Pionowe ciągłe elektropłaty w produkcji płytek PCB: wpływ na jednolitość grubości miedzi

Jednorodność grubości miedzi jest nieznanym bohaterem PCB o wysokiej wydajności. 5% zmiana grubości miedzi może zmniejszyć przepustowość prądu PCB o 15%, zwiększyć termiczne punkty gorące o 20 °C,i skrócić jej żywotność o 30% ̇ krytyczne awarie w aplikacjach takich jak stacje bazowe 5GWprowadź pionowe ciągłe elektroplacowanie (VCP), transformacyjny proces, który na nowo zdefiniował sposób pokrywania PCB.obróbki beczki), VCP przenosi PCB pionowo przez ciągły strumień elektrolitu, zapewniając jednolitość grubości miedzi w zakresie ± 2 μm, znacznie przekraczając tolerancję ± 5 μm starszych technik.

W niniejszym przewodniku omówiono funkcjonowanie VCP, jego wpływ na trwałość grubości miedzi i dlaczego staje się on niezbędny w nowoczesnych projektach PCB (HDI, płyty wielowarstwowe, grube miedziane).Niezależnie od tego, czy produkujesz.1mm mikrovia PCB HDI lub 3 oz grube miedziany EV tablic, zrozumienie roli VCP pomoże zbudować bardziej niezawodne, wysokiej wydajności produktów.

Kluczowe wnioski
1.VCP zapewnia jednolitość grubości miedzi ±2μm, przewyższając tradycyjne pokrycie stożkowe (±5μm) i pokrycie beczkowe (±8μm), które są kluczowe dla szybkich (25Gbps+) i wydajnych (10A+) PCB.
2Proces ten wyróżnia się złożonymi konstrukcjami: wypełnia mikrowia tak małe jak 45 μm i płyty grube miedzi (3 uncji +) z 95% spójnością, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla PCB HDI, EV i 5G.
3.VCP zwiększa wydajność produkcji o 60% w porównaniu z metodami seryjnymi, zmniejszając współczynnik ponownego obróbki z 12% do 3% dzięki ciągłemu, zautomatyzowanemu przepływowi pracy.
4Kluczowe czynniki sukcesu VCP obejmują precyzyjną regulację prądu (± 1%), zoptymalizowany przepływ elektrolitów i stabilizację temperatury (25°C - 28°C), z których wszystkie mają bezpośredni wpływ na jednolitość miedzi.

Co to jest pionowe ciągłe elektroplacowanie (VCP) PCB?
Pionowe ciągłe elektroplatywanie (VCP) to zautomatyzowany proces pokrywania, który odkłada miedź na PCB, gdy poruszają się pionowo przez serię połączonych ze sobą zbiorników elektrolitów.W przeciwieństwie do procesów seryjnych (e(np. wywieszenie na półkach, gdzie PCB są zawieszone w stacjonarnych zbiornikach), VCP działa nieprzerwanie, zapewniając stałą ekspozycję na elektrolit, prąd,i temperatury, wszystkie kluczowe dla jednolitego osadzenia miedzi.

Podstawowe zasady VCP
W swojej istocie VCP opiera się na trzech podstawowych elementach zapewniających jednolitość:

1.Orientacja pionowa: PCB stoją w pozycji pionowej, eliminując połączenie elektrolitów napędzane przez grawitację (główna przyczyna nierównomiernego nakładania w układach poziomych).
2.Nieprzerwany ruch: system przenośnikowy przenosi PCB z stałą prędkością (1 ‰ 3 metrów na minutę), zapewniając, że każda część deski spędza w elektrolicie taki sam czas.
3.Kontrolowany przepływ elektrolitów: elektrolit (na bazie siarczanu miedzianego) jest pompowany równomiernie na powierzchni PCB,zapewnienie stałego zaopatrzenia wszystkich obszarów w jony miedzi (Cu2+), nawet w trudnie dostępnych miejscach, takich jak mikrovia i martwe otwory.

VCP vs. tradycyjne metody elektroplacowania
Tradycyjne techniki pokrywania mają problemy z jednolitością, zwłaszcza w przypadku złożonych lub dużych PCB.

Przykład: PCB 5G HDI z mikrovialami o średnicy 0,1 mm pokrytymi VCP ma 98% jednolitego pokrycia miedzi, w porównaniu z 82% z pokryciem rackem, co zmniejsza utratę sygnału o 15% w 28 GHz.

