หลักการของการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนมีอธิบายไว้ครบถ้วนในบทความเดียว!

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ การผลิตแผงวงจรพิมพ์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในทิศทางของหลายชั้น หลายชั้น ใช้งานได้จริง และบูรณาการ กระบวนการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าแนวตั้งแบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการของช่องเชื่อมต่อคุณภาพสูง-คุณภาพสูงและ-ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-ได้อีกต่อไป ความต้องการทางด้านเทคนิค. ดังนั้นเทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนจึงเกิดขึ้น เป็นความต่อเนื่องของการพัฒนาเทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าแนวตั้ง นั่นคือเทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าแบบใหม่ที่พัฒนาบนพื้นฐานของเทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าแนวตั้ง วันนี้เราจะมาแนะนำหลักการของการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอน!

หลักการชุบแนวนอน

วิธีการและหลักการของการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนและการชุบด้วยไฟฟ้าแนวตั้งเหมือนกัน ต้องมีเสาหยินและหยาง ปฏิกิริยาอิเล็กโทรดเกิดขึ้นหลังจากเกิดกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้ส่วนประกอบหลักของอิเล็กโทรไลต์แตกตัวเป็นไอออน ทำให้ไอออนบวกที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปยังเฟสลบของโซนปฏิกิริยาอิเล็กโทรด ไอออนลบที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปยังเฟสบวกของโซนปฏิกิริยาอิเล็กโทรด ส่งผลให้เกิดการเคลือบสะสมโลหะและการปล่อยก๊าซ เนื่องจากกระบวนการสะสมโลหะบนแคโทดแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: ไอออนไฮเดรตของโลหะจะกระจายไปยังแคโทด ขั้นตอนที่สองคือเมื่อไอออนไฮเดรตของโลหะผ่านชั้นไฟฟ้าสองชั้นพวกเขาจะค่อยๆคายน้ำและดูดซับบนพื้นผิวของแคโทด ขั้นตอนที่สามคือการดูดซับบนพื้นผิวของแคโทด ไอออนของโลหะบนพื้นผิวของแคโทดรับอิเล็กตรอนและเข้าสู่โครงตาข่ายโลหะ เนื่องจากไฟฟ้าสถิตย์ ชั้นนี้จึงเล็กกว่าชั้นนอกของเฮล์มโฮลทซ์และได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนที่ของความร้อน การจัดเรียงของไพเพอร์นั้นไม่แน่นและเรียบร้อยเหมือนชั้นนอกของเฮล์มโฮลทซ์ ชั้นนี้เรียกว่าชั้นการแพร่กระจาย ความหนาของชั้นการแพร่กระจายจะแปรผกผันกับอัตราการไหลของสารละลายชุบ นั่นคือยิ่งอัตราการไหลของสารละลายชุบเร็วขึ้น ชั้นการแพร่ก็จะยิ่งบางและหนาขึ้น โดยทั่วไปความหนาของชั้นการแพร่กระจายจะอยู่ที่ประมาณ 5-50 ไมครอน ในสถานที่ที่ห่างไกลจากแคโทด สารละลายการชุบที่เข้าถึงได้โดยการพาความร้อนเรียกว่า สารละลายการชุบหลัก เนื่องจากการพาความร้อนของสารละลายจะส่งผลต่อความสม่ำเสมอของความเข้มข้นของสารละลายการชุบ ไอออนของทองแดงในชั้นการแพร่จะถูกส่งไปยังชั้นนอกของเฮล์มโฮลทซ์ผ่านการแพร่และการอพยพของไอออน ไอออนของทองแดงในสารละลายการชุบหลักจะถูกส่งไปยังพื้นผิวแคโทดผ่านการพาความร้อนและการย้ายไอออน ในกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอน อิออนของทองแดงในสารละลายการชุบจะถูกส่งไปยังบริเวณแคโทดด้วยวิธีสามวิธีเพื่อสร้างเป็นชั้นสองทางไฟฟ้า

ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า ไอออนในสารละลายการชุบด้วยไฟฟ้าจะอยู่ภายใต้แรงไฟฟ้าสถิตเพื่อทำให้เกิดการขนส่งไอออน ซึ่งเรียกว่าการย้ายถิ่นของไอออน อัตราการย้ายข้อมูลแสดงโดยสูตรดังนี้: u=zeoE/6πrη required โดยที่ u คืออัตราการย้ายของไอออน z คือจำนวนประจุของไอออน eo คือประจุของอิเล็กตรอนหนึ่งตัว (เช่น 1.61019C) E คือศักย์ไฟฟ้า r คือรัศมีของไอออนไฮเดรต และ η คือความหนืด ของสารละลายชุบด้วยไฟฟ้า จากการคำนวณของสมการ จะเห็นได้ว่ายิ่งมีศักย์ E ตกต่ำ ความหนืดของสารละลายชุบโลหะด้วยไฟฟ้าก็จะยิ่งต่ำลง และอัตราการย้ายของไอออนก็จะยิ่งเร็วขึ้น

