НПП Электрохимия
Гальванические покрытия и механообработка

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

Проблемы гальванического меднения в производстве печатных плат

В настоящее время одной из важнейших проблем в технологии изготовления печатных плат является получение равномерных по толщине покрытий на поверхности и в отверстиях. При металлизации отверстий применяют электролиты меднения. Но равномерное покрытие медью требуется не только в отверстиях, но и по всей заготовке платы, т.к. от этого будет зависеть равномерность травления проводящего рисунка и, отчасти, величина бокового подтрава под фоторезистом.


Медь - пластичный и легко полирующийся металл с удельным весом 8,9 кг/м3 и температурой плавления 1084°С. Теплопроводность меди 330 ккал/м·час·°С, а удельное электрическое сопротивление 0,0175 Ом·мм2/м.


Гальваническое осаждение меди было открыто в 1838 г. русским академиком Б.С. Якоби. С этого времени меднение широко применяется во многих отраслях промышленности.


Нормальный потенциал меди +0,34 В. Гальванически осажденная медь имеет красивый розовый цвет, но в атмосферных условиях легко реагирует с влагой, углекислотой воздуха, с сернистыми газами - покрывается окислами, гидроксидами, карбонатами, сульфидами и в результате темнеет. При этом ее переходное электрическое сопротивление резко возрастает. Медь интенсивно растворяется в азотной кислоте, медленнее - в хромовой, значительно слабее - в серной, и почти не реагирует с соляной кислотой. введение окислителей резко увеличивает скорость этих реакций. Органические кислоты и аммиак легко взаимодействуют с медью.


Часто применяется меднение посредством химического восстановления меди из ее растворов, особенно при покрытии диэлектриков. Толщина получающегося при этом слоя меди весьма мала, измеряется долями микрона и образовавшийся слой, вернее налет, металлической меди служит основой для последующего гальванического наращивания меди из кислых электролитов.


1.1. Этапы изготовления ПП

Процесс производства печатных плат прошло долгий путь от приклеивания медной фольги к диэлектрику и ручного лужения, до сложных автоматизированных химических и электрохимических процессов. Качество, ремонтопригодность, а также габаритные размеры готовой продукции во многом зависят от качества изготовления печатных плат.


Перечень технологических операций входящих в процесс производства печатных плат:

1) нарезка заготовок и образование базовых отверстий - в производстве нарезку материала выполняют методом штамповки с одновременной пробивкой базовых отверстий на технологическом поле;

2) химическая металлизация печатных плат заключается в последовательности химических реакций осаждения меди, используемой в качестве слоя, или подслоя при нанесении основного слоя токопроводящего рисунка гальваническим способом;

3) гальваническая металлизация применяются для увеличения тонкого слоя химической меди с целью последующего нанесения на поверхность проводящего слоя;

4) нанесение рисунка схемы на печатные платы или их слои необходимо для получения защитной маски требуемой конфигурации при осуществлении процессов и травления проводящего слоя;

5) травление меди с пробельных мест - формирование проводящего рисунка схемы;

6) удаление защитной маски после операций травлений;

7) оплавление металлорезиста - гальванически нанесенный металлорезист олово-свинец;

8) нанесение защитного покрытия на плату наносится в специальной распылительной камеры, в качестве защитного материала может использоваться лак, флюсы ацитоноканифольные или спиртоканифольные.


Одной из основных стадий процесса производства ПП является создание проводников электрического тока на поверхности диэлектрического материала путем нанесения гальванического покрытия - меди.


Гальваническую металлизацию в производстве ПП применяют:

  • для образования проводящего рисунка схемы с толщиной меди в отверстиях не менее 25 мкм;
  • для предварительного увеличения тонкого слоя химической меди до толщины 5‒8 мкм с целью последующего формирования рисунка схемы; для нанесения металлического резиста, например олово-свинец, толщиной 10‒20 мкм либо специальных покрытий золотом, серебром толщиной 2‒5 мкм.


1.2. Гальваническое осаждение меди

Для гальванического осаждения меди разработано большое количество электролитов, которые, обычно, разделяют на две группы: кислые и щелочные.


