Horisontaalisen galvanoinnin periaate on täysin selitetty yhdessä artikkelissa!

Mikroelektroniikan tekniikan kehittyessä piirilevyjen valmistus kehittyy nopeasti monikerroksisen, kerrostetun, toimivan ja integroidun suuntaan. Perinteinen pystysuora galvanointiprosessi ei enää täytä korkealaatuisten ja erittäin luotettavien liitäntäreikien vaatimuksia. Tekniset vaatimukset. Siksi vaakasuora galvanointitekniikka syntyi. Se on jatkoa vertikaalisen galvanointitekniikan kehitykselle, eli uudelle pystysuunnassa galvanointitekniikan pohjalta kehitetylle galvanointiteknologialle. Tänään esittelemme vaakasuuntaisen galvanoinnin periaatteen!

Vaakapinnoituksen periaate

Vaaka- ja pystysuunnassa galvanoinnin menetelmä ja periaate ovat samat. Niissä täytyy olla yin- ja yang-navat. Elektrodireaktio tapahtuu sähköistyksen jälkeen, joka ionisoi elektrolyytin pääkomponentit, jolloin varautuneet positiiviset ionit siirtyvät elektrodin reaktioalueen negatiiviseen vaiheeseen; varautuneet negatiiviset ionit siirtyvät elektrodin reaktioalueen positiiviseen vaiheeseen, mikä johtaa metallipinnoitteen muodostumiseen ja kaasupäästöihin. Koska metallin saostusprosessi katodilla on jaettu kolmeen vaiheeseen: metallihydratoituneet ionit diffundoituvat katodille; toinen vaihe on, kun metallihydratoidut ionit kulkevat sähköisen kaksoiskerroksen läpi, ne dehydratoituvat vähitellen ja adsorboituvat katodin pintaan; kolmas vaihe on adsorboituminen katodin pintaan. Katodin pinnalla olevat metalli-ionit hyväksyvät elektroneja ja menevät metallihilaan. Staattisen sähkön vuoksi tämä kerros on pienempi kuin Helmholtzin ulkokerros ja siihen vaikuttaa lämpöliike. Kationien järjestely ei ole yhtä tiukka ja siisti kuin Helmholtzin ulkokerros. Tätä kerrosta kutsutaan diffuusiokerrokseksi. Diffuusiokerroksen paksuus on kääntäen verrannollinen pinnoitusliuoksen virtausnopeuteen. Eli mitä nopeampi pinnoitusliuoksen virtausnopeus on, sitä ohuempi ja paksumpi diffuusiokerros on. Yleensä diffuusiokerroksen paksuus on noin 5-50 mikronia. Katodista kaukana olevassa paikassa konvektiolla saavutettua pinnoitusliuosta kutsutaan pääpinnoitusratkaisuksi. Koska liuoksen konvektio vaikuttaa pinnoitusliuoksen pitoisuuden tasaisuuteen. Diffuusiokerroksen kupari-ionit kuljetetaan Helmholtzin ulkokerrokseen diffuusion ja ionien kulkeutumisen kautta. Pääpinnoitusliuoksessa olevat kupari-ionit kuljetetaan katodin pinnalle konvektion ja ionien kulkeutumisen kautta. Vaakapäällystysprosessissa pinnoitusliuoksessa olevat kupari-ionit kuljetetaan katodin läheisyyteen kolmella tavalla sähköisen kaksoiskerroksen muodostamiseksi.

Sähkökentän vaikutuksesta elektrolyyttisen pinnoitusliuoksen ioneihin kohdistuu sähköstaattinen voima, joka aiheuttaa ionien kuljetuksen, jota kutsutaan ionien migraatioksi. Sen siirtymänopeus ilmaistaan ​​kaavalla seuraavasti: u=zeoE/6πrη vaaditaan. Missä u on ionin migraationopeus, z on ionin varausluku, eo on yhden elektronin varaus (eli 1,61019C), E on sähköpotentiaali, r on hydratoidun ionin säde ja η on viskositeetti galvanointiliuoksesta. Yhtälön laskennan mukaan voidaan nähdä, että mitä suurempi potentiaalin E-pudotus, sitä pienempi on galvanointiliuoksen viskositeetti ja sitä nopeampi ionien kulkeutumisnopeus.

