PCB gorizontal elektrokaplama texnologiyasini joriy etish

I. Umumiy ko'rinish

Mikroelektronika texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan elektron platalarni ishlab chiqarish ko'p qatlamli, to'plangan, funktsional va integratsiyalashgan yo'nalishlarda jadal rivojlandi. Bosib chiqarish sxemasini loyihalashda ko'p sonli mayda teshiklar, tor oraliqlar va batafsil yo'riqnoma chiziqlari bilan elektron grafikaning dizayni va dizaynini targ'ib qiling, bu esa elektron platalarni ishlab chiqarish texnologiyasini chop etishni qiyinlashtiradi, ayniqsa ko'p bo'ylama nisbati. -qatlam plitalari 5: 1 dan oshadi va to'planishi Qatlam plitasida qabul qilingan ko'p sonli ko'r teshiklar an'anaviy vertikal elektrokaplama jarayonini yuqori sifatli va yuqori ishonchlilikdagi o'zaro bog'lanishning texnik talablariga javob bera olmaydi. Asosiy sabablarni joriy taqsimlash holatini elektrokaplama printsipidan tahlil qilish kerak. Haqiqiy elektrokaplama orqali, teshikdagi oqimning taqsimlanishi belning tambur shaklini taqdim etadi. Teshikning qirrasi teshikning markaziy qismidagi mis qatlamiga muhtoj bo'lgan mis qatlamining standart qalinligini ta'minlay olmaydi. Ba'zida mis qatlami juda nozik yoki mis bo'lmagan qatlam bo'lib, og'ir holatlarda tuzatib bo'lmaydigan yo'qotishlarga olib keladi, natijada ko'p qatlamli taxtalar parchalanadi. Ommaviy ishlab chiqarishda ommaviy ishlab chiqarish sifatini hal qilish uchun hozirgi vaqtda chuqur teshiklarni qoplash muammolari oqim va qo'shimchalar nuqtai nazaridan hal qilinmoqda. Yuqori vertikal va gorizontal bosilgan elektron platani elektrokaplama jarayonida ularning aksariyati yuqori sifatli qo'shimchalarning yordamchi ta'siri ostida, o'rtacha havo aralashtirish va katod harakati bilan birga va nisbatan past oqim zichligi sharoitida. Teshikdagi elektrod reaktsiyasini nazorat qilish maydonini oshirish, elektrokaplama qo'shimchasining rolini ko'rsatish mumkin. Bundan tashqari, katod harakati qoplama suyuqligining chuqur qoplama qobiliyatini yaxshilash uchun juda qulaydir. Kristal yadrosining hosil bo'lish tezligi yuqori qattiq mis qatlamini olish uchun donning o'sish tezligi bilan bir-biriga kompensatsiya qilinadi.

Biroq, teshikning vertikal va gorizontal nisbati o'sishda davom etganda yoki chuqur ko'r teshiklarga ega bo'lsa, bu ikki ishlov berish chorasi zaif ko'rinadi, shuning uchun gorizontal qoplama texnologiyasi hosil bo'ladi. Bu vertikal elektrokaplama texnologiyasini rivojlantirishning davomi, ya'ni vertikal elektrokaplama jarayoni asosida ishlab chiqilgan yangi elektrokaplama texnologiyasi. Ushbu texnologiyaning kaliti moslashuvchan, qo'llab-quvvatlovchi gorizontal elektrokaplama tizimini yaratishdir, bu esa yuqori darajada markazlashtirilmagan bo'lishi mumkin bo'lgan qoplama eritmasini yaratishi mumkin. Elektr ta'minoti usuli va boshqa yordamchi qurilmalarni takomillashtirish bo'yicha hamkorlik bilan u vertikal elektrokaplama usulidan ko'ra mukammalroq ekanligini ko'rsatadi. Funktsional effektlar.

