Blogue PCB - Introduction de la technologie de placage horizontal des PCB

I. APERÇU GÉNÉRAL

Avec le développement rapide de la microélectronique, Fabrication PCB board Se développe rapidement dans une direction à plusieurs niveaux, Empilage, Fonctionnalisation, Et intégration. Il facilite la conception et la conception de circuits utilisant de petits trous, Espacement étroit, Et les fils fins dans la conception des circuits imprimés, Cela rend la technologie de fabrication des PCB plus difficile, En particulier, le rapport d'aspect des trous de travers dans les tôles multicouches est supérieur à 5: 1 et les trous aveugles profonds sont largement utilisés dans les produits, de sorte que le procédé traditionnel de placage vertical ne peut pas répondre aux exigences techniques des trous d'interconnexion de haute qualité et de haute fiabilité.. La principale raison en est l'analyse de la distribution du courant à partir du principe de l'électrodéposition.. Pendant le placage réel, La distribution du courant dans le trou est en forme de tambour, La distribution du courant dans le trou diminue graduellement du bord du trou au Centre du trou., Provoque des dépôts massifs de cuivre sur les surfaces et les trous. Au bord du trou, Au Centre du trou où le cuivre est nécessaire, il n'est pas possible d'assurer l'épaisseur standard de la couche de cuivre.. Parfois, la couche de cuivre est très mince ou n'a pas de couche de cuivre. Dans des cas graves, Cela entraînerait des pertes irréparables, Un grand nombre de panneaux multicouches ont été déclarés obsolètes.. Pour résoudre les problèmes de qualité des produits dans la production de masse, À l'heure actuelle, le problème de l'électrodéposition par trou profond a été résolu à la fois en termes de courant et d'additifs.. La plupart des procédés de placage du cuivre pour les circuits imprimés à grand rapport d'aspect sont effectués avec des additifs de haute qualité à une densité de courant relativement faible., Agitation modérée de l'air, Et le mouvement cathodique. L'effet de l'additif de placage ne peut être démontré qu'en augmentant la surface de contrôle de la réaction de l'électrode dans le trou.. En outre, Le Mouvement de la cathode est favorable à l'amélioration de la capacité de galvanoplastie profonde du bain de galvanoplastie, Augmentation de la polarisation de la partie plaquée. Compensation mutuelle du taux de formation du noyau et du taux de croissance du grain, Pour obtenir une couche de cuivre à haute ténacité. Cependant,, Lorsque le rapport d'aspect à travers le trou continue d'augmenter ou que des trous aveugles profonds apparaissent, Les deux mesures de processus deviennent inefficaces, Et donc la technologie de placage horizontal. C'est la continuation du développement de la technologie de placage vertical, C'est ça., Une nouvelle technologie de galvanoplastie basée sur la technologie de galvanoplastie verticale. La clé de cette technologie est d'établir un système de galvanoplastie horizontal compatible. En améliorant la coordination de l'alimentation électrique et d'autres équipements auxiliaires, la solution de galvanoplastie à haute dispersion est meilleure que la méthode de galvanoplastie verticale..