Pinnoitusliuoksen konvektio aiheutuu ulkoisesta ja sisäisestä mekaanisesta sekoituksesta ja pumppusekoituksesta, itse elektrodin värähtelystä tai pyörimisestä sekä lämpötilaeron aiheuttamasta pinnoitusliuoksen virtauksesta. Kohdassa lähellä kiinteän elektrodin pintaa kitkavastuksensa vuoksi galvanointiliuoksen virtaus hidastuu ja hidastuu ja konvektionopeus kiinteän elektrodin pinnalla on nolla. Nopeusgradienttikerrosta, joka muodostuu elektrodin pinnasta konvektiouraan, kutsutaan virtausrajapintakerrokseksi. Virtausrajapinnan kerroksen paksuus on noin 10 kertaa diffuusiokerroksen paksuus, joten konvektio ei juurikaan vaikuta ionien kuljetukseen diffuusiokerroksessa.

Sähköpinnoituksen teorian mukaan sähköpinnoitusprosessin aikana katodilla oleva painettu piirilevy on ei-ihanteellinen polarisoitu elektrodi. Katodin pinnalle adsorboituneet kupari-ionit saavat elektroneja ja pelkistyvät kupariatomeiksi, mikä vähentää kupari-ionien pitoisuutta katodin lähellä. Siksi katodin lähelle muodostuu kupari-ionikonsentraatiogradientti. Pinnoitusliuos, jonka kupari-ionipitoisuus on pienempi kuin pääpinnoitusliuoksen, on pinnoitusliuoksen diffuusiokerros. Pääpinnoitusliuoksen korkea kupari-ionipitoisuus diffundoituu katodin lähellä olevaan matalaan kupari-ionipitoisuuteen täydentäen jatkuvasti katodialuetta. Painettu piirilevy on samanlainen kuin litteä katodi, ja virran suuruuden ja diffuusiokerroksen paksuuden välinen suhde on COTTRELL-yhtälö:

Missä I on virta, z on kupari-ionien varaus, F on Faradayn vakio, A on katodin pinta-ala, D on kupari-ionin diffuusiokerroin (D=KT/6πrη), Cb on kupari ionipitoisuus pääpinnoitusliuoksessa ja Co on katodi Kupari-ionien pitoisuus pinnalla, D on diffuusiokerroksen paksuus, K on Bowman-vakio (K=R/N), T on lämpötila, r on kuparihydraatti-ionin säde ja η on galvanointiliuoksen viskositeetti. Kun kupari-ionipitoisuus katodin pinnalla on nolla, sen virtaa kutsutaan rajoittavaksi diffuusiovirraksi ii:

