اصل آبکاری افقی در یک مقاله به طور کامل توضیح داده شده است!

با پیشرفت فناوری میکروالکترونیک، تولید برد مدار چاپی به سرعت در جهت چند لایه، لایه ای، کاربردی و یکپارچه در حال توسعه است. فرآیند آبکاری عمودی سنتی دیگر نمی‌تواند الزامات-کیفیت و{1}}حفره‌های اتصال با قابلیت اطمینان بالا را برآورده کند. الزامات فنی بنابراین فناوری آبکاری افقی به وجود آمد. این ادامه توسعه فناوری آبکاری عمودی است، یعنی یک فناوری جدید آبکاری که بر اساس فناوری آبکاری عمودی توسعه یافته است. امروز اصل آبکاری افقی را معرفی می کنیم!

اصل آبکاری افقی

روش و اصل آبکاری افقی و آبکاری عمودی یکسان است. آنها باید قطب های یین و یانگ داشته باشند. واکنش الکترود پس از الکتریکی شدن اتفاق می افتد، که اجزای اصلی الکترولیت را یونیزه می کند و باعث می شود یون های مثبت باردار به فاز منفی منطقه واکنش الکترود حرکت کنند. یون های منفی باردار به سمت فاز مثبت ناحیه واکنش الکترود حرکت می کنند، که منجر به پوشش رسوب فلز و انتشار گاز می شود. زیرا فرآیند رسوب فلز روی کاتد به سه مرحله تقسیم می‌شود: یون‌های هیدراته فلزی به کاتد منتشر می‌شوند. مرحله دوم زمانی است که یون های هیدراته فلزی از لایه دوگانه الکتریکی عبور می کنند، به تدریج آبگیری می شوند و در سطح کاتد جذب می شوند. مرحله سوم جذب روی سطح کاتد است. یون های فلزی روی سطح کاتد الکترون ها را می پذیرند و وارد شبکه فلزی می شوند. این لایه به دلیل الکتریسیته ساکن کوچکتر از لایه بیرونی هلمهولتز است و تحت تأثیر حرکت حرارتی قرار می گیرد. آرایش کاتیون ها به اندازه لایه بیرونی هلمهولتز محکم و مرتب نیست. به این لایه لایه انتشار می گویند. ضخامت لایه انتشار با سرعت جریان محلول آبکاری نسبت معکوس دارد. یعنی هر چه سرعت جریان محلول آبکاری بیشتر باشد، لایه انتشار نازک تر و ضخیم تر می شود. به طور کلی ضخامت لایه انتشار حدود 5-50 میکرون است. در محل دور از کاتد، محلول آبکاری که با همرفت به آن می رسد، محلول آبکاری اصلی نامیده می شود. زیرا همرفت محلول بر یکنواختی غلظت محلول آبکاری تأثیر خواهد گذاشت. یون های مس در لایه انتشار از طریق انتشار و مهاجرت یون به لایه بیرونی هلمهولتز منتقل می شوند. یون های مس موجود در محلول آبکاری اصلی از طریق جابجایی و مهاجرت یون به سطح کاتد منتقل می شوند. در فرآیند آبکاری افقی، یون‌های مس موجود در محلول آبکاری به سه روش به مجاورت کاتد منتقل می‌شوند تا یک لایه دوتایی الکتریکی تشکیل دهند.

تحت عمل میدان الکتریکی، یون‌های موجود در محلول آبکاری تحت نیروی الکترواستاتیکی قرار می‌گیرند تا باعث انتقال یون شوند که به آن مهاجرت یون می‌گویند. نرخ مهاجرت آن با فرمول به صورت زیر بیان می شود: u=zeoE/6πrη مورد نیاز است. جایی که u نرخ مهاجرت یون، z تعداد بار یون، eo بار یک الکترون (یعنی 1.61019C)، E پتانسیل الکتریکی، r شعاع یون هیدراته، و η ویسکوزیته است. محلول آبکاری با توجه به محاسبه معادله، می توان دریافت که هر چه افت پتانسیل E بیشتر باشد، ویسکوزیته محلول آبکاری کمتر و سرعت مهاجرت یون سریعتر می شود.

