друкована плата відіграє вирішальну роль у підключенні та передачі електронних сигналів, а процес гальванічного покриття міді на друкованій платі є основною ланкою впроцес виготовлення друкованих плат, відіграє вирішальну роль у продуктивності та якості друкованої плати. Від смартфонів до високопродуктивних-комп’ютерів, від автомобільної електроніки до аерокосмічного обладнання, друковані плати майже всіх електронних пристроїв базуються на технології гальванічного покриття міддю.
1, Принцип мідного гальванічного покриття
Гальванопластика міді на платі є типовим електрохімічним процесом, заснованим на законі Фарадея. У гальванічній ванні друкована плата використовується як катод, а мідний анод занурюється в електроліт, що містить іони міді. Коли між катодом і анодом прикладається напруга постійного струму, струм проходить через електроліт, запускаючи серію електрохімічних реакцій.
Анодна реакція: мідний анод проходить реакцію окислення, коли атоми міді втрачають два електрони та стають іонами міді, які потрапляють в електроліт. Рівняння реакції Cu-2e ⁻ → Cu ² ⁺.
Катодна реакція: на поверхні друкованої плати іони міді набувають електронів і відновлюються до атомів міді, які осідають на поверхні друкованої плати. Рівняння реакції: Cu ² ⁺+2e ⁻ → Cu.
Контролюючи такі параметри, як щільність струму, час гальванічного покриття та склад електроліту, можна точно контролювати швидкість осадження та товщину покриття міді.
2, Потік процесу
(1) Попередня обробка
Очищення: спочатку ретельно очистіть підкладку друкованої плати, щоб видалити забруднення, такі як масляні плями, пил і оксиди на поверхні. Загальні методи очищення включають лужне очищення, кислотне очищення та ультразвукове очищення. Лужне очищення може ефективно видалити масло та органічні забруднювачі, тоді як кислотне очищення в основному використовується для видалення оксидів. Ультразвукове очищення може ретельно очистити дрібні щілини та отвори на поверхні підкладки завдяки ефекту кавітації ультразвукових хвиль. Очищена поверхня основи не повинна мати явних забруднень і мати рівномірний металевий блиск.
Мікрокорозія: метою мікрокорозії є формування мікрошорсткої поверхні на поверхні друкованої плати, збільшуючи адгезію між наступним гальванічним шаром міді та підкладкою. Зазвичай для обробки субстратів використовуються розчини, що містять мікротравники, такі як персульфат або перекис водню сірчаної кислоти. Під час процесу мікротравлення засіб для мікротравлення вступає в хімічну реакцію з поверхнею міді, розчиняючи дуже тонкий шар міді та утворюючи крихітні увігнуті опуклі структури. Ступінь мікрокорозії необхідно суворо контролювати, причому загальна кількість мікрокорозії контролюється між 0,5-1,5 мкм, щоб забезпечити хорошу адгезію без надмірної корозії основи.
Попереднє занурення: Попереднє занурення – це процес занурення очищеної та мікрогравованої друкованої плати в розчин попереднього занурення, що містить певні компоненти, що дозволяє поверхні основи адсорбувати шар активної речовини та підготуватися до подальшого процесу активації. Склад розчину для попереднього занурення зазвичай подібний до складу розчину для активації, але з меншою концентрацією. Його основна функція полягає в запобіганні повторного окислення субстрату перед активацією та покращенні ефекту активації. Час попереднього замочування, як правило, короткий, зазвичай становить від кількох секунд до десятків секунд.
Активація: активація є вирішальним кроком у -процесі попередньої обробки, метою якого є адсорбція шару каталітично активних частинок металу, зазвичай частинок паладію, на поверхні друкованої плати. Ці частинки паладію будуть служити каталітичними центрами для подальшого хімічного міднення або гальванічного покриття, сприяючи відновленню та осадженню іонів міді. Зазвичай використовувані методи активації включають метод активації колоїдним паладієм та метод активації іонним паладієм. Колоїдний розчин для активації паладію складається з солі паладію, солі олова та хелатного агента. Під час процесу активації частинки колоїдного паладію адсорбуються на поверхні друкованої плати; Метод іонної активації паладію полягає в адсорбції іонів паладію на поверхні підкладки за допомогою іонного обміну, а потім їх відновлення до металевого паладію за допомогою відновника. Такі параметри, як час активації та температура, необхідно точно контролювати відповідно до типу розчину для активації та матеріалу друкованої плати, щоб забезпечити однорідний і щільний шар активації.
(2) Хімічне міднення
Для деяких підкладок друкованих плат із не-провідних матеріалів, як-от армованого скловолокном пластику, перед нанесенням гальванічного покриття на мідь потрібне хімічне міднення, щоб утворити тонкий провідний шар міді на поверхні підкладки, що забезпечує провідний шлях для подальшого гальванічного нанесення міді.
Принцип хімічного міднення. Хімічне міднення – це самокаталітична реакція окиснення-відновлення. На поверхні з каталітичною активністю іони міді відновлюються до металевої міді під дією відновника та осідають на поверхні підкладки. Основне рівняння реакції: Cu ² ⁺+2HCHO+4OH ⁻ → Cu+2HCOO ⁻+2H ₂ O+H ₂ ↑. У цій реакції іони міді відновлюються до атомів міді шляхом отримання електронів під час каталізу паладієвих центрів, тоді як формальдегід окислюється до іонів форміату.