1.2.1. Кислые электролиты

К кислым электролитам относятся сульфатные и фторборатные электролиты. Их основные достоинства - простота состава и устойчивость в эксплуатации, но они обладают низкой рассеивающей способностью. Также из них невозможно непосредственно меднить сталь из-за выпадения контактной меди, а, следовательно, плохое сцепление со сталью слоя меди. Вследствие этого меднение осуществляется после предварительного осаждения медного слоя (3-4 мкм) из щелочных электролитов или после осаждения никелевого слоя (3-5 мкм).

Из кислых электролитов наиболее распространен сульфатный электролит. Основными компонентами сульфатных электролитов являются сульфат меди и серная кислота.

Предполагается, что на катоде разряд двухвалентных ионов меди протекает в две стадии:

 

Cu2+ → Cu+ → Cu0.


Причем, замедленной стадией является:


Cu2+ + e- → Cu+.


Доля каждой стадии зависит от состава электролита и режима электролиза: плотности тока, температуры перемешивания. Электропроводность нейтральных растворов сульфата меди невелика, поэтому в них добавляют серную кислоту, которая значительно повышает электропроводность растворов температуры перемешивания.


Выход меди по току составляет практически 100 %, так как выделение водорода на катоде не происходит, поскольку потенциалы выделения меди имеют более положительные значения, чем потенциалы выделения водорода.


Повышение кислотности электролита способствует уменьшению растворимости сульфата меди, что приводит к снижению верхнего предела допустимой плотности тока. Для увеличения концентрации ионов меди в прикатодном слое применяют перемешивание. В этом случае кислотность электролитов можно увеличивать. Чем интенсивнее перемешивание, тем выше может быть содержание серной кислоты. Повышение температуры способствует увеличению растворимости сульфата меди: при 25 °С- 23,05 г CuSO4 на 100 г воды; при 100 °С - 73,6 г. Повышенная кислотность способствует получению более мелкокристаллических осадков.


Вблизи анодов наряду с ионами Cu2+ в растворе могут находиться в незначительном количестве ионы одновалентной меди, образующиеся в результате протекания реакции:


Cu + Cu2+ → 2Cu+.


При накоплении в растворе ионов Cu+ равновесие будет сдвигаться влево, и металлическая медь будет выпадать в виде осадка.

При недостаточной кислотности раствора сульфат одновалентной меди будет гидролизоваться с образованием Сu(ОН)2 или Сu2О


Cu2SO4 + H2O ↔ Cu2O + H2SO4.


В результате в электролите будут взвешенные частицы металлической меди и оксида меди, которые, включаясь в катодный осадок, делают его темным, шероховатым, а иногда - рыхлым.

 

Присутствие серной кислоты способствует протеканию реакций окисления одновалентной меди:


Cu2SO4 + H2SO4 + 1/2О2 → 2CuSO4 + Н2О;
Cu2O + 2H2SO4 + 1/2O2 → 2CuSO4 + 2H2O.


Таким образом, серная кислота прежде всего нужна для предупреждения накопления ионов Cu+ и гидролиза ее солей.


В сульфатные электролиты иногда вводят поверхностно-активные вещества. Эти вещества вводят для повышения катодной поляризации, что способствует получению более мелкозернистых плотных, иногда блестящих, осадков. Благоприятное действие этих добавок сказывается в том, что они предупреждают образование наростов на краях и выступающих частях деталей. Наилучшими добавками являются декстрин (не более 1 г/л).

Для получения блестящих медных покрытий предложено большое количество блескообразующих добавок, обеспечивающих зеркальный блеск покрытий, придающих им пластичность и снижающих внутренние напряжения.


При работе с электролитами для получения блестящих покрытий особое внимание следует уделять анодам. Используют аноды марки АМФ, не дающие шлама и содержащие 0,03‒0,06 % фосфора. В остальных случаях применяют аноды из чистой рафинированной меди (99,9 %), содержащей не более 0,1 % примесей.


Взвешенные частицы шлама обычно являются причиной грубого шероховатого осадка. Для предотвращения попадания шлама в электролит рекомендуется аноды помещать в чехлы из кислотостойкого материала и вести непрерывную фильтрацию электролита.


