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新材料科技與化學技術創(chuàng)新

PCB水平電鍍的發(fā)展

為了適應PCB制造向多層化、積層化、功能化和集成化方向迅速發(fā)展，帶來的高縱橫比通孔電鍍的需要，發(fā)展出水平電鍍技術。設計與研制水平電鍍系統(tǒng)仍然存在著若干技術性的問題，但水平電鍍系統(tǒng)的使用，對印制電路行業(yè)來說是很大的發(fā)展和進步。特別是多層板通孔的縱橫比超過5:1及積層板中大量采用的較深的盲孔，使常規(guī)的垂直電鍍工藝不能滿足高質量、高可靠性互連孔的技術要求。 ? 水平電鍍則在制造高密度多層板方面的運用，顯示出很大的潛力，不但能節(jié)省人力及作業(yè)時間而且生產(chǎn)的速度和效率比傳統(tǒng)的垂直電鍍線要高。而且降低能量消耗、減少所需處理的廢液廢水廢氣，而且大大改善工藝環(huán)境和條件，提高電鍍層的質量水準。 ? 一、水平電鍍原理簡介 水平電鍍技術，是垂直電鍍法技術發(fā)展的繼續(xù)，是在垂直電鍍工藝的基礎上發(fā)展起來的新穎電鍍技術。這種技術的關鍵就是應制造出相適應的、相互配套的水平電鍍系統(tǒng)，能使高分散能力的鍍液，在改進供電方式和其它輔助裝置的配合下，顯示出比垂直電鍍法更為優(yōu)異的功能作用。 ? 水平電鍍與垂直電鍍方法和原理是相同的，都必須具有陰陽兩極，通電后產(chǎn)生電極反應使電解液主成份產(chǎn)生電離，使帶電的正離子向電極反應區(qū)的負相移動;帶電的負離子向電極反應區(qū)的正相移動，于是產(chǎn)生金屬沉積鍍層和放出氣體。 ? 因為金屬在陰極的沉積過程分為三個步驟：金屬的水合離子擴散到陰極；第二步是當金屬水合離子通過雙電層時，它們逐漸脫水并吸附在陰極表面；第三步是吸附在陰極表面的金屬離子接受電子并進入金屬晶格。由于靜電作用，該層比亥姆霍茲外層小，并且受到熱運動的影響。陽離子排列不像亥姆霍茲外層那樣緊密和整齊。該層稱為擴散層。擴散層的厚度與鍍液的流速成反比。即鍍液流速越快，擴散層越薄，越厚。通常，擴散層的厚度約為5-50微米。在遠離陰極的地方，通過對流到達的鍍液層稱為主鍍液。因為溶液的對流會影響鍍液濃度的均勻性。擴散層中的銅離子通過擴散和離子遷移傳輸?shù)胶ツ坊羝澩鈱印Ｖ麇円褐械你~離子通過對流和離子遷移被輸送到陰極表面。 ? 二、水平電鍍的難點及對策 PCB電鍍的關鍵是如何保證基板兩側和通孔內(nèi)壁銅層厚度的均勻性。為了獲得涂層厚度的均勻性，必須確保印制板兩側和通孔中的鍍液流速應快速一致，以獲得薄而均勻的擴散層。為了獲得薄而均勻的擴散層，根據(jù)目前水平電鍍系統(tǒng)的結構，雖然系統(tǒng)中安裝了許多噴咀，但它可以將鍍液快速垂直地噴射到印制板上，從而加快鍍液在通孔中的流速，因此鍍液流速非常快，并且在基板和通孔的上下部分形成渦流，從而使擴散層減少且更均勻。但是，一般情況下，當鍍液突然流入狹窄的通孔時，通孔入口處的鍍液也會出現(xiàn)反向回流現(xiàn)象。 ? 此外，由于一次電流分布的影響，由于尖端效應，入口孔處的銅層厚度過厚，通孔內(nèi)壁形成狗骨狀銅涂層。根據(jù)鍍液在通孔內(nèi)的流動狀態(tài)，即渦流和回流的大小，以及導電鍍通孔質量的狀態(tài)分析，控制參數(shù)只能通過工藝測試方法確定，以實現(xiàn)印刷電路板電鍍厚度的均勻性。由于渦流和回流的大小無法通過理論計算得到，因此只能采用測量過程的方法。 ? 從測量結果可知，為了控制通孔鍍銅層厚度的均勻性，需要根據(jù)印刷電路板通孔的縱橫比調(diào)整可控的工藝參數(shù)，甚至選擇分散能力強的鍍銅溶液，添加合適的添加劑，改進供電方式，即反向脈沖電流電鍍，獲得分布能力強的銅鍍層。特別是積層板微盲孔數(shù)量增加，不但要采用水平電鍍系統(tǒng)進行電鍍，還要采用超聲波震動來促進微盲孔內(nèi)鍍液的更換及流通，再改進供電方式利用反脈沖電流及實際測試的數(shù)據(jù)來調(diào)正可控參數(shù)，就能獲得滿意的效果。 ? 三、水平電鍍的發(fā)展優(yōu)勢 水平電鍍技術的發(fā)展不是偶然的，而是高密度、高精度、多功能、高縱橫比多層印制電路板產(chǎn)品特殊功能的需要是個必然的結果。它的優(yōu)勢就是要比現(xiàn)在所采用的垂直掛鍍工藝方法更為先進，產(chǎn)品質量更為可靠，能實現(xiàn)規(guī)模化的大生產(chǎn)。它與垂直電鍍工藝方法相比具有以下長處： （１）適應尺寸范圍較寬，無需進行手工裝掛，實現(xiàn)全部自動化作業(yè)，對提高和確保作業(yè)過程對基板表面無損害，對實現(xiàn)規(guī)模化的大生產(chǎn)極為有利。 （２）在工藝審查中，無需留有裝夾位置，增加實用面積，大大節(jié)約原材料的損耗。 （３）水平電鍍采用全程計算機控制，使基板在相同的條件下，確保每塊印制電路板的表面與孔的鍍層的均一性。 （４）從管理角度看，電鍍槽從清理、電鍍液的添加和更換，可完全實現(xiàn)自動化作業(yè)，不會因為人為的錯誤造成管理上的失控問題。 （５）從實際生產(chǎn)中可測所知，由于水平電鍍采用多段水平清洗，節(jié)約清洗水用量及減少污水處理的壓力。 （６）由于該系統(tǒng)采用封閉式作業(yè)，減少對作業(yè)空間污染和熱量蒸發(fā)對工藝環(huán)境的直接影響，大大改善作業(yè)環(huán)境。特別是烘板時由于減少熱量損耗，節(jié)約了能量的無謂消耗及提高生產(chǎn)效率。 ? 四、總結 水平電鍍技術的出現(xiàn)，完全為了適應高縱橫比通孔電鍍的需要。但由于電鍍過程的復雜性和特殊性，在設計與研制水平電鍍系統(tǒng)仍存在著若干技術性的問題。這有待在實踐過程中改進。盡管如此，水平電鍍系統(tǒng)的使用對印制電路行業(yè)來說是很大的發(fā)展和進步。因為此類型的設備在制造高密度多層板方面的運用，顯示出很大的潛力。水平電鍍線適用于大規(guī)模產(chǎn)量24小時不間斷作業(yè)，水平電鍍線在調(diào)試的時候較垂直電鍍線稍困難一些，一旦調(diào)試完畢是十分穩(wěn)定的，同時在使用過程中要隨時監(jiān)控鍍液的情況對鍍液進行調(diào)整，確保長時間穩(wěn)定工作。

