pcb水平電(diàn)鍍的發展

爲(wèi)了(le)适應(yīng)pcb制造向多(duō)層化、積(jī)層化、功(gōng)能化和集成化(huà)方向迅速發展(zhǎn)，帶來的(de)高縱橫(héng)比通孔(kǒng)電鍍的(de)需要(yào)，發(fā)展出水(shuǐ)平電鍍技術。設(shè)計與(yǔ)研制水平(píng)電鍍系統仍(réng)然存在(zài)着(zhe)若(ruò)幹技(jì)術性的(de)問(wèn)題，但水平電鍍(dù)系統(tǒng)的使用，對印制電路行(háng)業來說(shuō)是很(hěn)大的(de)發展(zhǎn)和進步(bù)。特别是(shì)多層闆(pǎn)通孔的(de)縱(zòng)橫比超(chāo)過5:1及(jí)積層(céng)闆中大量(liàng)采用的(de)較(jiào)深的(de)盲孔，使常規的(de)垂直電(diàn)鍍工藝不能(néng)滿足(zú)高質(zhì)量、高可靠性互連孔的技術要(yào)求。

 

水平(píng)電鍍則(zé)在制造高密度多層闆方面的(de)運用，顯示出很(hěn)大的潛力(lì)，不但(dàn)能節省人力及(jí)作業(yè)時(shí)間而且(qiě)生産的速(sù)度和(hé)效率比傳統(tǒng)的(de)垂直電鍍(dù)線要(yào)高。而且降低能(néng)量消(xiāo)耗(hào)、減(jiǎn)少所需處(chù)理的(de)廢液(yè)廢水(shuǐ)廢氣，而且(qiě)大大(dà)改善(shàn)工藝(yì)環境和條(tiáo)件，提(tí)高電(diàn)鍍層的質(zhì)量水準。

 

一(yī)、水平(píng)電鍍原理簡介(jiè)

水平電鍍(dù)技術(shù)，是垂直電鍍法(fǎ)技術發展的繼(jì)續，是(shì)在垂(chuí)直電(diàn)鍍工(gōng)藝(yì)的基(jī)礎上發(fā)展(zhǎn)起(qǐ)來的(de)新穎電鍍技術(shù)。這種技(jì)術(shù)的關(guān)鍵就(jiù)是應制造(zào)出相(xiàng)适應的、相(xiàng)互配套(tào)的水平(píng)電鍍(dù)系(xì)統，能使(shǐ)高分(fèn)散(sàn)能(néng)力的(de)鍍(dù)液，在改進供(gòng)電方(fāng)式和(hé)其它輔助(zhù)裝置(zhì)的配(pèi)合下，顯示(shì)出比(bǐ)垂直電鍍法更(gèng)爲優異的(de)功能(néng)作用。

 

水(shuǐ)平電鍍(dù)與垂直(zhí)電(diàn)鍍方(fāng)法和原理是相(xiàng)同的，都(dōu)必須具(jù)有陰(yīn)陽(yáng)兩極，通(tōng)電後(hòu)産生(shēng)電極(jí)反應使電(diàn)解液(yè)主成份産生電(diàn)離，使(shǐ)帶電的正(zhèng)離子向電(diàn)極反應區的負相移(yí)動;帶電的(de)負離(lí)子向電極反應區的正相(xiàng)移動(dòng)，于是(shì)産生金屬(shǔ)沉積(jī)鍍層和(hé)放(fàng)出氣體。

 

因爲金(jīn)屬在(zài)陰極(jí)的沉積過程分爲三(sān)個步驟：金(jīn)屬的(de)水合(hé)離子擴(kuò)散到陰(yīn)極；第(dì)二步是當(dāng)金(jīn)屬(shǔ)水合(hé)離子通(tōng)過雙電(diàn)層時(shí)，它們逐漸(jiàn)脫水(shuǐ)并吸附在(zài)陰極(jí)表(biǎo)面(miàn)；第三(sān)步是(shì)吸(xī)附在陰(yīn)極表(biǎo)面的金屬(shǔ)離子接受電子(zǐ)并進(jìn)入金屬晶(jīng)格。由于靜(jìng)電作(zuò)用，該(gāi)層(céng)比亥姆(mǔ)霍茲外層小，并且受到熱運動(dòng)的影響。陽(yáng)離子(zǐ)排列不像(xiàng)亥姆(mǔ)霍茲外層那樣緊密和整齊。該(gāi)層稱爲擴(kuò)散層(céng)。擴散層的厚度(dù)與鍍液的(de)流速成反(fǎn)比(bǐ)。即鍍液(yè)流速(sù)越快，擴散層越(yuè)薄，越厚。通(tōng)常，擴散層(céng)的厚度約爲5-50微米。在(zài)遠離陰(yīn)極的地方，通(tōng)過對(duì)流到(dào)達的鍍液(yè)層稱(chēng)爲主(zhǔ)鍍液。因爲(wèi)溶液的對(duì)流會(huì)影響(xiǎng)鍍液濃度的均勻(yún)性。擴散(sàn)層(céng)中的銅離子(zǐ)通過擴散(sàn)和離子遷(qiān)移傳(chuán)輸到(dào)亥姆霍(huò)茲(zī)外層(céng)。主鍍(dù)液中的銅(tóng)離子通過對流和離(lí)子遷移(yí)被輸送到陰(yīn)極表(biǎo)面。

