Гальванотехника и ее применение в микроэлектронике
Печатные платы, подвергающиеся меднению, являются всегда источником попадания органических примесей в электролит вследствие наличия на их поверхности защитных красок, лаков, фоторезистов и других органических материалов.
Органические примеси обуславливают образование блестящих и полублестящих полос на медной поверхности, получение более напряженных хрупких осадков меди, растрескивающихся при термоударах.
Удаление накапливающихся со временем органических примесей производят периодической или непрерывной фильтрацией электролита через активированный уголь. Пирофосфатные электролиты, будучи щелочными и нагретыми до температуры 60 - 80°С, более агрессивно воздействуют на органические материалы и более нуждаются в обработке активированным углем.
Гальванические покрытия.
Гальваническое осаждение различных металлов на проводники и стенки металлизированных отверстий применяются в следующих целях:
1. Получения стойкого в травильных растворах покрытия для защиты проводников и металлизированных отверстий от вытравливания.
2. Обеспечение пайки радиоэлементов на платы с применением малоактивных (некоррозионных) флюсов.
3. Получение покрытия с минимальным переходным сопротивлением для контактируемых элементов печатной платы в виде так называемых печатных разъемов, переключателей и т.п. Практическое применение в производстве печатных плат нашли следующие виды покрытий: сплав олово – свинец, серебро, золото, палладий.
Сплав олово – свинец. Сплав олово – свинец, содержащий олово в количестве 60 ± 5% является самым дешевым и эффективным покрытием в производстве плат. Это покрытие хорошо защищает от вытравливания проводники и стенки отверстий при использовании в качестве травителей растворов на основе персульфата аммония или хлорита натрия. Покрытие сплавом олово – свинец, будучи оплавлено, обладает наилучшей способностью к пайке по сравнению с другими видами
покрытий, что является очень важным при монтаже на плату радиокомпонентов и их групповой пайке на «волне» расплавленного припоя ПОС-60.
Для обеспечения указанных выше свойств принимается толщина покрытия 12 – 15 мкм. Для электролитического осаждения сплава могут использоваться различные типы электролитов: фторборатные, кремнистофторводородные, фенолсульфоновые. Однако наиболее простыми в приготовлении и стабильными в работе являются фторборатные. Основным требованием, предъявляемым к электролиту для получения сплава, является максимальное постоянство состава сплава, осажденного как на поверхности платы, так и в отверстиях. Состав сплава при электролитическом осаждении значительно зависит от катодной плотности тока и чем она выше, тем больше содержится более электроотрицательного металла. При покрытии плат плотность тока в отверстиях в 3 – 4 раза меньше, чем плотность тока на поверхности. Обеспечить постоянство состава сплава при различных плотностях тока можно введением добавок поверхностно-активных веществ и применением электролита с повышенной концентрацией борфтористоводородной кислоты. Наличие в электролите двух поверхностно-активных веществ способствует также улучшению рассеивающей способности, что позволяет получить разброс покрытий по толщине в пределах 5 – 10%.
Попадание в электролит ионов меди в качестве примеси, что встречается в практике в результате плохой промывки при переносе плат из ванны меднения в ванну покрытия сплавом, ухудшает способность покрытия к пайке. Наличие в электролите мельчайших частиц пыли и других металлических загрязнений приводит к повышенной пористости покрытий. Пористость создает возможность кислороду проникать до меди и окислять ее, вследствие чего сокращается период хранения плат до выполнения операций пайки. Оплавление покрытий решает несколько проблем. Оно обуславливает получение истинного сплава типа припоя ПОС 60, устраняет пористость покрытия и,