Giới thiệu công nghệ mạ điện ngang PCB

I. Tổng quan

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện tử, việc sản xuất bảng mạch đã phát triển nhanh chóng theo hướng đa lớp, tích lũy, chức năng hóa và tích hợp. Thúc đẩy thiết kế và thiết kế đồ họa mạch với số lượng lớn lỗ nhỏ, khoảng cách hẹp và đường dẫn hướng chi tiết trong thiết kế mạch in, điều này gây khó khăn hơn cho công nghệ sản xuất bảng mạch in, đặc biệt là tỷ lệ dọc của đa -Các tấm lớp vượt quá 5: 1 và sự tích tụ Một số lượng lớn lỗ mù được sử dụng trong tấm lớp khiến quy trình mạ điện dọc thông thường không thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về kết nối chất lượng cao và độ tin cậy cao. Những lý do chính cần được phân tích từ nguyên tắc mạ điện trạng thái phân phối hiện tại. Thông qua quá trình mạ điện thực tế, sự phân bố dòng điện trong lỗ thể hiện hình dạng trống thắt lưng. Cạnh của lỗ không thể đảm bảo độ dày tiêu chuẩn của lớp đồng mà lớp đồng ở phần trung tâm của lỗ cần. Đôi khi lớp đồng là lớp cực mỏng hoặc không phải đồng, trong trường hợp nghiêm trọng sẽ gây ra tổn thất không thể khắc phục được, dẫn đến một số lượng lớn bảng nhiều lớp bị loại bỏ. Để giải quyết chất lượng sản xuất hàng loạt trong sản xuất hàng loạt, vấn đề mạ lỗ sâu hiện đang được giải quyết từ khía cạnh dòng điện và chất phụ gia. Trong quy trình mạ điện bảng mạch in theo chiều dọc và chiều ngang cao, hầu hết chúng đều chịu tác dụng phụ của các chất phụ gia chất lượng cao, kết hợp với chuyển động của catốt và khuấy không khí vừa phải, và trong điều kiện mật độ dòng điện tương đối thấp. Tăng diện tích kiểm soát phản ứng điện cực trong lỗ, vai trò của phụ gia mạ điện có thể được hiển thị. Ngoài ra, chuyển động catốt rất có lợi cho việc cải thiện khả năng mạ sâu của chất lỏng mạ. Tốc độ hình thành của hạt nhân tinh thể được bù trừ cho nhau với tốc độ phát triển của hạt, để thu được lớp đồng có độ bền cao.

Tuy nhiên, khi tỷ lệ chiều dọc và chiều ngang của lỗ tiếp tục tăng hoặc có lỗ mù sâu thì hai biện pháp xử lý này tỏ ra yếu nên công nghệ mạ ngang ra đời. Đó là sự tiếp tục phát triển của công nghệ mạ điện dọc, tức là một công nghệ mạ điện mới được phát triển trên cơ sở quy trình mạ điện dọc. Chìa khóa của công nghệ này là tạo ra một hệ thống mạ điện ngang thích ứng, hỗ trợ, có thể tạo ra giải pháp mạ có thể phân cấp cao. Với sự hợp tác cải tiến phương pháp cung cấp điện và các thiết bị phụ trợ khác, nó cho thấy nó tuyệt vời hơn phương pháp mạ điện dọc. Tác dụng chức năng.