همرفت محلول آبکاری ناشی از هم زدن مکانیکی خارجی و داخلی و هم زدن پمپ، نوسان یا چرخش خود الکترود و جریان محلول آبکاری ناشی از اختلاف دما است. در موقعیت نزدیک به سطح الکترود جامد، به دلیل مقاومت اصطکاکی آن، جریان محلول آبکاری کندتر و کندتر می شود و سرعت همرفت در سطح الکترود جامد صفر است. لایه گرادیان سرعت تشکیل شده از سطح الکترود تا شیار همرفت، لایه رابط جریان نامیده می شود. ضخامت لایه رابط جریان حدود 10 برابر لایه انتشار است، بنابراین انتقال یون در لایه انتشار به سختی تحت تأثیر همرفت قرار می گیرد.

طبق تئوری رسوب الکتریکی، در طی فرآیند آبکاری، برد مدار چاپی روی کاتد یک الکترود پلاریزه غیرایده‌آل است. یون‌های مس جذب شده روی سطح کاتد الکترون می‌گیرند و به اتم‌های مس تقلیل می‌یابند که باعث کاهش غلظت یون‌های مس در نزدیکی کاتد می‌شود. بنابراین، یک گرادیان غلظت یون مس در نزدیکی کاتد تشکیل می شود. محلول آبکاری که غلظت یون مس آن کمتر از محلول آبکاری اصلی است، لایه انتشار محلول آبکاری است. غلظت بالای یون مس در محلول آبکاری اصلی به غلظت کم یون مس در نزدیکی کاتد منتشر می شود و دائماً ناحیه کاتد را پر می کند. برد مدار چاپی شبیه یک کاتد تخت است و رابطه بین مقدار جریان و ضخامت لایه انتشار معادله کاترل است:

جایی که I جریان است، z بار یون های مس، F ثابت فارادی، A مساحت سطح کاتد، D ضریب انتشار یون مس است (D=KT/6πrη)، Cb مس است. غلظت یون در محلول آبکاری اصلی، و Co کاتد است. غلظت یون مس در سطح، D ضخامت لایه انتشار، K ثابت بومن (K=R/N)، T است. دما، r شعاع یون هیدرات مس، و η ویسکوزیته محلول آبکاری است. هنگامی که غلظت یون مس روی سطح کاتد صفر باشد، جریان آن را جریان انتشار محدود می نامند.

