印制电路板水平电镀技术.doc

印制电路板水平电镀技术.doc印制电路板水平电镀技术|第1
内容显示中lunholtz)外层,该外层距电极的距离约约1-10纳米。但是由于亥姆霍兹外层的阳离子所带正电荷的总电量,其正电荷量不足以中和阴极上的负电荷。而离阴极较远的镀液受到对流的影响,其溶液层的阳离子浓度要比阴离子浓度高一些。此层由于静电力作用比亥姆霍兹外层要小,又要受到热运动的影响,阳离子排列并不像亥姆霍兹外层紧密而又整齐,此层称之谓扩散层。扩散层的厚度与镀液的流动速率成反比。也就是镀液的流动速率越快,扩散层就越薄,反则厚,一般扩散层的厚度约5-50微米。离阴极就更远,对流所到达的镀液层称之谓主体镀液。因为溶液的产生的对流作用会影响到镀液浓度的均匀性。扩散层中的铜离子靠镀液靠扩散及离子的迁移方式输送到亥姆霍兹外层。而主体镀液中的铜离子却靠对流作用及离子迁移将其输送到阴极表面。所在在水平电镀过程中,镀液中的铜离子是靠三种方式进行输送到阴极的附近形成双电层。镀液的对流的产生是采用外部现内部以机械搅拌和泵的搅拌、电极本身的摆动或旋转方式,以及温差引起的电镀液的流动。在越靠近固体电极的表面的地方,由于其磨擦阻力的影响至使电镀液的流动变得越来越缓慢,此时的固体电极表面的对流速率为零。从电极表面到对流镀液间所形成的速率梯度层称之谓流动界面层。该流动界面层的厚度约为扩散层厚度的的十倍,故扩散层内离子的输送几乎不受对流作用的影响。在电埸的作用下,电镀液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。其迁移的速率用公式表示如下:u = zeoE/6πrη要。其中u为离子迁移速率、z为离子的电荷数、eo为一个电子的电荷量()、E为电位、r为水合离子的半径、η为电镀液的粘度。根据方程式的计算可以看出,电位E降落越大, 电镀液的粘度越小,离子迁移的速率也就越快。根据电沉积理论,电镀时,位于阴极上的印制电路板为非理想的极化电极,吸附在阴极的表面上的铜离子获得电子而被还原成铜原子,而使靠近阴极的铜离子浓度降低。因此,阴极附近会形成铜离子浓度梯度。铜离子浓度比主体镀液的浓度低的这一层镀液即为镀液的扩散层。而主体镀液中的铜离子浓度较高,会向阴极附近铜离子浓度较低的地方,进行扩散,不断地补充阴极区域。印制电路板类似一个平面阴极,其电流的大小与扩散层的厚度的关系式为COTTRELL方程式: 其中I为电流、z为铜离子的电荷数、F为法拉第常数、A为阴极表面积、D为铜离子扩散系数(D=KT/6πrη),Cb为主体镀液中铜离子浓度、Co为阴极表面铜离子的浓度、D为扩散层的厚度、K为波次曼常数(K =R/N)、T为温度、r为铜水合离子的半径、η为电镀液的粘度。当阴极表面铜离子浓度为零时,其电流称为极限扩散电流ii: 从上式可看出,极限扩散电流的大小决定于主体镀液的铜离子浓度、铜离子的扩散系数及扩散层的厚度。当主体镀液中的铜离子的浓度高、铜离子的扩散系数大、扩散层的厚度薄时,极限扩散电流就越大。根据上述公式得知,要达到较高的极限电流值,就必须采取适当的工艺措施,也就是采用加温的工艺方法。因为升高温度可使扩散系数变大,增快对流速率可使其成为涡流而获得薄而又均一的扩散层。从上述理论分析,增加主体镀液中的铜离子浓度,提高电镀液的温度,以及增快对流速率等均能提高极限扩散电流,而达到加快电镀速率的目的。水平电镀基于镀液的对流速度加快而形成涡流,能有效地