2. Gorizontal qoplama printsipi bilan tanishish

Gorizontal elektrokaplama usuli va vertikal qoplama printsipi bir xil bo'lib, ular yin va yang qutblariga ega bo'lishi kerak. Quvvat yoqilgandan so'ng, elektrolitning asosiy tarkibiy qismlarini hosil qilish uchun elektrod reaktsiyasi hosil bo'ladi, shunda elektr ioni bilan musbat ion elektrod reaktsiyasi maydoniga o'tadi. Reaktsiya maydonining ijobiy bosqichi harakat qiladi, shuning uchun metall cho'kindi qoplama va gazlar hosil bo'ladi. Chunki katod cho’kmasida metall jarayoni uch bosqichga bo’linadi: ya’ni metall gidratlanish ioni katodga tarqaladi; ikkinchi bosqich - metall gidravlik ionlari asta-sekin suvsizlanganda va katod yuzasida adsorbsiyalanganda asta-sekin suvsizlanish; uchinchi qadam elektronlarni qabul qilish va metall panjaraga kirish uchun katod yuzasida metall ionlarini o'rnatishdir. Haqiqiy kuzatuvdan ish joyiga qadar, qattiq fazaning elektrodi va suyuq fazali qoplama suyuqligi o'rtasidagi begona elektron uzatish reaktsiyasini kuzata olmaslik. Uning tuzilishini elektrokaplama nazariyasidagi ikkita elektro-qatlam printsipi bilan izohlash mumkin. Elektrod katod va qutblangan holatda bo'lsa, u suv molekulalari va musbat zaryadlangan kation bilan o'ralgan. Yaqin atrofda katyonik markaz nuqtasi yaqinidagi markaz nuqtasida joylashgan Helmgoltsning tashqi qatlami elektroddan taxminan 1-10 nanometr uzoqlikda joylashgan. Biroq, Heimxozning tashqi qatlamida kation tomonidan olib boriladigan musbat zaryadlarning umumiy miqdori tufayli, musbat zaryad katoddagi manfiy zaryadni neytrallash uchun etarli emas. Katoddan uzoqda joylashgan qoplama suyuqligi oqimdan ta'sirlanadi va eritma qatlami qatlamining kation kontsentratsiyasi aion kontsentratsiyasidan yuqori. Statik quvvat effekti Xemjitsning tashqi qatlamidan kichikroq bo'lgani uchun va unga termal harakat ham ta'sir qiladi, kationlarning chiqishi Xemjitsning tashqi qatlami kabi yaqin va toza emas. Bu qatlam diffuziya qatlami deb ataladi. Diffuziya qatlamining qalinligi qoplama suyuqligining oqim tezligiga teskari proportsionaldir. Ya'ni, qoplama suyuqligining oqim tezligi qanchalik tez bo'lsa, diffuziya qatlami yupqaroq bo'ladi, lekin qalinligi va umumiy diffuziya qatlamining qalinligi taxminan 5-50 mikron. U katoddan uzoqroqda joylashgan. Chunki hosil bo'lgan eritmaning oqimi qoplama eritmasi konsentratsiyasining bir xilligiga ta'sir qiladi. Diffuziya qatlamidagi mis ionlari diffuziya va ionlarning ko'chishi orqali Heimxozning tashqi qatlamiga ko'chiriladi. Biroq, asosiy qoplama eritmasidagi mis ionlari haqiqiy ta'sir va ion migratsiyasi bilan katod yuzasiga o'tkaziladi. Gorizontal qoplama jarayonida qoplama eritmasidagi mis ionlari ikki tomonlama elektrokompyuterni hosil qilish uchun uchta usul bilan katod yaqiniga o'tkaziladi.

Qoplama eritmasining hosil bo'lishi - bu mexanik aralashtirish va nasosni aralashtirish, elektrodning o'zini tebranish yoki aylantirish bilan tashqi ichki oqim va harorat farqi tufayli elektrokaplama suyuqligining oqimi. Qattiq elektrod yuzasiga qanchalik yaqin bo'lsa, ishqalanish qarshiligining ta'siri qoplama suyuqligining oqimini sekinroq va sekinroq qiladi. Bu vaqtda qattiq elektrod sirtining konveksiya tezligi nolga teng. Elektrod yuzasidan oqim qoplamali suyuqlik o'rtasida hosil bo'lgan oqim qatlamiga oqim qatlami oqim interfeysi qatlami deb ataladi. Oqim interfeysi qatlamining qalinligi diffuziya qatlamining qalinligidan taxminan o'n barobar ko'pdir, shuning uchun diffuziya qatlamidagi ionlarni tashish oqimdan deyarli ta'sir qilmaydi.