2. Giới thiệu nguyên lý mạ ngang

Phương pháp mạ ngang và nguyên tắc mạ dọc đều giống nhau, đều phải có cực âm dương. Sau khi bật nguồn, phản ứng điện cực được tạo ra để tạo ra các thành phần chính của chất điện phân, do đó ion dương cùng với ion điện di chuyển đến khu vực phản ứng điện cực. Pha dương của vùng phản ứng di chuyển nên lớp phủ trầm tích kim loại và khí được tạo ra. Bởi vì quá trình lắng đọng kim loại ở cực âm được chia thành ba bước: đó là, ion hydrat hóa kim loại lan truyền đến cực âm; bước thứ hai là khử nước dần dần khi các ion thủy lực kim loại dần mất nước và hấp phụ trên bề mặt cực âm; Bước thứ ba là quảng cáo các ion kim loại trên bề mặt cực âm để nhận electron và đi vào mạng tinh thể kim loại. Từ quan sát thực tế đến khe vận hành, không thể quan sát được phản ứng truyền điện tử lạ giữa điện cực của pha rắn và chất lỏng mạ pha lỏng. Cấu trúc của nó có thể được giải thích bằng hai nguyên tắc lớp điện trong lý thuyết mạ điện. Khi điện cực là cực âm và ở trạng thái phân cực, nó được bao quanh bởi các phân tử nước và cation tích điện dương. Gần đó, lớp ngoài cùng của Helmholtz, nằm ở điểm trung tâm gần điểm trung tâm cation, cách điện cực khoảng 1-10 nanomet. Tuy nhiên, do tổng lượng điện tích dương được mang bởi cation trên lớp ngoài cùng của Heimhoz, nên điện tích dương không đủ để trung hòa điện tích âm trên cực âm. Chất lỏng mạ ở xa cực âm bị ảnh hưởng bởi dòng chảy và nồng độ cation của lớp lớp dung dịch cao hơn nồng độ aion. Do hiệu ứng tĩnh điện nhỏ hơn lớp ngoài của Hemhzhitz, đồng thời nó cũng bị ảnh hưởng bởi chuyển động nhiệt, nên quá trình phóng điện của các cation không gần và gọn gàng như lớp ngoài của Hemhzhitz. Lớp này được gọi là lớp khuếch tán. Độ dày của lớp khuếch tán tỷ lệ nghịch với tốc độ dòng chảy của chất lỏng mạ. Tức là, tốc độ dòng chảy của chất lỏng mạ càng nhanh thì lớp khuếch tán càng mỏng, nhưng độ dày và độ dày của lớp khuếch tán chung là khoảng 5-50 micron. Nó ở xa cực âm hơn. Bởi vì dòng điện của dung dịch được tạo ra sẽ ảnh hưởng đến sự đồng nhất về nồng độ của dung dịch mạ. Các ion đồng trong lớp khuếch tán được vận chuyển đến lớp ngoài của Heimhoz nhờ sự khuếch tán và di chuyển của các ion. Tuy nhiên, các ion đồng trong dung dịch mạ chính được vận chuyển đến bề mặt cực âm bằng hiệu ứng thực tế và di chuyển ion. Trong quá trình mạ ngang, các ion đồng trong dung dịch mạ được vận chuyển đến gần cực âm bằng ba cách để tạo thành một máy tính điện kép.

Việc tạo ra dung dịch mạ là dòng chảy của bên ngoài bên trong với khuấy cơ học và khuấy bơm, xoay hoặc quay của chính điện cực và dòng chất lỏng mạ điện do chênh lệch nhiệt độ gây ra. Càng gần bề mặt của điện cực rắn, ảnh hưởng của lực cản ma sát làm cho dòng chất lỏng mạ ngày càng chậm hơn. Tại thời điểm này, tốc độ đối lưu của bề mặt điện cực rắn bằng không. Từ bề mặt điện cực đến lớp dòng chảy được hình thành giữa chất lỏng mạ dòng, lớp dòng chảy được gọi là lớp giao diện dòng chảy. Độ dày của lớp giao diện dòng chảy gấp khoảng mười lần độ dày của lớp khuếch tán, do đó việc vận chuyển các ion trong lớp khuếch tán hầu như không bị ảnh hưởng bởi dòng chảy.

Dưới ảnh hưởng của điện, các ion trong chất lỏng mạ điện là năng lượng tĩnh và băng tải ion được gọi là di chuyển ion. Tốc độ di chuyển của nó như sau: U=Zeoe/6πrη. Trong số đó, U là độ linh động của ion, số điện tích của các ion ion, EO là điện tích của một electron (nghĩa là 1.61019c), E là điện thế, bán kính R của các ion thủy lực và độ nhớt của chất lỏng mạ. Theo tính toán của phương trình, điện thế E càng lớn thì độ nhớt của chất lỏng mạ điện càng nhỏ và tốc độ di chuyển ion càng nhanh.

Theo lý thuyết lắng đọng điện, khi mạ điện, bảng mạch in trên cực âm là một điện cực phân cực không lý tưởng. Các ion đồng được hấp phụ trên bề mặt cực âm được sử dụng để thu được các electron và khôi phục lại các nguyên tử đồng, do đó nồng độ của các ion đồng gần cực âm giảm. Do đó, gradient nồng độ ion đồng được hình thành gần cực âm. Lớp chất lỏng mạ này có nồng độ ion đồng thấp hơn nồng độ của chất mạ chính là lớp khuếch tán của dung dịch mạ. Nồng độ ion đồng trong dung dịch mạ chính cao sẽ lan sang những nơi có ion đồng thấp hơn gần cực âm, sẽ lan ra để bổ sung liên tục cho khu vực cực âm. Bảng mạch in tương tự như cực âm phẳng và mối quan hệ giữa kích thước dòng điện và độ dày của lớp khuếch tán là phương trình COTTRLLL:

