогодні ми познайомимо з принципом горизонтальної гальваніки!

Принцип горизонтального покриття

Спосіб і принцип горизонтального і вертикального гальванічного покриття однакові. Вони повинні мати полюси інь і ян. Електродна реакція відбувається після електризації, яка іонізує основні компоненти електроліту, в результаті чого заряджені позитивні іони переміщуються в негативну фазу зони електродної реакції; заряджені негативні іони переміщуються в позитивну фазу електродної реакційної зони, що призводить до осадження металу покриття та виділення газу. Оскільки процес осадження металу на катоді поділяється на три етапи: гідратовані іони металу дифундують до катода; другий етап – коли гідратовані іони металу проходять через подвійний електричний шар, вони поступово зневоднюються і адсорбуються на поверхні катода; третій крок - адсорбція на поверхні катода. Іони металу на поверхні катода приймають електрони і потрапляють в металеву решітку. Через статичну електрику цей шар менший за зовнішній шар Гельмгольца і на нього впливає тепловий рух. Розташування катіонів не таке щільне і акуратне, як зовнішній шар Гельмгольца. Цей шар називається дифузійним. Товщина дифузійного шару обернено пропорційна швидкості потоку розчину для покриття. Тобто, чим швидше швидкість потоку розчину для покриття, тим тонше і товщі дифузійний шар. Зазвичай товщина дифузійного шару становить близько 5-50 мкм. У місці, далекому від катода, розчин для покриття, досягнутий конвекцією, називається основним розчином покриття. Оскільки конвекція розчину вплине на рівномірність концентрації розчину для покриття. Іони міді в дифузійному шарі транспортуються до зовнішнього шару Гельмгольца шляхом дифузії та міграції іонів. Іони міді в основному розчині покриття транспортуються до поверхні катода шляхом конвекції та міграції іонів. У процесі горизонтального гальванічного нанесення іони міді в розчині для покриття транспортуються до катода трьома способами, утворюючи подвійний електричний шар.

Під дією електричного поля іони в розчині гальванічного покриття піддаються дії електростатичної сили, що викликає транспорт іонів, який називається міграцією іонів. Швидкість його міграції виражається за формулою: необхідний u=zeoE/6πrη. Де u – швидкість міграції іонів, z – число заряду іона, eo – заряд одного електрона (тобто 1,61019C), E – електричний потенціал, r – радіус гідратованого іона, η – в’язкість. розчину гальванічного покриття. Згідно з розрахунком рівняння видно, що чим більше падіння потенціалу Е, тим менша в’язкість розчину гальванічного покриття і тим швидше швидкість міграції іонів.

Конвекція розчину для покриття спричиняється зовнішнім і внутрішнім механічним перемішуванням і перемішуванням насосом, коливанням або обертанням самого електрода, а також потоком розчину для покриття, викликаним різницею температур. У положенні, близькому до поверхні твердого електрода, через його опір тертю потік гальванічного розчину стає все повільніше і повільніше, а швидкість конвекції на поверхні твердого електрода дорівнює нулю. Шар градієнта швидкості, утворений від поверхні електрода до конвекційної канавки, називається шаром розділу потоку. Товщина інтерфейсного шару потоку приблизно в 10 разів перевищує товщину дифузійного шару, тому на транспорт іонів у дифузійному шарі конвекція майже не впливає.

Відповідно до теорії електроосадження, під час процесу гальванічного покриття друкована плата на катоді є не-ідеальним поляризованим електродом. Адсорбовані на поверхні катода іони міді набирають електрони і відновлюються до атомів міді, що знижує концентрацію іонів міді поблизу катода. Тому біля катода утворюється градієнт концентрації іонів міді. Розчин для нанесення покриття, концентрація іонів міді якого нижча за концентрацію основного розчину для покриття, є дифузійним шаром розчину для покриття. Висока концентрація іонів міді в основному розчині для покриття буде дифундувати до низької концентрації іонів міді поблизу катода, постійно поповнюючи площу катода. Друкована плата схожа на плоский катод, а співвідношення між величиною струму і товщиною дифузійного шару є рівнянням КОТРЕЛЛА:

Де I – струм, z – заряд іонів міді, F – постійна Фарадея, A – площа поверхні катода, D – коефіцієнт дифузії іонів міді (D=KT/6πrη), Cb – мідь. концентрація іонів в основному розчині покриття, а Co — катод Концентрація іонів міді на поверхні, D — товщина дифузійного шару, K — константа Боумена (K=R/N), T — температура, r – радіус іона гідрату міді, η – в’язкість розчину гальванічного покриття. Коли концентрація іонів міді на поверхні катода дорівнює нулю, його струм називається граничним дифузійним струмом ii:

