Принцип горизонтальной гальванизации полностью объяснен в одной статье!

С развитием технологии микроэлектроники производство печатных плат быстро развивается в направлении многослойности, многослойности, функциональности и интегрированности. Традиционный процесс вертикального гальванического покрытия больше не может соответствовать требованиям высокого-качества и высокой-надежности соединительных отверстий. Технические требования. Так появилась технология горизонтального гальванопокрытия. Это продолжение развития технологии вертикального гальванопокрытия, то есть новой технологии гальванопокрытия, разработанной на основе технологии вертикального гальванопокрытия. Сегодня мы познакомим вас с принципом горизонтальной гальваники!

Принцип горизонтального покрытия

Способ и принцип горизонтальной и вертикальной гальванизации одинаковы. У них должны быть полюса инь и ян. Электродная реакция происходит после электризации, которая ионизирует основные компоненты электролита, вызывая переход заряженных положительных ионов в отрицательную фазу зоны электродной реакции; заряженные отрицательные ионы перемещаются в положительную фазу зоны реакции электрода, что приводит к осаждению металлического покрытия и выделению газа. Потому что процесс осаждения металла на катоде делится на три этапа: гидратированные ионы металла диффундируют к катоду; на втором этапе гидратированные ионы металлов проходят через двойной электрический слой, постепенно дегидратируются и адсорбируются на поверхности катода; третий этап заключается в адсорбции на поверхности катода. Ионы металла на поверхности катода принимают электроны и входят в решетку металла. Из-за статического электричества этот слой меньше, чем внешний слой Гельмгольца, и подвержен тепловому движению. Расположение катионов не такое плотное и аккуратное, как у внешнего слоя Гельмгольца. Этот слой называется диффузионным слоем. Толщина диффузионного слоя обратно пропорциональна расходу гальванического раствора. То есть, чем быстрее скорость потока гальванического раствора, тем тоньше и толще диффузионный слой. Как правило, толщина диффузионного слоя составляет около 5-50 микрон. В месте, удаленном от катода, гальванический раствор, достигаемый конвекцией, называется основным гальваническим раствором. Потому что конвекция раствора повлияет на однородность концентрации гальванического раствора. Ионы меди в диффузионном слое переносятся во внешний слой Гельмгольца посредством диффузии и миграции ионов. Ионы меди в основном гальваническом растворе транспортируются к поверхности катода за счет конвекции и миграции ионов. В процессе горизонтального гальванического покрытия ионы меди в гальваническом растворе транспортируются к катоду тремя способами, образуя двойной электрический слой.

Под действием электрического поля ионы в гальваническом растворе подвергаются электростатической силе, вызывая перенос ионов, который называется миграцией ионов. Скорость его миграции выражается следующей формулой: требуется u=zeoE/6πrη. Где u — скорость миграции иона, z — заряд иона, eo — заряд одного электрона (т. е. 1,6·1019C), E — электрический потенциал, r — радиус гидратированного иона, η — вязкость гальванического раствора. По расчету уравнения видно, что чем больше падение потенциала Е, тем ниже вязкость гальванического раствора и выше скорость миграции ионов.

Конвекция гальванического раствора вызывается внешним и внутренним механическим перемешиванием и перемешиванием насосом, колебанием или вращением самого электрода и потоком гальванического раствора, вызванным разностью температур. В положении, близком к поверхности твердого электрода, из-за его сопротивления трению поток гальванического раствора становится все медленнее и медленнее, а скорость конвекции на поверхности твердого электрода равна нулю. Слой градиента скорости, образованный от поверхности электрода до конвекционной канавки, называется слоем границы потока. Толщина пограничного слоя примерно в 10 раз больше толщины диффузионного слоя, поэтому на перенос ионов в диффузионном слое конвекция практически не влияет.

Согласно теории электроосаждения, в процессе гальванического покрытия печатная плата на катоде представляет собой не-идеально поляризованный электрод. Ионы меди, адсорбированные на поверхности катода, приобретают электроны и восстанавливаются до атомов меди, что снижает концентрацию ионов меди вблизи катода. Поэтому вблизи катода формируется градиент концентрации ионов меди. Гальванический раствор, концентрация ионов меди в котором ниже, чем у основного гальванического раствора, является диффузионным слоем гальванического раствора. Высокая концентрация ионов меди в основном гальваническом растворе будет диффундировать к низкой концентрации ионов меди вблизи катода, постоянно пополняя площадь катода. Печатная плата аналогична плоскому катоду, а связь между величиной тока и толщиной диффузионного слоя представляет собой уравнение КОТТРЕЛЛА:

Где I — сила тока, z — заряд ионов меди, F — постоянная Фарадея, A — площадь поверхности катода, D — коэффициент диффузии ионов меди (D=KT/6πrη), Cb — плотность меди концентрация ионов в основном гальваническом растворе, Co – катод Концентрация ионов меди на поверхности, D – толщина диффузионного слоя, K – постоянная Боумена (K=R/N), T – температура, r — радиус иона гидрата меди, η — вязкость гальванического раствора. Когда концентрация ионов меди на поверхности катода равна нулю, его ток называется предельным диффузионным током ii:

Принцип горизонтального покрытия

Ключ к гальваническому покрытию печатных плат заключается в том, как обеспечить однородность толщины слоя меди с обеих сторон подложки и внутренней стенки сквозного отверстия. Для получения однородности толщины покрытия необходимо обеспечить, чтобы расход гальванического раствора с обеих сторон печатной платы и в сквозных отверстиях был быстрым и постоянным для получения тонкого и однородного диффузионного слоя. Чтобы получить тонкий и однородный диффузионный слой, в соответствии с текущей структурой горизонтальной гальванической системы, хотя в системе установлено много форсунок, она может быстро и вертикально распылять гальванический раствор на печатную плату, тем самым ускоряя гальванический раствор в сквозное отверстие Таким образом, скорость потока гальванического раствора очень высока, и на верхней и нижней частях подложки и сквозном отверстии образуется вихрь, так что диффузионный слой уменьшается и становится более однородным. Однако при нормальных обстоятельствах, когда раствор для покрытия внезапно вытекает в узкое сквозное отверстие, раствор для покрытия на входе в сквозное отверстие также меняет обратный поток. Кроме того, из-за влияния первичного распределения тока и эффекта наконечника толщина медного слоя на входном отверстии слишком велика, а внутренняя стенка сквозного отверстия образует медное покрытие в виде собачьей кости. . В зависимости от состояния потока гальванического раствора в сквозном отверстии, то есть размера вихревого тока и оплавления, а также анализа состояния качества проводящего гальванического покрытия через отверстие, параметры контроля могут быть определены только в ходе технологического испытания. метод достижения равномерности толщины покрытия печатной платы. Так как величина вихревых токов и обратного потока не может быть рассчитана теоретически, можно использовать только метод измерения процесса. Из результатов измерений видно, что для контроля равномерности толщины меднения сквозных-отверстий необходимо регулировать контролируемые параметры процесса по соотношению сторон сквозных{{2 }}отверстия печатной платы. Метод подачи питания представляет собой гальваническое покрытие обратным импульсным током для получения медного покрытия с высокой способностью распределения.

Из приведенной формулы видно, что предельный диффузионный ток определяется концентрацией ионов меди в основном гальваническом растворе, коэффициентом диффузии ионов меди и толщиной диффузионного слоя. Когда концентрация ионов меди в основном гальваническом растворе высока, коэффициент диффузии ионов меди велик, а толщина диффузионного слоя мала, предельный диффузионный ток больше. Согласно приведенной выше формуле известно, что для достижения более высокого значения предельного тока должны быть приняты соответствующие технологические меры, то есть должен быть принят процесс нагрева. Поскольку повышение температуры может увеличить коэффициент диффузии, увеличение скорости конвекции может сделать ее вихревой и получить тонкий и однородный диффузионный слой. Исходя из приведенного выше теоретического анализа, увеличение концентрации ионов меди в основном гальваническом растворе, повышение температуры гальванического раствора и увеличение скорости конвекции могут увеличить предельный диффузионный ток и достичь цели ускорения скорости гальванического покрытия. Горизонтальное гальванопокрытие основано на ускорении скорости конвекции гальванического раствора с образованием вихревых токов, что позволяет эффективно уменьшить толщину диффузионного слоя примерно до 10 микрон. Поэтому, когда для гальванического покрытия используется горизонтальная гальваническая система, плотность тока может достигать 8 А/дм2.

Особенно с увеличением количества глухих отверстий в ламинате для гальваники следует использовать не только горизонтальную гальваническую систему, но и ультразвуковую вибрацию, чтобы способствовать замене и циркуляции гальванического раствора в глухих отверстиях, а затем следует улучшить метод питания и использовать обратный импульсный ток. Отрегулируйте контролируемые параметры с фактическими тестовыми данными.

Горизонтальное гальванопокрытие — это метод гальванопокрытия, разработанный на основе вертикального гальванопокрытия. С определенной точки зрения, это совершенство и продолжение вертикальной гальваники. Поэтому очень важно понимать принцип горизонтальной гальваники. Я надеюсь, что эта статья может оказать вам некоторую помощь!