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  • 镍厚均匀性实验结果及分析
     
    发布时间:2010-7-22

        关于镍厚均匀性的正交实验结果亦示于表6 中。从R 值的比较可以看出,显着性顺序为:峰值电流密度(A),通断比(B)和导通时间(C)。镍厚极差值越低意味着此工序越有利,根据I,II,III 的數值可以确定优化參數为:A1,B1,C2。图13,14,15 分别反映峰值电流密度,通断比以及由图13,14,15 可以看出:峰值电流密度影响对镍厚均匀性的影响最大,随着峰值电流密度提高,均匀性显着下降;通断比的影响次之,当通断比为1 时镍厚均匀性最低;导通时间影响最小。由此可見,均匀性的变化跟导通时间电镀速度相关,导通时峰值电流密度越大,电镀速度越快,电镀均匀性越差。镍厚分佈不均是电流密度在阴极表面分佈不均的必然结果。反过來說,要使金属在阴极上有均匀的分佈,就必须使电流在阴极上有均匀的分佈。但是必须注意,金属在阴极上的均匀分佈程度与电流的分佈程度不一定完全一致,这是由于金属在阴极上的沉积不仅与电流密度大小有关,而且也与电流效率有关。影响阴极上电流分佈狀况的主要因素有:几何因素和电化学因素。几何因素形成一次电流分佈,在板中突出部分,板边或孔口,会形成尖端效应,造成板面均匀性不佳或狗骨现象。高电流密度下这种狀况将会惡化。电化学因素主要影响阴极电流的二次分佈,极化的电压跟外加的电压极性相反,所以极化将会降低电流密度从而导致电镀均匀性提高。

     
        峰值电流密度对镀层均匀性的影响可分为兩个方面:首先,峰值电流密度的增加将会导致电流密度的增加,从造成尖端效应加剧,使板面的均匀性变差;其次,峰值电流的提升会加强电化学极化,从而导致均匀性变好。本实验中,电流密度的增加对版面均匀性的影响超过阴极极化的影响,从而导致随着峰值电流密度的增加镍的均匀性变差。


        图16-图25 分别示出生产线单板脉冲1-9 号样品电镀镍厚分佈和直流3ASD 分佈图,由图可以看出,除了7 号样品外,其他样品镍厚超出范围主要集中在板的边缘。由于生产过程中只挂一块板,阳极垂直分佈的面积远大于阴极面积,这样,就造成挂板的边缘电力线集中,电流密度过大,沉积速度加快,于是,板材边缘镍厚超出范围。相同的道理,挂板过少也会造成凸出部分电流密度集中加剧,从而惡化镍厚均匀性。

     

       表7 给出生产线挂四块板镍厚均匀性的实验结果,从表中可以看出,对镍厚均匀性的最显着影响因素是峰值电流密度,导通时间和通断比的影响逐渐降低。仔细分析挂一块板和挂四块板的实验结果,最明显的差異在于:挂四块板镍厚均匀性的极差值显着减少,并且各因素对镍厚均匀性的差異显着减少。由此可見,挂四块板的镍厚均匀性比挂单板的均匀性有显着提高,从而允许在生产中採用较高的电流密度(6 甚至9ASD)进行生产,这样,一方面提高了生产效率,同时降低了反光度。从影响电镀镍厚均匀性的因素分析,由于挂四块板的阴极面积基本和阳极面积相等,这样就大大减少边缘效应,从而提高了电镀镍的厚度均匀性。在生产线实验中,无論挂板數量,影响镍厚均匀性的显着性因素都是峰值电流密度。兩组实验中都反映了导通时间和通断比对镍厚均匀性的影响很小,由此可見,在生产上考虑镍厚均匀性的控制主要考虑峰值电流密度,以及阴阳极形狀和面积(包括图形本身的特点)就可以了。

     

     小结

        影响电镀镍厚度均匀性主要阴阳极形狀,面积以及峰值电流密度相关。挂单板的镍厚均匀性不合格主要由于阳极面积过大,边缘效应过强造成,镍厚过高的部位集中在板的边缘;挂四块板面积和阳极面积相当,因此大幅度提高了镍厚均匀性,在高电流密度的条件下(6ASD左右)能够生产合格的产品。

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