Blog de PCB - Introducción de la tecnología de galvanoplastia horizontal de PCB

Panorama general

Con el rápido desarrollo de la tecnología Microelectrónica, Fabricación PCB Board Se está desarrollando rápidamente en la dirección de múltiples niveles, Apilar, Functionalización, Integración. Promueve el diseño y diseño de patrones de circuitos que utilizan pequeños agujeros, Espaciamiento estrecho, Y líneas finas en el diseño de circuitos impresos, Esto hace que la tecnología de fabricación de PCB sea más difícil, Especialmente debido a que la relación de aspecto de los agujeros a través de la placa multicapa es superior a 5: 1 y los agujeros ciegos profundos ampliamente utilizados en los productos, la tecnología tradicional de galvanoplastia vertical no puede satisfacer los requisitos técnicos de los agujeros de interconexión de alta calidad y alta fiabilidad.. La razón principal es el análisis del Estado de distribución actual basado en el principio de galvanoplastia. Período real de galvanoplastia, Se encontró que la distribución de la corriente en el agujero era de cintura y tambor., Desde el borde del agujero hasta el centro del agujero, la distribución de corriente en el agujero disminuye gradualmente., Causa la deposición de cobre en la superficie y los poros. En el borde del agujero, No es posible asegurar el espesor estándar de la capa de cobre en el centro del agujero donde se requiere cobre. A veces la capa de cobre es muy delgada o no hay capa de cobre. En circunstancias graves, Esto causará pérdidas irreparables, Causa un gran número de residuos de periódicos de varias capas. Para resolver el problema de la calidad del producto en la producción a gran escala, En la actualidad, el problema de la galvanoplastia de agujeros profundos se resuelve tanto en términos de corriente como de aditivos.. La mayoría de los procesos de recubrimiento de cobre para PCB de alta relación de aspecto se llevan a cabo con aditivos de alta calidad a una densidad de corriente relativamente baja., Mezcla moderada de aire, Movimiento catódico. El efecto del aditivo de galvanoplastia sólo se puede mostrar aumentando el área de control de la reacción del electrodo en el agujero.. Además, El movimiento del cátodo es beneficioso para mejorar la capacidad de recubrimiento profundo del baño de recubrimiento, Aumento de la polarización de la parte galvanizada. Compensación mutua entre la velocidad de formación del núcleo y la velocidad de crecimiento del grano, Para obtener una capa de cobre de alta resistencia. Sin embargo,, Cuando la relación de aspecto del orificio sigue aumentando o aparece un agujero ciego profundo, Ambas medidas de proceso se vuelven ineficaces, Por lo tanto, la tecnología de galvanoplastia horizontal. Es la continuación del desarrollo de la tecnología de galvanoplastia vertical, Eso es, Nueva tecnología de galvanoplastia basada en el desarrollo del proceso de galvanoplastia vertical. La clave de esta tecnología es establecer un sistema de galvanoplastia horizontal compatible entre sí. Mediante la mejora de la combinación de la fuente de alimentación y otros equipos auxiliares, la solución de galvanoplastia con alta dispersión es mejor que la galvanoplastia vertical..