Trong số đó, i là dòng điện, số lượng ion đồng là số lượng ion đồng, F là tần số Faraday, A là diện tích bề mặt cực âm, D là hệ số khuếch tán ion đồng (D=KT / 6πrη), CB là nồng độ ion đồng trong lớp mạ chính và CO là cực âm. Nồng độ của các ion đồng bề mặt, D là độ dày của lớp khuếch tán, K là hằng số Boshiman (K=R / N), T là nhiệt độ, R là bán kính của ion đồng-nước và độ nhớt của chất lỏng mạ. Khi nồng độ ion đồng của bề mặt catốt bằng không, dòng điện của nó được gọi là dòng khuếch tán cực II:

Từ công thức trên có thể thấy rằng kích thước của dòng khuếch tán giới hạn xác định nồng độ ion đồng của chất lỏng mạ chính, hệ số khuếch tán của ion đồng và độ dày của lớp khuếch tán. Khi nồng độ của các ion đồng trong dung dịch mạ chính, hệ số khuếch tán của các ion đồng lớn và độ dày của lớp khuếch tán mỏng, dòng khuếch tán giới hạn càng lớn.
Theo công thức trên, để đạt được giá trị dòng điện cực cao hơn, phải thực hiện các biện pháp quy trình thích hợp, nghĩa là áp dụng phương pháp quy trình gia nhiệt. Do nhiệt độ tăng cao có thể làm cho hệ số khuếch tán lớn hơn, tốc độ tăng có thể làm cho lớp khuếch tán mỏng và đồng nhất. Từ phân tích lý thuyết ở trên, việc tăng nồng độ ion đồng trong dung dịch mạ chính, tăng nhiệt độ của dung dịch mạ và tăng tốc độ dòng chảy có thể làm tăng dòng khuếch tán cực lớn và đạt được mục đích tăng tốc độ mạ điện. Mạ điện ngang dựa trên sự gia tốc tốc độ đối lưu của dung dịch mạ và tạo thành một xoáy, có thể làm giảm hiệu quả độ dày của lớp khuếch tán xuống khoảng 10 micron. Do đó, khi hệ thống mạ ngang được sử dụng để mạ điện, mật độ dòng điện của nó có thể lên tới 8A/DM2.

Chìa khóa của mạ điện bảng mạch in là làm thế nào để đảm bảo tính đồng nhất của độ dày của lớp đồng của thành trong của thành trong của đế. Để có được sự cân bằng về độ dày của lớp phủ, cần đảm bảo rằng hai mặt của bảng in và chất lỏng mạ trong các lỗ chân lông phải nhanh và nhất quán để có được lớp khuếch tán mỏng và đồng đều. Để đạt được lớp trải của Bojuyi, xét về cấu trúc hiện tại của hệ thống mạ ngang, mặc dù nhiều mỏ phun được lắp đặt trong hệ thống, nhưng lớp mạ có thể được phun nhanh vào bảng in để đẩy nhanh dòng chảy của chất lỏng mạ trong lỗ trong lỗ chân lông. Tốc độ làm cho tốc độ dòng chảy của chất lỏng mạ nhanh. Thiết lập dòng điện xoáy ở các lỗ trên và dưới của đế, làm giảm lớp khuếch tán và tương đối đồng đều. Tuy nhiên, khi chất lỏng mạ đột ngột chảy vào lỗ chân lông hẹp, chất lỏng mạ ở lối vào lỗ chân lông cũng sẽ quay trở lại. Ngoài ra, tác động của sự phân bố hiện tại, thường gây ra sự mạ điện của lỗ ở lối vào. Do độ dày của lớp đồng, thành trong của lỗ đi qua tạo thành một lớp đồng có hình xương chó. Theo trạng thái dòng chảy trong lỗ chân lông trong lỗ chân lông, nghĩa là kích thước của dòng xoáy và dòng chảy trở lại, phân tích trạng thái chất lượng của lỗ chân lông mạ điện chỉ có thể được xác định bằng phương pháp thử nghiệm quy trình để xác định tính đồng nhất của tham số điều khiển để đạt được độ dày của lớp mạ điện di của bảng mạch. Bởi vì kích thước của dòng xoáy và dòng chảy ngược vẫn không thể biết phương pháp tính toán lý thuyết, chỉ có phương pháp quy trình đo được áp dụng. Từ các kết quả đo được, người ta rút ra được rằng để kiểm soát độ đồng đều của độ dày lớp phủ đồng của lỗ, cần điều chỉnh các tham số quy trình có thể kiểm soát theo tỷ lệ dọc của lỗ đi qua của bảng mạch, và thậm chí chọn một giải pháp đồng mạ điện phân cấp cao. Sau đó, thêm các chất phụ gia thích hợp và cải thiện các phương pháp cung cấp điện, đồng thời sử dụng dòng xung ngược để mạ điện để thu được lớp mạ đồng có khả năng phân phối cao.

