敬鹏电子

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高精密线路板水平电镀工艺详解

随着微电子技术的迅猛发展,印制电路板(PCB)制造正朝着多层化、积层化、功能化和集成化的方向快速发展。这使得印制电路板制造的技术难度不断提高,特别是对于高质量、高可靠性的互连孔需求。传统的垂直电镀工艺已经无法满足这些技术要求,因此水平电镀技术应运而生。

概述

随着微电子技术的飞速发展,印制电路板制造正朝着多层化、积层化、功能化和集成化的方向迅速发展。这些趋势推动了印制电路设计采用微小孔、窄间距、细导线,使得印制电路板制造的技术难度不断上升。特别是在多层板中使用的高纵横比通孔以及深盲孔等特殊要求,传统的垂直电镀工艺无法满足。

传统垂直电镀工艺存在的问题主要源于电流分布不均匀,导致孔内铜层的不均匀沉积。电流在通孔内的分布呈现出腰鼓形状,导致孔边的铜积聚过多,无法满足孔中央铜层的标准厚度要求。这种问题严重影响了多层板的质量,甚至导致大量废品产生。

为了解决这一问题,人们尝试从电流和添加剂两个方面入手,以改进深孔电镀工艺。在高纵横比印制电路板的电镀铜工艺中,采用了高质量的添加剂辅助,结合适度的空气搅拌和阴极移动,以较低的电流密度进行电镀。这使得孔内的电极反应控制区扩大,电镀添加剂得以充分发挥作用,同时阴极移动有助于提高电镀液的深镀能力,从而获得高韧性铜层。

然而,随着通孔的纵横比不断增大,以及深盲孔的出现,这些工艺措施也显得力不从心,于是水平电镀技术应运而生。水平电镀技术是垂直电镀法的发展,它在垂直电镀工艺的基础上发展出新颖的电镀技术。其关键在于开发适应的水平电镀系统,能够使高分散能力的电镀液,在改进的供电方式和其他辅助装置的协助下,表现出比垂直电镀法更卓越的功能。

水平电镀原理简介

水平电镀与垂直电镀方法和原理是相同的。它都需要阴阳两极,通电后电极反应使电解液中的物质电离,从而沉积金属镀层。金属在阴极上沉积的过程可以分为三步:首先,金属的水化离子向阴极扩散;然后,在通过双电层时,水化离子逐渐脱水并吸附在阴极表面上;最后,吸附在阴极表面的金属离子接受电子并进入金属晶格中。这个过程被称为离子迁移。

离子迁移速率取决于多个因素,包括电位、离子的电荷数、电解液的粘度等。提高电位和降低电解液的粘度都可以增加离子迁移速率,从而加快电镀过程。

水平电镀系统通过泵和喷嘴将电镀液垂直喷向印制电路板,形成涡流。这样可以确保镀液在印制电路板的两侧和通孔内快速流动,形成均匀的扩散层。此外,系统中还配备了过滤系统,以过滤掉电镀过程中产生的颗粒状杂质,确保电镀液的清洁。

水平电镀系统的操作也得益于计算机控制。在实际电镀过程中,需要根据印制电路板的尺寸、通孔孔径、所需铜层厚度、传送速度等工艺参数进行测试和调整,以确保合格的铜层质量。计算机控制系统可以实现自动化调整,提高了生产效率和质量的一致性。

水平电镀系统基本结构

水平电镀系统的基本结构包括以下关键组件:

  1. 电镀槽: 电镀槽是将电镀液供给印制电路板的关键部分。它通常由耐腐蚀的材料制成,以承受电镀过程中的化学作用。电镀槽通常具有多个电极,包括阴极和阳极。
  2. 电镀液: 电镀液是电镀过程中的关键成分。它包括金属离子、添加剂以及其他化学物质,用于控制电镀过程的参数。电镀液的质量和成分直接影响到电镀的质量和效率。
  3. 喷嘴和泵: 喷嘴和泵用于将电镀液喷射到印制电路板上,形成均匀的电镀液流动。这有助于确保铜层均匀沉积,并防止杂质的积聚。
  4. 过滤系统: 过滤系统用于去除电镀液中的杂质和颗粒,以保持电镀液的清洁。这有助于防止杂质对电镀质量的影响。
  5. 计算机控制系统: 计算机控制系统用于监测和调整电镀过程的参数,以确保电镀的质量和一致性。这可以实现自动化控制,提高生产效率。

水平电镀技术的优势

水平电镀技术相对于传统的垂直电镀方法具有多个优势:

  1. 均匀的镀层厚度: 水平电镀技术能够产生更加均匀的镀层厚度,特别是在高纵横比通孔和深盲孔中。这有助于提高印制电路板的质量和可靠性。
  2. 更好的扩散控制: 通过喷射电镀液形成涡流,水平电镀技术可以更好地控制扩散层的形成,从而确保铜层在整个表面均匀分布。
  3. 降低杂质积聚: 水平电镀系统配备了过滤系统,可以有效去除电镀液中的杂质和颗粒,减少了杂质对电镀质量的影响。
  4. 自动化控制: 计算机控制系统可以实现电镀过程的自动化控制,根据工艺参数自动调整,提高了生产效率和一致性。
  5. 适用于复杂结构: 水平电镀技术适用于复杂结构的印制电路板,包括高纵横比通孔、深盲孔等特殊要求。

结论

随着印制电路板制造技术的不断发展,水平电镀技术作为一种新兴的电镀方法,正在逐渐崭露头角。它能够克服传统垂直电镀方法存在的问题,提供更高质量、更均匀的镀层,适用于复杂结构的印制电路板。随着技术的进一步改进和发展,水平电镀技术有望在印制电路板制造领域发挥越来越重要的作用,推动电子行业的发展。

总之,水平电镀技术的出现为印制电路板制造提供了新的解决方案,有望在未来的微电子领域取得更大的突破和应用。它将帮助制造商提高生产效率,降低废品率,提供更可靠的电子产品,推动科技进步和产业升级。

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