2. Introduction au principe du placage horizontal

La méthode et le principe du placage horizontal et du placage vertical sont les mêmes et doivent être cathodiques et anodiques. Après l'électrification, la réaction de l'électrode se produit, qui ionise les principaux composants de l'électrolyte et déplace les ions positifs chargés vers la phase négative dans la zone de réaction de l'électrode. L'ion négatif chargé se déplace vers l'électrode. Le déplacement de phase positif dans la zone de réaction produit ensuite un revêtement métallique déposé et un saignement. Parce que le processus de dépôt du métal dans la cathode est divisé en trois étapes: la diffusion de l'ion hydraté du métal à la cathode; La deuxième étape consiste à déshydrater graduellement l'ion hydraté métallique et à l'adsorber à la surface de la cathode lorsque l'ion hydraté métallique traverse la double couche électrique. La première étape consiste à adsorber les ions métalliques à la surface de la cathode pour recevoir les électrons et entrer dans le réseau métallique. L'observation réelle de la cellule de travail est une réaction non observable de transfert d'électrons hétérogènes entre l'électrode en phase solide et l'interface du bain de placage en phase liquide. Sa structure peut être expliquée par le principe de la double couche électrique dans la théorie de l'électrodéposition. Lorsque l'électrode est cathodique et polarisée, les cations chargés positivement sont disposés de façon ordonnée autour de la molécule d'eau sur la cathode en raison de l'électricité statique. À proximité, le plan de phase formé par le point central du cation près de la cathode est appelé la couche externe Helmholtz, qui est située à environ 1 - 10 nm de l'électrode. Cependant, en raison de la charge positive totale transportée par le cation externe Helmholtz, la charge positive n'est pas suffisante pour neutraliser la charge négative sur la cathode. La solution de placage éloignée de la cathode est affectée par la convection et la concentration de cations dans la couche de solution est plus élevée que celle de l'anion. En raison de l'électricité statique, cette couche est plus petite que la couche externe d'Helmholtz et est également affectée par le mouvement thermique. L'arrangement des cations n'est pas aussi compact et ordonné que la couche externe d'Helmholtz. Cette couche est appelée couche de diffusion. L'épaisseur de la couche de diffusion est inversement proportionnelle au débit du bain. En d'autres termes, plus la vitesse du bain est rapide, plus la couche de diffusion est mince et vice versa. En général, l'épaisseur de la couche de diffusion est d'environ 5 - 50 microns. Il est loin de la cathode et la couche de placage qui arrive par convection est appelée la solution de placage principale. Parce que la convection générée par la solution affectera l'uniformité de la concentration du bain. L'ion cuivre dans la couche de diffusion est transmis à la couche externe Helmholtz par diffusion et migration ionique dans le bain de placage. Les ions cuivre dans le bain principal sont transportés à la surface de la cathode par convection et migration ionique. Au cours de l'électrodéposition horizontale, l'ion cuivre dans le bain de placage est transporté près de la cathode de trois façons pour former une double couche électrique.

La convection du bain de placage se produit par agitation mécanique externe et interne et par agitation de la pompe, par Oscillation ou rotation de l'électrode elle - même et par écoulement du bain causé par la différence de température. Plus près de la surface de l'électrode solide, en raison de sa résistance au frottement, le débit de la solution de placage devient de plus en plus lent, à ce moment - là, la vitesse de convection sur la surface de l'électrode solide est nulle. La couche de gradient de vitesse formée de la surface de l'électrode au bain de convection est appelée couche d'interface d'écoulement. L'épaisseur de la couche d'interface mobile est environ dix fois supérieure à celle de la couche de diffusion, de sorte que le transport ionique dans la couche de diffusion est à peine affecté par la convection. Sous l'action du champ électrique, les ions dans la solution d'électrodéposition sont soumis à l'action de l'électricité statique, conduisant à la migration ionique, appelée migration ionique. Le taux de migration est exprimé comme suit: U = Zeon / 6Ìr _ to. Où U est le taux de migration des ions, Z est le nombre de charges des ions, la charge des électrons (c. - à - D. 161019c), E est le potentiel électrique, R est le rayon des ions hydratés, et φ · est la viscosité de la solution de placage. Le calcul de l'équation montre que plus la chute de potentiel e est grande, plus la viscosité de la solution de placage est faible et plus la vitesse de migration ionique est rapide.