2. Introducción al principio de galvanoplastia horizontal

El método y el principio de la galvanoplastia horizontal y vertical son los mismos, ambos deben tener cátodo y ánodo. Después de la electrificación, se produce la reacción del electrodo, los principales componentes del electrolito se ionizan y los iones positivos cargados se trasladan a la fase negativa de la región de reacción del electrodo. Los iones negativos cargados se mueven hacia el electrodo. El cambio de fase positivo en la zona de reacción produce posteriormente un recubrimiento de deposición metálica y una deflación. El proceso de deposición del metal en el cátodo se divide en tres pasos: es decir, el Ion hidratado del metal se difunde al cátodo; El segundo paso es que los iones metálicos hidratados se deshidratan gradualmente y se adsorben en la superficie del cátodo cuando pasan a través de la doble capa eléctrica. El primer paso es que los iones metálicos adsorbidos en la superficie del cátodo reciben electrones y entran en la red metálica. La observación práctica de la célula de trabajo es una reacción de transferencia de electrones no observable entre la interfaz del electrodo de fase sólida y el baño de fase líquida. La estructura puede explicarse por el principio de doble capa en la teoría de la galvanoplastia. Cuando el electrodo es un cátodo y está polarizado, debido a la fuerza estática, los cationes cargados positivamente se colocan en el cátodo de manera ordenada alrededor de las moléculas de agua. Cerca, el plano de fase formado por el punto central catiónico cerca del cátodo se llama la capa exterior de Helmholtz, y la distancia entre la capa exterior y el electrodo es de aproximadamente 1 - 10 nanómetros. Sin embargo, debido a la carga positiva total transportada por el catión externo de Helmholtz, la carga positiva no es suficiente para neutralizar la carga negativa en el cátodo. La concentración de cationes en la capa de solución es mayor que la de aniones. Debido a la fuerza estática, esta capa es más pequeña que la capa externa de Helmholtz y también está influenciada por el movimiento térmico. La disposición catiónica no es tan compacta y ordenada como la capa exterior de Helmholtz. Esta capa se llama capa de difusión. El espesor de la capa de difusión es inversamente proporcional a la velocidad de flujo del baño. Es decir, cuanto más rápido sea el flujo del baño, más delgada será la capa de difusión y vice versa. En general, el espesor de la capa de difusión es de aproximadamente 5 - 50 micras. Está lejos del cátodo y la capa de baño que llega a través de la convección se llama baño principal. La convección de la solución puede afectar la uniformidad de la concentración del baño. Los iones de cobre en la capa de difusión se transfieren a la capa externa de Helmholtz a través de la difusión y la migración iónica en el baño de recubrimiento. Los iones de cobre en la ranura principal se transfieren a la superficie del cátodo por convección y transporte iónico. En el proceso de galvanoplastia horizontal, los iones de cobre en el baño se transfieren al cátodo de tres maneras, formando una doble capa eléctrica.

La convección de la solución de galvanoplastia es causada por la agitación mecánica externa e interna y la agitación de la bomba, la oscilación o rotación del electrodo y el flujo de la solución de galvanoplastia causado por la diferencia de temperatura. A medida que se acerca la superficie del electrodo sólido, el flujo de la solución de galvanoplastia se ralentiza debido a la resistencia a la fricción, y la velocidad de convección en la superficie del electrodo sólido es cero. La capa de gradiente de velocidad formada desde la superficie del electrodo hasta el baño convectivo se llama capa de interfaz de flujo. El espesor de la capa de interfaz de flujo es aproximadamente diez veces mayor que el de la capa de difusión, por lo que la transferencia de iones en la capa de difusión casi no se ve afectada por la convección. Bajo la acción del campo eléctrico, los iones en la solución de galvanoplastia se someten a la acción de la fuerza electrostática, lo que conduce a la migración iónica, que se llama migración iónica. La tasa de migración se expresa como: u = zeon / 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 De acuerdo con el cálculo de la ecuación, se puede ver que cuanto mayor es la caída de potencial e, menor es la viscosidad de la solución de galvanoplastia y mayor es la velocidad de migración iónica.

De acuerdo con la teoría de la Electrodeposición, la placa de circuito impreso en el cátodo es un electrodo de polarización no ideal en el proceso de galvanoplastia. Los iones de cobre adsorbidos en la superficie del cátodo obtienen electrones y se reducen a átomos de cobre, aumentando así la concentración de iones de cobre cerca del cátodo. Disminución Por lo tanto, se forma un gradiente de concentración de iones de cobre cerca del cátodo. La capa de solución de recubrimiento con una concentración de iones de cobre inferior a la de la solución de recubrimiento principal es la capa de difusión de la solución de recubrimiento. Sin embargo, la concentración de iones de cobre en la solución de recubrimiento principal es mayor, y se extenderá a la región de baja concentración de iones de cobre cerca del cátodo, y la región del cátodo se repondrá continuamente. La relación entre el tamaño de la corriente y el espesor de la capa de difusión en una placa de circuito impreso es la ecuación de cotrell, donde I es la corriente, Z es el número de carga de iones de cobre, F es la constante Faraday, a es la superficie del cátodo, y D es el coeficiente de Difusión de iones de cobre (D = KT / 6 1). CB es la concentración de iones de cobre en el baño principal, co es la concentración de iones de cobre en la superficie del cátodo, D es el espesor de la capa de difusión, k es la constante de Portman (k = R / n), t es la temperatura, R es el radio de iones de cobre hidratado, y isla es la viscosidad de la solución de galvanoplastia. Cuando la concentración de iones de cobre en la superficie del cátodo es cero, la corriente se llama corriente de difusión límite II:

De la fórmula anterior se desprende que la corriente de difusión límite está determinada por la concentración de iones de cobre en el baño principal, el coeficiente de difusión de iones de cobre y el espesor de la capa de difusión. Cuando la concentración de iones de cobre en el baño principal es mayor, el coeficiente de difusión de iones de cobre es mayor, el espesor de la capa de difusión es más delgado y la corriente de difusión límite es mayor.

De acuerdo con la fórmula anterior, para alcanzar un valor límite de corriente más alto, deben adoptarse las medidas técnicas adecuadas, es decir, la tecnología de calefacción. Debido a que el aumento de la temperatura puede aumentar el coeficiente de difusión, el aumento de la velocidad de convección puede hacer que el vórtice y obtener una capa de difusión fina y uniforme. De acuerdo con el análisis teórico anterior, el aumento de la concentración de iones de cobre en el baño principal, la temperatura del baño y la velocidad de convección pueden aumentar la corriente de difusión límite y acelerar la velocidad de recubrimiento. El recubrimiento horizontal se basa en vórtices formados por la velocidad de convección acelerada de la solución de recubrimiento, lo que puede reducir eficazmente el espesor de la capa de difusión a unos 10 micrones. Por lo tanto, cuando se utiliza el sistema de galvanoplastia horizontal, la densidad de corriente puede alcanzar hasta 8a / dm2. La clave de la galvanoplastia de PCB es cómo asegurar la uniformidad del espesor de la capa de cobre en ambos lados del sustrato y en la pared interna del orificio. Con el fin de obtener la uniformidad del espesor del recubrimiento, la velocidad de flujo de la solución de recubrimiento en ambos lados de la placa de impresión y a través del agujero debe ser rápida y consistente para obtener una capa de difusión fina y uniforme. Con el fin de obtener una capa de difusión fina y uniforme, de acuerdo con la estructura actual del sistema de galvanoplastia horizontal, aunque muchas boquillas están instaladas en el sistema, el baño de galvanoplastia se puede rociar rápidamente verticalmente en el tablero de impresión para acelerar el flujo del baño de galvanoplastia a través del agujero. La velocidad de flujo del baño es muy rápida, formando corrientes de Eddy en los lados superior e inferior del sustrato y a través de los agujeros, reduciendo así la capa de difusión y haciéndola más uniforme. Sin embargo, cuando la solución de recubrimiento entra repentinamente en el orificio estrecho, la solución de recubrimiento en la entrada del orificio también puede volver a fluir hacia atrás. Junto con la influencia de la distribución de la corriente, este fenómeno generalmente conduce a la galvanoplastia de los agujeros en la entrada. La capa de cobre es demasiado gruesa debido a este efecto, y la pared interna del orificio forma una capa de cobre en forma de hueso de perro. De acuerdo con el Estado de flujo de la solución de recubrimiento en el orificio, es decir, el tamaño de la corriente de Eddy y el flujo de retorno, y el análisis de la calidad del orificio, los parámetros de control sólo se pueden determinar mediante el método de ensayo del proceso para lograr la uniformidad del espesor del recubrimiento de la placa de circuito impreso. Debido a que el tamaño de la corriente Eddy y el flujo de retorno todavía no pueden ser conocidos por el método de cálculo teórico, sólo se utiliza el método de proceso de medición. De los resultados de la medición se desprende que, para controlar la uniformidad del espesor del recubrimiento de cobre a través del agujero, es necesario ajustar los parámetros del proceso controlable de acuerdo con la relación de aspecto del agujero a través de la placa de circuito impreso, e incluso seleccionar la solución de recubrimiento de cobre de alta dispersión. El recubrimiento de cobre con una fuerte capacidad de distribución se puede obtener mediante la adición de aditivos adecuados y la mejora del modo de suministro de energía, es decir, mediante el uso de corriente de pulso inversa. Especialmente con el aumento del número de micro - agujeros ciegos en el laminado, no sólo el sistema de galvanoplastia horizontal debe ser utilizado para la galvanoplastia, sino también la vibración ultrasónica debe ser utilizada para promover la sustitución y circulación de la solución de galvanoplastia en micro - agujeros ciegos. Los datos se pueden ajustar para corregir los parámetros controlables y se pueden obtener resultados satisfactorios.

