הקדמה של טכנולוגיית ציפוי אופקי של PCB

I. סקירה כללית

עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית המיקרו-אלקטרוניקה, הייצור של ייצור לוחות מעגלים התפתח במהירות בכיוונים רב-שכבתיים, מצטברים, פונקציונליים ומשולבים. קדם את העיצוב והעיצוב של גרפיקת המעגל עם מספר רב של חורים זעירים, מרווחים צרים וקווי מנחים מפורטים בעיצוב מעגל ההדפסה, מה שמקשה על טכנולוגיית ייצור המעגלים להדפיס, במיוחד היחס האורך של ריבוי לוחות השכבה עולה על 5:1 וההצטברות מספר רב של חורים עיוורים שאומצו בצלחת השכבה הופכים את תהליך הציפוי האנכי הקונבנציונלי לא יכול לעמוד בדרישות הטכניות של חיבור גומלין באיכות גבוהה ובאמינות גבוהה. הסיבות העיקריות צריכות להיות מנותחות מהעיקרון של ציפוי אלקטרוני של מצב ההפצה הנוכחי. באמצעות הציפוי בפועל, חלוקת הזרם בחור מציגה את צורת תוף המותניים. קצה החור אינו יכול להבטיח את העובי הסטנדרטי של שכבת הנחושת שנדרשת שכבת הנחושת בחלק המרכזי של החור. לעיתים שכבת הנחושת היא דקה במיוחד או שכבת לא נחושת, מה שיגרום להפסדים בלתי הפיכים במקרים חמורים, וכתוצאה מכך מספר רב של לוחות רב-שכבתיים ייגרמו. על מנת לפתור את איכות הייצור ההמוני בייצור המוני, בעיות ציפוי חורים עמוקים נפתרות כיום מההיבטים של זרם ותוספים. בתהליך ציפוי מעגלים גבוהים-אנכיים ואופקיים-למודפסים, רובם נמצאים תחת השפעת עזר של תוספים איכותיים, בשילוב עם ערבוב אוויר מתון ותנועת קתודה, ובתנאי של צפיפות זרם נמוכה יחסית. הגדלת אזור בקרת תגובת האלקטרודה בחור, ניתן להציג את תפקידו של תוסף הציפוי. בנוסף, תנועת הקתודה תורמת מאוד לשיפור יכולת הציפוי העמוק של נוזל הציפוי. מהירות היווצרות גרעין הגביש מתפצת זה לזה עם קצב הגדילה של הדגן, כדי לקבל שכבת נחושת קשיחה גבוהה.

עם זאת, כאשר היחס האנכי והאופקי של החור ממשיך לגדול או שיש לו חורים עיוורים עמוקים, שני מדדי העיבוד הללו נראים חלשים, ולכן נוצרת טכנולוגיית הציפוי האופקי. זהו המשך הפיתוח של טכנולוגיית ציפוי אנכי, כלומר, טכנולוגיית ציפוי חדשנית שפותחה על בסיס תהליך האלקטרוניקה האנכית. המפתח לטכנולוגיה זו הוא יצירת מערכת ציפוי אופקית אדפטיבית ותומכת, שיכולה להפוך את פתרון הציפוי למבוזר מאוד. בשיתוף פעולה של שיפור שיטת אספקת החשמל ומכשירי עזר אחרים, זה מראה שהיא מצוינת יותר משיטת הציפוי האנכי. אפקטים פונקציונליים.