การพาความร้อนของสารละลายชุบเกิดจากการกวนด้วยกลไกภายนอกและภายในและการกวนปั๊ม การสั่นหรือการหมุนของอิเล็กโทรดเอง และการไหลของสารละลายการชุบที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ที่ตำแหน่งใกล้กับพื้นผิวของอิเล็กโทรดที่เป็นของแข็ง เนื่องจากความต้านทานการเสียดสี การไหลของสารละลายการชุบด้วยไฟฟ้าจะช้าลงและช้าลง และความเร็วการพาความร้อนบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดที่เป็นของแข็งจะเป็นศูนย์ ชั้นไล่ระดับความเร็วที่เกิดขึ้นจากพื้นผิวอิเล็กโทรดไปยังร่องการพาความร้อนเรียกว่าชั้นส่วนต่อประสานการไหล ความหนาของชั้นส่วนต่อประสานการไหลนั้นประมาณ 10 เท่าของชั้นการแพร่ ดังนั้นการขนส่งไอออนในชั้นการแพร่จึงแทบจะไม่ได้รับผลกระทบจากการพาความร้อน

ตามทฤษฎีของตำแหน่งอิเล็กโทรด ในระหว่างกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้า แผงวงจรพิมพ์บนแคโทดเป็นอิเล็กโทรดแบบโพลาไรซ์ที่ไม่ -ในอุดมคติ ไอออนของทองแดงดูดซับบนผิวของแคโทดรับอิเล็กตรอนและลดลงเป็นอะตอมของทองแดง ซึ่งจะช่วยลดความเข้มข้นของไอออนทองแดงใกล้กับแคโทด ดังนั้นการไล่ระดับความเข้มข้นของไอออนทองแดงจึงเกิดขึ้นใกล้กับแคโทด สารละลายการชุบที่มีความเข้มข้นของไอออนของทองแดงต่ำกว่าสารละลายการชุบหลักคือชั้นการแพร่กระจายของสารละลายการชุบ ความเข้มข้นของไอออนของทองแดงสูงในสารละลายการชุบหลักจะกระจายไปยังความเข้มข้นของไอออนของทองแดงที่ต่ำใกล้กับแคโทด ซึ่งจะเติมพื้นที่แคโทดอย่างต่อเนื่อง แผงวงจรพิมพ์นั้นคล้ายกับแคโทดแบบแบน และความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของกระแสกับความหนาของชั้นการแพร่กระจายคือสมการ COTTRELL:

โดยที่ I คือกระแส z คือประจุของไอออนของทองแดง F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ A คือพื้นที่ผิวแคโทด D คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนทองแดง (D=KT/6πrη) Cb คือทองแดง ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายการชุบหลัก และ Co คือแคโทด ความเข้มข้นของไอออนทองแดงบนพื้นผิว D คือความหนาของชั้นการแพร่กระจาย K คือค่าคงที่โบว์แมน (K=R/N) T คือ อุณหภูมิ r คือรัศมีของคอปเปอร์ไฮเดรตไอออน และ η คือความหนืดของสารละลายชุบด้วยไฟฟ้า เมื่อความเข้มข้นของไอออนของทองแดงบนพื้นผิวแคโทดเป็นศูนย์ กระแสจะเรียกว่ากระแสการแพร่แบบจำกัด ii:

