Гальваническое осаждение меди (Plating) — это ключевой электрохимический процесс в производстве печатных плат (printed board), целью которого является увеличение толщины медного слоя на поверхности и, что наиболее важно, на стенках сквозных отверстий (through hole) для формирования надёжных межслойных соединений (interlayer connection). Этот процесс обеспечивает требуемую токонесущую способность (current-carrying capacity) проводников и механическую прочность металлизации отверстий.
Технология процесса
Процесс происходит в гальванической ванне (electroplating bath), содержащей раствор солей меди (чаще всего сернокислой меди, CuSO₄), серную кислоту и добавки-выравниватели. Печатная плата (printed board), выполняющая роль катода, и растворимые медные аноды погружаются в раствор. При подаче постоянного тока ионы меди (Cu²⁺) перемещаются к катоду, восстанавливаются на его поверхности и образуют плотный, кристаллический слой металла. Толщина осаждаемой меди строго контролируется временем процесса и плотностью тока.
Ключевые параметры и контроль
Основными контролируемыми параметрами являются толщина осаждённой меди (plated copper thickness) (стандартно 20–35 мкм в отверстии), равномерность покрытия (throwing power) по высоте отверстия, структура и пористость (porosity) осадка, а также адгезия (adhesion) к нижележащему слою. Для обеспечения равномерности в высоком соотношении сторон (aspect ratio) отверстий применяют импульсные режимы тока, перемешивание и специальные добавки в электролит.
Применение в различных технологиях
Гальваническое меднение является обязательным этапом при изготовлении сквозных металлизированных отверстий (Plated-Through Hole, PTH) в субтрактивной технологии. В полуаддитивных процессах оно используется для наращивания меди поверх тонкого химически осаждённого затравочного слоя (electroless seed layer). Этот же процесс применяется для нанесения финишных покрытий, таких как иммерсионное олово (immersion tin) или золото (gold) поверх меди.
Влияние на качество и надёжность платы
Качество гальванического осаждения напрямую определяет электрическую и механическую надёжность платы. Недостаточная толщина меди в отверстии ведёт к перегреву и обрыву соединения. Неравномерность покрытия может вызвать образование пустот (voids). Плохая адгезия приводит к отслаиванию (delamination) металлизации при термоциклировании. Дефекты осаждения являются одной из основных причин брака в производстве многослойных плат.
Безопасность и экология
Процесс связан с использованием агрессивных химикатов и требует строгого соблюдения техники безопасности и экологических норм. Современные производства оснащаются системами регенерации электролитов и очистки стоков для минимизации воздействия на окружающую среду.
Источники: Требования к процессу и качеству гальванического покрытия регламентированы стандартами IPC-4552 и ГОСТ Р 53432-2009.