2. מבוא לעקרון הציפוי האופקי

שיטת הציפוי האופקי ועיקרון הציפוי האנכי זהים, והם חייבים להיות בעלי מוטות יין ויאנג. לאחר הפעלה, נוצרת תגובת האלקטרודה ליצירת המרכיבים העיקריים של האלקטרוליט, כך שהיון החיובי עם היון החשמלי עובר לאזור התגובה של האלקטרודה. השלב החיובי של אזור התגובה נע, כך שהציפוי המשקע המתכתי והגזים נוצרים. מכיוון שתהליך המתכת בתצהיר הקתודה מחולק לשלושה שלבים: כלומר, יון הידרציה המתכתי מתפשט אל הקתודה; השלב השני הוא התייבשות הדרגתית כאשר יונים הידראוליים המתכתיים מתייבשים בהדרגה ונספגים על פני הקתודה; השלב השלישי הוא להתאים את יוני המתכת על פני הקתודה כדי לקבל אלקטרונים ולהיכנס לסריג המתכת. מהתצפית בפועל ועד לחריץ ההפעלה, הבלתי מסוגלים לצפות בתגובת העברת האלקטרונים החייזריים בין האלקטרודה של הפאזה המוצקה לנוזל ציפוי הפאזה הנוזלית. ניתן להסביר את המבנה שלו על ידי שני עקרונות האלקטרו-שכבות בתורת הציפוי. כאשר האלקטרודה היא קתודה ובמצב מקוטב, היא מוקפת במולקולות מים ובקטיון טעון חיובי. בסמוך, השכבה החיצונית של הלמהולץ, שנמצאת בנקודת המרכז ליד נקודת המרכז הקטיונית, נמצאת בערך 1-10 ננומטר מהאלקטרודה. עם זאת, בשל כמות המטענים החיוביים הכוללת שנושא הקטיון בשכבה החיצונית של היימוז, המטען החיובי אינו מספיק כדי לנטרל את המטען השלילי על הקתודה. נוזל הציפוי הרחק מהקתודה מושפע מהזרימה, וריכוז הקטיונים של שכבת התמיסה גבוה מריכוז האיון. מכיוון שאפקט הכוח הסטטי קטן יותר מהשכבה החיצונית של ההמחזיץ, והוא מושפע גם מתנועה תרמית, פריקת הקטיונים אינה קרובה ומסודרת כמו השכבה החיצונית של ההמחזיץ. שכבה זו נקראת שכבת הדיפוזיה. עובי שכבת הדיפוזיה עומד ביחס הפוך לקצב הזרימה של נוזל הציפוי. כלומר, ככל שקצב הזרימה של נוזל הציפוי מהיר יותר, שכבת הדיפוזיה דקה יותר, אך העובי והעובי של שכבת הדיפוזיה הכללית הוא כ-5-50 מיקרון. זה רחוק יותר מהקתודה. מכיוון שהזרם של התמיסה שנוצרת ישפיע על אחידות הריכוז של תמיסת הציפוי. יוני הנחושת בשכבת הדיפוזיה מועברים לשכבה החיצונית של היימוז על ידי הדיפוזיה והגירה של יונים. עם זאת, יוני הנחושת בתמיסת הציפוי הראשית מועברים אל משטח הקתודה על ידי ההשפעה בפועל ונדירת היונים. במהלך תהליך הציפוי האופקי, יוני הנחושת בתמיסת הציפוי מועברים אל ליד הקתודה בשלוש דרכים ליצירת מחשב אלקטרו כפול.

היצירה של תמיסת הציפוי היא זרימת החלק הפנימי החיצוני עם ערבוב מכני וערבול משאבה, תנופה או סיבוב של האלקטרודה עצמה, וזרימת נוזל האלקטרוניקה הנגרמת מהפרשי טמפרטורה. ככל שיהיה קרוב יותר לפני השטח של האלקטרודה המוצקה, השפעת התנגדות החיכוך על מנת להפוך את זרימת נוזל הציפוי לאט יותר ויותר. בשלב זה, קצב ההסעה של משטח האלקטרודה המוצק הוא אפס. ממשטח האלקטרודה לשכבת הזרימה שנוצרת בין נוזל ציפוי הזרם, שכבת הזרימה נקראת שכבת ממשק הזרימה. העובי של שכבת ממשק הזרימה הוא בערך פי עשרה מעובי שכבת הדיפוזיה, ולכן הובלת יונים בשכבת הדיפוזיה כמעט ולא מושפעת מהזרימה.