Rola obwodów w rozwoju technologii VCP
LT CIRCUIT stał się liderem w innowacjach VCP, rozwiązując kluczowe problemy w branży, takie jak wypełnianie mikrovia i jednolitość grubości miedzi:

1.Optymalizacja mikroorganizmów:Systemy VCP LT CIRCUIT® wykorzystują elektrolity o wysokim przepuszczalności (z zastrzeżonymi dodatkami) do wypełniania mikrovia 45 μm o gęstości miedzi 95%, które są krytyczne dla PCB HDI w smartfonach i urządzeniach noszonych.
2Ekspertyza w zakresie grubości miedzi: W przypadku PCB elektrycznych wymagających 3 oz (104 μm) miedzi, proces VCP LT CIRCUIT® utrzymuje tolerancję ±2 μm, umożliwiając przepustowość prądu 5A + (w porównaniu z 1 ‰ 1.5A dla 1 oz miedzi).
3.Automatyczna kontrola jakości: In-line wirówkowe mierniki prądu mierzą grubość miedzi co 10 sekund, odrzucając deski o odchyleniach > ± 2 μm, zapewniając 99,7% wydajność pierwszego przejścia.

Proces VCP: krok po kroku wpływ na jednolitość grubości miedzi
Zdolność VCP do zapewnienia stałej grubości miedzi leży w ściśle kontrolowanym, sekwencyjnym przepływie pracy.

Krok 1: Wstępna obróbka
Słabe wstępne oczyszczanie jest najczęstszą przyczyną nierównomiernego pokrycia.

1Odtłuszczanie: PCB zanurza się w alkalicznym środku czyszczącym (50-60°C) w celu usunięcia olejów, odcisków palców i pozostałości płynu.prowadzące do luki w grubości.
2.Mikroetracja: łagodne etracje kwasowe (kwas siarkowy + nadtlenek wodoru) usuwają 1 ‰ 2 μm miedzi na powierzchni, tworząc szorstką teksturę, która poprawia przyczepność miedzi.Ten krok zapewnia nowe wiązania warstwy miedzi równomiernie, nie tylko w plastrach.
3Aktywacja: PCB zanurza się w roztworze chlorku paladium, aby zasiać powierzchnię cząstkami katalizatora.jony miedzi nie mogą przenikać przez małe otwory, co prowadzi do pustki.
4Przygotowanie elektrolitów: kąpiel naklejkowa jest mieszana zgodnie z dokładnymi specyfikacjami: 200-220 g/l siarczanu miedzianego, 50-70 g/l kwasu siarkowego oraz własnych środków wyrównawczych.Polyglykol polietylenowy) zapobiega “gromadzeniu się” miedzi na krawędziach, częstym problemem w tradycyjnym pokrywaniu.

Kontrola jakości: przedobrobione PCB poddawane są AOI (zautomatyzowanej inspekcji optycznej) w celu zweryfikowania czystości. Wszelkie pozostałe zanieczyszczenia wywołują cykl ponownego czyszczenia, zapobiegając 80% problemom z jednolitością.

Krok 2: Elektrolitowanie
Faza galwanizacji jest punktem, w którym jednolitość VCP jest najważniejsza.

Jak VCP dostarcza jednolite warstwy miedzi
VCP wykorzystuje dwie kluczowe technologie w celu zapewnienia równomiernego rozprzestrzeniania się miedzi:

1.Wydobycie elektrolitów o wysokim przepuszczalności: dodatki takie jak jony chlorku i oświetleniowe zwiększają moc przepuszczalności zdolność jonów miedzi do przenikania się przez małe otwory.50% w wykończeniu stożkowym), co oznacza, że ściana przewodu jest 85% grubsza niż miedź powierzchni.
2.Płaty pulsowe odwrotne (RPP): układy VCP LT CIRCUIT® zmieniają prąd naprzód (zdeponowanie miedzi) i krótki prąd odwrotny (usunięcie nadmiaru miedzi z krawędzi).Zmniejsza to grubość krawędzi o 30%, tworząc płaską, jednolitą powierzchnię.

Punkty danych: Badanie 1000 PCB HDI pokrytych VCP wykazało, że 97% miało grubość miedzi w zakresie ± 2 μm, w porównaniu z 72% z pokryciem rack.

Krok 3: Poobróbka Utrzymanie jednolitości
Poobróbka zapewnia, że warstwa miedzi pozostaje nienaruszona i równomierna, zapobiegając degradacji, która może powodować zmiany grubości:

1.Płukanie: PCB są myte wodą dejonizowaną (18MΩ) w celu usunięcia pozostałych elektrolitów.
2Suszenie: Gorące powietrze (60-70°C) szybko suszy deskę, zapobiegając plamom wody, które zakłócają jednolitość.
3.Wykorzystanie powłoki anty-przebarwienia (opcjonalnie): w przypadku PCB przechowywanych przez długi czas stosuje się cienką warstwę benzotriazolu (BTA) w celu zapobiegania utlenianiu miedzi, co jest niezbędne do utrzymania konsystencji grubości podczas przechowywania.

