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      多層印刷電路板電鍍工藝及原理概述

      2012-11-30 10:57 來(lái)源:中國電鍍網(wǎng) 責編:喻小嘜

      摘要:
      我國目前電路板工業(yè)一片蓬勃,產(chǎn)量高居世界第三位,然而在制作高層次的電路板時(shí)仍有許多頸尚待突破。鍍銅制程方面未來(lái)的趨勢是采用特殊設計的鍍槽并在化學(xué)配上力求改進(jìn),以期提高技術(shù)水準再創(chuàng )光明遠景。
          如果P<<1,代表極化作用遠超過(guò)電場(chǎng)效應,則電流傾向于二次電流分布,將十分均勻。如果P>>1,則電流傾向于一次電流分布,完全取決于鍍槽之幾何形狀,他們并以硫酸銅鍍浴作多層板鍍銅實(shí)驗,各參數基本數據為ac=0。5,

          Ma-sec/g-ep,L=30。5cm,j=26。9Ma/cm2,K=0。55(奧姆cm)-1,RgT/F=25。6Mv/(23℃)結果P=29。13>>1代表電流傾向于一次電流分布,其均勻與否完全決定于鍍槽之設計,而溶液之導電度、極化反應之影響均不大,此外,光澤劑或添加劑對板面的巨觀(guān)電流分布力均沒(méi)有什么影響,若要得到均勻之電流分布可使用屏蔽物或輔助陰極。 

          (B)微蝕方面 

          這里是針對電路板之鍍通孔(PTH)而言,近五年來(lái),表面貼裝組件的大量采用,使得電路板趨向細線(xiàn)、小孔、多層化的困難層次,因而在鉆孔、除膠渣、鍍銅等都面臨了前所未有之挑戰,舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)0。3吋厚之多層板如果鉆上15mils的通孔,鍘縱橫比高達20:1,如此之小孔已經(jīng)類(lèi)似一根毛細管具有相當程度的表面張力,根據理論計算至少需要0。093psi之外加壓力方能使液體順利穿過(guò)此一細雙深之孔,傳統的吹氣攪拌方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這種要求。因此鍍槽勢必要作特殊設計。 

          (B)1。三次電流分布

          對于通孔及其附近而言,影響電流分布的因素甚多包括鍍槽幾何形狀、鍍浴導電性、質(zhì)量傳迅速率、銅離子之濃度等。電流受這許多因素錯綜復雜的影響其分布稱(chēng)為三次電流分布,在此最值得一提的是小孔內質(zhì)量傳迅的問(wèn)題。晚們知道,在縱橫比甚高的小孔,內溶液穿過(guò)不易,再加上離子褵的速率遠比離子消耗來(lái)得慢,所以在*近孔壁及遠離孔壁之區域間形成了擴散層。此擴散層將影響電鍍的速率,如果希望增加電鍍速率則必須提高外加電流,但電流增高將使鍍層品質(zhì)逐漸惡化。當電流上升至某一程度時(shí),鍍層呈粗糙、松散而無(wú)法接受,此時(shí)之電流稱(chēng)為極限電流密度,以Jlim=nFDCb/∮

          (3)其中n是電子數目,F是法拉常數

          Cb為擴散層厚度。一般而言,外加電流密度如果保持極限電流密度如果保持極限電漢密度25%以?xún),將可得到品質(zhì)良好的鍍層,如果能設法提高極限電流密度則電鍍速率亦將提高。由(3)式可看出提高極限電流密度的方法包括增加銅離子濃度、提高擴散常數、降低擴散層厚度等。升高溫度亦有提高擴散常數之效果,而脈波電鍍技術(shù)的采用則對減少擴散層的厚度有相當的成效;旧,脈波電鍍是一種借著(zhù)不同波形的電流或電壓將金屬附著(zhù)于底材的電鍍技術(shù),用的波形大致可分為三類(lèi)分別為方形波、正弦波及三角形波。此外,針對各種物殊需要亦可由三種基本波形演出不同形狀之波形,假若我們采用直流電作外加電流。 

          (B)3。特殊攪拌方式之使用 

          若要提高小孔內之電鍍速率,必須使產(chǎn)生電極反應的金屬離子迅速得到補充,通常有兩種方式,一是藉助擴散作用,一是藉助對流,前者是由不孔內之銅離子往孔壁濃度低的地方運動(dòng),后者則是由鍍液的快速流動(dòng)使孔外的新鮮鍍液流入孔內而褵消耗的銅離子,當小孔內毛細現象十分顯著(zhù)時(shí),擴散層也具有一定的厚度使得擴散作有的進(jìn)行受阻礙,如果孔內外對流良好,不但可降低擴散層之厚度亦可提高電鍍的速率,亦即可使用高電流之快速電鍍方式,至于采用何種攪拌方式以增強對流有以下兩種可行的方法:

          (1) 沖擊噴射法,是用幫浦將鍍液打時(shí)高壓噴管直接垂直噴向通孔中,其優(yōu)點(diǎn)是增加孔內質(zhì)量傳迅速率,但噴管的排列、孔徑、噴射方向等均要作特殊設計,因而增加了設備制作、管理的費用。 

          (2) 單向壓力差法,其原理是以電路板把鍍槽分成兩個(gè)區域,且要加以對緊。然后用幫浦使此二區域產(chǎn)生一壓力差,如此鍍液將別無(wú)選擇地被迫從小孔通過(guò),此法的優(yōu)點(diǎn)是免除高速?lài)娮煸O計的麻煩但缺點(diǎn)是無(wú)法達到量產(chǎn)的目標。 

          (B)4。鍍槽設計的準則

          鍍小孔由于牽涉的因素太多,使得鍍槽設計相當困難,不過(guò)kessler和alkire提出一些基本法則作為設計的依據值得吾人參考。他們首先定義兩個(gè)基本參數N和E,N代表平均電流參數,E代表電流分布力參數,以物理意義來(lái)說(shuō),

          N=溶液中之電阻/質(zhì)量傳迅所產(chǎn)生之電阻(4)

          E=溶液中之電阻/極化作用產(chǎn)生之電阻(5)

          如果N值很大,代表電流趨向于一次電流分布,比較不均勻,如果N值很小,有示趨向于質(zhì)量傳迅極限,亦即鍍層的品質(zhì)惡化,當E<<1時(shí),極化作用的影響大于溶液中電阻的作用使電流趨向二次電流分布,將十分均勻,如果E>>1電流分布均勻度變差,如將N和E同時(shí)考慮歸納出下列兩條準則: 

          (1)E<1將同時(shí)使面板及孔內得到均勻之電流分布。 

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