בהשפעת החשמל, היונים בנוזל הציפוי הם כוח סטטי ומסוע היונים נקרא נדידת יונים. קצב ההגירה שלו הוא כדלקמן: U=Zeoe/6πrη. ביניהם, U הוא ניידות יונים, מספר המטענים של יונים יוניים, EO הוא המטען של אלקטרון (כלומר, 1.61019c), E כפוטנציאל, רדיוס R של יונים הידראוליים וצמיגות נוזל הציפוי. לפי חישוב המשוואה, ככל שהפוטנציאל E גדול יותר, הצמיגות של נוזל הציפוי קטנה יותר, וקצב נדידת היונים מהיר יותר.

על פי התיאוריה של שקיעה חשמלית, בעת ציפוי אלקטרוני, לוח המעגלים המודפס על הקתודה הוא אלקטרודה מקוטבת לא אידיאלית. יוני נחושת הנספגים על פני הקתודה משמשים להשגת אלקטרונים ומשוחזרים לאטומי נחושת, כך שריכוז יוני הנחושת ליד הקתודה מצטמצם. לכן, שיפוע ריכוז יוני נחושת נוצר ליד הקתודה. שכבה זו של נוזל ציפוי עם ריכוז נמוך של יוני נחושת מהריכוז של הציפוי הראשי היא שכבת הדיפוזיה של תמיסת הציפוי. ריכוז יוני הנחושת בתמיסת הציפוי הראשית הוא גבוה, אשר יתפשט למקומות עם יוני נחושת נמוכים יותר בקרבת הקתודה, אשר יתפשטו כדי להשלים באופן רציף את אזור הקתודה. מעגל הדפסה דומה לקתודה מישורית, והקשר בין גודל הזרם לעובי שכבת הדיפוזיה הוא משוואות COTTRLLL:

ביניהם, i הוא זרם, מספר יוני הנחושת הוא מספר יוני הנחושת, F הוא תדר פאראדיי, A הוא שטח הפנים של הקתודה, D הוא מקדם הדיפוזיה של יוני הנחושת (D=KT / 6πrη), CB הוא ריכוז יוני הנחושת בציפוי הראשי, וה-CO הוא קוטב הקתודה. ריכוז יוני הנחושת על פני השטח, D הם עובי שכבת הדיפוזיה, K הוא קבוע בושימן (K=R / N), T הוא טמפרטורה, R הוא רדיוס יון הנחושת-מים והצמיגות של נוזל הציפוי. כאשר ריכוז יוני הנחושת של משטח הקתודה הוא אפס, הזרם שלו נקרא זרם הדיפוזיה הקיצוני II:

ניתן לראות מהנוסחה לעיל כי גודל זרם הדיפוזיה המגביל קובע את ריכוז יוני הנחושת של נוזל הציפוי הראשי, מקדם הדיפוזיה של יון הנחושת ואת עובי שכבת הדיפוזיה. כאשר ריכוז יוני הנחושת בתמיסת הציפוי הראשית, מקדם הדיפוזיה של יוני הנחושת גדול, ועובי שכבת הדיפוזיה דק, ככל שזרם הדיפוזיה המוגבל גדול יותר.
על פי הנוסחה לעיל, כדי להגיע לערך זרם קיצוני גבוה יותר, יש לנקוט באמצעי תהליך מתאימים, כלומר, לאמץ את שיטת תהליך החימום. מכיוון שהטמפרטורה המוגברת יכולה להפוך את מקדם הדיפוזיה לגדול יותר, קצב העלייה יכול להפוך אותו לשכבת דיפוזיה דקה ואחידה. מהניתוח התיאורטי לעיל, הגדלת ריכוז יוני הנחושת בתמיסת הציפוי הראשית, הגדלת הטמפרטורה של תמיסת הציפוי והעלאת קצב הזרימה יכולה להגביר את זרם הדיפוזיה הקיצוני, ולהשיג את המטרה של האצת קצב הציפוי. הציפוי האופקי מבוסס על האצת קצב ההסעה של תמיסת הציפוי ויוצר מערבולת, שיכולה להפחית ביעילות את עובי שכבת הדיפוזיה לכ-10 מיקרון. לכן, כאשר מערכת הציפוי האופקי משמשת לציפוי אלקטרוני, צפיפות הזרם שלה יכולה להגיע עד 8A/DM2.

