PCB水平電鍍(dù)的發展

爲了适(shì)應PCB制造向多層化、積層化、功能化和集成化方向(xiàng)迅速發展，帶來的高縱橫(héng)比通孔電鍍的需要，發展(zhǎn)出水平電鍍技術。設計與研制水平電(diàn)鍍系統仍然存在着若(ruò)幹技術性的問題，但(dàn)水平電鍍系統的使用，對印制(zhì)電路(lù)行業來說(shuō)是很大的發展和進步。特(tè)别是多層闆通孔的(de)縱橫(héng)比超過5:1及積層闆中(zhōng)大量采用的較深的盲孔，使常規的(de)垂直電鍍工藝不能(néng)滿足高質量、高可靠性互連孔的技術要求。

 

水平電鍍則在制造高密度多層闆方面的運用，顯示出很大(dà)的潛力，不但能節省人力及作業時間而且(qiě)生産的速度和效率比傳(chuán)統的(de)垂直(zhí)電鍍線要高(gāo)。而且降低能量消耗、減(jiǎn)少所需處理的廢液廢水廢氣，而且(qiě)大大改善(shàn)工藝環境和條件，提高電鍍層的質量水準。

 

一、水平電鍍原理(lǐ)簡介(jiè)

水平電鍍技術，是垂直電鍍法技術發展的繼續，是在垂直電鍍工(gōng)藝的基礎上發展起(qǐ)來的新穎電鍍(dù)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(tǒng)，能使高分散能力的鍍液，在改(gǎi)進供電方式和其它輔助裝置的配合下，顯示出比垂直電鍍(dù)法更爲優異的功能作用。

 

水平(píng)電鍍與垂直電(diàn)鍍方(fāng)法和原理是相同的，都必須具有陰陽兩極，通電後産生電極反應(yīng)使電解液主成份(fèn)産生電離(lí)，使帶電(diàn)的正離子向電極反(fǎn)應區的負相移動;帶電的負離子向電極(jí)反應區的正相(xiàng)移動，于是産生金屬沉積鍍層和(hé)放出氣體。

 

因爲金屬在陰極的沉積過程分爲三個步(bù)驟：金屬的水合離子擴散到陰極；第二步是當金屬水合離子(zǐ)通過雙電(diàn)層時，它們逐漸脫水并吸附在陰(yīn)極表面；第三步是吸附(fù)在陰極表面的金屬離子接受電子并進入金(jīn)屬晶(jīng)格。由于靜電作用，該層比亥姆霍茲外層(céng)小，并且受到熱運動的影響(xiǎng)。陽離子(zǐ)排列不像(xiàng)亥姆霍茲外層那樣緊(jǐn)密和整齊。該層稱爲擴散層。擴散層的(de)厚度與鍍(dù)液的流速成反比。即(jí)鍍液流速(sù)越快，擴散層(céng)越薄，越厚(hòu)。通常，擴散層的厚(hòu)度約爲5-50微米。在遠離陰極的(de)地方，通過對流到達的鍍液層稱(chēng)爲主鍍液。因爲溶液(yè)的對流會影響鍍液(yè)濃度(dù)的均勻性。擴散層中的銅(tóng)離(lí)子通過(guò)擴散和離子遷移傳輸到亥姆霍茲(zī)外層。主鍍液中的(de)銅離(lí)子(zǐ)通過對流和離子遷(qiān)移被輸送到陰極表面(miàn)。

 

二、水平電鍍的難點及(jí)對策

PCB電鍍(dù)的關(guān)鍵是如何保證(zhèng)基闆兩側和通(tōng)孔内壁銅層厚度的均(jun1)勻性。爲了獲得塗層厚度的均勻性，必須确保印制闆兩側和通孔中的(de)鍍液流速應快速一(yī)緻，以獲得薄而(ér)均(jun1)勻的擴散層。爲了獲得薄而均勻的(de)擴散層，根據目前水平電鍍系統(tǒng)的結構，雖然系統中安裝了許多噴咀，但它可以将鍍液快速垂直地噴射到印制闆上，從(cóng)而加快鍍液在通孔中的流速，因此(cǐ)鍍(dù)液流速(sù)非常快，并且在基闆和通孔的上下部分形成渦(wō)流，從而使擴(kuò)散層減少且更均(jun1)勻。但是，一般情況(kuàng)下，當鍍液突然流入狹窄(zhǎi)的通孔時，通孔入口處(chù)的鍍液也會出現反向(xiàng)回流現象。