Elektr ta'sirida elektrokaplama suyuqligidagi ionlar statik quvvatga ega va ion konveyeri ion migratsiyasi deb ataladi. Uning migratsiya tezligi quyidagicha: U=Zeoe/6prē. Ular orasida U - ion harakatchanligi, ion ionlarining zaryadlari soni, EO - elektronning zaryadi (ya'ni 1,61019c), potentsial sifatida E, gidravlik ionlarning R radiusi va qoplama suyuqligining yopishqoqligi. Tenglamani hisoblashga ko'ra, potentsial E qanchalik katta bo'lsa, elektrokaplama suyuqligining viskozitesi shunchalik kichik bo'ladi va ion migratsiya tezligi tezroq bo'ladi.

Elektr cho'kma nazariyasiga ko'ra, elektrokaplama paytida katoddagi bosilgan elektron plata ideal bo'lmagan polarizatsiyalangan elektroddir. Katod yuzasida adsorbsiyalangan mis ionlari elektron olish uchun ishlatiladi va mis atomlariga qaytariladi, shuning uchun katod yaqinidagi mis ionlarining konsentratsiyasi kamayadi. Shuning uchun katod yaqinida mis ionlari kontsentratsiyasi gradienti hosil bo'ladi. Asosiy qoplama kontsentratsiyasiga qaraganda past konsentratsiyali mis ionlari bilan qoplangan suyuqlikning bu qatlami qoplama eritmasining diffuziya qatlamidir. Asosiy qoplama eritmasidagi mis ionining kontsentratsiyasi yuqori bo'lib, u katod yaqinidagi mis ionlari pastroq joylarga tarqaladi va ular katod maydonini doimiy ravishda to'ldirish uchun tarqaladi. Bosib chiqarish platasi tekis katodga o'xshaydi va oqim o'lchami va diffuziya qatlamining qalinligi o'rtasidagi bog'liqlik COTTRLLL tenglamalari:

Ular orasida i - tok, mis ionlari soni - mis ionlari soni, F - Faraday chastotasi, A - katod sirt maydoni, D - mis ionining diffuziya koeffitsienti (D=KT / 6prē), CB - asosiy qoplamadagi mis ionlari kontsentratsiyasi, CO esa katod qutbidir. Yuzaki mis ionlarining konsentratsiyasi, D - diffuziya qatlamining qalinligi, K - Boshiman doimiysi (K=R / N), T - harorat, R - mis - suv ionining radiusi va yopishqoqlik qoplama suyuqligidan. Katod yuzasining mis ionlari kontsentratsiyasi nolga teng bo'lsa, uning oqimi ekstremal diffuziya oqimi II deb ataladi:

Yuqoridagi formuladan ko'rinib turibdiki, chegara diffuziya oqimining kattaligi asosiy qoplama suyuqligining mis ioni kontsentratsiyasini, mis ionining diffuziya koeffitsientini va diffuziya qatlamining qalinligini aniqlaydi. Asosiy qoplama eritmasida mis ionlarining kontsentratsiyasi, mis ionlarining diffuziya koeffitsienti katta bo'lsa va diffuziya qatlamining qalinligi nozik bo'lsa, cheklangan diffuziya oqimi qanchalik katta bo'lsa.
Yuqoridagi formulaga ko'ra, yuqori ekstremal oqim qiymatiga erishish uchun tegishli jarayon choralarini ko'rish kerak, ya'ni isitish jarayoni usuli qabul qilinadi. Ko'tarilgan harorat diffuziya koeffitsientini kattalashtirishi mumkinligi sababli, o'sish tezligi uni nozik va bir xil diffuziya qatlamiga aylantirishi mumkin. Yuqoridagi nazariy tahlildan ko'ra, asosiy qoplama eritmasida mis ioni kontsentratsiyasini oshirish, qoplama eritmasining haroratini oshirish va oqim tezligini oshirish ekstremal diffuziya oqimini oshirishi va elektrokaplama tezligini tezlashtirish maqsadiga erishishi mumkin. Gorizontal elektrokaplama qoplamali eritmaning konveksiya tezligini tezlashtirishga asoslangan va diffuziya qatlamining qalinligini taxminan 10 mikrongacha samarali ravishda kamaytirishi mumkin bo'lgan vorteks hosil qiladi. Shuning uchun, gorizontal qoplama tizimi elektrokaplama uchun foydalanilganda, uning oqim zichligi 8A / DM2 gacha bo'lishi mumkin.

