PCB水平電気めっき技術の紹介

I. 概要

マイクロエレクトロニクス技術の急速な発展に伴い、回路基板製造の製造は、多層、蓄積、機能化、統合の方向に急速に発展しました。 プリント回路の設計に多数の小さな穴、狭い間隔、および詳細なガイドラインを備えた回路グラフィックの設計と設計を促進します。これにより、プリント回路基板の製造技術、特にマルチの縦方向の比率がより困難になります。 -レイヤープレートは5:1を超えており、レイヤープレートに採用されている多数のブラインドホールが蓄積されているため、従来の垂直電気メッキプロセスでは、高品質で信頼性の高い相互接続の技術的要件を満たすことができません。 主な理由は、電流分布状態を電気メッキする原理から分析する必要があります。 実際の電気めっきにより、穴内の電流分布は腰鼓の形状を呈します。 穴の端部は、穴の中央部の銅層が必要とする標準の銅層の厚さを確保できません。 場合によっては、銅層が非常に薄いか非銅層であり、深刻な場合には回復不能な損失を引き起こし、多数の多層基板が廃棄されます。 量産中の量産品質を解決するために、深穴めっきの問題を電流と添加剤の面から解決しているのが現状です。 プリント回路基板への高垂直および水平電気めっきプロセスでは、それらのほとんどは、高品質の添加剤の補助効果の下にあり、適度な空気の攪拌と陰極の動きと組み合わされ、比較的低い電流密度の条件下にあります。 穴の電極反応制御領域を増やすことで、電気めっき添加剤の役割を発揮できます。 さらに、カソードの動きは、メッキ液の深層メッキ能力の向上に非常に役立ちます。 結晶核の形成速度は結晶粒の成長速度と相殺され、高靭性の銅層が得られる。

しかし、穴の縦と横の比率が増え続けたり、止まり穴が深くなったりすると、この 2 つの加工手段が弱く見えるため、横めっき技術が生成されます。 これは、垂直電気めっき技術の開発の継続であり、垂直電気めっきプロセスに基づいて開発された新しい電気めっき技術です。 この技術の鍵は、高度に分散化できるメッキ溶液を作ることができる、適応的でサポートする水平電気メッキシステムを作成することです。 電源方式の改良やその他の付帯装置の協力により、縦型電気めっき方式よりも優れていることを示しています。 機能的効果。

2.水平プレーティングの原理の紹介

水平メッキ法と垂直メッキの原理は同じであり、陰と陽の極が必要です。 電源投入後、電極反応が生じて電解液の主成分が生成され、電気イオンを持ったプラスイオンが電極反応領域に移動します。 反応域の正相が移動するため、金属の堆積被膜やガスが発生します。 陰極堆積における金属のプロセスは3つのステップに分かれているためです。つまり、金属水和イオンが陰極に広がります。 第２段階は、金属水硬性イオンが徐々に脱水され、カソード表面に吸着されるとき、徐々に脱水することである。 3 番目のステップは、陰極の表面に金属イオンを吸着させて電子を受け取り、金属格子に入る方法です。 実際の観測から稼働スロットまで、固相の電極と液相のめっき液との間のエイリアン電子伝達応答を観測できませんでした。 その構造は、電気めっき理論における 2 つの電気層の原理によって説明できます。 電極が陰極で分極状態にある場合、電極は水分子と正に帯電した陽イオンに囲まれています。 近くでは、カチオン中心点の近くの中心点に位置するヘルムホルツの外層は、電極から約 1-10 ナノメートルです。 しかし、ハイムホズの外層の陽イオンによって運ばれる正電荷の総量のために、正電荷は陰極の負電荷を中和するのに十分ではありません。 陰極から離れためっき液は流れの影響を受け、液層層の陽イオン濃度が陰イオン濃度より高くなります。 静力効果はヘムジッツの外層よりも小さく、熱運動の影響も受けるため、陽イオンの放出はヘムジッツの外層ほど細かくはありません。 この層を拡散層と呼びます。 拡散層の厚さは、めっき液の流量に反比例します。 すなわち、めっき液の流速が速いほど拡散層は薄くなるが、厚みは薄くなり、一般的な拡散層の厚みは5-50ミクロン程度である。 陰極から離れています。 生成される溶液の流れは、めっき溶液の濃度の均一性に影響を与えるためです。 拡散層中の銅イオンは、イオンの拡散と移動によりハイムホーズの外層に運ばれます。 しかし、本めっき液中の銅イオンは、実作用とイオンマイグレーションによりカソード表面に輸送される。 水平めっきプロセス中、めっき液中の銅イオンは 3 つの方法でカソード付近に輸送され、二重電子計算機を形成します。