На качество получаемых блестящих покрытий большое влияние оказывает концентрация ионов Сl-.При пониженной концентрации снижается блеск покрытий и образуются прижоги на острых кромках деталей, при повышенном содержании образуются полосы на покрытиях.

Вредными примесями в медных сульфатных электролитах являются мышьяк, сурьма, некоторые органические вещества, образующие коллоидные растворы, анодный шлам.


Кроме сульфатных, используют фторборатные электролиты. Эти электролиты обладают высокой устойчивостью; получающиеся покрытия плотные и мелкокристаллические, рассеивающая способность электролитов примерно такая же, как у сульфатных. Большая растворимость фторбората меди позволяет применять повышенные плотности тока. Из этих электролитов осаждать медь непосредственно на стальные детали нельзя; необходим подслой никеля или меди из цианидных электролитов.


1.2.2. Щелочные электролиты

К щелочным электролитам относятся цианидные, пирофосфатные и этилендиаминовые электролиты. Основные достоинства: высокая рассеивающая способность, получение мелкокристаллических осадков, возможность непосредственно меднить стальные детали.

Довольно распространены цианидные электролиты. Условия осаждения меди из цианидных электролитов существенно отличаются от условий осаждения в кислых электролитах.


В цианидных электролитах медь находится в составе комплексных ионов. Степень диссоциации, а, следовательно, и активность ионов меди очень мала. Поэтому потенциал выделения меди в них примерно на 0,9‒1,2 В отрицательнее, чем в сульфатных растворах.

При малом количестве цианида аноды пассивируются. При недостаточном количестве свободного цианида, когда происходит пассивация анодов и на них разряжаются ионы ОН с выделением кислорода, то не весь образующийся кислород выделяется в виде газа, а часть его расходуется на окисление цианида в цианит. Уменьшение содержания цианидов происходит также из-за взаимодействия их с углекислотой воздуха и образования карбонатов (NаCN→ Nа2CO3 ).


Содержание свободного цианида оказывает на катодный и анодный процессы противоположное влияние: для катодного процесса требуется минимальное содержание цианидов, для анодного - максимальное. При недостатке свободного KCN на анодах образуется зеленоватая пленка CuCN из-за того, что ионы меди не в состоянии перейти в комплексное соединение. Свободная поверхность анода уменьшается, плотность тока растет, и анодное растворение происходит с образованием ионов двухвалентной меди, которые в виде нерастворимого гидрата осаждаются на аноде. При этом аноды пассивируются и наблюдается интенсивное выделение кислорода.


Основными компонентами медных цианидных электролитов являются комплексный цианид меди и свободный цианид натрия. Степень диссоциации комплексных ионов очень мала и уменьшается с увеличением содержания CN в комплексе. Этим, по-видимому, объясняется повышение катодной поляризации при увеличении содержания свободного цианида в электролите.


Содержание меди в электролите во время работы обычно уменьшается вследствие недостаточной растворимости анодов. Снижение концентрации ионов меди в электролитах приводит к образованию пористых осадков. Работая с малоконцентрированными медными электролитами, можно применять только пониженные плотности тока.


Постоянным компонентом цианидных электролитов является карбонат. Он накапливается в результате окисления цианида кислородом воздуха, особенно при нагревании:


2NаCN + 2Н2О + 2NаOH + О2 = 2Nа2CO3 + 2NH3.


Присутствие карбонатов в небольших количествах полезно, поскольку при этом повышается электропроводность электролитов. Однако при их накоплении свыше 70 г/л, а в концентрированных - до 140 г/л аноды проявляют склонность к пассивированию, а покрытия получаются пористыми. Карбонаты можно удалять при помощи хлорида бария и вымораживанием, охлаждая электролит до ‒ 5 °С. Карбонаты натрия легче выпадают в осадок, чем калиевые. Сульфаты существенного влияния на процесс электролиза не оказывают.


Введение в электролит депассиваторов, в качестве которых применяют сегнетову соль KNаC4H4O6·4H2O и роданид калия KCNS, позволяет повысить рабочую плотность тока и устранить пассивацию анодов, но при этом следует одновременно повышать температуру электролита.