3. Estructura básica del sistema de galvanoplastia horizontal

De acuerdo con las características de la galvanoplastia horizontal, la colocación de la placa de circuito impreso se cambia de la galvanoplastia vertical a la galvanoplastia paralela. En este punto, la placa de circuito impreso es un cátodo, y algunos sistemas de galvanoplastia horizontal utilizan abrazaderas conductoras y rodillos conductores para proporcionar corriente. Desde el punto de vista de la conveniencia del sistema operativo, es más común utilizar el método de suministro de conducción de rodillos. Además del cátodo, el rodillo conductor en el sistema de galvanoplastia horizontal también tiene la función de transportar la placa de circuito impreso. Cada rodillo conductor está equipado con un dispositivo de resorte diseñado para satisfacer las necesidades de galvanoplastia de placas de circuitos impresos de diferente grosor (0,10 - 5,00 mm). Sin embargo, durante el proceso de galvanoplastia, las Partes que entran en contacto con la solución de galvanoplastia pueden estar recubiertas de cobre y el sistema no puede funcionar durante mucho tiempo. Por lo tanto, en la actualidad, la mayoría de los sistemas horizontales de galvanoplastia están diseñados para cambiar el cátodo al ánodo y luego utilizar un conjunto de electrodos catódicos auxiliares para disolver el cobre en el rodillo de galvanoplastia. Para fines de mantenimiento o sustitución, el nuevo diseño de galvanoplastia también permite la eliminación o sustitución fáciles de las zonas de desgaste. Los ánodos consisten en una serie de cestas de titanio insolubles de tamaño ajustable colocadas arriba y abajo en una placa de circuito impreso y llenas de cobre soluble esférico de 25 mm de diámetro, con un contenido de fósforo de 0004 - 0006% y una distancia entre el cátodo y el ánodo. Es de 40 mm. El flujo del baño es un sistema que consiste en una bomba y una boquilla. Permite que el baño fluya rápidamente en un baño cerrado, alternando de ida y vuelta, arriba y abajo, y garantiza la uniformidad del flujo del baño. La solución de galvanoplastia Se pulveriza verticalmente sobre la placa de circuito impreso, formando un remolino de chorro de pared en la superficie de la placa de circuito impreso. El objetivo final es lograr que el líquido de galvanoplastia fluya rápidamente a ambos lados de la placa de circuito impreso y a través del agujero para formar un remolino. Además, el tanque está equipado con un sistema de filtración con una pantalla de filtro de 1,2 micras para filtrar las impurezas granulares producidas durante el proceso de galvanoplastia a fin de garantizar que la solución de galvanoplastia esté limpia y libre de contaminación.