Selon la théorie de la position de l'électrode, la carte de circuit imprimé sur la cathode est une électrode polarisée non idéale. L'ion cuivre adsorbé sur la surface de la cathode obtient des électrons et est réduit en atomes de cuivre, de sorte que la concentration de l'ion cuivre près de la cathode augmente. Diminution Par conséquent, un gradient de concentration d'ions cuivre se forme près de la cathode. La couche de placage dont la concentration d'ions cuivre est inférieure à celle de la solution de placage principale est la couche de diffusion de la solution de placage. Cependant, la concentration d'ions cuivre dans le bain de placage principal est plus élevée, ce qui se propage vers les endroits où la concentration d'ions cuivre est plus faible près de la cathode et complète continuellement la zone cathodique. La carte de circuit imprimé ressemble à une cathode plate et la relation entre la taille du courant et l'épaisseur de la couche de diffusion est l'équation Cottrell: où I est le courant, Z est la charge de l'ion cuivre, F est la constante de Faraday, a est la surface de la cathode, D est le coefficient de diffusion de l'ion cuivre (D = Kt / 6ÌÌr·), CB est la concentration de l'ion cuivre dans la cellule principale, co est la concentration de l'ion cuivre à la surface de la cathode, D est l'épaisseur de la couche de diffusion, K est la constante de bautmann (k = R / n), t est la température, R est le rayon de l'ion cuivre hydraté et Î est la viscosité de la solution de placage. Lorsque la concentration d'ions cuivre sur la surface de la cathode est nulle, son courant est appelé courant de diffusion limite II:

L'équation ci - dessus montre que l'amplitude du courant de diffusion limite est déterminée par la concentration de l'ion cuivre dans le bain de placage principal, le coefficient de diffusion de l'ion cuivre et l'épaisseur de la couche de diffusion. Lorsque la concentration d'ions cuivre dans le bain de placage principal est plus élevée, le coefficient de diffusion des ions cuivre est plus grand, l'épaisseur de la couche de diffusion est plus mince et le courant de diffusion limite est plus grand.

Selon la formule ci - dessus, pour atteindre des valeurs limites de courant plus élevées, des mesures techniques appropriées doivent être prises, c'est - à - dire l'utilisation de techniques de chauffage. Comme l'augmentation de la température peut augmenter le coefficient de diffusion, l'augmentation de la vitesse de convection peut faire tourbillonner la couche mince et uniforme de diffusion. L'analyse théorique ci - dessus montre que l'augmentation de la concentration d'ions cuivre dans le bain de placage principal, l'augmentation de la température du bain de placage et l'augmentation de la vitesse de convection peuvent augmenter le courant de diffusion limite et atteindre l'objectif d'accélérer la vitesse de placage. L'électrodéposition horizontale est basée sur un courant de Foucault résultant de la vitesse de convection accélérée de la solution d'électrodéposition, ce qui réduit efficacement l'épaisseur de la couche de diffusion à environ 10 microns. Par conséquent, la densité de courant peut atteindre 8a / dm2 lorsque le système de placage horizontal est utilisé pour le placage. La clé du placage des PCB est d'assurer l'uniformité de l'épaisseur de la couche de cuivre des deux côtés du substrat et de la paroi intérieure du trou de travers. Pour obtenir l'uniformité de l'épaisseur du revêtement, il faut s'assurer que le débit du bain de placage est rapide et uniforme des deux côtés de la planche imprimée et dans les trous de travers afin d'obtenir une couche de diffusion mince et uniforme. Afin d'obtenir une couche de diffusion mince et uniforme, selon la structure actuelle du système horizontal de galvanoplastie, le bain peut être pulvérisé verticalement et rapidement sur la carte imprimée, malgré l'installation de nombreuses buses dans le système, afin d'accélérer le flux du bain à travers les trous. La vitesse d'écoulement du bain de placage est très rapide, créant des tourbillons sur les côtés supérieur et inférieur du substrat et à travers les trous, réduisant ainsi la couche de diffusion et la rendant plus uniforme. Cependant, lorsque le bain de placage s'écoule soudainement dans un trou étroit, il y a un reflux inverse à l'entrée du trou. Combiné à l'influence de la distribution du courant, ce phénomène conduit généralement à l'électrodéposition des trous à l'entrée. La couche de cuivre est trop épaisse et la paroi interne du trou de travers forme un revêtement de cuivre en forme d'os de chien. Selon l'état d'écoulement de la solution de placage dans le trou de passage, c'est - à - dire la taille du courant de Foucault et du courant de retour, et l'analyse de la qualité du trou de passage du placage conducteur, les paramètres de contrôle ne peuvent être déterminés que par la méthode d'essai technologique, Afin de réaliser l'uniformité de l'épaisseur du revêtement de la carte de circuit imprimé. Comme l'ampleur du courant de Foucault et du courant de retour n'est toujours pas connue par des calculs théoriques, seule la méthode du processus de mesure est utilisée. D'après les résultats des mesures, afin de contrôler l'uniformité de l'épaisseur du revêtement en cuivre à travers le trou, il est nécessaire d'ajuster les paramètres de procédé contrôlables en fonction du rapport d'aspect du trou à travers la carte de circuit imprimé, et même de choisir une solution de placage en cuivre à haute dispersion. Ensuite, des additifs appropriés ont été ajoutés pour améliorer le mode d'alimentation électrique, c'est - à - dire que le revêtement en cuivre à forte capacité de distribution peut être obtenu en utilisant un courant d'impulsion inverse pour l'électrodéposition. En particulier, avec l'augmentation du nombre de micro - trous aveugles dans les stratifiés, non seulement le système de placage horizontal doit être utilisé pour le placage, mais aussi les vibrations ultrasonores doivent être utilisées pour faciliter le remplacement et la circulation du bain de placage dans les micro - trous aveugles. Les données peuvent être ajustées pour corriger les paramètres contrôlables et des résultats satisfaisants peuvent être obtenus.

