Электорхимическая (гальваническая) металлизация

Гальваническая металлизация в процессе изготовления ПП осуществляется несколько раз.

1. Предварительное гальваническое меднение для защиты тонкого слоя химической меди от повреждения, улучшения адгезии и структуры осадка (толщина слоя 5-7 мкм);

2. Гальваническое меднение для получения основного токопроводящего слоя меди в монтажных и переходных отверстиях, на проводниках и контактных площадках (толщина 20-25 мкм);

3. Гальваническое осаждение металлорезиста (защитного травильного резиста на операции травления) на проводники, контактные площадки, в монтажные отверстия, для защиты на операции травления меди с пробельных мест.

4. Гальваническое осаждение металлов и сплавов на концевые разъемы печатных плат для повышения твердости, износостойкости, снижения переходного сопротивления.

Гальваническое покрытие должно удовлетворять следующим требованиям:

- быть сплошным, без разрывов, пор, включений, раковин; заданной конфигурации, пластичным, чтобы обеспечить устойчивость к перегибам, короблению, воздействию ударов и вибраций;

- неровности по краю не должны уменьшать их допустимые размеры и расстояния между ними, так как это связано с электрическими параметрами печатной платы (в противном случае может произойти перегрев проводников или пробой диэлектрика);

- элементы токопроводящего рисунка, сфортированные гальваническими процессами, должны иметь ровные края, не иметь темных пятен, вздутий, отслоений;

- равномерным по толщине на поверхности и в отверстиях, что связано с обеспечением заданных электрический характеристик (минимально допустимой плотности тока) и экономическими соображениями, так как для того чтобы получить слой заданной толщины на стенках отверстий, необходимо осаждать больший по толщине слой металла или сплава на поверхности печатной платы, а это связано с лишними электроэнергии и химикатов.

Важным в этом процессе является получение равномерного покрытия.

Повысить равномерность гальванического покрытия можно путем:

- повышения рассеивающей способности электролита;

- применения нестационарных режимов осаждения (например, реверса тока);

- применения ультразвуковых колебаний при осаждении;

- перемешивания, барботирования воздухом электролитов, возвратно- поступательного перемещения подвесок с заготовками, в результате чего изменяется концентрационная поляризация электродов;

- применения поверхностно-активных веществ, повышающих рассеивающую способность электролитов;

- использования добавок, повышающих электропроводность электролитов. Гальваническое меднение предназначено для осаждения слоя меди,

являющегося основным токопроводящим слоем в структуре печатных элементов - проводников.

Помимо общих требований к гальваническим покрытиям, перечисленным выше, гальваническая медь должна отвечать также следующим требованиям:

-металлизация на поверхности и в отверстиях печатных плат должна быть сплошной;

-цвет осадка меди - светло-розовый;

-относительное удлинение меди — не менее 6%,

-предел прочности на разрыв - не менее 20 кг/мм,

-удельное сопротивление - 0,0172 Ом мм /м;

-толщина слоя меди в монтажных и переходных отверстиях - не менее 25мкм,

-осадок меди должен иметь мелкозернистую структуру.

Гальваническое осаждение металлорезиста осуществляют для защиты проводников, контактных площадок, металлизированных отверстий при проведении операции травления меди с пробельных мест.

В качестве защитного металлорезиста в производстве печатных плат применяют олово, свинец, олово-свинец, олово-никель, олово-висмут.

Направленность современных процессов металлизации состоит в решении проблем равномерности покрытия узких глубоких сквозных отверстий и глухих переходов со слоя на слой.

Проблему металлизации отверстий малого диаметра пытаются решить путем интенсификации процессов обмена рабочих растворов и электролитов в узких и глубоких отверстиях.

В дополнение к покачиванию и барботажу, используются вибраторы, располагающиеся по краю или по центру катодных штанг. Вибрация освобождает узкие отверстия от пузырьков воздуха и способствует более интенсивному обмену рабочих растворов и электролитов в отверстиях.

Чтобы улучшить обмен электролита в узких и глубоких отверстиях и избавиться от эффекта «парусности» используется покачивание с захватом заготовки не только сверху, но и снизу. Для обеспечения равномерности покрытия по площади заготовки в состав линий вводятся экраны. Наиболее эффективное новшество - импульсная металлизация, позволяющая не просто выровнять толщину металлизации в отверстии и на поверхности, но и при определенных режимах получить обратный эффект: толщина осаждения на поверхности меньше, чем в отверстии – при обратном токе анодное растворение поверхности идет более интенсивно, чем в отверстии или углублении.