 

此外，由于(yú)一次電流分布的影響，由于尖端效應，入口孔處(chù)的(de)銅層(céng)厚度過厚，通孔内壁形成狗骨(gǔ)狀(zhuàng)銅塗(tú)層。根據鍍液在通(tōng)孔内(nèi)的流動狀态，即渦流和回流的(de)大小，以及(jí)導電鍍通(tōng)孔質量的狀态分析，控制參(cān)數隻能通過(guò)工藝測試方法确定，以(yǐ)實現印(yìn)刷電路闆電鍍厚度的均勻性(xìng)。由于渦流和回流的大小無法(fǎ)通過理論計算得到，因此隻能(néng)采用測量過程(chéng)的方法。

 

從測量結果可(kě)知，爲了控制(zhì)通孔鍍銅層厚度的(de)均勻性，需要根據印刷電路闆(pǎn)通孔的縱橫比(bǐ)調整可控的工(gōng)藝參數，甚至選擇分(fèn)散能力強的鍍銅溶液，添加合适的添加劑，改(gǎi)進(jìn)供電方式，即(jí)反向脈沖電流電鍍，獲得分布能力強的(de)銅鍍層。特别是積層闆微(wēi)盲孔數量(liàng)增加，不但要采用(yòng)水平(píng)電鍍系統進(jìn)行電鍍，還要采用超聲波震(zhèn)動來促進微盲孔内鍍液的(de)更換及流通，再(zài)改進供(gòng)電(diàn)方式利用反脈沖(chòng)電流及實際測試的數據來調正可控參數，就能獲得滿(mǎn)意的效果。

 

三、水平電鍍(dù)的發展優勢

水(shuǐ)平電鍍技術的發展不是偶然的，而是高密度、高精度、多(duō)功能、高縱橫比多層印制電路闆産(chǎn)品特殊功能的需要是個必然的結果。它的優勢就是要比現在所采用(yòng)的垂直挂鍍工藝方法更爲先進，産品質(zhì)量更爲可靠，能實現規模(mó)化(huà)的大生産。它與垂直電鍍工藝方(fāng)法相比具有以下長處：

（１）适應尺寸(cùn)範圍較(jiào)寬，無需進行手工裝(zhuāng)挂，實現全部自(zì)動化作業，對提高和确保作業過程(chéng)對基闆表面無損害，對實現規模(mó)化的大生産(chǎn)極爲有利。

（２）在(zài)工藝審查中，無需留有(yǒu)裝夾(jiá)位置，增加實用面積，大大節約原(yuán)材料的損耗。

（３）水平電鍍(dù)采用全程(chéng)計算機控制，使基闆在相同的條件下，确保每塊印制電路闆(pǎn)的表面與孔的鍍層的均一性。

（４）從管理角度看，電鍍槽從清理、電鍍液的(de)添加和更換，可完全實現自(zì)動化作業，不會因爲人爲的錯誤造成管理(lǐ)上的失控問(wèn)題。

（５）從實際生産中可測所知，由于水平電鍍采用多段水(shuǐ)平(píng)清洗，節約清洗水用量(liàng)及減少污水(shuǐ)處理的(de)壓力。

（６）由(yóu)于該系統采用封閉(bì)式作(zuò)業，減(jiǎn)少對作業空間污染和熱量蒸發對工藝(yì)環境的直接影(yǐng)響，大(dà)大改善作業環境。特别(bié)是烘闆時由于減少熱(rè)量損(sǔn)耗，節約了(le)能量的無(wú)謂消耗及提(tí)高生産效率。

 

四、總結
水(shuǐ)平電(diàn)鍍技術的出現，完(wán)全爲了适應(yīng)高縱橫比通孔電鍍的需要。但由于(yú)電鍍過程的複雜性和特殊性，在(zài)設(shè)計與研制水平電鍍系統仍存在着若幹技術性的(de)問題。這有待在實踐過程中改進。盡管如此，水平電鍍系統的使用對印(yìn)制電路行業來說是(shì)很大的發展和進步。因爲此類型的設備在制造高密度多層闆方面的(de)運用，顯示出很(hěn)大的潛力。水平電鍍線适用于大規模産量24小時不間(jiān)斷作業，水平電鍍線在調試的時候較垂直電(diàn)鍍線稍困難一些，一旦調試完畢是十分穩定的，同時在使用過程中(zhōng)要随時監(jiān)控鍍液的情況對鍍(dù)液進行調整，确保長(zhǎng)時間穩定工作。