(B)微蝕方面

這里是針對(duì)電路板之鍍通孔(PTH)而言,近五年來(lái),表面黏裝組件的大量采用,使得電路板趨向細(xì)線(xiàn)、小孔、多層化的困難層次,因而在鉆孔、除膠渣、鍍銅等都面臨了前所未有之挑戰(zhàn),舉例來(lái)說(shuō),一個(gè)0.3吋厚之多層板如果鉆上15mils的通孔,鍘縱橫比高達(dá)20:1,如此之小孔已經(jīng)類(lèi)似一根毛細(xì)管具有相當(dāng)程度的表面張力,根據(jù)理論計(jì)算至少需要0.093psi之外加壓力方能使液體順利穿過(guò)此一細(xì)雙深之孔,傳統(tǒng)的吹氣攪拌方式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足這種要求.因此鍍槽勢(shì)必要作特殊設(shè)計(jì)。

(B)1 三次電流分布

于通孔及其附近而言,影響電流分布的因素甚多包括鍍槽幾何形狀、鍍?cè)?dǎo)電性、質(zhì)量傳迅速率、銅離子之濃度等。電流受這許多因素錯(cuò)綜復(fù)雜的影響其分布稱(chēng)為三次電流分布,在此最值得一提的是小孔內(nèi)質(zhì)量傳迅的問(wèn)題。

我們知道,在縱橫比甚高的小孔,內(nèi)溶液穿過(guò)不易,再加上離子褵的速率遠(yuǎn)比離子消耗來(lái)得慢,所以在靠近孔壁及遠(yuǎn)離孔壁之區(qū)域間形成了擴(kuò)散層。此擴(kuò)散層將影響電鍍的速率,如果希望增加電鍍速率則必須提高外加電流,但電流增高將使鍍層品質(zhì)逐漸惡化。當(dāng)電流上升至某一程度時(shí),鍍層呈粗糙、松散而無(wú)法接受,此時(shí)之電流稱(chēng)為極限電流密度,以 Jlim=nFDCb/∮ (3)

其中n是電子數(shù)目,F是法拉常數(shù), Cb為擴(kuò)散層厚度。一般而言,外加電流密度如果保持極限電流密度如果保持極限電漢密度25%以?xún)?nèi),將可得到品質(zhì)良好的鍍層,如果能設(shè)法提高極限電流密度則電鍍速率亦將提高。由(3)式可看出提高極限電流密度的方法包括增加銅離子濃度、提高擴(kuò)散常數(shù)、降低擴(kuò)散層厚度等。升高溫度亦有提高擴(kuò)散常數(shù)之效果,而脈波電鍍技術(shù)的采用則對(duì)減少擴(kuò)散層的厚度有相當(dāng)?shù)某尚??；旧?脈波電鍍是一種借著不同波形的電流或電壓將金屬附著于底材的電鍍技術(shù),用的波形大致可分為三類(lèi)分別為方形波、正弦波及三角形波。此外,針對(duì)各種物殊需要亦可由三種基本波形演出不同形狀之波形,假若我們采用直流電作外加電流。

(B)3 特殊攪拌方式之使用

若要提高小孔內(nèi)之電鍍速率,必須使產(chǎn)生電極反應(yīng)的金屬離子迅速得到補(bǔ)充,通常有兩種方式,一是藉助擴(kuò)散作用,一是藉助對(duì)流,前者是由不孔內(nèi)之銅離子往孔壁濃度低的地方運(yùn)動(dòng),后者則是由鍍液的快速流動(dòng)使孔外的新鮮鍍液流入孔內(nèi)而褵消耗的銅離子,當(dāng)小孔內(nèi)毛細(xì)現(xiàn)象十分顯著時(shí),擴(kuò)散層也具有一定的厚度使得擴(kuò)散作有的進(jìn)行受阻礙,如果孔內(nèi)外對(duì)流良好,不但可降低擴(kuò)散層之厚度亦可提高電鍍的速率,亦即可使用高電流之快速電鍍方式,至于采用何種攪拌方式以增強(qiáng)對(duì)流有以下兩種可行的方法:

(1)沖擊噴射法,是用幫浦將鍍液打時(shí)高壓噴管直接垂直噴向通孔中,其優(yōu)點(diǎn)是增加孔內(nèi)質(zhì)量傳迅速率,但噴管的排列、孔徑、噴射方向等均要作特殊設(shè)計(jì),因而增加了設(shè)備制作、管理的費(fèi)用。

(2)單向壓力差法,其原理是以電路板把鍍槽分成兩個(gè)區(qū)域,且要加以對(duì)緊.然后用幫浦使此二區(qū)域產(chǎn)生一壓力差,如此鍍液將別無(wú)選擇地被迫從小孔通過(guò),此法的優(yōu)點(diǎn)是免除高速?lài)娮煸O(shè)計(jì)的麻煩但缺點(diǎn)是無(wú)法達(dá)到量產(chǎn)的目標(biāo)。

(B)4 鍍槽設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則

鍍小孔由于牽涉的因素太多,使得鍍槽設(shè)計(jì)相當(dāng)困難,不過(guò)kessler和alkire提出一些基本法則作為設(shè)計(jì)的依據(jù)值得吾人參考.他們首先定義兩個(gè)基本參數(shù)N和E,N代表平均電流參數(shù),E代表電流分布力參數(shù),以物理意義來(lái)說(shuō),N=溶液中之電阻/質(zhì)量傳迅所產(chǎn)生之電阻。

(4)E=溶液中之電阻/極化作用產(chǎn)生之電阻。

(5)如果N值很大,代表電流趨向于一次電流分布,比較不均勻,如果N值很小,有示趨向于質(zhì)量傳迅極限,亦即鍍層的品質(zhì)惡化,當(dāng)E<<1時(shí),極化作用的影響大于溶液中電阻的作用使電流趨向二次電流分布,將十分均勻,如果E>>1電流分布均勻度變差,如將N和E同時(shí)考慮歸納出下列兩條準(zhǔn)則:

(1)E<1將同時(shí)使面板及孔內(nèi)得到均勻之電流分布。

(2)N>=64E可在孔內(nèi)電流分布均勻性及鍍層品質(zhì)此二關(guān)系間達(dá)成平衡。

C)微結(jié)構(gòu)方面

高層次的多層印刷電路板常被當(dāng)作軍事用途,其可靠性也必須物別講究,需要通過(guò)美軍規(guī)范如漂錫或溫度循環(huán)的測(cè)試,因此鍍層的物性如延展性、抗拉強(qiáng)度往往可以決定測(cè)試的成敗,光澤和添加劑對(duì)改善鍍層物性扮演相當(dāng)重要的角色,在此特將其基本反應(yīng)機(jī)構(gòu)略加說(shuō)明。