高精密线路板水平电镀工艺详解（二）

水平电镀和垂直电镀的方法和原理是一样的，都必须有正负两极。通电后，电极反应将产生电解质主要成分的电离，带电的正离子将向电极反应区的负相移动；带电的负离子移动到电极反应区的正常相，从而产生金属沉积涂层并释放气体。
因为阴极的金属沉积过程分为三个步骤：即金属水合离子向阴极；扩散；第二步是金属水合离子通过双电层时逐渐脱水并吸附在阴极表面；第三步是将金属离子吸附在阴极表面，接受电子和进入到金属晶格上。从实际观察来看，工作槽是固体电极和镀液界面之间不可观测的异质电子转移反应。其结构可用电镀理论中的双电层原理来解释。当电极处于阴极极化状态时，由于静电力，水分子包围的带正电荷的阳离子在阴极附近有序排列。最靠近阴极的阳离子中心形成的相平面称为亥姆霍兹外层，外层和电极之间的距离约为1-10纳米。然而，由于亥姆霍兹，外层阳离子的总正电荷，正电荷不足以中和阴极上的负电荷。然而，远离阴极的电镀液受到对流的影响，溶液层中的阳离子浓度高于阴离子浓度。由于静电力的原因，这一层比亥姆霍兹的外层小，并且受到热运动的影响。阳离子排列不像亥姆霍兹外层那样紧密和整齐。这一层称为扩散层。扩散层的厚度与镀液的流速成反比。也就是说，镀液流速越快，扩散层越薄，但越厚。通常，扩散层的厚度约为5-50微米。在远离阴极，的地方，通过对流到达的镀浴层被称为主镀浴。因为溶液产生的对流会影响镀液浓度的均匀性。扩散层中的铜离子通过镀液中的扩散和离子迁移被传输到亥姆霍兹的外层。然而，主镀浴中的铜离子通过对流和离子迁移被输送到阴极表面。在水平电镀过程中，电镀液中的铜离子以三种方式被输送到阴极附近，形成双电层。
镀液的对流是由内外的机械搅拌和泵搅拌、电极本身的振动或旋转以及温差引起的镀液流动产生的。由于摩擦阻力的影响，越靠近固体电极的表面，电镀液的流动越慢。此时，固体电极表面的对流速率为零。从电极表面到对流电镀液形成的速度梯度层称为流动界面层。流动界面层的厚度约为扩散层的十倍，因此扩散层中离子的传输几乎不受对流的影响。
在电的作用下，电镀液中的离子通过静电力迁移，这就是离子迁移。迁移率表示如下：u=zeoe/6 r  。其中u是离子迁移率，z是离子的电荷量，eo是一个电子的电荷量(即1.61019C)，e是电势，r是水合离子的半径，是电镀液的粘度。根据方程计算可知，电位降越大，电镀液粘度越小，离子迁移速度越快。
根据电沉积理论，当电镀时，阴极上的印刷电路板是非理想极化电极，吸附在阴极表面的铜离子得到电子并还原成铜原子，降低了阴极附近的铜离子浓度，因此，在阴极附近会形成铜离子浓度梯度。铜离子浓度低于主镀液的镀液层是镀液的扩散层。但是，主镀液中铜离子浓度高，会扩散到阴极附近铜离子浓度低的地方，不断补充阴极地区。
电镀印刷电路板的关键是如何保证基板两侧和过孔内壁铜层厚度的均匀性。为了获得涂层厚度的均匀性，有必要确保印刷电路板两侧和通孔中的镀液流速快速且一致，从而获得薄且均匀的扩散层。以获得薄且均匀的扩散层。
就目前的水平电镀系统的结构而言，虽然系统中安装了许多喷嘴，但是电镀溶液可以快速且垂直地喷射到印刷电路板上，从而加速电镀溶液在通孔中的流速，导致电镀溶液在基板上方和下方的快速流速。