Высококонцентрированные по меди электролиты, содержащие депассиваторы, позволяют применять высокие плотности тока (до 10 А/дм2) при повышенной температуре и перемешивании. При этом возможно получить выход по току, близкий к 100 %.

Сульфиды, вводимые в электролит, играют роль восстановителя, предупреждая накопление в ванне ионов меди Cu2+[5, 6].

Для замены ядовитых цианидных электролитов применяют пирофосфатные и этилендиаминовые электролиты.


Из пирофосфатных электролитов получают медные осадки с мелкозернистой структурой. При нанесении тонких слоев осадки получаются гладкими, блестящими или полублестящими. Преимущества пирофосфатных электролитов перед кислыми заключаются в высокой рассеивающей способности и возможности непосредственно проводить меднение стальных деталей в разбавленном пирофосфатном электролите.


Основные компоненты пирофосфатных электролитов: CuSO4 или Сu2Р2О7 и К4Р2О7 или Nа4P2O7. В растворах в присутствии Nа4P2O7 образуется комплексная соль Nа6[Cu(P2O7)2]. При избытке свободного пирофосфата может образовываться Nа2[Cu(P2O7)2]. Константы нестойкости комплексов [Сu(Р2О7)2]6 и [Сu(Р2О7)2]2 соответственно равны 3·103 и 2·109.


В щелочных растворах при рН = 8 и достаточном избытке свободных ионов Р2О74 медь находится преимущественно в виде шестизарядных комплексных ионов [Сu(Р2О7)2]6.


В пирофосфатные электролиты вводят азотнокислый аммоний NH4NO3, который способствует повышению допустимой катодной и анодной плотностей тока и улучшает качество осадков. Из пирофосфатных электролитов можно получать блестящие осадки. В качестве блескообразующих добавок вводят Nа2SeO3 совместно с лимонной или триоксиглутаровой кислотой, 2-меркаптотиазол и другие вещества.


При повышенных плотностях тока может происходить пассивация анодов за счет образования на их поверхности труднорастворимой оксидной или солевой пленки. Введение в электролит NH4OH, Nа2HPO4·12H2O, NH4NO3, сегнетовой соли, лимонной кислоты и других добавок улучшает работу анодов и повышает допустимую анодную плотность тока [1, 2]. Катодный потенциал меди в пирофосфатных электролитах имеет более отрицательное значение, чем в кислых электролитах.


Большая катодная поляризация объясняется пассивированием поверхности катода вследствие адсорбции ионов Р2О74 или образования оксидных (Сu2О8) и труднорастворимых соединений (Сu2Р2О7) в виде фазовой пленки.


Предполагают, что выделение меди на катоде из пирофосфатных растворов происходит в результате восстановления двухзарядных комплексов:


CuP2O72- + 2e- → Cu + Р2О74-,


образующихся при диссоциации шестизарядных комплексов:


Cu(P2O7)26 → CuP2O72 + Р2О74.


Повышение температуры ускоряет выделение меди, что связано как с ускорением диффузии комплексных анионов к катоду, так и с облегчением их разряда.


Анодный выход по току в этих электролитах несколько выше катодного, поэтому при корректировке нет необходимости добавлять медные соли. Анодную плотность тока рекомендуется поддерживать в пределах 2‒4 А/дм2. При более низкой плотности тока растворение идет недостаточно быстро, при более высокой - на поверхности анодов образуется труднорастворимая оксидная пленка.


Для предотвращения пассивации анодов необходимо достаточное количество свободных анионов Р2О74 и достаточно высокое значение рН раствора. Повышение температуры способствует отводу продуктов реакции и, следовательно, уменьшению пассивации анодов. Для этой же цели в электролиты вводят депассиваторы, которые способствуют снижению активности ионов Cu2+ в прианодном пространстве.


При работе пирофосфатных ванн меднения рекомендуется проводить фильтрацию электролита: для полублестящих осадков - периодически или непрерывно, для блестящих - непрерывно.