めっき液の生成は、機械攪拌やポンプ攪拌による外部から内部の流れ、電極自体の揺動や回転、温度差による電気めっき液の流れです。 固体電極の表面に近づくほど、摩擦抵抗の影響でめっき液の流れが遅くなります。 このとき固体電極表面の対流速度はゼロである。 電極表面から流れめっき液の間に形成される流れ層までの流れ層を流れ界面層と呼ぶ。 流動界面層の厚さは拡散層の厚さの約10倍であるため、拡散層内のイオンの輸送は流れの影響をほとんど受けません。

電気の影響下で、電気めっき液中のイオンは静的電力であり、イオンコンベアはイオンマイグレーションと呼ばれます。 その移行率は次のとおりです: U=Zeoe/6πrη。 このうち、U はイオン移動度、イオンイオンの電荷数、EO は電子の電荷 (つまり 1.61019c)、E はポテンシャル、R は水イオンの半径、めっき液の粘度です。 式の計算によると、電位 E が大きいほど、電気めっき液の粘度が小さくなり、イオンの移動速度が速くなります。

電気めっきの理論によれば、電気めっきの場合、陰極上のプリント回路基板は非理想的な分極電極です。 陰極表面に吸着した銅イオンは電子を得て銅原子に戻り、陰極付近の銅イオン濃度が低下します。 そのため、銅イオンの濃度勾配がカソード付近に形成されます。 この本めっき濃度よりも銅イオン濃度の低いめっき液の層がめっき液の拡散層です。 主めっき液の銅イオン濃度は高く、カソード付近の銅イオンが低い場所に広がり、カソード領域を継続的に補うように広がります。 プリント回路基板は平面カソードに似ており、電流の大きさと拡散層の厚さの関係は COTTRLLL 式です。

このうち、iは電流、銅イオンの数は銅イオンの数、Fはファラデー周波数、Aはカソード表面積、Dは銅イオンの拡散係数（D=KT / 6πrη）、 CBは主めっき中の銅イオン濃度、COはカソード極です。 表面の銅イオンの濃度、D は拡散層の厚さ、K はボシマン定数 (K=R/N)、T は温度、R は銅 - 水イオンの半径、および粘度メッキ液の. カソード表面の銅イオン濃度がゼロの場合、その電流は極限拡散電流 II と呼ばれます。

上式から、限界拡散電流の大きさによって、本めっき液の銅イオン濃度、銅イオンの拡散係数、拡散層の厚みが決まることがわかります。 本めっき液中の銅イオン濃度が大きく、拡散層の厚みが薄いほど、拡散限界電流は大きくなります。
上記の式によると、より高い極限電流値に到達するには、適切なプロセス対策を講じる必要があります。つまり、加熱プロセス方法が採用されます。 温度を上げることで拡散係数を大きくできるため、その増加率により薄く均一な拡散層を作ることができます。 上記の理論的分析から、主めっき液の銅イオン濃度を上げ、めっき液の温度を上げ、流量を増やすと、極端な拡散電流が増加し、電気めっき速度を加速するという目的を達成できます。 水平電気メッキは、メッキ溶液の対流速度の加速に基づいており、渦を形成します。これにより、拡散層の厚さを約10ミクロンに効果的に減らすことができます。 したがって、水平めっきシステムを電気めっきに使用する場合、その電流密度は 8A/DM2 と高くすることができます。

