Data PCB - Pengenalan Teknologi Elektroplatik Mengufuk papan PCB

I. Paparan ringkasan

Dengan pembangunan cepat teknologi mikroelektronik, penghasilan Papan PCB sedang berkembang dengan cepat dalam arah pelbagai lapisan, stack-up, fungsi, dan integrasi. Ia mempromosikan rancangan dan rancangan corak sirkuit menggunakan lubang kecil, jarak sempit, dan wayar tipis dalam rancangan sirkuit cetak, yang membuat teknologi penghasilan papan sirkuit dicetak lebih sukar, terutama kerana nisbah aspek melalui lubang dalam papan pelbagai lapisan melebihi 5:1 dan produk lubang buta dalam yang luas digunakan dalam laminat membuat proses elektroplating menegak konvensional tidak dapat memenuhi keperluan teknik lubang sambungan kualiti tinggi dan kepercayaan tinggi. Alasan utama untuk ini adalah untuk menganalisis keadaan distribusi semasa dari prinsip elektroplating. Semasa elektroplating sebenar, ia ditemukan bahawa distribusi semasa dalam lubang mengandungi bentuk drum pinggang, dan distribusi semasa dalam lubang secara perlahan-lahan menurun dari pinggir lubang ke tengah lubang, yang menghasilkan sejumlah besar tembaga yang ditempatkan di permukaan dan lubang. Di tepi lubang, ia mustahil untuk memastikan tebal piawai lapisan tembaga di tengah lubang di mana tembaga diperlukan. Kadang-kadang lapisan tembaga sangat tipis atau tiada lapisan tembaga. Dalam kes yang berat, ia akan menyebabkan kehilangan yang tidak dapat disembuhkan, yang menyebabkan bilangan besar papan berbilang lapisan dicabut. Untuk menyelesaikan masalah kualiti produk dalam produksi massa, masalah elektroplating lubang dalam kini diselesaikan dari aspek semasa dan aditif. Kebanyakan proses elektroplating tembaga untuk papan sirkuit cetak nisbah tinggi dilakukan pada densiti semasa relatif rendah dengan bantuan aditif kualiti tinggi, agitasi udara sederhana, dan pergerakan katod. Kesan aditif elektroplating hanya boleh dipaparkan dengan meningkatkan kawalan reaksi elektrod di lubang. Selain itu, pergerakan katod sangat berguna untuk peningkatan kemampuan penutup dalam penyelesaian penutup, dan darjah polarizasi bahagian yang dipadam meningkat. Kelajuan bentuk nukleus kristal dan kelajuan pertumbuhan biji kristal membezakan satu sama lain, untuk mendapatkan lapisan tembaga yang kuat tinggi. Namun, apabila nisbah aspek lubang melalui terus meningkat atau lubang buta dalam muncul, dua tindakan proses ini menjadi tidak berkesan, sehingga menghasilkan teknologi elektroplating mengufuk. Ia adalah lanjutan pembangunan teknologi elektroplating menegak, yang, teknologi elektroplating baru yang dikembangkan berdasarkan proses elektroplating menegak. Kekunci untuk teknologi ini ialah mencipta sistem elektroplating mengufuk yang sesuai satu sama lain supaya penyelesaian plating dengan dispersibiliti tinggi boleh lebih baik daripada kaedah elektroplating menegak dengan peningkatan mod bekalan kuasa dan kerjasama peranti bantuan lain.