Đặc biệt, số lượng lỗ mù vi mô trong tấm tích tụ tăng lên, không chỉ hệ thống mạ điện ngang được sử dụng để mạ điện mà còn sử dụng rung siêu âm để thúc đẩy quá trình thay thế và lưu thông chất lỏng mạ trong lỗ mù vi mô. Dữ liệu có thể được điều chỉnh để sửa các tham số được kiểm soát để có kết quả khả quan.

3. Cấu tạo cơ bản của hệ thống mạ ngang

Theo đặc điểm của mạ điện ngang, đây là phương pháp mạ điện để mạ bảng mạch in từ dạng thẳng đứng sang chất lỏng mạ song song. Tại thời điểm này, bảng mạch in là cực âm và hệ thống mạ ngang của phương pháp cung cấp hiện tại sử dụng các kẹp dẫn điện và bánh xe lăn dẫn điện. Để nói về sự tiện lợi của hệ điều hành, phương pháp cung cấp độ dẫn của bánh xe lăn phổ biến hơn. Ngoài cực âm, con lăn dẫn điện trong hệ thống mạ ngang còn có chức năng truyền tải và bản mạch in. Mỗi con lăn dẫn điện được trang bị một thiết bị lò xo, có thể thích ứng với nhu cầu mạ điện của bảng mạch in ({{0}}.10-5.00mm) khác nhau độ dày. Tuy nhiên, khi mạ điện, các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng mạ có thể được mạ một lớp đồng và hệ thống không thể chạy trong thời gian dài. Do đó, hầu hết các hệ thống mạ điện nằm ngang hiện nay đều được thiết kế để chuyển cực âm thành cực dương, sau đó sử dụng một bộ cực âm phụ để hòa tan chất điện phân đồng trên bánh xe tráng. Để bảo trì hoặc thay thế, thiết kế mạ điện mới cũng tính đến những khu vực dễ bị mất để dễ dàng tháo rời hoặc thay thế. Cực dương là một giỏ titan không hòa tan có thể điều chỉnh kích thước của mảng, được đặt tương ứng ở vị trí trên và dưới của bảng mạch in. Phần bên trong có đường kính 25 mm hình cầu, hàm lượng phốt pho là 0.04-0.06 phần trăm đồng hòa tan, cực âm và cực dương. Khoảng cách giữa là 40mm.

Dòng chất lỏng mạ là một hệ thống bao gồm máy bơm và vòi phun, để chất lỏng mạ chảy nhanh trước rãnh kín và nó có thể đảm bảo tính chất trung bình của dòng chất lỏng chảy. Dung dịch mạ được phun thẳng đứng vào bảng mạch in và bề mặt bảng mạch in tạo thành dòng xoáy phản lực trên tường. Mục đích của nó là đạt được dòng chảy nhanh của chất lỏng mạ trên cả hai mặt của bảng mạch in và làm ngập lỗ để tạo thành một dòng xoáy. Ngoài ra, hệ thống lọc được lắp đặt trong rãnh, được sử dụng trong trường 1,2 micron để sử dụng các tạp chất dạng hạt được tạo ra trong quá trình mạ điện để đảm bảo độ sạch và ô nhiễm của dung dịch mạ.

Khi sản xuất các hệ thống mạ nằm ngang, cũng cần xem xét đến việc vận hành thuận tiện và kiểm soát tự động các thông số của quy trình. Bởi vì trong quá trình mạ điện thực tế, với kích thước của kích thước của bảng mạch, kích thước của kích thước lỗ chân lông và độ dày đồng khác nhau, tốc độ truyền tải, khoảng cách giữa các bảng in, kích thước của máy bơm mã lực, hoa mẫu đơn phun Việc thiết lập các thông số quy trình như hướng và mật độ dòng điện yêu cầu thử nghiệm và điều chỉnh và kiểm soát thực tế để có được độ dày của lớp đồng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Máy tính phải được kiểm soát. Để cải thiện tính nhất quán và độ tin cậy của chất lượng sản xuất và chất lượng của sản phẩm phụ, việc xử lý mặt trước và mặt sau của bảng mạch in (bao gồm cả các lỗ mạ) theo quy trình quy trình, tạo thành một lớp mạ ngang hoàn chỉnh hệ thống, đáp ứng sự phát triển và danh sách các sản phẩm mới. nhu cầu.