プリント回路基板の電気めっきの鍵は、基板の内壁の内壁の銅層の厚さの均一性を確保する方法です。 コーティングの厚さのバランスを得るには、プリント基板の両面と細孔内のめっき液が速くて均一であり、薄く均一な拡散層が得られるようにする必要があります。 Bojuyi の拡散層に到達するために、現在の水平めっきシステムの構造に関しては、多くのスプレー トーチがシステムに設置されていますが、めっきはプリント基板にすばやく吹き付けられ、めっき液の流れが加速されます。毛穴に穴。 この速度により、めっき液の流速が速くなります。 基板の上部と下部の穴に渦電流を確立します。これにより、拡散層が減少し、比較的均一になります。 しかし、狭い細孔にめっき液が急激に流れ込むと、細孔の入り口のめっき液も逆戻りします。 さらに、電流分布の影響により、入口の穴に電気メッキが発生することがよくあります。 銅層の厚さにより、通過孔の内壁は犬の骨の形の銅コーティングを構成します。 細孔内の細孔の流れの状態、つまり渦の大きさと戻り流に応じて、電気めっきされた細孔の品質の状態分析は、プロセステスト方法によってのみ決定でき、均一性を決定できます。回路基板の電気メッキの厚さを達成するためのパラメータを制御します。 渦と逆流の大きさはまだ理論的な計算方法を知ることができないため、測定されたプロセス方法のみが採用されます。 測定結果から、穴の銅被覆層の厚さの均一性を制御するには、回路基板の通過穴の垂直比率に応じて制御可能なプロセスパラメータを調整する必要があり、さらに選択する必要があることがわかりました高分散電気メッキ銅ソリューション。 次に、適切な添加剤を追加し、電力供給方法を改善し、電気めっきに逆パルス電流を使用して、配電容量の高い銅めっきを取得します。

特に、アキュームプレートのマイクロブラインドホールの数が増加し、電気メッキに水平電気メッキシステムが使用されるだけでなく、マイクロブラインドホール内のメッキ液の交換と循環を促進する超音波振動も使用されます。 データを調整して、制御されたパラメーターを修正し、満足のいく結果を得ることができます。

3. 水平プレーティングシステムの基本構造

横型電気めっきの特徴により、プリント基板を縦型から平行型のめっき液にめっきする電気めっき法です。 このとき、プリント基板は陰極であり、電流供給方式の横型めっき方式は、導電性クリップと導電性転動輪を使用します。 オペレーティングシステムの利便性について言えば、ローリングホイールの導電率の供給方法がより一般的です。 陰極に加えて、水平メッキシステムの導電性ローラーには、送信およびプリント回路基板の機能もあります。 各導電性ローラーにはスプリング装置が装備されており、さまざまなプリント回路基板 ({{0}}.10-5.00mm) の電気めっきのニーズに適応できます。厚さ。 しかし、電気メッキを行うと、メッキ液に触れる部分に銅の層がつくことがあり、システムを長時間稼働させることができません。 したがって、現在の水平電気めっきシステムのほとんどは、カソードをアノードに切り替えてから、一連の補助カソードを使用して、コーティングされたホイール上の銅電解質を溶解するように設計されています。 メンテナンスや交換のために、新しい電気メッキ設計では、簡単に分解または交換できるように、紛失しやすい領域も考慮されています。 アノードは、アレイのサイズを調整できる不溶性チタン バスケットで、プリント基板の上部と下部にそれぞれ配置されます。 内部は直径 25 mm の球形で、リン含有量は 0.04-0.06% の可溶性銅、カソード、およびアノードです。 間の距離は40mmです。