3. Structure de base du système de placage horizontal

Selon les caractéristiques du placage horizontal, le placage vertical est remplacé par le placage parallèle. À ce stade, la carte de circuit imprimé est cathodique et certains systèmes de placage horizontaux utilisent des pinces conductrices et des rouleaux conducteurs pour fournir du courant. Du point de vue de la commodité du système d'exploitation, il est plus courant d'utiliser une méthode d'alimentation à rouleaux. En plus d'être cathodique, le rouleau conducteur dans le système de placage horizontal a également la fonction de transporter la carte de circuit imprimé. Chaque rouleau conducteur est équipé d'un dispositif à ressort conçu pour répondre aux besoins de placage de différentes épaisseurs de PCB (0,10 - 5,00 mm). Toutefois, pendant le placage, les pièces en contact avec le bain peuvent être recouvertes d'une couche de cuivre et le système ne peut pas fonctionner longtemps. Par conséquent, la plupart des systèmes de placage horizontal sont actuellement conçus pour passer de la cathode à l'anode, puis pour dissoudre le cuivre sur les rouleaux de placage par électrolyse à l'aide d'un ensemble de cathodes auxiliaires. La nouvelle conception du placage permet également d'enlever ou de remplacer facilement les zones d'usure à des fins d'entretien ou de remplacement. L'anode se compose d'une série de paniers en titane insolubles de taille réglable placés en position supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et remplis d'un diamètre de 25 mm de cuivre soluble sphérique contenant 0004 - 0006% de phosphore et de la distance entre la cathode et l'anode. 40 mm. Le débit du bain de placage est un système composé d'une pompe et d'une buse, qui permet au bain de placage de s'écouler rapidement dans un bain de placage fermé, alternant d'avant en arrière, vers le haut et vers le bas, et d'assurer l'uniformité du débit du bain de placage. La solution de placage est pulvérisée verticalement sur la carte de circuit imprimé pour former un courant de Foucault mural à la surface de la carte de circuit imprimé. L'objectif ultime est d'obtenir un flux rapide de la solution de placage sur les deux côtés de la carte de circuit imprimé et à travers le trou pour former un courant de Foucault. En outre, un système de filtration a été installé dans le réservoir, avec un écran de 1,2 micron, pour filtrer les impuretés particulaires générées par le processus de placage afin d'assurer la propreté de la solution de placage sans contamination.