 

Составы растворов электролитов и технологические режимы процесса гальванического меднения

Тип

Номер

состава

Состав электролита

Режим обработки

Дополнительные

указания

Компонент

Коли-чество,

г/дм3

Темпе-ратура,

0С

Плотность

тока, А/дм2

1

2

3

4

5

6

7

Кислые электролиты

1

CuSO4∙5H2O

H2SO4

150-250

50-70

18-25

1-3

При плотности тока более 2 А/дм2 обработку проводят барботажом сжатым воздухом

Кислые электролиты

2

CuSO4∙5H2O

H2SO4

NаCl

Блеско-

образователь

180-220

45-65

0,05-0,15


4-6

20-30

0,8-9

Обработку проводят перемешиванием электролита сжатым воздухом и фильтрацией электролита; iа=0,4-5 А/дм2; аноды - медные с фосфором

3

Cu(BF4)

HBF4

H3BO3

200-225

5-20

20-35

15-30

2-6


Щелочные электролиты

4

CuCN

NаCN

NаOH

20-30

5-10

5-10

15-55

0,3-2

Допускается наличие углекислого натрия до 80 г/дм3

5

CuSO4∙5H2O

K4P2O7

NH4OH

25%p-p

H4P2O7

Аммоний

лимонно-кислый

75-100

300-375


2-15

1-10

15-25

50-75

0,5-5


6

CuSO4∙5H2O

Этилендиамин

(NH4)2SO4

180-250

90-125

60

20-40

0,5-3



Особенностью этилендиаминовых электролитов меднения является возможность непосредственного меднения стальных деталей. Детали в ванну загружают под током плотностью в 5 раз превышающей рабочую. Составы большинства электролитов меднения приведены в таблице.


1.3. Подготовка поверхности перед гальваническим осаждением металлов.

Подготовка поверхности является неотъемлемой и весьма существенной операцией всего технологического процесса нанесения металлических покрытий. Основное требование ‒ прочность сцепления между основой и металлическим покрытием ‒ может быть удовлетворено только в том случае, если между ними нет посторонних загрязнений, чаще всего в виде жиров и окислов. Она включает: механическую обработку, обезжиривание моющими растворами, электрохимическую обработку и травление.

 

1.3.1. Подготовка металлической поверхности.

Механическая обработка детали выбирается с тем расчетом, что после нанесения покрытия класс чистоты поверхности снизится на 1‒2 единицы в зависимости от металла покрытия и его толщины. Особое внимание следует обратить на резьбовые соединения, которые могут потребовать дополнительной обработки после покрытия.


После тщательной промывки в горячей проточной воде детали отправляют в ванну электрохимического обезжиривания, где анодно (за счет подтравливания) или катодно (под током выделяющегося водорода) снимаются остатки загрязнений. Поверхность считается чистой, если после окунания вода стекает сплошной пленкой, т.е. при достижении полной смачиваемости поверхности.


Процесс травления зависит от материала деталей, конструкции и наносимого покрытия. Большие проблемы возникают при наличии окалины, возникающей в процессе механической обработки. Недопустимо обрабатывать сборочные узлы, паяные соединения, т.к. возможны подтравливание поверхности.


В зависимости от назначения покрытий, метода их нанесения и операций, предшествующих процессу нанесения покрытий, подготовку поверхности основного металла ведут различными способами. При горячем методе нанесения защитных покрытий подготовка поверхности сводится к обезжириванию и травлению. Если перед покрытием изделия подвергались отжигу, при котором жиры сгорают, то можно ограничиться одним травлением. Такая же подготовка поверхности необходима перед нанесением антикоррозионных (недекоративных) покрытий гальваническим путем, если изделия предварительно подвергались термической обработке.


Если перед гальваническим покрытием изделия подвергались обработке резанием или давлением в присутствии смазки, то поверхность их становится гидрофобной ‒ не смачивается водными растворами солей и кислот. В этих случаях подготовка поверхности начинается с растворения минеральных жиров в органических растворителях, после чего удаляют окислы.