Bosilgan elektron platani elektrokaplamaning kaliti - bu substratning ichki devorining ichki devorining mis qatlamining qalinligining bir xilligini qanday ta'minlashdir. Qoplama qalinligining muvozanatini olish uchun bosilgan taxtaning ikki tomoni va g'ovaklardagi qoplama suyuqligi nozik va bir xil diffuziya qatlamini olish uchun tez va izchil bo'lishini ta'minlash kerak. Bojuyining yoyilgan qatlamiga erishish uchun, gorizontal qoplama tizimining joriy tuzilishi nuqtai nazaridan, tizimda ko'plab purkagich mash'alalari o'rnatilgan bo'lsa-da, qoplama suyuqligining oqimini tezlashtirish uchun bosilgan taxtaga tezda püskürtülebilir. teshiklardagi teshik. Tezlik qoplama suyuqligining oqim tezligini tez bo'lishiga olib keladi. Substratning yuqori va pastki teshiklarida diffuziya qatlamini kamaytiradigan va nisbatan bir xil bo'lgan girdab oqimlarini o'rnatish. Shu bilan birga, qoplama suyuqligi to'satdan tor teshiklarga oqib tushganda, teshiklarning kirish qismidagi qoplama suyuqligi ham teskari qaytishga ega bo'ladi. Bundan tashqari, ko'pincha kirish joyidagi teshikni elektrokaplamaga olib keladigan oqim taqsimotining ta'siri. Mis qatlamining qalinligi tufayli o'tadigan teshikning ichki devori itning suyak shaklining mis qoplamasini tashkil qiladi. Teshiklardagi gözeneklerin oqishi holatiga ko'ra, ya'ni vorteks va qaytib oqimning o'lchamiga ko'ra, elektrolizlangan gözenekler sifatining holatini tahlil qilish faqat jarayonning bir xilligini aniqlash uchun sinov usuli bilan aniqlanishi mumkin. elektron plataning elektrofus qoplamasining qalinligiga erishish uchun nazorat parametri. Vorteks va teskari oqimning kattaligi hali ham nazariy hisoblash usulini bilishga qodir emasligi sababli, faqat o'lchangan jarayon usuli qabul qilinadi. O'lchangan natijalardan ma'lum bo'lishicha, teshikning mis qoplangan qatlami qalinligining bir xilligini nazorat qilish uchun elektron plataning o'tish teshigining vertikal nisbati bo'yicha boshqariladigan jarayon parametrlarini sozlash va hatto tanlash kerak. yuqori markazlashtirilmagan elektrokaplama mis eritmasi. Keyin tegishli qo'shimchalarni qo'shing va elektr ta'minoti usullarini yaxshilang va yuqori taqsimlash quvvatiga ega mis qoplamani olish uchun elektrokaplama uchun teskari impuls oqimidan foydalaning.

Xususan, to'planish plitasidagi mikro-ko'r teshiklar soni ortadi, nafaqat gorizontal elektrokaplama tizimi elektrokaplama uchun ishlatiladi, balki mikro-ko'r teshikda qoplama suyuqligini almashtirish va aylanishini rag'batlantirish uchun ultratovushli tebranish ham qo'llaniladi. Ma'lumotlar qoniqarli natijalarga erishish uchun boshqariladigan parametrlarni tuzatish uchun sozlanishi mumkin.