המפתח לציפוי מעגלים מודפסים הוא כיצד להבטיח את אחידות העובי של שכבת הנחושת של הקיר הפנימי של הקיר הפנימי של המצע. כדי לקבל את האיזון של עובי הציפוי, יש צורך לוודא ששני הצדדים של הלוח המודפס ונוזל הציפוי בנקבוביות יהיו מהירים ועקביים לקבלת שכבת דיפוזיה דקה ואחידה. כדי להגיע לשכבת הפיזור של Bojuyi, מבחינת המבנה הנוכחי של מערכת הציפוי האופקי, למרות שמותקנים במערכת לפידי ריסוס רבים, ניתן לרסס את הציפוי במהירות לתוך הלוח המודפס כדי להאיץ את זרימת נוזל הציפוי ב- חור בנקבוביות. המהירות גורמת לקצב הזרימה של נוזל הציפוי להיות מהיר. קביעת זרמי מערבולת בחורים העליונים והתחתונים של המצע, מה שמפחית את שכבת הדיפוזיה ואחיד יחסית. עם זאת, כאשר נוזל הציפוי זורם לפתע לנקבוביות הצרות, גם לנוזל הציפוי בכניסה לנקבוביות תהיה חזרה הפוכה. בנוסף, השפעת חלוקת הזרם, אשר גורמת לעיתים קרובות לציפוי האלקטרוני של החור בכניסה. בשל עובי שכבת הנחושת, הדופן הפנימית של החור העובר מהווה ציפוי נחושת של צורת העצם של הכלב. על פי מצב הזרימה בנקבוביות הנקבוביות, כלומר גודל המערבולת והזרימה החוזרת, ניתן לקבוע את ניתוח המצב של איכות הנקבוביות המצופה אלקטרוניקה רק בשיטת בדיקת התהליך כדי לקבוע את אחידות פרמטר בקרה כדי להשיג את עובי ציפוי האלקטרופוס של המעגל. מכיוון שגודל המערבולת והזרימה חזרה עדיין אינם מסוגלים לדעת את שיטת החישוב התיאורטית, מאמצים רק את שיטת התהליך הנמדד. מהתוצאות הנמדדות נלמד שכדי לשלוט באחידות של עובי שכבת הנחושת של החור, יש צורך להתאים את פרמטרי התהליך הניתנים לשליטה בהתאם ליחס האנכי של החור העובר של המעגל, ואף לבחור פתרון נחושת מבוזר גבוה. לאחר מכן הוסף תוספים מתאימים ושפר את שיטות אספקת החשמל, והשתמש בזרם דופק הפוך עבור ציפוי אלקטרוני כדי להשיג ציפוי נחושת בעל יכולת הפצה גבוהה.

בפרט, מספר החורים המיקרו-עיוורים בצלחת ההצטברות גדל, לא רק מערכת הציפוי האופקית משמשת לציפוי אלקטרוני, אלא גם רטט קולי כדי לקדם את ההחלפה והזרימה של נוזל הציפוי בחור המיקרו-עיוור. ניתן להתאים את הנתונים כדי לתקן את הפרמטרים המבוקרים כדי לקבל תוצאות משביעות רצון.