หลักการชุบแนวนอน

กุญแจสำคัญในการชุบด้วยไฟฟ้า PCB คือวิธีการตรวจสอบให้แน่ใจว่าความหนาของชั้นทองแดงทั้งสองด้านของพื้นผิวและผนังด้านในของรูทะลุมีความสม่ำเสมอ เพื่อให้ได้ความหนาของการเคลือบที่สม่ำเสมอ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าอัตราการไหลของสารละลายการชุบทั้งสองด้านของแผ่นพิมพ์และในรูทะลุควรเร็วและสม่ำเสมอเพื่อให้ได้ชั้นการแพร่กระจายที่บางและสม่ำเสมอ เพื่อให้ได้ชั้นการแพร่กระจายที่บางและสม่ำเสมอ ตามโครงสร้างระบบการชุบด้วยไฟฟ้าในแนวนอนในปัจจุบัน แม้ว่าจะมีการติดตั้งหัวฉีดจำนวนมากไว้ในระบบ แต่ก็สามารถพ่นสารละลายการชุบลงบนบอร์ดที่พิมพ์ได้อย่างรวดเร็วและในแนวตั้ง จึงเป็นการเพิ่มความเร็วในการแก้ปัญหาการชุบใน รูทะลุ ดังนั้นอัตราการไหลของสารละลายการชุบนั้นเร็วมาก และกระแสน้ำวนจะเกิดขึ้นที่ส่วนบนและส่วนล่างของพื้นผิวและรูทะลุ เพื่อให้ชั้นการแพร่กระจายลดลงและสม่ำเสมอมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ภายใต้สถานการณ์ปกติ เมื่อน้ำยาเคลือบไหลเข้าสู่รูทะลุแคบอย่างกะทันหัน น้ำยาชุบที่ทางเข้าของรูทะลุก็จะย้อนกลับการไหลย้อนกลับเช่นกัน นอกจากนี้ เนื่องจากอิทธิพลของการกระจายกระแสหลักและเอฟเฟกต์ปลาย ความหนาของชั้นทองแดงที่รูทางเข้านั้นหนาเกินไป และผนังด้านในของรูทะลุจึงเกิด-เคลือบด้วยกระดูกทองแดง . ตามสถานะการไหลของสารละลายชุบในรูทะลุ นั่นคือ ขนาดของกระแสไหลวนและการไหลซ้ำ และการวิเคราะห์สถานะของคุณภาพของการชุบนำไฟฟ้าผ่านรู พารามิเตอร์ควบคุมสามารถกำหนดได้โดยการทดสอบกระบวนการเท่านั้น วิธีการเพื่อให้ได้ความหนาสม่ำเสมอของแผ่นวงจรพิมพ์ เนื่องจากขนาดของกระแสไหลวนและกระแสย้อนกลับไม่สามารถคำนวณได้ในทางทฤษฎี จึงใช้เฉพาะวิธีการของกระบวนการวัดเท่านั้น จากผลการวัดจะเห็นได้ว่าเพื่อควบคุมความสม่ำเสมอของความหนาชุบทองแดงของรูทะลุ-จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์กระบวนการที่ควบคุมได้ตามอัตราส่วนกว้างยาวของรูทะลุ{{2 }}รูของแผงวงจรพิมพ์ วิธีการจ่ายไฟคือการชุบด้วยไฟฟ้ากระแสสลับแบบพัลส์ย้อนกลับเพื่อให้ได้การชุบทองแดงที่มีความสามารถในการกระจายที่แข็งแกร่ง

จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าลิมิตการแพร่กระจายของกระแสจะถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไอออนทองแดงของสารละลายการชุบหลัก ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนทองแดง และความหนาของชั้นการแพร่กระจาย เมื่อความเข้มข้นของไอออนทองแดงในสารละลายการชุบหลักสูง ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนทองแดงจะมีขนาดใหญ่ และความหนาของชั้นการแพร่จะบาง กระแสการแพร่ที่จำกัดจะมากกว่า ตามสูตรข้างต้นเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเพื่อให้ได้ค่ากระแสสูงสุดที่ จำกัด ต้องใช้มาตรการกระบวนการที่เหมาะสมนั่นคือต้องใช้กระบวนการให้ความร้อน เนื่องจากการเพิ่มอุณหภูมิสามารถเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ได้ การเพิ่มอัตราการพาความร้อนสามารถทำให้เป็นกระแสน้ำวนและได้รับชั้นการแพร่กระจายที่บางและสม่ำเสมอ จากการวิเคราะห์เชิงทฤษฎีข้างต้น การเพิ่มความเข้มข้นของไอออนทองแดงในสารละลายการชุบหลัก การเพิ่มอุณหภูมิของสารละลายการชุบ และการเพิ่มอัตราการพาความร้อน ล้วนแต่เพิ่มกระแสการแพร่ที่จำกัดและบรรลุวัตถุประสงค์ในการเร่งอัตราการชุบ การชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนขึ้นอยู่กับการเร่งความเร็วของการพาความร้อนของสารละลายการชุบเพื่อสร้างกระแสน้ำวน ซึ่งสามารถลดความหนาของชั้นการแพร่กระจายลงเหลือประมาณ 10 ไมครอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น เมื่อใช้ระบบการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้า ความหนาแน่นกระแสอาจสูงถึง 8A/dm2

โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเพิ่มจำนวนของรูตาบอดในลามิเนต ไม่เพียงแต่ระบบการชุบในแนวนอนควรใช้สำหรับการชุบด้วยไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังควรใช้การสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกเพื่อส่งเสริมการเปลี่ยนและการไหลเวียนของสารละลายชุบในรูบอดแล้ว ควรปรับปรุงวิธีการจ่ายไฟและควรใช้กระแสพัลส์ย้อนกลับ ปรับพารามิเตอร์ที่ควบคุมได้ด้วยข้อมูลการทดสอบจริง

การชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอนเป็นวิธีการชุบด้วยไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นโดยอาศัยการชุบด้วยไฟฟ้าแนวตั้ง จากมุมมองหนึ่ง มันคือความสมบูรณ์แบบและส่วนขยายของการชุบด้วยไฟฟ้าแนวตั้ง ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจหลักการของการชุบด้วยไฟฟ้าแนวนอน ฉันหวังว่าบทความนี้สามารถช่วยคุณได้!