三種不同電鍍面積的計算方法探討

三種不同電鍍面積的計算方法探討http://www.pf.hc360.com2011年10月28日09:09中國電鍍助劑網

    蘇培濤 李國有

    （汕頭超聲印製板公司，廣東汕頭515041）

    摘要：電鍍銅流程是印製板製造過程中非常重要的一步，孔壁鍍銅厚度是影響板件可靠性的重要因素之一，PCB製造廠家和客戶都十分重視孔銅的控制。在電鍍生產過程中，電流密度和電鍍面積是決定孔銅厚度的兩個關鍵參數，通過這兩個參數，可以利用法拉第定律來理論計算電鍍銅層的厚度。但在實際運用過程中，對於全板電鍍使用拼板面積（板件尺寸長×寬）做為電鍍面積，而對於圖形電鍍使用外層線路圖形面積（拼板面積減去幹膜覆蓋面積）做為電鍍面積，往往出現實際孔銅厚度與理論計算相差甚遠，這是因為沒有考慮到板件上孔對電鍍面積的影響。板件厚度和孔數量對實際電鍍面積影響很大，本文討論了三種電鍍面積的計算方法，確定了最合適的電鍍面積計算方法，並在實際生產過程中進行驗證。

    關鍵詞：全板電鍍；圖形電鍍；電鍍面積；計算方法

    中圖分類號：TN41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0096（2011）5-0023-03

    在PCB電鍍時，一般需要輸入電流密度和電鍍面積，在整流機的作用下達到客戶對板件鍍銅厚度（板面銅厚和孔壁銅厚）的要求。一般情況下，全板電鍍時電鍍面積直接用板件的長乘於寬得到，即拼板面積，圖形電鍍時電鍍面積用拼板面積減去幹膜覆蓋面積得到。因為板件上面有孔，這種電鍍面積的計算方式顯然是不合理的，用孔兩端圓面積代替了孔內圓柱體的側面面積，沒有涉及板件的厚度、孔徑大小和孔數量對電鍍面積的影響。很多時候造成理論計算和實際結果差別很大，需要經驗估算或多次的試鍍調整才能滿足要求，不利於電鍍生產的控制。另外，採用此方式得到的電鍍面積與實際電鍍面積不符合，導致實際電流密度與理論上的電流密度產生誤差，可能超出了電鍍有機添加劑要求的電流密度控制範圍，容易影響電鍍結晶和板件鍍層的物理性能。

    1·電鍍面積計算方法討論

    下圖以一個孔作為例子進行討論：鑽孔孔徑為d，板件厚度為h。

    1.1 電鍍面積的計算方法

    （1）第一種以鑽孔孔徑的表面面積來代替孔壁內側的面積，稱為非展開孔面積，孔每面的計算公式為：

    （2）第二種每面都完整的加上孔壁內側面積，每面的計算公式為：S2＝πdh

    （3）第三種將孔壁內側面積平均分配（即內側面積的一半）到兩面，稱為展開孔電鍍面積，每面的計算公式為：S3＝πdh/2從三種計算方法進行比較：在板件上，S1不是實際存在的面積，實際需電鍍面積是孔壁內側的面積，S1所代表面積與實際電鍍面積不符合。根據板厚、孔徑和孔數不同，產生的誤差不等，一般情況下比實際電鍍面積小；S2將孔壁內側的面積完整的利用兩次，這種「重複利用」使S2比實際電鍍面積大；相比之下，S3是比較合理的計算方法，孔壁內側面積平均分配到兩面，沒有「重複利用」，同時使用了實際的電鍍面積，稱為展開孔電鍍面積。

    1.2 非展開孔面積與展開孔面積理論比較

    因S1/S3＝d/2h

    當S1/S3＜1時，d＜2h，當鑽孔孔徑小於板厚的2倍時，S1＜S3，即非展開孔面積小於展開孔面積。

    當S1/S3≥1時，d≥2h，鑽孔孔徑大於或等於板厚的2倍時，S1≥S3，即非展開孔面積大於或等於展開孔面積。

    以實際生產板件看，孔徑小於板厚的孔遠比大於板厚的多，S1＜S3的情況佔絕大多數，S1≥S3幾乎不存在，所以展開孔電鍍面積一般比非展開孔電鍍面積大。

    1.3 非展開孔面積與展開孔面積實際計算結果比較

    從這些編號非展開孔和展開孔面積進行比較，可以得出如下規律：

    （1）展開孔電鍍面積比非展開孔電鍍面積大，這是因為板件上孔徑小於1/2板厚的孔數量遠遠比大於1/2板厚的孔數量多；

    （2）展開孔電鍍面積增加比例與板厚有關，板件越厚增加比例越大；

    （3）展開孔電鍍面積與板件金屬化孔數量有關，孔數越多，增加比例越大；

    （4）圖形電鍍增加比例遠大於全板電鍍，這是由於圖形電鍍板面面積需扣除幹膜覆蓋面積，因孔壁銅厚主要是在圖形電鍍完成，所以圖形電鍍使用展開孔電鍍面積更有必要。

    2·實際應用情況

    展開孔電鍍面積實際應用到生產線，通過理論計算，檢測首板的孔銅厚度，取約半年的數據，以一周為一次統計單位，並取非展開孔電鍍面積半年電鍍首板孔銅厚度測試的數據，繪製成圖表，統計出二種計算方法首板合格率變化趨勢。展開孔電鍍面積首板總數524單，平均合格率98.28%，非展開孔電鍍面積首板總數328單，平均合格率95.16%，展開孔電鍍面積比非展開孔電鍍面積電鍍首板合格率提高了3.12%。