En la fabricación del sistema de galvanoplastia horizontal, también debe tenerse en cuenta la conveniencia de la operación y el control automático de los parámetros del proceso. Debido a que, en la práctica, el tamaño de la placa de circuito impreso, el tamaño del diámetro del orificio y el espesor de cobre requerido, la velocidad de transmisión, la distancia entre las placas de circuito impreso, el tamaño de la Potencia de la bomba, la boquilla, as í como la dirección del cobre y La densidad de corriente y otros parámetros de proceso deben ser probados. Ajuste y control para obtener el espesor de la capa de cobre de acuerdo con los requisitos técnicos. Debe ser controlado por computadora. Con el fin de mejorar la eficiencia de la producción, as í como la consistencia y fiabilidad de la calidad de los productos, el procesamiento previo y posterior de los orificios a través de la placa de circuito impreso (incluyendo los orificios a través de la placa de circuito impreso) se basa en el proceso tecnológico, formando un sistema completo de galvanoplastia horizontal, que es adecuado para el desarrollo y la liberación de nuevos productos. Necesidad

4. Ventajas de desarrollo de la galvanoplastia horizontal

El desarrollo de la tecnología de galvanoplastia horizontal no es accidental, sino el resultado inevitable de la demanda de alta densidad, alta precisión, multifunción, alta relación profundidad - anchura de los productos de PCB multicapa. El modelo de utilidad tiene las ventajas de un proceso de galvanoplastia vertical de Rack más avanzado, una calidad de producto más fiable y una producción a gran escala. En comparación con el proceso de galvanoplastia vertical, tiene las siguientes ventajas:

Puede adaptarse a todo tipo de tamaños, sin instalación manual y suspensión, y realizar un funcionamiento totalmente automático, lo que es muy útil para mejorar y asegurar que el proceso de operación no dañe la superficie del sustrato, y es muy útil para la producción a gran escala.

En el proceso de revisión, no es necesario dejar la posición de sujeción, aumentando el área práctica y reduciendo en gran medida la pérdida de materias primas.

Todo el proceso de galvanoplastia horizontal está controlado por ordenador, por lo que el sustrato está en las mismas condiciones para garantizar la uniformidad de la galvanoplastia en la superficie y el agujero de cada placa de circuito impreso.

Desde el punto de vista de la gestión, la limpieza del baño de galvanoplastia, la adición y sustitución de la solución de galvanoplastia pueden ser totalmente automatizadas, y la gestión no puede estar fuera de control debido a errores humanos.

De los productos reales se puede ver que la galvanoplastia horizontal adopta la limpieza horizontal de varios niveles, lo que ahorra en gran medida la cantidad de agua de limpieza y reduce la presión de tratamiento de aguas residuales.

Debido al funcionamiento cerrado del sistema, se reduce la contaminación del espacio de trabajo y el impacto directo de la evaporación térmica en el entorno tecnológico, mejorando en gran medida el entorno de trabajo. Especialmente cuando se hornea la placa, la pérdida de calor se reduce, el consumo de energía innecesario se ahorra y la eficiencia de la producción se mejora en gran medida.

5. Resumen

La tecnología de galvanoplastia horizontal se ha desarrollado para satisfacer las necesidades de galvanoplastia a través de agujeros con alta relación de aspecto.. Sin embargo,, Debido a la complejidad y particularidad del proceso de galvanoplastia, Hay algunos problemas técnicos en el diseño y desarrollo del sistema de galvanoplastia. Esto debe mejorarse en la práctica. Sin embargo,, El uso del sistema de galvanoplastia horizontal es un gran desarrollo y progreso en la industria de circuitos impresos. Debido al gran potencial de este equipo en la fabricación de placas multicapas de alta densidad, No sólo ahorra mano de obra y tiempo de funcionamiento, Además, en comparación con la línea de galvanoplastia vertical tradicional, la velocidad de producción es más rápida y la eficiencia es mayor.. Además, Reducir el consumo de energía, Residuos líquidos, Aguas residuales, Reducción de los gases residuales que deben tratarse, Mejora del entorno y las condiciones del proceso, Mejora del nivel de calidad del recubrimiento eléctrico. Línea de galvanoplastia horizontal adecuada para la producción a gran escala 24 horas de funcionamiento ininterrumpido. La depuración de la línea de galvanoplastia horizontal es un poco más difícil que la línea de galvanoplastia vertical. Después de la depuración, Es muy estable.. Ajustar la solución de galvanoplastia para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo PCB Board.