Процес хімічного міднення: спочатку активована друкована плата занурюється в розчин хімічного міднення, що містить солі міді, комплексоутворювачі, відновники та інші добавки. Температура розчину для покриття зазвичай контролюється в межах 40-50 градусів, а значення pH підтримується приблизно на рівні 12-13. У процесі безгальванічного міднення необхідно належним чином перемішувати розчин для гальванічного покриття, щоб забезпечити однорідність розчину для гальванічного покриття та достатній перебіг реакції. Час безгальванічного міднення залежить від необхідної товщини шару міді, і зазвичай можна отримати шар міді товщиною 0,2-0,5 мкм. Після хімічного міднення друковану плату необхідно очистити, щоб видалити залишки розчину та забруднення на поверхні.
(3) Гальванічна мідь
Повна гальванічна мідь: повна гальванічна мідь, також відома як первинна мідь, в основному використовується для гальванічного шару міді на всій поверхні друкованої плати, яка зазнала хімічного міднення, щоб збільшити товщину мідного шару, покращити провідність і механічну міцність, а також захистити хімічний мідний шар від подальшого травлення та інших процесів. Під час гальванічного покриття мідними пластинами зазвичай використовується кислий розчин мідного купоросу із вмістом сульфату міді, як правило, 150-250 г/л і вмістом сірчаної кислоти 50-200 г/л у формулі, а також відповідну кількість іонів хлориду та добавок. У процесі гальванічного покриття друкована плата використовується як катод, а кульки з фосфорної міді зазвичай використовуються як анод для доповнення іонів міді в розчині для покриття. Щільність струму зазвичай контролюється на рівні 1-2 А/дм², а час гальванічного покриття залежить від необхідної товщини шару міді, зазвичай збільшуючи товщину шару міді до 5-20 мкм. Під час процесу гальванічного нанесення міді на всю плату потрібна безперервна фільтрація розчину для покриття, щоб видалити домішки та частинки з розчину для покриття, забезпечуючи якість покриття.
Графічне гальванічне покриття міді: графічне гальванічне покриття міді, також відоме як вторинна мідь, є вибірковим гальванічним покриттям необхідних графічних частин схеми на друкованій платі після повного гальванічного покриття міді та графічного перенесення, подальше потовщення мідного шару для задоволення вимог щодо пропускної здатності схеми та продуктивності передачі сигналу. Склад і технологічні параметри розчину для нанесення графічного гальванічного покриття на мідь подібні до параметрів повного гальванічного покриття на міді, але оскільки гальванічне нанесення наносяться лише на певні графічні області, необхідні маскувальні матеріали для покриття частин, які не потребують гальванічного покриття. Під час процесу гальванічного покриття особливу увагу слід приділяти рівномірності розподілу струму, щоб забезпечити однакову товщину покриття кожної частини візерунка. Після графічного гальванічного покриття міддю товщина мідного шару зазвичай може досягати 20-50 мкм, а конкретна товщина залежить від вимог до конструкції друкованої плати.
(4) Постобробка
Очищення: після гальванічного покриття міді друковану плату слід спочатку ретельно очистити, щоб видалити залишки розчину покриття та забруднення на поверхні. Очищення, як правило, використовує багатоступеневий метод промивання протитечією: спочатку промийте чистою водою, а потім промийте деіонізованою водою, щоб переконатися, що на поверхні друкованої плати немає залишків хімікатів. Очищена поверхня друкованої плати має бути чистою, без плям і мати значення pH, близьке до нейтрального.
Пасивація: для підвищення корозійної стійкості шарів міді з гальванічним покриттям зазвичай потрібна пасивація. Пасивація — це утворення надзвичайно тонкої пасиваційної плівки на поверхні мідного шару, яка може запобігати хімічним реакціям між киснем і вологою та міддю, тим самим подовжуючи термін служби мідного шару. Зазвичай використовувані методи пасивації включають хімічну пасивацію та електрохімічну пасивацію. Хімічна пасивація зазвичай використовує розчини, що містять хромат, фосфат або органічні пасиватори для обробки друкованих плат; Електрохімічна пасивація - це процес застосування певної напруги в певному електроліті, щоб викликати реакції окислення на поверхні мідних шарів, утворюючи пасиваційну плівку. Після обробки пасивацією поверхня мідного шару матиме рівномірний колір пасиваційної плівки, такий як веселка або золотисто-жовтий.
Сушка: очищену та пасивовану друковану плату потрібно висушити, щоб видалити поверхневу вологу. Методи сушіння включають сушіння гарячим повітрям, сушіння у вакуумі тощо. Сушіння гарячим повітрям є широко використовуваним методом, який передбачає розміщення друкованої плати в середовищі гарячого повітря при певній температурі для швидкого випаровування вологи. Під час процесу сушіння слід приділяти увагу контролю температури, щоб уникнути деформації друкованої плати або окислення мідного шару, викликаного надмірною температурою. Висушену плату слід зберігати належним чином, щоб уникнути подальшого зволоження чи забруднення.