PCB水平電鍍(dù)的發展

爲了适應(yīng)PCB制造向多層化(huà)、積層化、功能化和集成化方向迅速發展，帶來的高縱橫(héng)比通孔電鍍的需要，發展出水平電鍍(dù)技術。設計與研制水平電鍍系統仍然存在着若幹技(jì)術性的問題，但水平電鍍系統的使用(yòng)，對印制電路行業來說是很大的發展和進步。特别是多層闆通孔的縱橫比超過5:1及積層闆(pǎn)中大量采用的(de)較深的盲孔，使常規的垂直電鍍工藝不能滿足高質量、高可靠性互(hù)連孔的技(jì)術要求。

 

水平電鍍則(zé)在(zài)制(zhì)造高密度多層闆方面的運用，顯(xiǎn)示(shì)出很大的潛力，不(bú)但能節省人力及作業時間而且(qiě)生産(chǎn)的速度和效率比傳統的(de)垂直電鍍線要高。而且降低能量消耗(hào)、減(jiǎn)少所需(xū)處理的廢液廢水廢氣，而且大大改善工藝(yì)環境和條件，提高電鍍層(céng)的質量水準。

 

一、水平電鍍原理(lǐ)簡介

水平電鍍技術，是垂直電鍍法(fǎ)技術發展的繼續，是在垂直電鍍工藝的(de)基礎上發展起來的(de)新穎電鍍技術。這種技術的關鍵就是應制造出相适應的、相互配套的水平電鍍系統，能使高分散能力的鍍液，在改進供(gòng)電方式和其它輔(fǔ)助裝置的配合下，顯示出比垂直電鍍法更(gèng)爲優異的功能作用。

 

水平電(diàn)鍍與垂直電鍍方法和原理是相(xiàng)同的(de)，都必須具有陰陽兩極，通電後産生電極反應使電(diàn)解液主成份産生電離，使(shǐ)帶電的正(zhèng)離子向電極反應(yīng)區的負相移(yí)動;帶電的負離子向電極反應區的正相(xiàng)移動，于是産生金屬沉積鍍層和放出氣體。

 

因爲金屬在陰極的沉積過程分爲三(sān)個步驟：金屬的(de)水合離子擴散到陰極；第二步是當金屬水合(hé)離子(zǐ)通過雙電層時，它們逐漸脫水并吸附在陰極表面；第三步是吸附在陰極表(biǎo)面的金屬離子接受電子(zǐ)并進入金屬晶(jīng)格(gé)。由于靜(jìng)電作用，該(gāi)層比亥姆霍茲外(wài)層(céng)小，并且受到熱(rè)運動的影響。陽離子排列不像亥姆(mǔ)霍茲外層那樣緊密和整齊。該層(céng)稱爲擴散層(céng)。擴散層的厚度與鍍液的(de)流速成反比。即鍍液流速越快，擴散層越薄，越厚。通常，擴散層的厚度約爲5-50微米。在(zài)遠離陰極的地方，通(tōng)過對(duì)流到達的鍍液層稱爲主鍍液。因爲溶液的對流會影響鍍液濃度的均勻性(xìng)。擴散層中的銅離(lí)子(zǐ)通過擴散和離子遷移(yí)傳(chuán)輸到亥姆霍(huò)茲外層。主鍍液中的銅離子通過對流和離子遷移被輸送到陰極表面。

 

二、水平(píng)電鍍(dù)的難點及對策

PCB電鍍的關鍵是如(rú)何保證基闆兩側和通(tōng)孔内壁銅(tóng)層厚(hòu)度的均勻性。爲了獲得塗層厚(hòu)度的均勻性，必須确保印(yìn)制闆兩側和通孔(kǒng)中的鍍液流速應快速(sù)一緻，以獲得薄而均勻的擴散層。爲了獲得薄而均勻的擴散層，根據(jù)目(mù)前水平電鍍系統的結(jié)構，雖然系統中安裝(zhuāng)了許多噴咀，但(dàn)它可以将鍍液快(kuài)速垂直地(dì)噴射(shè)到印制闆上，從而加快鍍液在通孔中的流速，因此鍍液(yè)流速非常快，并且在(zài)基闆和通孔的上下(xià)部分形成渦流，從而使擴散層減少且更均勻。但是，一般情況(kuàng)下，當鍍液突然流入狹窄的通孔時，通孔(kǒng)入口處的鍍液也會出現反向回流(liú)現象。

 