3. Gorizontal qoplama tizimining asosiy tuzilishi

Gorizontal elektrokaplamaning xususiyatlariga ko'ra, bu bosma platani vertikal shakldan parallel qoplama suyuqligiga qoplashning elektrokaplama usuli hisoblanadi. Hozirgi vaqtda bosilgan elektron plata katod bo'lib, joriy ta'minot usulining gorizontal qoplama tizimida o'tkazuvchan kliplar va o'tkazuvchi rulonli g'ildiraklar qo'llaniladi. Operatsion tizimning qulayligi haqida gapirish uchun g'ildirak o'tkazuvchanligini ta'minlash usuli keng tarqalgan. Katodga qo'shimcha ravishda, gorizontal qoplama tizimidagi Supero'tkazuvchilar rolik ham uzatish va bosilgan elektron platalar funktsiyasiga ega. Har bir Supero'tkazuvchilar rolik turli xil bo'lgan bosilgan elektron platani ({0}}.10-5.00mm) elektrokaplama ehtiyojlariga moslasha oladigan prujinali qurilma bilan jihozlangan. qalinligi. Biroq, elektrokaplama paytida, qoplama suyuqligi bilan aloqa qiladigan qismlar mis qatlami bilan qoplangan bo'lishi mumkin va tizim uzoq vaqt davomida ishlay olmaydi. Shuning uchun, hozirgi gorizontal elektrokaplama tizimlarining aksariyati katodni anodga o'tkazish uchun mo'ljallangan va keyin qoplangan g'ildirakdagi mis elektrolitlarini eritish uchun yordamchi katod to'plamidan foydalaning. Ta'mirlash yoki almashtirish uchun yangi elektrokaplama dizayni, shuningdek, oson qismlarga ajratish yoki almashtirish uchun yo'qotishga moyil bo'lgan joylarni ham hisobga oladi. Anod erimaydigan titanli savat bo'lib, u navbati bilan bosilgan elektron plataning yuqori va pastki joylariga joylashtirilgan massivning o'lchamini sozlashi mumkin. Ichki qismi diametri 25 mm sharsimon, fosfor miqdori 0.04-0,06 foiz eruvchan mis, katod va anoddan iborat. Ular orasidagi masofa 40 mm.

Qoplama suyuqligining oqimi nasoslar va nozullardan tashkil topgan tizim bo'lib, qoplama suyuqligi yopiq truba oldida tez oqadi va u oqayotgan suyuqlik oqimining o'rtacha tabiatini ta'minlashi mumkin. Qoplama eritmasi bosilgan elektron plataga vertikal ravishda püskürtülür va bosilgan elektron plata yuzasi devor jet girdobini hosil qiladi. Uning maqsadi bosma plataning har ikki tomonida qoplama suyuqliklarining tez oqimiga va vorteks hosil qilish uchun teshikni suv bosishiga erishadi. Bundan tashqari, filtr tizimi qoplama eritmasining toza va ifloslanishini ta'minlash uchun elektrokaplama jarayonida hosil bo'lgan granüler aralashmalarni ishlatish uchun 1,2 mikronli maydonda ishlatiladigan yivga o'rnatiladi.

Gorizontal qoplama tizimlarini ishlab chiqarishda jarayon parametrlarining qulay ishlashi va avtomatik boshqaruvini ham hisobga olish kerak. Haqiqiy elektrokaplamada elektron plataning o'lchami, gözeneklerin o'lchami va har xil mis qalinligi talab qilinadigan, uzatish tezligi, bosma taxta orasidagi masofa, nasosning o'lchami bilan. ot kuchi, püskürtme pioni Yo'nalish va oqim zichligi kabi jarayon parametrlarini o'rnatish texnik talablarga javob beradigan mis qatlamining qalinligini olish uchun haqiqiy sinov va sozlash va nazoratni talab qiladi. Kompyuterlar nazorat qilinishi kerak. Ishlab chiqarish sifati va sub-mahsulot sifatining mustahkamligi va ishonchliligini oshirish uchun bosilgan elektron plataning old va orqa qismlarini (shu jumladan qoplama teshiklarini) texnologik jarayonlarga muvofiq ishlov berish, to'liq gorizontal qoplamani shakllantirish. yangi mahsulotlarni ishlab chiqish va ro'yxatga olish tizimi. kerak.