Vaakapinnoituksen periaate

PCB-sähköpinnoituksen avain on kuinka varmistaa kuparikerroksen paksuuden tasaisuus alustan molemmilla puolilla ja läpimenevän reiän sisäseinämässä. Pinnoitteen paksuuden tasaisuuden saavuttamiseksi on välttämätöntä varmistaa, että pinnoitusliuoksen virtausnopeus painetun levyn molemmilla puolilla ja läpimenevissä rei'issä on nopea ja tasainen ohuen ja tasaisen diffuusiokerroksen saamiseksi. Ohuen ja tasaisen diffuusiokerroksen aikaansaamiseksi nykyisen vaakasuuntaisen galvanointijärjestelmän rakenteen mukaan, vaikka järjestelmään on asennettu useita suuttimia, se voi ruiskuttaa pinnoitusliuosta nopeasti ja pystysuoraan painettuun levyyn, mikä nopeuttaa pinnoitusratkaisua läpimenevä reikä Siksi pinnoitusliuoksen virtausnopeus on erittäin nopea ja substraatin ylä- ja alaosaan sekä läpimenevään reikään muodostuu pyörre, jolloin diffuusiokerros pienenee ja tasaisempi. Kuitenkin normaaleissa olosuhteissa, kun pinnoitusliuos yhtäkkiä virtaa kapeaan läpimenevään reikään, läpimenevän reiän sisääntulossa oleva pinnoitusliuos kääntää myös takaisinvirtauksen. Lisäksi primäärivirran jakautumisen ja kärkivaikutuksen vaikutuksesta kuparikerroksen paksuus sisääntuloreiässä on liian paksu ja läpimenevän reiän sisäseinämä muodostaa koiranluukuparipinnoitteen. Läpireiässä olevan pinnoitusliuoksen virtaustilan eli pyörrevirran ja takaisinvirtauksen koon sekä johtavan pinnoitteen läpimenevän reiän laadun tila-analyysin mukaan ohjausparametrit voidaan määrittää vain prosessitestillä. menetelmä painetun piirilevyn pinnoitteen paksuuden tasaisuuden saavuttamiseksi. Koska pyörrevirran ja takaisinvirtauksen suuruutta ei voida laskea teoreettisesti, voidaan käyttää vain mittausprosessin menetelmää. Mittaustuloksista näkyy, että läpimenevien reikien kuparipinnoituspaksuuden tasaisuuden säätelemiseksi on tarpeen säätää ohjattavia prosessiparametreja piirilevyn läpimenevien reikien sivusuhteen mukaan. . Tehonsyöttömenetelmä on käänteinen pulssivirtasähköpinnoitus kuparipinnoituksen saamiseksi, jolla on vahva jakelukyky.

Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että rajadiffuusiovirran määrää pääpinnoitusliuoksen kupari-ionipitoisuus, kupari-ionien diffuusiokerroin ja diffuusiokerroksen paksuus. Kun kupari-ionien pitoisuus pääpinnoitusliuoksessa on korkea, kupari-ionien diffuusiokerroin on suuri ja diffuusiokerroksen paksuus on ohut, rajoittava diffuusiovirta on suurempi. Yllä olevan kaavan mukaan tiedetään, että korkeamman raja-arvon saavuttamiseksi on ryhdyttävä asianmukaisiin prosessitoimenpiteisiin eli lämmitysprosessiin. Koska lämpötilan nostaminen voi lisätä diffuusiokerrointa, konvektionopeuden lisääminen voi tehdä siitä pyörteen ja saada ohuen ja tasaisen diffuusiokerroksen. Edellä esitetyn teoreettisen analyysin perusteella kupari-ionien pitoisuuden lisääminen pääpinnoitusliuoksessa, pinnoitusliuoksen lämpötilan nostaminen ja konvektionopeuden lisääminen voivat kaikki lisätä rajoittavaa diffuusiovirtaa ja saavuttaa pinnoitusnopeuden kiihdyttämisen. Vaakapäällystys perustuu pinnoitusliuoksen konvektionopeuden kiihdyttämiseen pyörrevirtojen muodostamiseksi, mikä voi tehokkaasti vähentää diffuusiokerroksen paksuutta noin 10 mikroniin. Siksi, kun vaakasuoraa galvanointijärjestelmää käytetään galvanointiin, virrantiheys voi olla jopa 8 A/dm2.

Erityisesti laminaatissa olevien sokeareikien määrän lisääntyessä galvanoinnissa ei tulisi käyttää vain vaakasuoraa galvanointijärjestelmää, vaan myös ultraäänivärähtelyä tulisi käyttää pinnoitusliuoksen vaihtamisen ja kierrätyksen edistämiseksi sokeissa reikissä, ja sitten tehonsyöttömenetelmää tulisi parantaa ja käyttää käänteistä pulssivirtaa. Säädä ohjattavia parametreja todellisilla testitiedoilla.

Vaakasuora galvanointi on sähköpinnoitusmenetelmä, joka on kehitetty pystysuoraan galvanointiin. Tietystä näkökulmasta se on pystysuoran galvanoinnin täydellisyyttä ja laajentamista. Siksi on erittäin tärkeää ymmärtää vaakasuuntaisen galvanoinnin periaate. Toivottavasti tämä artikkeli voi tarjota sinulle apua!