Główne korzyści z VCP dla produkcji PCB
Wpływ VCP wykracza poza jednolitość miedzi, rozwiązuje podstawowe wyzwania w nowoczesnej produkcji PCB, od wydajności po kompleksowe wsparcie projektowe.
1. Bezkonkurencyjna jednolitość grubości miedzi
Najważniejszą korzyścią jest jednolitość, która bezpośrednio poprawia wydajność PCB:

a. Integralność sygnału: jednolita miedź zmniejsza zmienność impedancji o 40%, co jest kluczowe dla sygnałów 25Gbps+ w PCB 5G.
b. Zarządzanie cieplne: nawet miedź rozkłada ciepło o 30% skuteczniej, obniżając punkty gorące w falownikach elektrycznych o 15°C.
c. Wytrzymałość mechaniczna: stała grubość miedzi zmniejsza punkty naprężenia, zwiększając żywotność PCB o 30% w zastosowaniach podatnych na drgania (np. w samochodowych systemach ADAS).

2. Wydajność dla produkcji dużych objętości
Nieprzerwany przepływ pracy VCP ̇ zmienia skalowalność:

a.Przetwarzanie: przetwarza 60-120 PCB na godzinę, 3 razy szybciej niż nakładanie na półce.
b.Oszczędności pracy: W pełni zautomatyzowane (bez ręcznego załadunku/wyładunku), obniżające koszty pracy o 50%.
c. Zmniejszenie ilości odpadów: 99,7% wydajności pierwszego przejścia (w porównaniu z 88% w przypadku metod partiowych) minimalizuje złom.

Przykład: producent kontraktowy produkujący 10 000 smartfonów PCB tygodniowo skrócił czas produkcji z 5 dni (płytkowanie) do 2 dni (VCP), zmniejszając koszty ogólne o 20 000 USD miesięcznie.

3Wsparcie dla złożonych projektów PCB
VCP wyróżnia się tam, gdzie tradycyjne metody nie są skuteczne:

a.PCB HDI: wypełnia mikrowia 45 μm o gęstości miedzi 95%, umożliwiając BGA o odległości 0,4 mm w smartfonach.
b. PCB grube miedziane: Płyty miedzi 3 oz (104 μm) z tolerancją ±2 μm, idealne do dystrybucji energii elektrycznej.
c. PCB wielowarstwowe: zapewnia jednolitą miedź w ponad 12 warstwach, co jest kluczowe dla nadajników stacji bazowych 5G.

4Oszczędności kosztów w czasie
Podczas gdy VCP ma wyższe koszty wyposażenia wstępnego (200.000$500.000$ w porównaniu z 50.000$ za pokrycie stojakami), zapewnia długoterminowe oszczędności:

a.Zmniejszenie przebudowy: 3% współczynnik przebudowy w porównaniu z 12% w przypadku pokrycia półek oszczędza 0,50$/2,00$ za PCB.
b.Efektywność materiałów: 5% mniej odpadów miedzi (ze względu na jednolite osadzenie) obniża koszty materiałów o 8%.
c.Oszczędności energii: nieprzerwana eksploatacja zużywa o 20% mniej energii niż procesy zbiorowe.

Zastosowania VCP w różnych branżach
Wszechstronność VCP® sprawia, że są niezbędne dla przemysłu wymagającego PCB o wysokiej wydajności:

1Elektronika użytkowa (smartphones, wearables)
a. Potrzeba: PCB HDI z mikrowidami o średnicy 0,1 mm i jednolitą 1 uncją miedzi do 5G i Wi-Fi 6E.
b. Wpływ VCP: wypełnia mikrovia bez próżni, zapewniając integralność sygnału dla pobrań 5G o szybkości 4 Gbps.
c. Przykład: wiodący producent sprzętu elektronicznego dla smartfonów wykorzystuje VCP do płyty 6-warstwowych płyt PCB HDI, osiągając jednolitość miedzi o 98% i zmniejszając awarie pola o 25%.

2. motoryzacja (EV, ADAS)
a.Wymagania: PCB z grubości miedzi (2 ′′ 3 oz) do falowników EV i modułów radarowych, wytrzymające temperaturę 150 °C.
b. Wpływ VCP: utrzymuje tolerancję ±2 μm w miedzi 3 oz, umożliwiając przepływ prądu 5A bez przegrzania.
c. Przykład: Producent pojazdu elektrycznego wykorzystuje w swoim systemie zarządzania akumulatorami (BMS) PCB pokryte VCP, zmniejszając temperaturę termiczną o 15°C i wydłużając żywotność baterii o 2 lata.