 

二、水平電鍍(dù)的難點及對策

pcb電鍍的(de)關鍵是(shì)如何保證(zhèng)基闆兩側(cè)和通孔内壁銅層(céng)厚度的均勻(yún)性。爲(wèi)了獲(huò)得(dé)塗層(céng)厚度的均勻性，必須确(què)保印制闆兩側和通(tōng)孔中的鍍液流速應(yīng)快速(sù)一緻，以獲得薄(báo)而均(jun1)勻的擴散層。爲(wèi)了獲得薄(báo)而均勻(yún)的擴散層，根(gēn)據目前水(shuǐ)平(píng)電鍍(dù)系統的(de)結構，雖(suī)然(rán)系統中安裝了許多噴咀(jǔ)，但它可以(yǐ)将鍍液快速垂直地噴射到印(yìn)制闆上(shàng)，從而加(jiā)快鍍(dù)液在(zài)通孔(kǒng)中的流(liú)速，因此(cǐ)鍍液(yè)流速非常(cháng)快，并且在(zài)基闆(pǎn)和通孔的上下(xià)部分形(xíng)成渦流，從而使(shǐ)擴散層減少(shǎo)且(qiě)更(gèng)均勻(yún)。但是，一般情況(kuàng)下，當鍍液突然流入狹窄(zhǎi)的通(tōng)孔時，通(tōng)孔入口處的鍍液也會出現反向回流(liú)現象(xiàng)。

 

此外，由于(yú)一次(cì)電流(liú)分布的影響，由于尖(jiān)端效(xiào)應(yīng)，入口孔處的(de)銅層厚度(dù)過厚(hòu)，通(tōng)孔内(nèi)壁(bì)形成狗骨狀銅(tóng)塗層(céng)。根據(jù)鍍液(yè)在通孔内的流(liú)動狀态，即渦流(liú)和回流的大小(xiǎo)，以及(jí)導電鍍通(tōng)孔質量的狀态(tài)分析，控制(zhì)參數(shù)隻(zhī)能(néng)通過工藝(yì)測試方(fāng)法(fǎ)确定(dìng)，以實現印(yìn)刷電(diàn)路闆電鍍(dù)厚度(dù)的均(jun1)勻性。由于渦流和回流的(de)大小(xiǎo)無法通(tōng)過(guò)理論計算(suàn)得到(dào)，因此隻能采用(yòng)測量(liàng)過程的方(fāng)法。

 

從測(cè)量結果(guǒ)可知，爲了(le)控制(zhì)通孔(kǒng)鍍銅層厚(hòu)度的均(jun1)勻性，需(xū)要根據印(yìn)刷電(diàn)路闆通孔(kǒng)的縱(zòng)橫比調整可控(kòng)的工藝參數，甚(shèn)至選(xuǎn)擇分(fèn)散能(néng)力強的鍍(dù)銅溶(róng)液，添加合适的(de)添加劑，改進供(gòng)電方(fāng)式，即(jí)反向(xiàng)脈沖電(diàn)流(liú)電鍍(dù)，獲得(dé)分(fèn)布能力強(qiáng)的銅鍍層。特(tè)别是積(jī)層闆微(wēi)盲孔數(shù)量增加，不但要采用水平電(diàn)鍍系統進(jìn)行電鍍，還要采(cǎi)用超聲波震動(dòng)來促進微(wēi)盲孔(kǒng)内鍍液的更換及流(liú)通，再改進(jìn)供(gòng)電方式(shì)利用(yòng)反脈沖電流(liú)及(jí)實際測試(shì)的數據來調正(zhèng)可控(kòng)參數，就能獲得(dé)滿意的效果。