Более сложная подготовка поверхности перед нанесением защитно-декоративных покрытий (медных, никелевых, хромовых, серебряных). В этом случае недостаточно удаления жиров и окислов. Необходима тщательная механическая обработка с применением тонких абразивов с целью получения максимально гладкой поверхности. Такая подготовка необходима главным образом потому, что в процессе нанесения защитно-декоративных покрытий дефекты поверхности не только не исчезают, но часто становятся более рельефными, так как плотность тока и толщина покрытий на макровыступах больше, чем в макроуглублениях.


1.3.2 Подготовка поверхности диэлектрика.

Механическая подготовка крупных и средних деталей, осуществляемая для получения микрошероховатости поверхности часто заключается в мокрой или сухой абразивной обдувке сжатым воздухом давлением 0,1‒0,6 Мпа или обработке абразивными кругами и лентами на шлифовально-полировалных станках. Мелкие детали массового производства галтуют с абразивом во вращающихся барабанах или колоколах, а также в виброустановках.


Удаление различных загрязнений, образующихся  на поверхности диэлектриков в процессе механической или иной обработки, при хранении и транспортировании, удаляются в щелочных растворах или органических растворителях. Обработку проводят путем погружения деталей в раствор, в парах органических растворителей, струйным методом. Их выбор, а также выбор состава раствора и оборудования производится в зависимости от вида, степени загрязнения поверхности и природы диэлектрика. При этом подбирают такие составы и режимы обработки, при которых легко удаляются жировые загрязнения, а обрабатываемый материал не растворяется, не набухает и не растрескивается. Используемые для обезжиривания щелочные растворы в основном те же, что и для металлов.


Непосредственно перед травлением в некоторых случаях выполняют операцию предтравления, которая включает обработку поверхности диэлектрика органическими растворителями, их смесями или эмульсиями, растворами кислот, щелочей, солей. К предтравлению также относят термообработку, облучение, обработку ультразвуком, и другие виды воздействия. Кондиционирование снимает или разрыхляет поверхностный слой, способствуя улучшению травимости диэлектрика. Одновременно снижаются продолжительность и температура травления, удлиняется период эксплуатации раствора.


Травление представляет собой химический процесс, в результате которого изменяются структура и химические свойства поверхности диэлектрика. При этом ей придают требуемые шероховатость, гидрофильность и способность к реакции при выполнении последующих операций нанесения покрытия.


1.4 Рассеивающая способность.

Качество и свойства электрохимических покрытий определяются не только структурой, но и равномерностью распределения металла по толщине слоя на поверхности покрываемых изделий. Согласно закону Фарадея, толщина d электрохимических покрытий зависит от плотности тока i , продолжительности электролиза τ и с учетом выхода по току ВТ металла и его электрохимического эквивалента g может быть вычислена по формуле


Расчет по формуле (1.1) дает лишь среднюю толщину покрытия. На практике ток распределяется по поверхности электрода неравномерно, поэтому фактическая плотность тока и толщина покрытия на различных участках катода различны: на одних больше среднего значения, на других меньше. Это может отрицательно сказаться на свойствах покрытия, поскольку на отдельных участках его толщина может быть меньше минимально допустимой.

 

Распределение тока и металла по поверхности катода зависит:

1)      от геометрических факторов размера и формы электродов и ванны, расположения электродов относительно друг друга и стенок ванны;

2)      от электрохимических факторов электропроводимости электролита, характера изменения катодной поляризации и выхода по току металла с изменением плотности тока.


Различают первичное и вторичное распределение тока.

 

Первичное зависит только от соотношения геометрических параметров электролитической ванны. Оно наблюдается при отсутствии зависимости катотодной поляризации от плотности тока и одинаково для геометрически подобных систем любого масштаба.

 

Вторичное, или действительное, распределение тока отклоняется от первичного, как правило, в сторону большей равномерности.

 

Оно зависит от поляризуемости катода   , удельной электропроводимости раствора х и геометрических размеров системы. Параметром, обобщающим действие геометрических и электрохимических факторов на распределение тока, является критерий электрохимического подобия Э, представляющий собой произведение


где l 0 - определяющий геометрический размер системы.


В геометрически подобных системах, чем больше критерий электрохимического подобия, тем более равномерно распределение тока.