2. Perkenalan pada prinsip elektroplating mengufuk

Kaedah dan prinsip elektroplating mengufuk dan elektroplating menegak adalah sama, dan kedua-dua mesti mempunyai elektrod katod dan anod. Selepas elektrifikasi, reaksi elektrod berlaku untuk ionisasi komponen utama elektrolit, sehingga ion positif yang dimuatkan bergerak ke fasa negatif zon reaksi elektrod; ion negatif yang dimuatkan bergerak ke arah elektrod. Perubahan fasa positif zon reaksi kemudian menghasilkan penutup deposisi logam dan penghapusan gas. Kerana proses depositi logam di katod dibahagi menjadi tiga langkah, iaitu ion hidrat logam tersebar kepada katod; langkah kedua ialah ion logam yang dihidrati secara perlahan-lahan dihidrati dan adsorb pada permukaan katod apabila melewati lapisan ganda elektrik; Langkah pertama ialah ion logam yang adsorb di permukaan katod menerima elektron dan memasuki lattik logam. Perhatian sebenar tangki kerja adalah reaksi pemindahan elektron luar fasa yang tidak boleh diperhatikan antara elektrod fasa-solid dan antaramuka penyelesaian fasa-cair. Strukturnya boleh dijelaskan oleh prinsip lapisan ganda elektrik dalam teori elektroplating. Apabila elektroda adalah katod dan berada dalam keadaan polarizasi, kation dengan muatan positif dikelilingi molekul air disediakan secara tertib di katod disebabkan kekuatan elektrostatik. Di dekat, pesawat fasa yang terbentuk oleh titik pusat kation di dekat katod dipanggil lapisan luar Helmholtz, dan jarak antara lapisan luar dan elektrod adalah kira-kira 1-10 nanometer. Tetapi kerana jumlah jumlah muatan positif yang dibawa oleh kation di lapisan luar Helmholtz, muatan positif tidak cukup untuk neutralkan muatan negatif pada katod. Penyelesaian yang lebih jauh dari katod dipengaruhi oleh konveksi, dan konsentrasi kation dalam lapisan penyelesaian lebih tinggi daripada anion. Lapisan ini lebih kecil daripada lapisan luar Helmholtz disebabkan kekuatan elektrostatik dan juga disebabkan gerakan panas. Peraturan kation tidak sama sempit dan rapi seperti lapisan luar Helmholtz. Lapisan ini dipanggil lapisan penyebaran. Ketebaran lapisan penyebaran adalah secara bertentangan dengan kadar aliran mandi. Itulah, semakin cepat kadar aliran penyelesaian plating, semakin ringan lapisan penyebaran, dan sebaliknya. Secara umum, tebal lapisan penyebaran adalah kira-kira 5-50 mikron. Ia lebih jauh dari katod, dan lapisan penyelesaian platting yang mencapai oleh konveksi dipanggil penyelesaian platting utama. Kerana konveksi yang dihasilkan oleh penyelesaian akan mempengaruhi keseluruhan konsentrasi penyelesaian plating. Ion tembaga dalam lapisan penyebaran dipindahkan ke lapisan Helmholtz luar melalui penyebaran dan migrasi ion dalam penyelesaian penyebaran. Ion tembaga di bilik mandi utama dipindahkan ke permukaan katod dengan konveksi dan migrasi ion. Dalam proses elektroplating mengufuk, ion tembaga dalam penyelesaian plating dipindahkan ke sekitar katod dalam tiga cara untuk membentuk lapisan ganda elektrik.

Penyesuaian penyelesaian plating dijana oleh pengangkutan mekanik luaran dan dalaman dan pengangkutan pam, pengayunan atau putaran elektrod sendiri, dan aliran penyelesaian plating disebabkan perbezaan suhu. Semakin dekat dengan permukaan elektrod kuat, aliran penyelesaian elektroplating menjadi perlahan dan perlahan disebabkan pengaruh lawan tegangannya, dan kadar konveksi di permukaan elektrod kuat pada masa ini adalah sifar. Lapisan gradien kadar yang terbentuk dari permukaan elektrod ke penyelesaian penutup konvektif dipanggil lapisan antaramuka aliran. Ketempatan lapisan antaramuka aliran adalah kira-kira sepuluh kali lipasan penyebaran, jadi pengangkutan ion dalam lapisan penyebaran hampir tidak terkesan oleh penyebaran. Di bawah tindakan medan elektrik, ion dalam penyelesaian elektroplating ditakdirkan kekuatan elektrostatik untuk menyebabkan pengangkutan ion, yang dipanggil migrasi ion. Kadar migrasi ia diungkapkan sebagai berikut: u = zeon/6Ï-r η to. Di mana u adalah kadar migrasi ion, z adalah nombor muatan ion, begitu juga muatan elektron (ie 1.61019C), E adalah potensi, r ialah radius ion hidrat, dan η ialah viskositi penyelesaian elektroplating. Menurut pengiraan persamaan, ia boleh dilihat bahawa semakin besar jatuh potensi E, semakin kecil viskositi penyelesaian elektroplating, dan semakin cepat kadar migrasi ion.