 

三(sān)、水平電鍍的發展優(yōu)勢(shì)

水平電鍍技術的發展不是(shì)偶然的，而是高密度(dù)、高精(jīng)度、多功(gōng)能、高縱(zòng)橫比多層印制(zhì)電路闆産(chǎn)品特殊功能(néng)的需要是個(gè)必然的結(jié)果。它的優勢(shì)就是要比現在所(suǒ)采用的(de)垂(chuí)直挂鍍工(gōng)藝方法更(gèng)爲先進，産(chǎn)品質量更(gèng)爲可靠，能(néng)實現(xiàn)規模(mó)化的(de)大生(shēng)産。它與垂(chuí)直電鍍工(gōng)藝方(fāng)法相(xiàng)比具有以(yǐ)下長處：

（１）适應尺(chǐ)寸範圍(wéi)較寬，無(wú)需進行手(shǒu)工裝挂，實(shí)現全部自(zì)動化作業，對提(tí)高和确保作業(yè)過程對基(jī)闆表面無損害，對實(shí)現規(guī)模化的大生産極(jí)爲(wèi)有利(lì)。

（２）在工藝審(shěn)查中(zhōng)，無需留有(yǒu)裝夾(jiá)位置(zhì)，增加實用(yòng)面積(jī)，大大節約(yuē)原材料的損耗(hào)。

（３）水平(píng)電鍍采用(yòng)全程計(jì)算(suàn)機控(kòng)制，使基(jī)闆在相(xiàng)同的(de)條(tiáo)件下，确保每塊印制電(diàn)路闆的表(biǎo)面與(yǔ)孔的(de)鍍層(céng)的均(jun1)一性。

（４）從(cóng)管理角(jiǎo)度看(kàn)，電鍍槽從(cóng)清理、電(diàn)鍍(dù)液的(de)添加和(hé)更換(huàn)，可(kě)完全(quán)實現(xiàn)自動化作(zuò)業，不會因(yīn)爲人爲的(de)錯誤(wù)造成(chéng)管理上的(de)失控問(wèn)題。

（５）從實(shí)際生産中可測(cè)所知(zhī)，由(yóu)于水平(píng)電鍍采用多段(duàn)水平清洗，節約(yuē)清洗(xǐ)水用(yòng)量及(jí)減少(shǎo)污水處理(lǐ)的壓力(lì)。

（６）由于該(gāi)系統采(cǎi)用封閉(bì)式(shì)作業，減少對(duì)作業空間污染和熱(rè)量蒸(zhēng)發對(duì)工藝環境的直(zhí)接影響(xiǎng)，大大改(gǎi)善作業(yè)環境。特(tè)别是(shì)烘闆時(shí)由于減(jiǎn)少熱(rè)量損(sǔn)耗，節(jiē)約(yuē)了能量(liàng)的無謂消耗及提高生産(chǎn)效率(lǜ)。

 

四、總結(jié)
水(shuǐ)平電(diàn)鍍技(jì)術的出現(xiàn)，完全爲了(le)适應(yīng)高縱橫比(bǐ)通孔(kǒng)電鍍的需(xū)要。但(dàn)由于電(diàn)鍍過程的複雜性(xìng)和特殊性，在(zài)設(shè)計與(yǔ)研制水(shuǐ)平(píng)電鍍(dù)系統仍存在着(zhe)若幹(gàn)技術(shù)性的問題(tí)。這有(yǒu)待在(zài)實踐(jiàn)過程中改進。盡(jìn)管如此，水(shuǐ)平電鍍系(xì)統的(de)使用(yòng)對印制電(diàn)路行(háng)業來說是很大的發展和(hé)進步。因爲此類型的設(shè)備(bèi)在制(zhì)造高密度多層(céng)闆方面的運用(yòng)，顯示出很大的(de)潛力(lì)。水平電鍍(dù)線适用于大規(guī)模産(chǎn)量24小(xiǎo)時(shí)不間斷作(zuò)業，水平(píng)電鍍(dù)線(xiàn)在調試(shì)的時候較垂直電鍍線稍困難(nán)一些，一(yī)旦調試(shì)完畢(bì)是十(shí)分穩(wěn)定的，同(tóng)時在使用過(guò)程(chéng)中要随時監控鍍(dù)液的(de)情況對鍍(dù)液進(jìn)行調整，确(què)保長時間(jiān)穩定(dìng)工作(zuò)。