Пирогова Е.В.- Проектирование и технология печатных плат (1072331), страница 62
Текст из файла (страница 62)
В настоящее время работы по повышению качества химически осажденной меди ведутся в следующих направлениях: ° поиск эффективных стабилизаторов раствора (54) ° поиск путей повышения скорости осаждения (например, применение ультразвука низкой частоты 22...44 кГц при интенсивности излучения 0,8...1,0 Вт/см' позволяет повысить скорость осаждения меди в 2 — 3 раза [551); ° улучшение адгезии меди к диэлектрику; ° поиск надежных активаторов стенок отверстий с поверхностно-активными веществами (ПАВ), позволяющими получать равномерные слои химической меди по всей площади металлизируемых отверстий, в том числе глубоких малого диаметра при О/О= 1: 10 и менее; ° создания автоматизированных систем дозирования компонентов растворов меднения, анализа их концентраций с использованием датчиков, для проведения соответствующей корректировки электролитов; ЗГб Глава 5.
Осиоеные отавы иолоиоееееии еееатиых леот ° применения недефицитных, дешевых, нетоксичных, пожаростойких . химикатов. Предварительную металлизацию стенок отверстий можно производить следующими методами: ° химического меднения (3...5 мхм) и предварительного гальваниче- ского меднения Д...7 мкм); ° химического медфения (3...5 мкм); ° термолиза; ° сульфилным ме ом; ° магнетронного напйления и др.
Первые два метода применяются при изготовлении прецизионных ПП, остальные — для ПП общего применения. При изготовлении ПП аддитивным методом при толстослойном химическом меднении (25...35 мкм) необходима постоянная корректировка раствора с помощью автоматизированной системы дозирования компонентов электролита по результатам, полученным с датчиков-анализаторов их концентраций. В настоящее время находят широкое применение методы прямой металлизации отверстий минуя химическое осаждение меди, в которых гальваническое осаждени~Гмади производят после соответствующей подготовки прямо на диэлектрик (см.
разд. 5.5.2). $.5.2. Гальваническая маталлизация При изготовлении ПП гальваническая металлизация осуществляется несколько раз: ° предварительное гальваническое меднение — для защиты тонкого слоя химической меди от повреждения, улучшения адгезии и структуры осадка, для уменьшения количества стравливаемой меди (толшина слоя меди 5...7 мкм); ° гальваническое меднение — для получения основного токопроводящего слоя меди в монтажных и переходных отверстиях, на проводниках и контактных площадках (тслшина 25...35 мкм); ~ гальваническое осаждение металлорезиста (защитного резиста на операции травления) на проводники, контактные площадки, в монтажные и переходные отверстия для защиты на операции травления меди с пробельных мест; ~ гальваническое осаждение металлов и сплавов на концевые контакты ПП— для повышения износостойкости, твердости, снижения переходного со- 1 противления и пр.
Гальваническое осаждение покрьггий производится в ваннах с электролитом (рис. 5.29), в которые погружаются заготов- КИ ПП, ПРЕДВаРИтЕВЬНО ЗаКРЕПЛЕННЫЕ В Ри„б„т9 В „е и,и„ь „„ подвесках (рис. 5.30). ской металлиэации ЛП: 1 — ПП 317 Меиаллизаяял ПЛ 12 А-А Б — Б Паять ПОС-40 ГОСТ 1499-70 5,7 ' Размеры дая справок. Рис. 5.30. Подвеска лля гальванического меднения ПП: 1 — 3 — планка; 4, 12 — упор„ 5- провод; б- контакт; 7 — лепесток; 8, р — заклепка; 10- шайба; 11 — прижим Подвески закрепляются на катодной штанге (ПП является катодом)„ которая подключается к внешнему источнику постоянного тока.
Аноды из' готавливают из осаждаемого металла или сплава, помещают в чехлы для исключения попадания продуктов распада анода (шлама) на заготовки ПП и размещают по обе стороны на одинаковом расстоянии от катода. Площадь анодов обычно в 1,5...2 раза больше площади заготовки ПП для улучв1ения равномерности осаждаемого покрытия. Глава л. Осааааие эеаам авготавлеааа аечаагяегх алиса В качестве электролитов используют водные растворы солей осаждаемого металла, который содержится в виде положительно заряженных ионов.
Под действием напряжения происходит окисление атомов металла на анодах до ионов металла, ионы металла перемещаются в электролите по направлению к заготовкам ПП (катоду), восстанавливаются из нейтральных'атомов и осаждакх~ся на поверхности и в отверстиях заготовок ПП. Для поддержания постоянной величины концентрации ионов металла, обеспечения постоянного обновления электролита в отверстиях, для получения качественного равномерного покрытия, необходимо возвратно-поступательное перемещение подвески с заготовками ПП.
