+7 (4852) 74-11-21, 74-15-67
Постоянно поднимаемая в России тема импортозамещения остаётся по-прежнему актуальной уже несколько лет. Чтобы организовать массовый переход промышленности и частных пользователей на продукцию российского производства, необходимо резко нарастить выпуск конкурентоспособных по всем параметрам изделий и программного обеспечения. И если с ПО дело ещё движется, то промышленность пока отстаёт, особенно в высокотехнологичных отраслях, направленных на разработку и производство современной электроники различного назначения.
Тем не менее, появляется всё больше предприятий, разрабатывающих электронные и микроэлектронные устройства, а значит, растёт спрос на оборудование для их изготовления. В том числе для изготовления многослойных печатных плат, отвечающих современным требованиям по компоновке и размеру слоёв.
Как известно, чем выше плотность межсоединений в платах – тем они компактнее, а значит, меньший размер будет иметь и всё устройство в целом, чьи параметры по большей части и определяется величиной его основной платы. Но для максимального уплотнения слоёв и минимизации размера платы необходимо решить главную задачу – металлизацию всех необходимых контактов, в том числе – всех типов отверстий.
Вообще, металлизация печатных плат может проводиться одним из методов:
При этом второй метод значительно выигрывает как по стоимости и скорости процесса, так и по возможностям создания равномерного металлического слоя в отверстиях малых размеров.
Самым передовым и эффективным по большинству параметров способом в данный момент является гальваническая металлизация с использованием импульсных реверсных токов. В её основе лежит метод импульсной металлизации, суть которого состоит в подаче на гальваническую ванну реверсного импульсного тока. При использовании в составе электролита поверхностно-активных веществ эта технология позволяет проводить металлизацию медью отверстий с соотношением толщина платы/диаметр отверстия вплоть до 20 к 1, пусть и при достаточно низкой плотности тока (1-2 А/дм2) и значительном расходе времени (до двух часов на слой металлизации толщиной 25 мкм). Это обеспечило данной технологии широкую востребованность в микроэлектронной промышленности, в том числе при производстве плат с высокой плотностью соединений (HDI – high density Interconnection), которые повсеместно используются в мобильных устройствах различных типов.
Стоит отметить, что эта технология появилась «на бумаге» ещё несколько десятилетий назад, но её промышленное применение сильно задержалось из-за требований к источникам питания гальванических ванн. К счастью, в настоящее время появились источники питания, способные выдавать импульсные токи заданных параметров с минимальными отклонениями, что в случае с импульсной металлизацией является критически важным параметром. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
В общем виде процесс импульсной металлизации печатных плат (ИМПП) состоит из тех же этапов, что и процесс любого другого электролизного нанесения металла на изделие – металлизация происходит в гальванической ванне, на которую с источника питания подаются импульсы тока с определёнными параметрами. Отличие этой технологии состоит в использовании реверсных токов и добавлении в электролит поверхностно-активных веществ, которые служат в качестве выравнивающих добавок, позволяющих избежать эффекта «собачьей кости», когда металлизация на краях отверстий значительно больше необходимой, а в глубине отверстия – недостаточная или вовсе отсутствует.
В качестве практического примера можно привести процесс металлизации сквозного отверстия до толщины 25 мкм. При этом используются импульсы прямого тока плотностью 2,5 А/дм2 и продолжительностью 20 мс и импульсы реверсного тока плотностью 9 А/дм2 и длительностью 1 мс – эпюры токов представлены на рисунке ниже. Процесс занимает в среднем 45 минут. При этом в «прямом» режиме наносится основная масса металла (образуя пресловутую «собачью кость»), а в «реверсном» «излишки» металлического напыления стравливаются, а упомянутые ранее поверхностно-активные вещества адсорбируются в области наибольшей интенсивности тока, то есть по всей глубине отверстия, где слой металла меньше, то есть наращивания металла на кромках отверстия в этой фазе не происходит.
Эпюры тока при импульсной металлизации:
Данный метод позволяет получить близкие к идеальным параметры металлизации любых типов отверстий, что является его несомненным преимуществом. Но есть и определённые сложности в его использовании. Так, на качество металлизации сильно влияют основные составляющие этого процесса:
Технические параметры гальванической ванны
Строгий температурный режим (21-30 градусов Цельсия)
Физическая чистота электролита
Точный химический состав электролита и его поддержание
Стабильные значения параметров токов как в прямом, так и в реверсном режиме.
По промышленному опыту ИМПП, при использовании качественного сырья и электролита именно от качества токов в конечном счёте зависит результат металлизации. Это означает очень высокие требования ко всем параметрам используемых источников питания – выпрямителей.
Задачу обеспечения отечественной промышленности надёжными источниками питания активно решает компания «Навиком». Выпрямители, производимые ООО «Навиком», обладают следующими характеристиками, позволяющими использовать их для ИМПП с достижением максимального качества металлического покрытия:
Короткие фронты/спады напряжения – обеспечивают быстрый подъем/снижение напряжения или тока в импульсе и лучшее качество металлизации
Возможность плавного изменения анодно-катодного соотношения прямо в процессе работы – особенно актуально для металлизации плат с отверстиями различных диаметров
Программируемые режимы работы – режим работы можно заложить в программу, и выпрямитель сам будет регулировать выходные параметры, то есть будет выдавать на гальваническую ванну импульсы разной полярности с необходимой частотой/скважностью и менять силу тока и напряжения
Возможность генерации коротких импульсов – от 1 мс, при фронтах/спадах в пределах 160-260 мкс с частотой до 200 Гц
Отсутствие больших выбросов в начале/конце импульса – не более 10-20%
Минимальные пульсации значений тока и напряжения – до 1%
Стабильность поддержания выходных параметров независимо от изменения нагрузки и питания – отклонения менее 1%
Модульность – возможность заменить любой модуль источника питания при необходимости, а также перекоммутации модулей для получения нужного номинала выпрямителя. Так, в стойке выпрямителя может быть до восьми модулей, в каждом из которых по два силовых блока, то есть всего 16 выходов, которые можно соединять последовательно/параллельно в произвольной комбинации для получения нужного результата на выходе
Выгодные массо-габаритные параметры за счёт высокой плотности компоновки в кВт/куб.дм
Защита силовых модулей IP65 (Ingress Protection Rating, входная защита уровня 6 по твердым частицам (максимум) и 5 по жидкостям (предпоследний уровень)) – такое значение для приборов, работающих с гальваническими ваннами крайне важно, поскольку обеспечивает практически полную герметичность.
Учитывая сказанное, выпрямители производства ООО «Навиком» позволят вам решить любые задачи, связанные с обеспечением питания гальванических ванн при производстве печатных плат, отвечающих всем современным требованиям по плотности компоновки слоёв.
При подготовке статьи использованы иллюстрации из статей А. Медведева и П. Семенова «Импульсная металлизация печатных плат» и А. Медведева, А. Сержантова и Е. Шкундиной «Параметры управления электрохимическими процессами в производстве печатных плат».