Способность электролита изменять первичное распределение тока называют рассеивающей способностью электролита. Обычно этот термин употребляют и для оценки способности электролита давать равномерные по толщине покрытия на изделиях сложного профиля. Поэтому принято различать соответственно рассеивающую способность по току (РСТ ) и рассеивающую способность по металлу (РСМ ).


Современные представления о механизме перераспределения тока в электролитах основываются на теории полей поляризации. При прохождении тока через электролитическую ванну в ней возникает электрическое поле. Как и любое другое электрическое поле, поле в электролитической ванне может быть охарактеризовано функцией распределения в нем потенциала в виде математического уравнения, связывающего значение потенциала U электрического поля в данной точке с координатами этой точки х и у:


В каждой данной электролитической ванне уравнение имеет свой конкретный вид. Обычно функцию распределения потенциала в электрическом поле называют просто потенциалом данного поля. При отсутствии зависимости поляризации от плотности тока в электролитической ванне реализуется первичное поле, потенциал которого обозначается Ut и определяется только соотношением геометрических параметров ванны.

Появление на электродах поляризации, зависящей от плотности тока, можно рассматривать как появление так называемого поля поляризации, потенциал которого обозначается Uo. На значение Uo влияют геометрические параметры электролитической ванны и электрохимические характеристики электролита: электропроводимость и поляризуемость. Это поле Uo , суммируясь с первичным полем, дает в результате реально существующее на практике вторичное поле, потенциал которого обозначается U 2 . Очевидно, что:


Если поляризуемость стремится к бесконечности, то поле поляризации называют предельным полем поляризации, потенциал его равен. Вторичное поле в этом случае называют предельным полем, потенциал которого равен.


Чтобы оценить рассеивающую способность электролитов, применяют ячейки различных конструкций, в которых экспериментально определяют распределение тока и металла и полученные с исследуемыми электролитами результаты сопоставляют. Иногда распределение тока и металла определяют расчетным путем.[14] По этим данным обычно приводят качественную характеристику рассеивающей способности; считают, что она выше у того электролита , у которого вторичное распределение тока или металла в данной ячейке более равномерное.

 

1.5. Выводы по литературному обзору

В производстве ПП создание проводников электрического тока на поверхности и в отверстиях диэлектрического материала осуществляется путем нанесения меди гальваническим способом.


Нанесение медного покрытия возможно в кислых и щелочных электролитах. К кислым электролитам относятся сульфатные и фторборатные электролиты. Их основные достоинства - простота состава и устойчивость в эксплуатации, но они обладают низкой рассеивающей способностью.

К щелочным электролитам относятся цианидные, пирофосфатные и этилендиаминовые электролиты. Основные достоинства: высокая рассеивающая способность, получение мелкокристаллических осадков, возможность непосредственно меднить стальные детали

Для практических целей в гальванике в основном используют сернокислые и пирофосфатные электролиты меднения.


Подготовка поверхности является неотъемлемой и весьма существенной операцией всего технологического процесса нанесения металлических покрытий. Основное требование ‒ прочность сцепления между основой и металлическим покрытием. Подготовка поверхности включает в себя механическую обработку, обезжиривание и травление. Критерием оценки качественной подготовки служит полная смачиваемость металлизируемой поверхности.


Качество и свойства электрохимических покрытий определяется структурой и равномерностью распределения металла по толщине слоя на поверхности покрываемых изделий. Способность электролита изменять первичное распределение тока называют рассеивающей способностью электролита.


Рассеивающая способность электролита (РС) - это способность электролита давать равномерные по толщине покрытия на деталях сложного профиля или способность электролита изменять первичное распределение тока.


Распределение тока и металла по поверхности катода зависит: от размера и формы электродов и ванны, расположения электродов относительно друг друга и стенок ванны; от электрохимических факторов электропроводимости электролита, характера изменения катодной поляризации и выхода по току металла с изменением плотности тока.


Для осуществления быстрого исследования и тестирования работоспособности различных электролитов, применяемых в гальваническом производстве, используется электрохимическая ячейка с угловым катодом - ячейка Хулла.


Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия" Любое копирование без прямой ссылки на сайт www.zctc.ru преследуется по закону. Текст статьи обработан сервисом Яндекс "Оригинальные тексты"