發(fā)布時間:

2022-07-09

PCB化學品正打破國外壟斷，逐步實現(xiàn)進口替代

　　同泰化學提供線路板鍍銅、鍍錫和鍍銀用化學品中間體，包括聚醚SN系列，陽離子聚合物整平劑Leveler系列等多種產(chǎn)品，詳細產(chǎn)品介紹可訪問以下鏈接。http://www.xjren.com.cn/product/8/ ? 　　產(chǎn)品及技術咨詢電話/Product Enquiry： +86-755-2722 5202 +86-157 9588 8262（吳經(jīng)理）。 ? 　　近年來，下游電子產(chǎn)品追求短、小、輕、薄的發(fā)展趨勢，帶動PCB持續(xù)向高精密、高集成、輕薄化方向發(fā)展。電子產(chǎn)品對PCB的可靠性、穩(wěn)定性、耐熱性、導體延展性、平整性、表面清潔度等性能提出了越來越嚴格的要求，而PCB的各種要求的變化、各類性能的提高，往往需要通過化學配方和工藝的改變來實現(xiàn)。這些在PCB生產(chǎn)過程中所使用的化學品統(tǒng)稱為PCB化學品。 ? ? 　　資料來源：《淺析中國PCB電子化學品市場的機遇與挑戰(zhàn)》，戰(zhàn)新產(chǎn)研PCB研究所整理 　　PCB制造從開料到成品包裝有干制程、濕制程幾十道工序，工藝流程長，控制點繁瑣，影響品質因素較多。 按照PCB制程，PCB化學品一般可分為線路形、前處理劑、電鍍工藝、PCB表面涂(鍍)覆及周邊藥水，其中電鍍工藝占比最高，達到44%，其次是PCB表明涂(鍍)覆，占比達到22%。 ? ? 　　資料來源：《淺析中國PCB電子化學品市場的機遇與挑戰(zhàn)》，戰(zhàn)新產(chǎn)研PCB研究所整理 　　海外廠商在電鍍工藝和PCB表面涂覆比本土廠商占比高，且高出一倍左右，分別為70%和65%。然而PCB化學品分類工藝占比中電鍍工藝和PCB表面涂覆最高，因此說明目前海外廠商在PCB化學品中仍處于主導地位。 　　早期中國大陸PCB化學品市場由外資品牌所壟斷，本土PCB化學品品牌從周邊物料(如洗槽劑、消泡劑、蝕刻、剝膜和退錫等產(chǎn)品)開始進入市場，經(jīng)過多年技術積淀及研究發(fā)展，PCB系列專用化學品配方不斷改良，技術不斷突破，本土品牌應用領域及使用客戶在不斷拓展。部分優(yōu)勢企業(yè)與PCB 廠商深度合作，通過對配方不斷創(chuàng)新和改良，已逐步擁有自己的專利和核心配方，并逐步打入大型 PCB 廠商，包括外資企業(yè)，其品牌廠商逐步得到市場的認可。在本土廠商共同努力下，PCB系列專用化學品逐步改變絕大部分被國外公司壟斷局面。 　　國內(nèi)PCB化學品行業(yè)主要本土品牌企業(yè)有光華科技、貝加爾化學、深圳興經(jīng)緯、深圳板明科技等，海外廠商有安美特等。 ?

發(fā)布時間:

2020-10-16

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