To'rtinchidan, gorizontal qoplamaning rivojlanish afzalligi

Gorizontal elektrokaplama texnologiyasining rivojlanishi tasodifiy emas, lekin yuqori zichlikli, yuqori aniqlikdagi, ko'p funktsiyali, ko'p funktsiyali, yuqori vertikal va gorizontal - ko'p qatlamli - ko'p qatlamli elektron platalarga bo'lgan ehtiyoj. Uning afzalligi shundaki, u hozirda qo'llaniladigan vertikal qoplama jarayoniga qaraganda ancha rivojlangan, mahsulot sifati ishonchliroq va keng ko'lamli ishlab chiqarishga erishish mumkin. Vertikal elektrokaplama jarayoniga nisbatan quyidagi afzalliklarga ega:

(1) Keng o'lchamlarga moslashtiring, qo'lda o'rnatishni amalga oshirishning hojati yo'q, barcha avtomatlashtirilgan operatsiyalarni amalga oshiring, bu ish jarayonini yaxshilash va ta'minlash uchun zararli emas va substrat yuzasiga hech qanday zarar yetkazmasligini ta'minlaydi. yirik ishlab chiqarishni yirik ishlab chiqarish uchun foydalidir.

(2) Jarayonni ko'rib chiqishda amaliy maydonni oshirish va xom ashyoni yo'qotishni sezilarli darajada tejash uchun qisqichning o'rnini qoldirishning hojati yo'q.

(3) Gorizontal elektrokaplama butun jarayon tomonidan boshqariladi, bunda substratlar elektron plataning sirtining yuzasi va har bir blok uchun elektron plataning qoplamasi bir xil bo'lishini ta'minlaydi.

(4) Boshqaruv nuqtai nazaridan, elektrokaplama trubkasi tozalash va elektrokaplama suyuqligidan avtomatlashtirilgan operatsiyalarni to'liq amalga oshirishi mumkin, bu esa sun'iy xatolar tufayli boshqaruvni nazoratdan chiqarmaydi.

(5) Haqiqiy ishlab chiqarishdan ma'lum. Gorizontal elektrokaplamani bir nechta gorizontal tozalashdan foydalanish tufayli u tozalovchi suv miqdorini sezilarli darajada tejaydi va kanalizatsiya tozalash bosimini pasaytiradi.

(6) Tizim ish joyining ifloslanishi va kaloriyalarning bug'lanishining jarayonga bevosita ta'sirini kamaytirish uchun yopiq operatsiyadan foydalanganligi sababli, u ish muhitini sezilarli darajada yaxshiladi. Xususan, pishirish vaqtida kaloriya yo'qotilishini kamaytirish hisobiga energiyaning befoyda sarflanishi energiyani tejaydi va ishlab chiqarish samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.

5. Xulosa

Gorizontal elektrokaplama texnologiyasining paydo bo'lishi butunlay yuqori vertikal va gorizontal teshiklarning ehtiyojlarini qondirishdir. Biroq, elektrokaplama jarayonining murakkabligi va o'ziga xosligi tufayli, dizayn va ishlab chiqish darajasidagi elektrokaplama tizimida hali ham bir nechta texnik muammolar mavjud. Buni amalda takomillashtirish kerak. Shunga qaramay, gorizontal elektrokaplama tizimlaridan foydalanish bosma sanoat uchun katta rivojlanish va taraqqiyotdir. Yuqori zichlikdagi va ko'p qatlamli taxtalarni ishlab chiqarishda ushbu turdagi uskunalardan foydalanish katta imkoniyatlarni ko'rsatadi, bu nafaqat ishchi kuchi va ish vaqtini tejash, balki an'anaviy vertikal elektrokaplama liniyalariga qaraganda tezlik va samaradorlikni keltirib chiqarishi mumkin. Bundan tashqari, zarur bo'lgan chiqindi suyuqliklar uchun energiya sarfini kamaytiring va chiqindi suv oqava suvlarini kamaytiring va jarayon muhitini va jarayon sharoitlarini sezilarli darajada yaxshilang va elektrokaplama qatlamining sifatini yaxshilang. Gorizontal qoplama chizig'i katta hajmdagi ishlab chiqarish 24 -soatlik uzluksiz ishlash uchun javob beradi. Nosozliklarni tuzatishda gorizontal qoplama chizig'i vertikal qoplama chizig'idan biroz qiyinroq. Nosozliklarni tuzatish tugallangandan so'ng, u juda barqaror. Uzoq muddatli barqaror ishlashni ta'minlash uchun qoplama eritmasini sozlang.