此外，由于一次電流分布的影響(xiǎng)，由于尖端效應，入口孔處的(de)銅層厚度過厚，通孔内壁形成(chéng)狗骨(gǔ)狀銅(tóng)塗層。根據鍍液在通孔内的流動狀态，即渦流和回流的大小，以及導電(diàn)鍍通孔質(zhì)量的狀态分析，控(kòng)制參數隻能通過工藝測(cè)試方法确定，以實現印刷電路闆電(diàn)鍍厚度的均勻性。由于渦流和回流的大小(xiǎo)無法通(tōng)過理論計算得到，因此隻能采用(yòng)測量過程的方法。

 

從測(cè)量結果可知，爲了控制通孔鍍銅層(céng)厚(hòu)度的均勻性，需要(yào)根據印刷電路闆通孔(kǒng)的縱橫比(bǐ)調整可控(kòng)的工藝參(cān)數(shù)，甚至選擇分散能力強的鍍(dù)銅溶液，添加(jiā)合适的(de)添加劑，改進供電方式，即(jí)反向脈沖電流(liú)電鍍，獲得分布能力強的銅鍍層。特别是積層闆微盲孔數量增加(jiā)，不但要采用水(shuǐ)平(píng)電(diàn)鍍系統進行電鍍，還要采用超聲波震動來促進(jìn)微盲孔内鍍液的更換及流通，再改進(jìn)供電方式利用反脈沖電流及(jí)實際測試的(de)數據來調正可控參數，就能獲得滿意的效果。

 

三(sān)、水平電鍍的發展(zhǎn)優(yōu)勢(shì)

水平電(diàn)鍍技術(shù)的發展不是偶然的，而(ér)是高密度、高精度、多功能、高縱橫比多層印制電路闆産品特(tè)殊功能的需要是個(gè)必然的(de)結果。它(tā)的優勢就是要比現(xiàn)在所采用的垂直挂鍍工藝方法更(gèng)爲先進，産品質(zhì)量更爲可靠，能(néng)實現規模化的大生(shēng)産。它與垂直電(diàn)鍍工藝方法相比具(jù)有以下長處：

（１）适應尺寸範圍較寬，無(wú)需進行(háng)手(shǒu)工裝挂(guà)，實現全部自(zì)動化作業，對提高和确保作業過程對基(jī)闆表面(miàn)無損害，對實現規模化的大生産(chǎn)極爲有利。

（２）在工藝審查中，無需留有裝夾位置，增加實用面積(jī)，大大(dà)節約原材料的損耗。

（３）水平電(diàn)鍍采用(yòng)全程計算(suàn)機控制，使基闆在相同的條件下，确保每塊印制電(diàn)路闆的表(biǎo)面與孔的鍍層的均(jun1)一性。

（４）從管理角度看(kàn)，電鍍槽從清理、電鍍液的(de)添加和更換，可完全實(shí)現(xiàn)自動化作業，不會因爲人(rén)爲的錯誤造成(chéng)管(guǎn)理上的(de)失控問題(tí)。

（５）從實際生産中可測所知(zhī)，由于水平電鍍采(cǎi)用多段水平清洗，節約清洗水用量(liàng)及減少污水處理的壓力。

（６）由于該系(xì)統采用封閉式作業，減少對作業空間污染和熱量蒸發對工藝環境的直接影(yǐng)響，大大改(gǎi)善作業環境。特别是烘闆時由于(yú)減少熱量損耗，節約了能量的無謂消耗及提高生産效(xiào)率。

 

四、總結(jié)
水平電鍍技術的出現，完全爲了适應高縱橫比通孔電鍍的需要。但由于電鍍過程的複雜性和特殊性，在設計與(yǔ)研制水平電鍍系統仍(réng)存在着若幹技術性的問題(tí)。這有待在實踐過程中改進。盡管如此(cǐ)，水(shuǐ)平電鍍系統的使用對印制電路行業來說是(shì)很大(dà)的發展和(hé)進步(bù)。因(yīn)爲此類型的設備(bèi)在制造高密度多層闆方面的運用，顯(xiǎn)示出很大的潛力。水平電鍍線适(shì)用于(yú)大規模産量24小時不(bú)間斷作業，水平電鍍線在調試的時候較垂直電鍍線稍困難一些，一旦調(diào)試完畢(bì)是(shì)十(shí)分穩定的，同時在使用過程中(zhōng)要随時監控鍍液的(de)情況對鍍液進行調整，确保長時間(jiān)穩定工作(zuò)。