3. מבנה בסיסי של מערכת ציפוי אופקית

על פי המאפיינים של ציפוי אופקי, זוהי שיטת הציפוי האלקטרוניים של ציפוי לוח המעגלים להדפסה מצורה אנכית לנוזל ציפוי מקביל. בשלב זה, המעגל המודפס הוא קתודה, ומערכת הציפוי האופקית של שיטת האספקה ​​הנוכחית משתמשת בקליפסים מוליכים וגלגלים מתגלגלים מוליכים. כדי לדבר על הנוחות של מערכת ההפעלה, שיטת האספקה ​​של מוליכות גלגל מתגלגל נפוצה יותר. בנוסף לקתודה, לגלגלת המוליך במערכת הציפוי האופקי יש גם תפקיד של שידור ומעגלים מודפסים. כל רולר מוליך מצויד בהתקן קפיצי, שיכול להתאים לצורכי הציפוי האלקטרוני של המעגל המודפס ({{0}}.10-5.00מ"מ) של שונים עוֹבִי. עם זאת, בעת ציפוי אלקטרוני, החלקים במגע עם נוזל הציפוי עשויים להיות מצופים בשכבת נחושת, והמערכת לא יכולה לפעול לאורך זמן. לכן, רוב מערכות הציפוי האופקי הנוכחיות נועדו להעביר את הקתודה לאנודה, ולאחר מכן להשתמש בסט של קתודה עזר כדי להמיס את אלקטרוליט הנחושת על הגלגל המצופה. לצורך תחזוקה או החלפה, עיצוב הציפוי החדש לוקח בחשבון גם את האזורים המועדים לאובדן לצורך פירוק או החלפה קלים. האנודה היא סל טיטניום בלתי מסיס שיכול להתאים את גודל המערך, ממוקם במיקום העליון והתחתון של המעגל המודפס, בהתאמה. לחלק הפנימי יש קוטר של 25 מ"מ כדורי, תכולת הזרחן היא 0.04-0.06 אחוז נחושת, קתודה ואנודה מסיסים. המרחק ביניהם הוא 40 מ"מ.

זרימת נוזל הציפוי היא מערכת המורכבת ממשאבות וזרבובית, כך שנוזל הציפוי זורם במהירות מול החריץ הסגור, והוא יכול להבטיח את האופי הממוצע של זרימת הנוזל הזורם. תמיסת הציפוי מרוססת אנכית ללוח המעגלים המודפסים, ומשטח המעגל המודפס יוצר מערבולת סילון קיר. מטרתו משיגה את הזרימה המהירה של נוזלי הציפוי משני צידי לוח ההדפסה ואת הצפה של החור ליצירת מערבולת. בנוסף, מותקנת בחריץ מערכת הסינון, המשמשת בתחום ה-1.2 מיקרון לשימוש בזיהומים הגרגירים הנוצרים בתהליך האלקטרוניקה על מנת להבטיח את הניקיון והזיהום של תמיסת הציפוי.

בעת ייצור מערכות ציפוי אופקיות, יש צורך לשקול גם את הפעולה הנוחה והשליטה האוטומטית של פרמטרי התהליך. כי בגלגול בפועל, עם גודל גודל המעגל, גודל גודל הנקבוביות, ועובי הנחושת השונה הנדרש, מהירות השידור, המרחק בין לוח ההדפסה, גודל המשאבה כוח סוס, האדמונית המרססת הגדרת פרמטרי תהליך כגון כיוון וצפיפות זרם מחייבת בדיקה ממשית והתאמה ובקרה כדי לקבל את עובי שכבת הנחושת העומדת בדרישות הטכניות. יש לשלוט במחשבים. על מנת לשפר את העקביות והאמינות של איכות הייצור ואיכות התת-מוצר, הטיפול הקדמי והאחורי של המעגל המודפס (כולל חורי הציפוי) בהתאם להליכי התהליך, ויוצרים ציפוי אופקי מלא. מערכת, העונה על פיתוח ורישום של מוצרים חדשים. צוֹרֶך.