Menurut teori elektrodepositi, semasa elektroplating, papan sirkuit cetak pada katod adalah elektrod polarizasi yang tidak ideal, dan ion tembaga yang adsorb pada permukaan katod mendapatkan elektron dan dikurangkan kepada atom tembaga sehingga konsentrasi ion tembaga dekat katod meningkat. kurangkan. Oleh itu, gradien konsentrasi ion tembaga terbentuk dekat katod. Lapisan penyelesaian penapisan dengan konsentrasi ion tembaga yang lebih rendah daripada konsentrasi penyelesaian penapisan utama adalah lapisan penyebaran penyelesaian penapisan. Namun, konsentrasi ion tembaga dalam penyelesaian plating utama lebih tinggi, dan ia akan menyebar ke tempat dekat katod di mana konsentrasi ion tembaga lebih rendah, dan terus-menerus mengisi kawasan katod. Papan litar cetak adalah sama dengan katod rata, dan hubungan antara magnitud semasa dan tebal lapisan penyebaran adalah persamaan COTTRELL: di mana I semasa, z adalah bilangan muatan ion tembaga, F adalah konstan Faraday, A adalah kawasan permukaan katod, dan D adalah koeficient penyebaran ion tembaga (D=KT/6Ï-rη), Cb ialah konsentrasi ion tembaga di bilik mandi utama, Co ialah konsentrasi ion tembaga di permukaan katod, D ialah tebal lapisan penyebaran, dan K ialah konstan Portman (K = R/N), T ialah suhu, r ialah radius ion hidrat tembaga, dan η ialah viskositi solusi elektroplating. Apabila konsentrasi ion tembaga pada permukaan katod adalah sifar, arusnya dipanggil semasa pembatasan ii:

Ia boleh dilihat dari formula di atas bahawa ukuran semasa penyebaran terhad ditentukan oleh konsentrasi ion tembaga bagi penyelesaian plat utama, koeficien penyebaran ion tembaga, dan tebal lapisan penyebaran. Apabila konsentrasi ion tembaga dalam penyelesaian plating utama adalah tinggi, koeficien penyebaran ion tembaga adalah besar, tebal lapisan penyebaran adalah tipis, dan semasa penyebaran terhad lebih besar.

Menurut formula di atas, untuk mencapai nilai semasa had yang lebih tinggi, perlu mengambil tindakan teknologi yang sesuai, iaitu, penggunaan teknologi pemanasan. Kerana meningkatkan suhu boleh meningkatkan koeficien penyebaran, meningkatkan kadar penyebaran boleh membuatnya gelisah dan mendapatkan lapisan penyebaran halus dan seragam. Dari analisis teori di atas, meningkatkan konsentrasi ion tembaga dalam penyelesaian plating utama, meningkatkan suhu penyelesaian plating, dan meningkatkan kadar konveksi boleh meningkatkan semasa penyebaran had dan mencapai tujuan untuk mempercepat kadar plating. Plating mengufuk berdasarkan bentuk arus eddy disebabkan kelajuan pemantauan penyelesaian plating, yang dapat mengurangkan tebal lapisan penyebaran kepada kira-kira 10 mikron. Oleh itu, apabila sistem elektroplating mengufuk digunakan untuk elektroplating, densiti semasa boleh menjadi setinggi 8A/dm2. Kekunci untuk elektroplating PCB adalah bagaimana untuk memastikan keseluruhan tebal lapisan tembaga di kedua-dua sisi substrat dan dinding dalaman lubang melalui. Untuk mendapatkan keseluruhan tebal penutup, perlu memastikan kadar aliran penyelesaian penutup pada kedua-dua sisi papan cetak dan dalam lubang melalui adalah cepat dan konsisten untuk mendapatkan lapisan penyebaran tipis dan seragam. Untuk mencapai lapisan penyebaran tipis dan seragam, menurut struktur sistem elektroplating mengufuk semasa, walaupun banyak teka-teki dipasang dalam sistem, penyelesaian penyebaran boleh disembur dengan cepat dan menegak ke papan cetak untuk mempercepat aliran penyelesaian penyebaran penyebaran dalam lubang-melalui. Kadar aliran penyelesaian plating sangat cepat, dan arus eddy dibentuk pada sisi atas dan bawah substrat dan dalam lubang melalui sehingga lapisan penyebaran dikurangi dan lebih seragam. Bagaimanapun, apabila penyelesaian platting tiba-tiba mengalir ke dalam lubang yang sempit, penyelesaian platting di pintu masuk lubang melalui juga akan mempunyai fenomena balas balik. Dipasang dengan pengaruh distribusi semasa, fenomena sering menyebabkan elektroplating lubang di pintu masuk. Lapisan tembaga terlalu tebal disebabkan kesan, dan dinding dalaman lubang melalui bentuk lapisan lapisan tembaga dalam bentuk tulang anjing. Menurut keadaan aliran penyelesaian penapisan dalam lubang melalui, iaitu, saiz semasa dan reflow eddy, dan analisis kualiti pelapisan konduktif melalui lubang, parameter kawalan hanya boleh ditentukan oleh kaedah ujian proses untuk mencapai keseluruhan tebal penapisan papan sirkuit cetak. Kerana saiz semasa eddy dan aliran belakang masih tidak dapat diketahui oleh kaedah pengiraan teori, hanya kaedah proses diukur digunakan. Dari keputusan diukur, diketahui bahawa untuk mengawal keseluruhan tebal lapisan elektroplating tembaga lubang melalui lubang, perlu menyesuaikan parameter proses yang boleh dikawal mengikut nisbah aspek papan sirkuit cetak melalui lubang-lubang dan bahkan memilih penyelesaian elektroplating tembaga pembebasan tinggi. dan kemudian menambah aditif yang sesuai dan meningkatkan mod bekalan kuasa, iaitu, menggunakan arus denyut balik untuk elektroplating, boleh mendapatkan penutup tembaga dengan kemampuan distribusi tinggi. Terutama dengan peningkatan bilangan lubang-buta mikro dalam laminat, tidak hanya sistem elektroplating mengufuk patut digunakan untuk elektroplating, tetapi juga getaran ultrasonik patut digunakan untuk mempromosikan penggantian dan sirkulasi solusi plating dalam lubang-buta mikro. Data boleh disesuaikan untuk betulkan parameter yang boleh dikawal, dan hasil yang memuaskan boleh dicapai.

