高精密線路板水平電鍍工藝詳解（二）

水平電鍍和垂直電鍍的方法和原理是一樣的，都必須有正負(fù)兩極。通電后，電極反應(yīng)將產(chǎn)生電解質(zhì)主要成分的電離，帶電的正離子將向電極反應(yīng)區(qū)的負(fù)相移動(dòng)；帶電的負(fù)離子移動(dòng)到電極反應(yīng)區(qū)的正常相，從而產(chǎn)生金屬沉積涂層并釋放氣體。
因?yàn)殛帢O的金屬沉積過程分為三個(gè)步驟：即金屬水合離子向陰極；擴(kuò)散；第二步是金屬水合離子通過雙電層時(shí)逐漸脫水并吸附在陰極表面；第三步是將金屬離子吸附在陰極表面，接受電子和進(jìn)入到金屬晶格上。從實(shí)際觀察來(lái)看，工作槽是固體電極和鍍液界面之間不可觀測(cè)的異質(zhì)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。其結(jié)構(gòu)可用電鍍理論中的雙電層原理來(lái)解釋。當(dāng)電極處于陰極極化狀態(tài)時(shí)，由于靜電力，水分子包圍的帶正電荷的陽(yáng)離子在陰極附近有序排列。最靠近陰極的陽(yáng)離子中心形成的相平面稱為亥姆霍茲外層，外層和電極之間的距離約為1-10納米。然而，由于亥姆霍茲，外層陽(yáng)離子的總正電荷，正電荷不足以中和陰極上的負(fù)電荷。然而，遠(yuǎn)離陰極的電鍍液受到對(duì)流的影響，溶液層中的陽(yáng)離子濃度高于陰離子濃度。由于靜電力的原因，這一層比亥姆霍茲的外層小，并且受到熱運(yùn)動(dòng)的影響。陽(yáng)離子排列不像亥姆霍茲外層那樣緊密和整齊。這一層稱為擴(kuò)散層。擴(kuò)散層的厚度與鍍液的流速成反比。也就是說，鍍液流速越快，擴(kuò)散層越薄，但越厚。通常，擴(kuò)散層的厚度約為5-50微米。在遠(yuǎn)離陰極，的地方，通過對(duì)流到達(dá)的鍍?cè)颖环Q為主鍍?cè)?。因?yàn)槿芤寒a(chǎn)生的對(duì)流會(huì)影響鍍液濃度的均勻性。擴(kuò)散層中的銅離子通過鍍液中的擴(kuò)散和離子遷移被傳輸?shù)胶ツ坊羝澋耐鈱?。然而，主鍍?cè)≈械你~離子通過對(duì)流和離子遷移被輸送到陰極表面。在水平電鍍過程中，電鍍液中的銅離子以三種方式被輸送到陰極附近，形成雙電層。
鍍液的對(duì)流是由內(nèi)外的機(jī)械攪拌和泵攪拌、電極本身的振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以及溫差引起的鍍液流動(dòng)產(chǎn)生的。由于摩擦阻力的影響，越靠近固體電極的表面，電鍍液的流動(dòng)越慢。此時(shí)，固體電極表面的對(duì)流速率為零。從電極表面到對(duì)流電鍍液形成的速度梯度層稱為流動(dòng)界面層。流動(dòng)界面層的厚度約為擴(kuò)散層的十倍，因此擴(kuò)散層中離子的傳輸幾乎不受對(duì)流的影響。
在電的作用下，電鍍液中的離子通過靜電力遷移，這就是離子遷移。遷移率表示如下：u=zeoe/6 r  。其中u是離子遷移率，z是離子的電荷量，eo是一個(gè)電子的電荷量(即1.61019C)，e是電勢(shì)，r是水合離子的半徑，是電鍍液的粘度。根據(jù)方程計(jì)算可知，電位降越大，電鍍液粘度越小，離子遷移速度越快。
根據(jù)電沉積理論，當(dāng)電鍍時(shí)，陰極上的印刷電路板是非理想極化電極，吸附在陰極表面的銅離子得到電子并還原成銅原子，降低了陰極附近的銅離子濃度，因此，在陰極附近會(huì)形成銅離子濃度梯度。銅離子濃度低于主鍍液的鍍液層是鍍液的擴(kuò)散層。但是，主鍍液中銅離子濃度高，會(huì)擴(kuò)散到陰極附近銅離子濃度低的地方，不斷補(bǔ)充陰極地區(qū)。
電鍍印刷電路板的關(guān)鍵是如何保證基板兩側(cè)和過孔內(nèi)壁銅層厚度的均勻性。為了獲得涂層厚度的均勻性，有必要確保印刷電路板兩側(cè)和通孔中的鍍液流速快速且一致，從而獲得薄且均勻的擴(kuò)散層。以獲得薄且均勻的擴(kuò)散層。
就目前的水平電鍍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而言，雖然系統(tǒng)中安裝了許多噴嘴，但是電鍍?nèi)芤嚎梢钥焖偾掖怪钡貒娚涞接∷㈦娐钒迳?，從而加速電鍍?nèi)芤涸谕字械牧魉伲瑢?dǎo)致電鍍?nèi)芤涸诨迳戏胶拖路降目焖倭魉佟?