اصل آبکاری افقی

نکته کلیدی در آبکاری PCB این است که چگونه از یکنواختی ضخامت لایه مس در هر دو طرف بستر و دیواره داخلی سوراخ عبور اطمینان حاصل کنیم. برای به دست آوردن یکنواختی ضخامت پوشش، لازم است اطمینان حاصل شود که سرعت جریان محلول آبکاری در دو طرف تخته چاپ شده و در سوراخ های عبوری باید سریع و یکنواخت باشد تا یک لایه انتشار نازک و یکنواخت به دست آید. برای به دست آوردن یک لایه انتشار نازک و یکنواخت، با توجه به ساختار فعلی سیستم آبکاری افقی، اگرچه نازل های زیادی در سیستم تعبیه شده است، اما می تواند به سرعت و به صورت عمودی محلول آبکاری را روی تخته چاپ شده اسپری کند و در نتیجه محلول آبکاری را سرعت بخشد. سوراخ عبوری بنابراین سرعت جریان محلول آبکاری بسیار سریع است و در قسمت های بالایی و پایینی بستر و سوراخ عبوری گردابی ایجاد می شود به طوری که لایه انتشار کاهش یافته و یکنواخت تر می شود. با این حال، در شرایط عادی، هنگامی که محلول آبکاری به طور ناگهانی به یک سوراخ باریک جریان می یابد، محلول آبکاری در ورودی سوراخ عبوری نیز جریان برگشتی را معکوس می کند. علاوه بر این، به دلیل تأثیر توزیع جریان اولیه و اثر نوک، ضخامت لایه مسی در سوراخ ورودی بیش از حد ضخیم است و دیواره داخلی سوراخ عبوری یک پوشش مس استخوانی سگ-را تشکیل می‌دهد. . با توجه به وضعیت جریان محلول آبکاری در سوراخ عبوری، یعنی اندازه جریان گردابی و جریان مجدد، و تجزیه و تحلیل وضعیت کیفیت آبکاری رسانا از طریق سوراخ، پارامترهای کنترل را فقط می توان با آزمایش فرآیند تعیین کرد. روشی برای دستیابی به یکنواختی ضخامت آبکاری برد مدار چاپی. از آنجایی که مقدار جریان گردابی و جریان برگشتی را نمی توان به صورت تئوری محاسبه کرد، فقط می توان از روش فرآیند اندازه گیری استفاده کرد. از نتایج اندازه‌گیری می‌توان دریافت که برای کنترل یکنواختی ضخامت آبکاری مس سوراخ‌ها، باید پارامترهای فرآیند قابل کنترل را با توجه به نسبت ابعادی تنظیم کرد. }}سوراخ های برد مدار چاپی. روش منبع تغذیه آبکاری جریان پالس معکوس برای به دست آوردن آبکاری مس با قابلیت توزیع قوی است.

از فرمول بالا می توان دریافت که جریان انتشار حدی توسط غلظت یون مس محلول آبکاری اصلی، ضریب انتشار یون های مس و ضخامت لایه انتشار تعیین می شود. هنگامی که غلظت یون های مس در محلول آبکاری اصلی زیاد است، ضریب انتشار یون های مس زیاد است و ضخامت لایه انتشار نازک است، جریان انتشار محدود کننده بیشتر است. با توجه به فرمول فوق، مشخص است که برای دستیابی به مقدار جریان حدی بالاتر، باید اقدامات فرآیندی مناسب انجام شود، یعنی فرآیند گرمایش باید اتخاذ شود. از آنجایی که افزایش دما می تواند ضریب انتشار را افزایش دهد، افزایش سرعت همرفت می تواند آن را به یک گرداب تبدیل کند و یک لایه انتشار نازک و یکنواخت به دست آورد. از تحلیل نظری فوق، افزایش غلظت یون‌های مس در محلول آبکاری اصلی، افزایش دمای محلول آبکاری و افزایش سرعت همرفت، همگی می‌توانند جریان انتشار محدود کننده را افزایش داده و به هدف تسریع سرعت آبکاری دست یابند. آبکاری افقی بر اساس شتاب سرعت جابجایی محلول آبکاری برای تشکیل جریان های گردابی است که می تواند به طور موثر ضخامت لایه انتشار را تا حدود 10 میکرون کاهش دهد. بنابراین، هنگامی که از سیستم آبکاری افقی برای آبکاری استفاده می شود، چگالی جریان می تواند تا 8A/dm2 باشد.

به خصوص با افزایش تعداد سوراخ های کور در لمینت، نه تنها باید از سیستم آبکاری افقی برای آبکاری استفاده شود، بلکه باید از لرزش اولتراسونیک نیز برای ترویج جایگزینی و گردش محلول آبکاری در سوراخ های کور استفاده کرد و سپس روش منبع تغذیه باید بهبود یابد و جریان پالس معکوس استفاده شود. پارامترهای قابل کنترل را با داده های آزمایش واقعی تنظیم کنید.

آبکاری افقی یک روش آبکاری الکتریکی است که بر اساس آبکاری عمودی توسعه یافته است. از یک نقطه نظر، کمال و گسترش آبکاری عمودی است. بنابراین، درک اصل آبکاری افقی بسیار مهم است. امیدوارم این مقاله بتواند به شما کمک کند!