3. Telekomunikacje (5G stacje bazowe)
a.Potrzeba: 12-warstwowe płytki PCB z jednolitą miedzią do nadajników 28GHz mmWave.
b.Wpływ VCP: Elektrolity o wysokim przepływie zapewniają 85% przepływu poprzez napełnienie, zmniejszając utratę sygnału o 15% w częstotliwości 28 GHz.
c. Przykład: Małe komórki 5G dostawcy telekomunikacyjnego wykorzystują PCB VCP, zwiększając zasięg o 20% ze względu na poprawę integralności sygnału.

4. wyroby medyczne (implantacje, urządzenia diagnostyczne)
a.Potrzeba: Biokompatybilne, jednolite PCB z miedzi do rozruszników serca i urządzeń ultradźwiękowych.
b. Wpływ VCP: kontroluje grubość miedzi do ±1 μm, zapewniając niezawodną wydajność elektryczną w środowiskach sterylnych.
c. Przykład: producent wyrobów medycznych wykorzystuje VCP do płytek PCB do przenośnych sond ultradźwiękowych, osiągając jednolitość 99% i spełniając normy ISO 13485.

Kontrola jakości: pomiar jednolitości grubości miedzi VCP
Aby zweryfikować skuteczność VCP, producenci stosują dwie podstawowe metody badań, z których każda ma wyjątkowe zalety:

Pytania często zadawane na temat VCP i jednolitości grubości miedzi
P: Dlaczego VCP jest lepszy niż pokrywka stożkowa w celu jednolitego układania miedzi?
Odpowiedź: VCP eliminuje zmienność z serii na serię, wykorzystując ciągły przepływ elektrolitów, precyzyjną regulację prądu i pionową orientację.cierpi na połączenie napędzane przez grawitację i nierównomierne narażenie, co prowadzi do zmienności grubości ± 5 μm w stosunku do. VCP ′s ± 2 μm.

P: Czy VCP może obsługiwać mikrovia mniejsze niż 45 μm?
Odpowiedź: Tak, z zaawansowanymi elektrolitami o wysokim przepuszczalności, VCP może wypełnić 30 μm mikrovia o gęstości 80%, chociaż 45 μm jest najlepszym punktem dla kosztów i jednolitości.LT CIRCUIT zaleca dodanie warstwy wstępnego nakładania.

P: Jaka jest maksymalna grubość miedzi płyty VCP?
A: VCP rutynowo nakłada na przemysłowe płytki PCB do 173 μm miedzi, przy pozostałej tolerancji grubości ±3 μm dla warstw 5 μm.30 minut na 3 oz) ale zachowuje jednolitość.

P: Jak VCP obsługuje PCB wielowarstwowe?
Odpowiedź: Płyty VCP układają każdą warstwę sekwencyjnie, używając szpilów wyrównania, aby zapewnić jednolitość miedzi w różnych warstwach.LT CIRCUIT® systemy VCP utrzymują tolerancję ±2μm między warstwami wewnętrznymi i zewnętrznymi, która jest kluczowa dla integralności sygnału między warstwami.

P: Dlaczego wybrać LT CIRCUIT dla PCB pokrytych VCP?
Odpowiedź: Systemy VCP LT CIRCUIT® zawierają zastrzeżone dodatki do wysokiej mocy rzucania, testowania prądu wirusowego w linii i odwrotnego pokrycia impulsowego, zapewniające jednolitość miedzi o 98%.Ich doświadczenie w zakresie HDI i grubo miedzianych płyt PCB zapewnia, że projekty spełniają normy IPC-6012 i IATF 16949.

Wniosek
Pionowe ciągłe elektropłaty (VCP) zmieniły definicję jednolitości grubości miedzi w produkcji PCB, wykraczając poza ograniczenia tradycyjnych metod partiowych.Jego zdolność do dostarczania tolerancji ± 2 μm, wypełnianie mikrovia i skalę produkcji dużych objętości sprawiają, że jest niezbędny dla nowoczesnej elektroniki, od smartfonów 5G po inwertory elektryczne.

Poprzez kontrolowanie gęstości prądu, przepływu elektrolitów i temperatury VCP zapewnia równomierne rozprzestrzenianie miedzi na każdej części PCB, poprawiając integralność sygnału, zarządzanie cieplne i długość życia.Dla producentów, co oznacza mniejszą liczbę prac, szybsze produkcje i produkty spełniające najwyższe standardy branżowe.

Ponieważ PCB stają się coraz bardziej złożone (cieńsze mikrovia, grubsza miedź, więcej warstw), VCP pozostanie kluczową technologią umożliwiającą tworzenie nowej generacji urządzeń elektronicznych o wysokich osiągach.Niezależnie od tego, czy tworzysz urządzenie konsumenckie, czy uratowane życie narzędzie medyczne, jednolitość VCP jest kluczem do niezawodnych, długotrwałych PCB.