В производстве ПП к гальваническим покрытиям предъявляют целый ряд требований, связанных с электрическими, конструктивными характеристиками, устойчивосп ю к внешним воздействиям в процессе эксплуатации, так как именно при гальваническом осаждении металлов и сплавов создаются токопроводящие участки ПП (проводники, КП, монтажные и переходные отверстия, концевые контакты и пр.), которые должны обеспечить нормальное функционирование ПП. Гальваническое покрытие должно быть: ° сплошным, без пор, включений, разрывов, раковин; ° заданной конфигурации; ° пластичным, чтобы обеспечить устойчивость к перегибам, коробле- нию ПП, воздействию ударов и вибраций; ° элементы токопроводящего рисунка, сформированные гальваническими процессами, должны иметь ровные края, не иметь разрывов, темных пятен, вздутий, отслоений; неровности по краю не должны уменьшать их минимально допустимые размеры и расстояния между ними, так как это связано с электрическими параметрами ПП, такими как минимально допустимая плотность тока и напряжение (в противном случае может произойти перегрев проводников или пробой диэлектрика); ° равномерным по толщине на поверхности и в отверстиях ПП, что связано с обеспечением заданных электрических характеристик (минимально допустимой плотности тока) и экономическими соображениями, поскольку для того чтобы получить слой заданной толщины на стенках отверстий, необходимо осаждать больший по толщине слой металла или сплава на поверхность ПП, а это связано с лишними затратами электроэнергии и химикатов (рис.
5.3!). Рис. 5.31. Нсрввномерность гальванического покрытия ПП: а — нв поверхности; б — в отверстиях Равномерность гальванического покрытия зависит от следующих параметров: ° расстояния между анодом и катодом — чем больше расстояние, тем более равномерное покрытие на заготовках и в отверстиях ПП (но ниже производительность процесса); ° соотношения между площадью анода и катода (анод должен быть в 1,5...2 раза больше катода, чтобы уменьшить осаждение металла на острых кромках ПП: краях, углах и пр.); ° габаритов ПП: чем больше площадь ПП, тем больше неравномерность покрытий; ° плотности тока: чем выше плотность тока, тем больше неравномерность покрытия и наоборот; ° рассеивающей способности электролита, количественной характеристикой которой является отношение толщины покрытия в центре отверстия к толщине на поверхности (Ь,/Ьн см. рис.
5.31); ° соотношения между диаметром отверстия и толщиной ПП; ° температуры электролита; ° объема электролита, проходящего через отверстия и пр. Повысить равномерность гальванических покрытий можно за счет: ° параллельного расположения заготовок ПП относительно анодов; ° увеличения расстояния между анодом и катодом (до 180 мм); ° повышение рассеивающей способности электролита; ° применения нестационарных режимов осаждения (например, реверса тока); ° применения УЗ-колебаний при осаждении; ° применения экранов, закрывающих периферийные участки заготовки ПП; ° применения ПАВ, повышающих рассеивающую способность электролита; ° перемешивания, барботирования воздухом электролитов, возвратно-поступательного перемещения подвесок с заготовками, в результате которых изменяегся концентрационная поляризация электродов и пр.
Структура гальванического покрытия должна быть плотной, мелкокристаллической. Она зависит от применяемого электролита и соответствующих структурообразующих добавок, параметров процесса (плотности тока, температуры, концентрации компонентов и пр.), структуры материала (металла), на который осаждается металл. Гальваническое покрытие должно иметь хорошую адгезию к материалу, на который происходит осаждение. Адгезия зависит от качества подготовки поверхности и пр. 5.5.2.1.
Гальваническое меднение Гальванически осажденная медь является основныьглокопроводящим слоем в структуре печатных элементов ПП (проводников, КП и пр.), определяющим ее эксплуатационные свойства, такие как допустимая плотность тока, устойчивость к термоудару, циклическому изменению температур, перепайкам и лр. (рис. 5.32). глава Ю. Основные звали лгготовлелг(а лечаллаях адат зго Ряс. 5.32.
Структура печатного элемента ПП: 7 — основание ПП; 2 — меднаа фольга; 3 — химическая (2...5 мкм) и предварительно осалденная гальваническая медь (5...7 мкм); 4 — гальваническая медь (25 мкм); 5 — сплав олово-свинеп (Р..Л2 мкм) Помимо общих требований к гальваническим покрытиям, перечисленным выше, к гальванической меди предъявляется еще ряд требований: ° металлизация на поверхности и в отверстиях ПП должна быть сплошной; ° цвет осадка меди должен быль светло-розовый; ° относительное удлинение меди — не менее 6%. Пластичность является одним из основных критериев качества осаждаемого гальванического медного покрытия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
