隨著表面黏裝技術的蓬勃發展,印刷電路板未來的趨勢必然走向細線、小孔、多層之高密度封裝型態.然而製造此種高層次電路板其鍍銅製程也將面臨一些技術瓶頸,例如: 如何使面板中央和邊緣得到均勻之鍍層,如何提高小孔孔壁之分佈力、如何改善鍍層之物性如延展性、抗拉強度等都是未來值得努力之課題,本文主旨即是以基本的原理來說明製程困難所在及謀求因應之道,希望個人的淺見能對電路板從業人員有所幫助.近年來隨著半導體及計算機工業的快速發展,印刷電路板的製作亦日益複雜,我們可由下列經驗公式作為判斷電路板困難程度之指標.電路板複雜程式指標=電路板層數*兩焊點間導線數目/二焊點間距(吋)*導線寬度(mil) (1)舉例而言,一個16層板,其焊點間距為0.1吋,導線寬度為5mils,二焊點間有三條導線則其複雜程度指標為96,自80年代起表面裝技術的風行帶動電路板工業朝向高層次之多層板邁進,因而使複雜指標快速上升,從傳統電路板的20左右升高到目前的100或更高,在此種更新、產品演進的過程中,當然不免遇到的一些技術瓶頸,以鍍銅製程為例,筆者嘗試以巨觀、微觀及微結構等三方面來探討其基本原理並謀求因應策略.
方法/步驟
改變一次電流分佈的方法由前述電場基本理論得知,一次電流分佈完全取決於鍍槽之幾何形狀.亦即陰陽極之距離、大小、形狀都會影響其電流分佈.對電路板板面而言,其邊緣部份等位面分布較密集,故鍍層較厚而中央部份較薄.若要改善此種現象必須強調設計的概念.例如增加陰陽極之距離、加大陽極之面積、使用絕緣之遮蔽物來改變等位平面、採用輔助陽極來改善低電流區域之電流分佈,使用輔助陰極來分散高電流區域之電流等都是可行的方法.
二次電流分佈由於電極產生極化而改變了一次電流分佈,此時,所得到之電流稱為二次電流分佈,在此,首先必須將極化的觀念略加說明.簡單而言,極化是因為電極附近發生電化學反應而增加了溶液中之電阻.若要使期望的反應能順利產生,必須增加外加電壓.如此一來,將產生額外的熱及電力消耗.由於極化作用,電極電壓將與平稀電位有所差異,此二者之差值稱為過電壓在陰極附近,離子因參與電極反應,消耗太快來不及補充,此時造成之過電壓稱為濃度過電壓,若要使離子順利通過某種能量障礙而達到電極參加反應所須要之過電壓稱為活化過電壓,而總過電壓是濃度過電壓與活化過電壓之總和,是用來測量電極極化程度之指標.由於電流大小和陰陽極間之距離成反比,在電術術化作用下,相當於增加了陰陽極之距離.此距離雙稱為特徵長度因為此種效應,二次電流或多或少將可減少一次電流不均勻的現象.
極化引數由前述電場基本理論瞭解到電流之分佈力實際受下列兩種因素所左右,分別為溶液中之電阻及極化作用產生之電阻和ALKIRE曾經將極化引數P作了以下的定義.P=R/Rp =ａcFLj/RgTK (2)其中ａc是移轉系數,F是法拉第常數,L是陰陽極距離,j是平均電流密度, Rg是氣體常數,T是溫度,K是溶液中之導電度.如果P<<1,代表極化作用遠超過電場效應,則電流傾向於二次電流分佈,將十分均勻.如果P>>1,則電流傾向於一次電流分佈,完全取決於鍍槽之幾何形狀,他們並以硫酸銅鍍浴作多層板鍍銅實驗,各引數基本資料為ａc=0.5, Ma-sec/g-ep, L=762.5px, j=26.9Ma/cm2 , K=0.55(奧姆cm)-1, RgT/F=25.6Mv/(23℃)結果P=29.13>>1代表電流傾向於一次電流分佈,其均勻與否完全決定於鍍槽之設計,而溶液之導電度、極化反應之影響均不大,此外,光澤劑或新增劑對板面的巨觀電流分佈力均沒有什麼影響,若要得到均勻之電流分佈可使用遮蔽物或輔助陰極.