Lors de la fabrication du système de placage horizontal, la commodité de fonctionnement et le contrôle automatique des paramètres du procédé doivent également être pris en considération. Parce que dans le placage réel, des essais sont nécessaires en fonction de la taille de la carte de circuit imprimé, de la taille du diamètre du trou de travers et de l'épaisseur requise du cuivre, de la vitesse de transmission, de la distance entre les cartes de circuit imprimé, de la puissance de la pompe, de la buse, de la direction du cuivre et de la densité de courant, etc. Régler et contrôler pour obtenir une épaisseur de cuivre conforme aux exigences techniques. Il doit être contrôlé par ordinateur. Afin d'améliorer l'efficacité de la production ainsi que la cohérence et la fiabilité de la qualité des sous - produits, le prétraitement et le prétraitement des circuits imprimés à travers les trous (y compris le placage à travers les trous) sont basés sur le processus technologique, formant un système de placage horizontal complet, adapté au développement et à la libération de nouveaux produits. Besoin

4. Avantages du développement de l'électrodéposition horizontale

Le développement de la technologie de galvanoplastie horizontale n'est pas accidentel, mais le résultat in évitable des exigences fonctionnelles spéciales pour les produits de circuits imprimés multicouches à haute densité, haute précision, multifonction et rapport d'aspect élevé. Ses avantages sont que le procédé de placage vertical des crémaillères est plus avancé et que la qualité du produit est plus fiable, ce qui permet une production de masse. Par rapport au procédé de placage vertical, il présente les avantages suivants:

Il peut s'adapter à toutes les tailles sans montage et suspension manuels et réaliser un fonctionnement entièrement automatique, ce qui est extrêmement bénéfique pour améliorer et s'assurer que le processus de fonctionnement n'endommage pas la surface du substrat et est extrêmement favorable à la production de masse.

Lors de l'examen du processus, il n'est pas nécessaire de laisser la position de serrage, ce qui augmente la surface pratique et réduit considérablement la perte de matières premières.

L'ensemble du processus de placage horizontal est contrôlé par ordinateur, de sorte que le substrat est dans les mêmes conditions pour assurer l'uniformité du placage sur la surface et le trou de chaque carte de circuit imprimé.

Du point de vue de la gestion, le nettoyage du bain de placage, l'ajout et le remplacement de la solution de placage peuvent être entièrement automatisés, et la gestion ne sera pas hors de contrôle en raison d'erreurs humaines.

Les produits réels montrent que le placage horizontal adopte un nettoyage horizontal à plusieurs niveaux, ce qui permet d'économiser considérablement l'eau de nettoyage et de réduire la pression de traitement des eaux usées.

En raison du fonctionnement fermé du système, la pollution de l'espace de travail et l'influence directe de l'évaporation de la chaleur sur l'environnement de traitement sont réduites et l'environnement de travail est grandement amélioré. En particulier lors de la cuisson des tôles, l'efficacité de la production a été grandement améliorée grâce à la réduction de la perte de chaleur et à l'économie d'énergie inutile.

5. Résumé

La technologie de galvanoplastie horizontale a été mise au point pour répondre aux besoins de galvanoplastie à travers les trous avec un rapport d'aspect élevé.. Cependant,, En raison de la complexité et de la particularité du procédé de galvanoplastie, Certains problèmes techniques subsistent dans la conception et le développement du système de galvanoplastie. Cela doit être amélioré dans la pratique.. Malgré cela,, L'application d'un système de placage horizontal est un grand développement et progrès dans l'industrie des circuits imprimés. Parce que l'application de cet équipement dans la fabrication de panneaux multicouches à haute densité a montré un grand potentiel, Il permet non seulement d'économiser de la main - d'oeuvre et du temps de fonctionnement, Et plus rapide et plus efficace que la ligne de placage verticale traditionnelle. En outre, Réduction de la consommation d'énergie, Déchets liquides, Eaux usées, Réduction des gaz d'échappement en attente, Amélioration significative de l'environnement et des conditions de traitement, Amélioration de la qualité des revêtements électroplaqués. Ligne de galvanoplastie horizontale pour une production de masse 24 heures sur 24. La mise en service de la ligne de galvanoplastie horizontale est un peu plus difficile que celle de la ligne de galvanoplastie verticale.. Après la mise en service, C'est très stable.. Régler le bain pour assurer un fonctionnement stable à long terme PCB board.