3. Struktur asas sistem elektroplating mengufuk

Menurut ciri-ciri elektroplating mengufuk, ia adalah kaedah elektroplating di mana cara meletakkan papan sirkuit cetak diubah dari menegak ke aras cair plating selari. Pada masa ini, papan sirkuit cetak adalah katod, dan beberapa sistem elektroplating mengufuk menggunakan klip konduktif dan roller konduktif untuk bekalan semasa. Dari sudut pandangan kesehatan sistem operasi, lebih biasa menggunakan kaedah bekalan kondukti roller. Selain menjadi katod, gulung konduktif dalam sistem elektroplating mengufuk juga mempunyai fungsi untuk menyampaikan papan sirkuit cetak. Setiap gulung konduktif dilengkapi dengan peranti spring, dan tujuannya ialah untuk menyesuaikan kepada keperluan elektroplating papan sirkuit cetak (0.10-5.00mm) tebal yang berbeza. Namun, semasa elektroplating, bahagian-bahagian yang berhubungan dengan penyelesaian plating mungkin dilapis dengan lapisan tembaga, dan sistem tidak boleh beroperasi untuk masa yang lama. Oleh itu, kebanyakan sistem elektroplating mengufuk semasa dirancang untuk menukar katod kepada anod dan kemudian menggunakan set katod bantuan untuk melenyapkan tembaga secara elektrolitik pada roller plat. Untuk tujuan pemeliharaan atau penggantian, rancangan plat baru juga membolehkan pembuangan mudah atau penggantian kawasan susah memakai. Anod dicipta dari tatangkap keranjang titanium yang tidak boleh diselesaikan dalam saiz, yang ditempatkan pada kedudukan atas dan bawah papan sirkuit cetak, dan dipenuhi dengan 25 mm diameter sferik, tembaga yang boleh diselesaikan dengan kandungan fosfor 0.004-0.006%, dan jarak antara katod dan anod. 40 mm. Aliran penyelesaian penapis adalah sistem yang terdiri dari pompa dan teka-teki, yang membuat penyelesaian penapis mengalir dengan cepat dalam tangki penapis tertutup, secara alternatif kembali dan ke hadapan, dan ke atas dan ke bawah, dan boleh memastikan keseluruhan aliran penyelesaian penapis. Solusi penapisan disembelih secara menegak pada papan sirkuit cetak, membentuk arus jet dinding pada permukaan papan sirkuit cetak. Tujuan utama ialah untuk mencapai aliran cepat penyelesaian platting di kedua-dua sisi papan sirkuit cetak dan melalui lubang untuk membentuk arus eddy. Selain itu, sistem penapis dipasang dalam tangki, dan mata penapis yang digunakan adalah 1.2 mikron untuk menapis kehancuran partikel yang dijana semasa proses elektroplating untuk memastikan penyelesaian penapis bersih dan bebas pencemaran.