Принцип горизонтального покриття

Ключ до гальванічного покриття друкованих плат полягає в тому, як забезпечити рівномірність товщини мідного шару з обох боків підкладки та внутрішньої стінки наскрізного отвору. Для того, щоб отримати рівномірність товщини покриття, необхідно забезпечити швидкість потоку розчину для покриття з обох боків друкованої плати та в наскрізних отворах, щоб отримати тонкий і рівномірний дифузійний шар. Щоб отримати тонкий і рівномірний дифузійний шар, відповідно до поточної структури горизонтальної гальванічної системи, хоча в системі встановлено багато сопел, вона може швидко і вертикально розпилювати розчин для нанесення покриття на друковану плату, тим самим прискорюючи розчин для покриття в наскрізний отвір Таким чином, швидкість потоку розчину для покриття дуже швидка, і на верхній і нижній частинах підкладки і наскрізного отвору утворюється вихор, завдяки чому дифузійний шар зменшується і стає більш однорідним. Однак за звичайних обставин, коли розчин для покриття раптово впадає у вузький наскрізний отвір, розчин для покриття на вході в наскрізний отвір також повертає зворотний потік. Крім того, через вплив розподілу первинного струму та ефекту наконечника товщина мідного шару на вхідному отворі є надто товстою, а внутрішня стінка наскрізного отвору утворює мідне покриття з собачої{0}}кістки. . Відповідно до стану потоку розчину покриття в наскрізному отворі, тобто величини вихрового струму та оплавлення, та аналізу стану якості провідного покриття наскрізного отвору, контрольні параметри можна визначити лише шляхом випробування процесу. метод досягнення рівномірності товщини покриття друкованої плати. Оскільки величину вихрового струму та зворотного потоку неможливо розрахувати теоретично, можна використовувати лише метод процесу вимірювання. З результатів вимірювань видно, що для контролю рівномірності товщини міднення наскрізних-отворів необхідно налаштувати контрольовані параметри процесу відповідно до співвідношення сторін наскрізних{{2} }}отвори друкованої плати. Метод джерела живлення - це гальванографія зворотним імпульсним струмом для отримання мідного покриття з сильною розподільною здатністю.

З наведеної формули видно, що граничний дифузійний струм визначається концентрацією іонів міді в розчині основного покриття, коефіцієнтом дифузії іонів міді та товщиною дифузійного шару. Коли концентрація іонів міді в основному розчині покриття висока, коефіцієнт дифузії іонів міді великий, а товщина дифузійного шару тонка, граничний дифузійний струм більший. Відповідно до наведеної формули відомо, що для досягнення більшого граничного значення струму необхідно вжити відповідних технологічних заходів, тобто прийняти процес нагріву. Оскільки підвищення температури може збільшити коефіцієнт дифузії, збільшення швидкості конвекції може зробити його вихором і отримати тонкий і однорідний дифузійний шар. З вищенаведеного теоретичного аналізу, збільшення концентрації іонів міді в основному розчині для нанесення покриття, підвищення температури розчину для покриття та збільшення швидкості конвекції може збільшити граничний дифузійний струм і досягти мети прискорення швидкості нанесення покриття. Горизонтальне гальванічне покриття засноване на прискоренні швидкості конвекції розчину для покриття для утворення вихрових струмів, які можуть ефективно зменшити товщину дифузійного шару приблизно до 10 мікрон. Тому, коли для гальванічного покриття використовується горизонтальна система гальванічного покриття, щільність струму може досягати 8 А/дм2.

Особливо зі збільшенням кількості глухих отворів у ламінаті для гальванічного покриття слід використовувати не тільки горизонтальну систему гальванічного покриття, але й ультразвукову вібрацію, щоб сприяти заміні та циркуляції розчину для покриття в глухих отворах, а потім слід удосконалити метод живлення та використовувати зворотний імпульсний струм. Налаштуйте контрольовані параметри з фактичними даними тесту.

Горизонтальна гальваніка — це метод гальванічного нанесення, розроблений на основі вертикального гальванічного покриття. З певної точки зору, це досконалість і розширення вертикальної гальваніки. Тому дуже важливо розуміти принцип горизонтальної гальваніки. Сподіваюся, ця стаття допоможе вам!