めっき液の流れは、ポンプとノズルで構成されたシステムであるため、めっき液は閉じた溝の前をすばやく流れ、流れる液の流れの平均的な性質を確保できます。 めっき液はプリント基板に対して垂直に噴射され、プリント基板表面はウォールジェット渦を形成します。 その目的は、プリント回路基板の両面のメッキ液の急速な流れと、渦を形成する穴のフラッディングを実現します。 さらに、フィルターシステムは溝に取り付けられ、1.2ミクロンの分野で使用され、電気メッキプロセス中に生成された粒状不純物を使用して、メッキ溶液のクリーンと汚染を確保します。

水平めっきシステムを製造する場合、便利な操作とプロセスパラメータの自動制御も考慮する必要があります。 実際の電気メッキでは、回路基板のサイズ、細孔のサイズ、および必要な銅の厚さが異なるため、伝送速度、プリント基板間の距離、ポンプのサイズが異なります。馬力、溶射牡丹 方向や電流密度などのプロセス パラメータの設定には、技術的要件を満たす銅層の厚さを得るために、実際のテストと調整と制御が必要です。 コンピュータを制御する必要があります。 生産の品質とサブ製​​品の品質の一貫性と信頼性を向上させるために、プロセス手順に従ってプリント回路基板（メッキ穴を含む）の前面と背面の処理を行い、完全な水平メッキを形成します新製品の開発と上場に対応するシステム。 必要。

第四に、水平めっきの開発利点

水平電気メッキ技術の開発は偶然ではありませんが、高密度、高精度、多機能、多機能、高垂直および水平-to-多層-to-多層回路基板製品の必要性です。 その利点は、現在使用されている垂直めっきプロセスよりも高度であり、製品の品質がより信頼でき、大量生産を実現できることです。 垂直電気めっきプロセスと比較して、次の利点があります。

(1) 広範囲のサイズに適応し、手作業を行う必要がなく、すべての自動操作を実現します。これは、操作プロセスが基板の表面に損傷を与えないように改善および保証するのに害がなく、非常に安全です。大規模生産の大量生産に有利です。

(2) プロセスの見直しでは、クランプの位置を離れる必要がなく、実用的な領域を増やし、原材料の損失を大幅に節約できます。

（3）水平電気めっきは、回路基板の表面の表面とブロックごとの回路基板のコーティングのコーティングが均一であることを基板に保証するために、プロセス全体で制御されます。

（4）管理の観点から、電気めっき溝は、洗浄および電気めっき液から完全に自動化された操作を実現できます。これにより、人為的なエラーによる管理の制御不能が発生しません。

(5) 実際の演出でわかる。 横型電気めっきの複数回の横型洗浄の使用により、洗浄水量を大幅に節約し、下水処理の圧力を低減します。

(6) クローズドオペレーションにより、作業空間の汚染やカロリーの蒸発によるプロセスへの直接的な影響を低減し、作業環境を大幅に改善しました。 特に製パン時のカロリーロスを抑えることで、エネルギーの無駄な消費が抑えられ、生産効率が大幅に向上します。

5. まとめ

水平電気めっき技術の出現は、高い垂直および水平細孔のニーズを完全に満たすことです。 しかし、電気めっきプロセスの複雑さと特殊性のために、設計および開発レベルの電気めっきシステムにはまだいくつかの技術的問題があります。 これは実際には改善する必要があります。 それにもかかわらず、水平電気めっきシステムの使用は、印刷回路産業にとって大きな発展と進歩です。 高密度多層基板の製造におけるこのタイプの装置の使用は大きな可能性を示しているため、人員と稼働時間を節約できるだけでなく、従来の垂直電気めっきラインよりも速度と効率を生み出すことができます。 また、エネルギー消費量を削減し、必要な廃液の廃水を削減し、プロセス環境とプロセス条件を大幅に改善し、電気めっき層の品質を向上させます。 水平めっきラインは、大規模な生産24 -時間の連続運転に適しています。 水平メッキラインは、デバッグ時に垂直メッキラインよりも少し難しいです。 デバッグが完了すると、非常に安定しています。 めっき液を調整して、長期安定した作業を確保してください。