רביעית, יתרון הפיתוח של ציפוי אופקי

הפיתוח של טכנולוגיית ציפוי אופקי אינו מקרי, אלא הצורך במוצרי מעגלים מעגלים בעלי צפיפות גבוהה, דיוק גבוה, רב-פונקציונלי, רב-פונקציונלי, אנכי ואופקי גבוה. היתרון שלו הוא שהוא מתקדם יותר מתהליך הציפוי האנכי המשמש כעת, איכות המוצר אמינה יותר, והוא יכול להשיג ייצור בקנה מידה גדול. יש לו את היתרונות הבאים בהשוואה לתהליך הציפוי האנכי:

(1) להתאים למגוון רחב של גדלים, אין צורך לבצע בהרכבה ידנית, לממש את כל הפעולות האוטומטיות, שאינן מזיקות לשיפור והבטחה שלתהליך הפעולה אין נזק לפני השטח של המצע, והוא מאוד מועיל לייצור גדול של ייצור בקנה מידה גדול.

(2) בסקירת התהליך, אין צורך לעזוב את מיקום המהדק כדי להגדיל את השטח המעשי ולחסוך מאוד אובדן של חומרי גלם.

(3) ציפוי אופקי נשלט על ידי כל התהליך כדי לוודא שהמצעים יהיו בטוחים ששטח פני השטח של המעגל והציפוי של ציפוי המעגל לכל בלוק יהיו אחידים.

(4) מנקודת המבט של ההנהלה, חריץ הציפוי יכול לממש באופן מלא פעולות אוטומטיות מנוזל ניקוי וציפוי, מה שלא יגרום לניהול יוצא מכלל שליטה עקב שגיאות מלאכותיות.

(5) זה ידוע מהייצור בפועל. בשל השימוש בניקוי אופקי מרובה של ציפוי אופקי, הוא חוסך מאוד בכמות מי הניקוי והפחתת הלחץ של טיפול בשפכים.

(6) מכיוון שהמערכת משתמשת בפעולה סגורה כדי להפחית את ההשפעה הישירה של זיהום חלל ההפעלה והתנדפות הקלוריות על התהליך, היא שיפרה מאוד את סביבת ההפעלה. בפרט, עקב הפחתת איבוד הקלוריות במהלך האפייה, צריכה חסרת תועלת של אנרגיה חוסכת באנרגיה ומשפרת מאוד את יעילות הייצור.

5. סיכום

הופעתה של טכנולוגיית ציפוי אופקי היא לחלוטין כדי לענות על הצרכים של נקבוביות אנכיות ואופקיות גבוהות. עם זאת, בשל המורכבות והמיוחדות של תהליך הציפוי, עדיין קיימות מספר בעיות טכניות במערכת הציפוי ברמת התכנון והפיתוח. זה צריך להשתפר בפועל. עם זאת, השימוש במערכות ציפוי אופקיות הוא התפתחות והתקדמות נהדרת עבור תעשיית מעגלי ההדפסה. מכיוון שהשימוש בציוד מסוג זה בייצור לוחות בצפיפות גבוהה ורב-שכבות מראה פוטנציאל רב, הוא יכול לא רק לחסוך בכוח אדם ובזמן תפעול, אלא גם מייצר את המהירות והיעילות מאשר קווי ציפוי אנכיים מסורתיים. בנוסף, צמצום צריכת האנרגיה והפחתת שפכי שפכים לפסולת נוזלים הנדרשים, ושיפור ניכר בסביבת התהליך ותנאי התהליך, ושיפור איכות שכבת הציפוי. קו הציפוי האופקי מתאים לפעולה ללא הפרעה בקנה מידה גדול של 24 -שעה. קו הציפוי האופקי מעט יותר קשה מקו הציפוי האנכי בעת איתור באגים. לאחר השלמת איתור הבאגים, הוא יציב מאוד. התאם את פתרון הציפוי כדי להבטיח עבודה יציבה לטווח ארוך.