Thứ tư, lợi thế phát triển của mạ ngang

Sự phát triển của công nghệ mạ điện ngang không phải là ngẫu nhiên, mà là nhu cầu về các sản phẩm bảng mạch có mật độ cao, độ chính xác cao, đa chức năng, đa chức năng, dọc và ngang cao. Ưu điểm của nó là tiên tiến hơn so với quy trình mạ dọc được sử dụng hiện nay, chất lượng sản phẩm đáng tin cậy hơn và có thể đạt được sản xuất quy mô lớn. Nó có những ưu điểm sau so với quá trình mạ điện dọc:

(1) Thích ứng với nhiều loại kích thước, không cần thực hiện gắn trên tay, thực hiện tất cả các hoạt động tự động, không gây hại cho việc cải thiện và đảm bảo rằng quá trình vận hành không làm hỏng bề mặt của chất nền và cực kỳ hiệu quả có lợi cho sản xuất lớn của sản xuất quy mô lớn.

(2) Trong quá trình xem xét quy trình, không cần phải rời khỏi vị trí của kẹp để tăng diện tích thực tế và tiết kiệm đáng kể tổn thất nguyên liệu.

(3) Quá trình mạ điện theo chiều ngang được kiểm soát bởi toàn bộ quá trình để làm cho chất nền được đảm bảo rằng bề mặt của bề mặt bảng mạch và lớp phủ của lớp phủ bảng mạch trên mỗi khối là đồng nhất.

(4) Từ góc độ quản lý, rãnh mạ điện hoàn toàn có thể thực hiện các hoạt động tự động hóa từ chất lỏng làm sạch và mạ điện, điều này sẽ không khiến việc quản lý mất kiểm soát do lỗi nhân tạo.

(5) Nó được biết đến từ sản xuất thực tế. Do việc sử dụng nhiều phương pháp làm sạch ngang của lớp mạ điện nằm ngang, nó giúp tiết kiệm đáng kể lượng nước làm sạch và giảm áp lực xử lý nước thải.

(6) Bởi vì hệ thống sử dụng hoạt động khép kín để giảm tác động trực tiếp của ô nhiễm không gian vận hành và sự bay hơi của calo đối với quy trình, nên nó đã cải thiện đáng kể môi trường vận hành. Đặc biệt, do giảm thất thoát calo trong quá trình nướng nên năng lượng tiêu hao vô ích giúp tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả sản xuất rất nhiều.

5. Tóm tắt

Sự xuất hiện của công nghệ mạ điện ngang là hoàn toàn để đáp ứng nhu cầu của lỗ chân lông dọc và ngang cao. Tuy nhiên, do sự phức tạp và đặc thù của quy trình mạ điện, vẫn còn một số vấn đề kỹ thuật trong hệ thống mạ điện ở cấp độ thiết kế và phát triển. Điều này cần phải được cải thiện trong thực tế. Tuy nhiên, việc sử dụng các hệ thống mạ điện ngang là một bước phát triển và tiến bộ vượt bậc cho ngành công nghiệp mạch in. Bởi vì việc sử dụng loại thiết bị này trong sản xuất bảng mật độ cao và nhiều lớp cho thấy tiềm năng lớn, nó không chỉ tiết kiệm nhân lực và thời gian vận hành mà còn tạo ra tốc độ và hiệu quả hơn so với các dây chuyền mạ điện dọc truyền thống. Ngoài ra, giảm tiêu thụ năng lượng và giảm nước thải nước thải đối với chất thải lỏng cần thiết, đồng thời cải thiện đáng kể môi trường và điều kiện của quy trình, đồng thời cải thiện chất lượng của lớp mạ điện. Đường mạ ngang phù hợp cho hoạt động liên tục 24 -giờ ở quy mô lớn. Đường mạ ngang khó khăn hơn một chút so với đường mạ dọc khi gỡ lỗi. Sau khi gỡ lỗi hoàn tất, nó rất ổn định. Điều chỉnh dung dịch mạ để đảm bảo công việc ổn định lâu dài.