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镀锡铜企业或将给市场带来一股新风潮

浏览次数:14 日期:2017/7/31 9:51:23

  废镀锡铜线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,以及温差引起的镀锡铜线液的流动。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镀锡铜线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,镀锡铜线液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。

废镀锡铜


  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(即1.61019C)、E为电位、r为水合离子的半径、η为镀锡铜线液的粘度。根据方程式的计算可以看出,电位E降落越大,镀锡铜线液的粘度越小,离子迁移的速率也就越快。根据电沉积理论,废镀锡铜线时,位于阴极上的印制电路板为非理想的极化电极电镀锡铜线,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为镀锡铜线液的粘度。

  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,镀锡铜线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,电镀锡铜线增加主体镀液中的铜离子浓度,提高镀锡铜线液的温度,以及增快对流速率等均能提高极限扩散电流,而达到加快镀锡铜线速率的目的。水平镀锡铜线基于镀液的对流速度加快而形成涡流,能有效地使扩散层的厚度降至10微米左右。故采用水平镀锡铜线系统进行镀锡铜线时,其电流密度可高达8A/dm2。

  废镀锡铜线镀锡铜线的关键,就是如何确保基板两面及导通孔内壁铜层厚度的均匀性。要得到镀层厚度的均一性,就必须确保镀锡铜线的两面及通孔内的镀液流速要快而又要一致,以获得薄而均一的扩散层。要达到薄均一的扩散层,就目前水平镀锡铜线系统的结构看,尽管该系统内安装了许多喷咀,能将镀液快速垂直的喷向印制板,以加速镀液在通孔内的流动速度,致使镀液的流动速率很快,在基板的上下面及通孔内形成涡流,使扩散层降低而又较均一。但是,通常当镀液突然流入狭窄的通孔内时,通孔的入口处镀液还会有反向回流的现象产生,再加上一次电流分布的影响,演常常造成入口处孔部位镀锡铜线时,由于尖端效应导致铜层厚度过厚,通孔内壁构成狗骨头形状的铜镀层。

  根据镀液在通孔内流动的状态即涡流及回流的大小,导镀锡铜线通孔质量的状态分析,只能通过工艺试验法来确定控制参数达到印制电路板镀锡铜线厚度的均一性。因为涡流及回流的大小至今还是无法通过理论计算的方法获知,所以只有采用实测的工艺方法。从实测的结果得知,镀锡铜线要控制通孔镀锡铜线铜层厚度的均匀性,就必须根据印制电路板通孔的纵横比来调整可控的工艺参数,甚至还要选择高分散能力的废镀锡铜线铜溶液,再添加适当的添加剂及改进供电方式即采用反向脉冲电流进行镀锡铜线才给获得具有高分布能力的铜镀层。

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