Dalam penghasilan sistem elektroplating mengufuk, kemudahan operasi dan kawalan automatik parameter proses juga patut dianggap. Kerana dalam elektroplating sebenar, dengan saiz papan sirkuit cetak, saiz diameter melalui lubang dan tebal tembaga yang diperlukan, kelajuan pemindahan, jarak diantara papan sirkuit cetak, saiz kuasa kuda pompa, cermin Tetapan parameter proses seperti arah tembaga dan tebal semasa, dll., semua perlu diuji, - disesuaikan dan dikawal untuk mendapatkan tebal lapisan tembaga yang memenuhi keperluan teknik. Ia mesti dikawal oleh komputer. Untuk meningkatkan efisiensi produksi dan konsistensi dan kepercayaan kualiti subproduk, praproses dan selepas lubang melalui (termasuk lubang melalui lubang) papan sirkuit cetak berdasarkan proses untuk membentuk sistem elektroplating melintang lengkap, yang sesuai untuk pembangunan dan peluncuran produk baru. perlu.

4. Keuntungan pembangunan elektroplating mengufuk

Pembangunan teknologi elektroplating mengufuk bukanlah secara tidak sengaja, tetapi hasil yang tidak dapat dihindari keperluan fungsi khas dari produk papan sirkuit dicetak tinggi, ketepatan tinggi, multi-fungsi, nisbah-aspek tinggi. Keuntungannya ialah ia lebih maju daripada proses peletak menegak yang kini digunakan, kualiti produk lebih dipercayai, dan ia boleh mencapai produksi skala besar. Ia mempunyai keuntungan berikut dibandingkan dengan kaedah proses pembatasan menegak:

1) Ia boleh menyesuaikan kepada julat luas saiz, tanpa pemasangan manual dan menggantung, dan menyedari semua operasi automatik, yang sangat berguna untuk memperbaiki dan memastikan proses operasi tidak merusak permukaan substrat, dan sangat berguna untuk produksi skala besar.

2) Dalam pemeriksaan proses, tidak perlu meninggalkan kedudukan memeluk, meningkatkan kawasan praktik, dan sangat menyimpan kehilangan bahan-bahan mentah.

3) Seluruh proses elektroplating mengufuk dikawal oleh komputer, sehingga substrat berada dalam keadaan yang sama untuk memastikan keseluruhan plating pada permukaan dan lubang setiap papan sirkuit cetak.

4) Dari perspektif pengurusan, pembersihan tangki platting, dan tambahan, dan penggantian penyelesaian platting, boleh secara automatik, dan pengurusan tidak akan diluar kawalan kerana ralat manusia.

5) Ia boleh diketahui dari produk sebenar bahawa elektroplating mengufuk mengadopsi pembersihan mengufuk-tahap, yang sangat menyimpan jumlah air pembersihan dan mengurangkan tekanan rawatan sampah.

6) Kerana sistem mengadopsi operasi tertutup, ia mengurangkan pencemaran ruang kerja dan pengaruh langsung pembakaran panas pada persekitaran proses dan meningkatkan persekitaran kerja. Terutama apabila memasak piring, kerana kehilangan panas dikurangi, konsumsi tenaga yang tidak perlu disimpan dan efisiensi produksi meningkat.

5. Ringkasan

Kemunculan teknologi pembuluhan mengufuk adalah keseluruhan untuk memenuhi keperluan nisbah aspek tinggi melalui pembuluhan lubang. Namun, kerana kompleksiti dan kelebihan proses elektroplating, masih ada beberapa masalah teknikal dalam desain dan pembangunan sistem elektroplating. Ini perlu diperbaiki dalam latihan. Namun, penggunaan sistem elektroplating mengufuk adalah pembangunan dan kemajuan yang besar untuk industri sirkuit cetak. Kerana aplikasi jenis peralatan ini dalam penghasilan papan berbilang lapisan densiti tinggi menunjukkan potensi besar, ia tidak hanya boleh menyimpan tenaga manusia dan masa operasi, tetapi juga menghasilkan garis elektroplating menegak tradisional yang lebih cepat dan lebih efisien. Lagipun, konsumsi tenaga dikurangkan, cairan sampah, air sampah, dan gas sampah yang diperlakukan dikurangkan, persekitaran proses dan keadaan telah meningkat, dan aras kualiti lapisan elektroplating diperbaiki. Garis elektroplating mengufuk adalah sesuai untuk operasi 24 jam tidak terganggu produksi skala besar. Garis elektroplating mengufuk sedikit lebih sukar untuk nyahpepijat daripada garis elektroplating menegak. Setelah penyahpepijatan selesai, ia sangat stabil. Solusi penutup disesuaikan untuk memastikan operasi stabil untuk masa yang panjang pada Papan PCB.