電子設計 - PCB基板電気めっきシミュレーション設計の実現方法

The PCBボード ほとんどすべての電子製品の中心ですか, そして、それはその機能を実現するコンポーネントと銅線を運ぶ. 製造工程は通常電気めっきを含む, そして、異なるデザインの電気メッキは異なります. これは、常に新しいモデルを作成するシミュレーションと最適化エンジニアが必要です. あなたが仕事の大部分をデザインに委ねることができるならば, エンジニアリングと技術者 PCBボードs, 電気めっきシミュレーションを自らで行う, では何が起こる? 達成する方法を見るために、ここに来てください.

カスタマイズ電気めっきシミュレーションソフトウェアアプリケーション

あなたは、電気メッキアプリをカスタマイズするために、COM開発者とcomsolマルチフィジックスバージョン5.0で電気メッキモジュールを使用することができます。これにより、PCBボード設計者は、設計および製造プロセスにおける多くの要因を分析するためにシミュレーションを使用することができる。設計は銅線仕様を満たし，その性能を評価し，電気めっきの知識を持たずに電気めっきプロセスの製造コストを推定できるかを判断できる。

電着銅グラフィックにおける設計課題

一般的なPCBボードは、基板上の能動および受動部品を接続するために銅ワイヤの1つ以上の層を使用する。一方、より高度なPCBボードは、電気メッキ銅パターンを使用して回路を生成する。実際に電気メッキを始める前に、パターン絶縁膜の層をPCB上に準備する必要がある。この処理は以下のようにして行う。

PCB基板上にパターン形成された絶縁膜の層を準備する

最初のステップは、薄い導電性の銅シード層をPCBにプレートすることです。次に、PCBボードの表面をフォトレジスト層（感光性ポリマーフィルム）で被覆する必要がある。この工程は通常フォトリソグラフィーと呼ばれている。この工程では、パターニングされたマスクを覆うフォトレジストを紫外線の下に置き、露光領域を溶解する。結果はパターン化された絶縁フィルムを有するPCBボードである。そして、パターンの底の種レイヤーはさらされた。

に PCB電気めっきプロセス, プリント配線板ボード 銅陽極（例えばソリッド銅線）をめっき槽に浸漬する, 硫酸と硫酸銅の電解質を含むもの. シード層のアノードとカソードの間に電圧が印加される, これは、電気化学的還元反応を引き起こす, そして銅イオンはシード層上にめっき（堆積）された銅金属に還元される. 時がたつにつれて, コーティングの厚さは電気化学反応の速度に直接比例する, そして、速度はシード層の異なる位置における電流密度によって決定される. したがって, 作られたフォトレジスト・キャビティは、固体銅で満たされる. 平均電流密度は、めっき速度（例えば、めっきすべきパターン化領域における全電流）を維持するように制御することができる。

最後に、残りのフォトレジストを除去し、薄いシード層をエッチングして、異なる銅メッキワイヤを分離する。

電気めっき速度の均一性

このプロセスにおける既知の問題は、PCB基板全体のメッキ速度が常に均一であるということではない。電解質中の電界は、大きな絶縁領域とPCB基板の縁部付近のパターンに囲まれた導電パターン上に集中する。電場の不均一性はこれらの領域のカソード表面上でより高い局所電流密度を生成し、この効果は一般に電流クラスタ化と呼ばれる。時間とともに、めっき層の厚さは電流密度に直接比例し、それはPCB中の銅線の厚さの望ましくない変化を引き起こす。これは、PCB上の異なる位置の銅線間の抵抗が変化することを意味する。PCBボードを電子機器で使用する場合、この厚みのばらつきは性能上問題であり、最悪の場合であっても、デバイス故障の根本原因である。

第4に、PCB設計段階のシミュレーションと最適化

電子デバイスの動作中の性能劣化またはデバイス故障を回避するために、銅ワイヤ回路は、一組の厚さ均一性仕様を満たさなければならない。通常、プリント回路基板の設計者は、最大および最小線幅、間隔、およびパターン密度のような単純な設計規則に依存する。しかし、電気めっきシミュレーションを通じて、銅層厚の予想される変化をより正確に計算することができる。この情報により，プロトタイプの結果を待たずに初期段階で設計を変更できる。

PCB基板の端部付近のクラスタ効果を回避するために、アノードと電気メッキ槽、すなわち絶縁遮蔽層との間に開口部を有する孔を配置することができる。右の図はシミュレーションによる最適化後の最小厚さ変化を達成できる細孔開口の大きさと電気めっき浴への配置を示した。

第5に、PCBボード製造コストの考察

PCBボードメーカーが競争したい場合は、製造コストを考慮しなければならない。前述のように、最終製品は、常に銅の厚さ均一性仕様を満たす必要がある。厚さ均一性は、電気めっきプロセス中の全めっき速度に本質的に依存する全体的な速度が高いほど、厚さの変動が大きくなる。また、総処理時間は生産ラインの生産量を決定し、製造コストも決定する。

第六, PCB製造 電気めっき費は最小化される

製造コストを最小化するために、厚さ仕様を満たす最大可能な速度で処理を行う。めっき速度の効果を研究するためにシミュレーションを用いることにより，所定の厚さ均一性仕様に使用すべきめっき速度を計算することができる。これにより，設計段階での製造コストを推定できる。

設計を改良することによって、または、均一性を改善するために孔を使用することによって、支持されることができる最高の電気メッキ速度は、PCBボードの生産において、保存されることができるコスト節約と同様にシミュレートされることができる。

つは、電気めっきアプリを介してシミュレーションを実行する

電気化学的バックグラウンドを有し，シミュレーションモデルとソフトウェアを理解した人は電気めっきシミュレーションモデルを作成した。PCBボード設計者は通常電気設計において良好であるが、製造における電気化学プロセスの知識はほとんどない。