電鍍質(zhì)量嚴(yán)重影響PCB和半導(dǎo)體的信號分布、數(shù)據(jù)傳輸速度以及散熱性能。 

本文介紹PCB和IC基板制造商如何利用功率轉(zhuǎn)換技術(shù)（以及必要的工藝/應(yīng)用專業(yè)知識），從三個方面來應(yīng)對優(yōu)化電鍍質(zhì)量和成本的挑戰(zhàn)，包括： 

? 應(yīng)用脈沖技術(shù)（PPR）實現(xiàn)均勻的電鍍效果。

? 通過輸出復(fù)雜波改善數(shù)據(jù)傳輸和熱沖擊可靠性。

? 新一代精確電流控制技術(shù)，實現(xiàn)半導(dǎo)體和高級PCB的最精密電鍍。

簡介

在多個行業(yè)需求增長的推動下，印刷電路板（PCB）和半導(dǎo)體市場將繼續(xù)增長。

5G和數(shù)字化的浪潮下，消費產(chǎn)品、業(yè)務(wù)方案和醫(yī)療器械趨向智能化，以及汽車工業(yè)、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、大眾工業(yè)和通信領(lǐng)域的創(chuàng)新需求，都需要更多更好的產(chǎn)品。PCB越來越精密，需要更好的散熱性能和更快、更可靠的傳輸速度。

飛漲的能源和材料價格正在增加運營成本，推動制造商尋求更高效率和減少浪費，同時提供滿足當(dāng)今頗具挑戰(zhàn)性的技術(shù)規(guī)范所需的質(zhì)量、復(fù)雜性和規(guī)?；a(chǎn)。

設(shè)備小型化需求持續(xù)增長，半導(dǎo)體及其配件變得越來越小，包括半導(dǎo)體組裝所用的平臺封裝。半導(dǎo)體行業(yè)的集成電路（IC）基板與PCB面臨相同的要求和挑戰(zhàn)，它們需要在小尺寸產(chǎn)品上，交付高精細(xì)化的產(chǎn)品。

電路密度的增加意味著銅線需要更薄、更精密，而堆疊變得更厚，因而需要更深的電鍍通孔來實現(xiàn)多層板連接。 

電路板的縱橫比也在不斷增大

幾年前，20:1的PCB還很少見，而現(xiàn)在40:1或更高的縱橫比已稀松平常，這給電鍍帶來了挑戰(zhàn)?？v橫比越高（板厚對比通孔直徑），越難保證電鍍銅的均勻分布。

利用脈沖技術(shù)（PPR）實現(xiàn)均勻電鍍

在通孔內(nèi)實現(xiàn)電鍍銅均勻分布的挑戰(zhàn)

PCB的通孔越窄或越深，就越難以最佳厚度完成均勻的完全布銅。糾正或返工過度電鍍區(qū)域（高電流密度）浪費時間、材料和能源，而長時間用低電流密度電鍍，又會造成資源消耗。 

直流電電鍍（左圖）

直流電會限制均鍍能力，導(dǎo)致電鍍銅分布不均勻。

“狗骨頭”效應(yīng)即是如此。當(dāng)銅在高電流密度區(qū)受鍍時，在通孔的邊緣周圍產(chǎn)生額外的厚度。

使用PPR電流電鍍（左圖）

高效的解決方案是安裝一個精確控制電流的脈沖整流器以產(chǎn)生剝離，使低電流密度區(qū)域和高電流密度區(qū)域均勻，從而優(yōu)化電鍍銅均勻沉積的過程。這反過來又提高電鍍的質(zhì)量，同時節(jié)省時間、能源和成本。

以脈沖技術(shù)提高均鍍能力，獲得可靠的電鍍質(zhì)量

”均鍍能力”是指孔內(nèi)銅沉積量與表面銅沉積量之比。通常，它是指電鍍?nèi)芤涸谛螤畈灰?guī)則的陰極上均勻沉積金屬的能力。因此，均鍍能力是衡量PCB和IC基板電鍍結(jié)果的關(guān)鍵指標(biāo)。

直流電源技術(shù)可以實現(xiàn)70%的均鍍能力，這對于較低縱橫比的電路板來說是可以接受的。

但是，直流電源不足以滿足高縱橫比的電鍍。脈沖整流器可以實現(xiàn)接近100%的均鍍能力（甚至更高），這是高縱橫比的理想選擇。

脈沖整流器以周期性脈沖反向（PPR）波形輸出電流，對于封裝基板和印刷電路板的均勻電鍍和均勻表面分布至關(guān)重要。 

提高電鍍精度的周期性脈沖反向（PPR）技術(shù)

通過單一波形提供電能，通過電流振幅控制波形，設(shè)定時間間隔。反向脈沖可實現(xiàn)剝離，從而平衡低 電流密度區(qū)和高電流密度區(qū)。

復(fù)雜的波形支持多層PCB的開發(fā)

隨著PCB通孔變得更小或更深以及縱橫比的增加，均勻的銅沉積變得更具挑戰(zhàn)性。這就是先進的整流技術(shù)大展身手之際。 

在復(fù)雜的波形中，不同電流段之間的斜坡時間需要小于200μs。

每個電流段對精確度、高精度、穩(wěn)定性和低紋波提出了要求。 

下圖顯示了多段脈沖波形。這種復(fù)雜的波形將保障精密電路和PCB的通孔中能夠精確沉積銅。

雖然先進的整流技術(shù)可以輸出多種復(fù)雜波形，但如何應(yīng)用、解讀和改進這些波形才是關(guān)鍵所在。這就是創(chuàng)建以相位轉(zhuǎn)移為“結(jié)合因素”的定制電鍍方案。   

使用先進的脈沖技術(shù)降低工藝復(fù)雜性

精密電鍍的5G印刷電路板現(xiàn)在無需大量投資或增加復(fù)雜工藝即可生產(chǎn)。當(dāng)跨學(xué)科團隊——化學(xué)專家、電源供應(yīng)商、設(shè)備制造商和工藝規(guī)劃人員——共同努力簡化制造工藝并提高電鍍質(zhì)量和可靠性時，這項工藝的優(yōu)勢更加明顯。  

改善熱沖擊可靠性，同時消除電鍍空隙和凹坑

銅填充通孔中存在空隙和凹坑（如下所示）一直被視為常見質(zhì)量問題。這些間隙會促使過多的熱量積聚并降低導(dǎo)電性。解決這些問題勢在必行，并且 需要復(fù)雜而冗長的制造工藝來處理這些情況。

銅填充的通孔存在 空隙和凹坑——質(zhì)量問題

一些制造商選擇使用替代品（樹脂或銀漿）填充通孔，然后磨平、覆銅，從而消除空隙的風(fēng)險。然而，這種方法也帶來了自身的挑戰(zhàn)。其復(fù)雜的工藝涉及增加勞動力、時間和材料，導(dǎo)致產(chǎn)品不盡如人意。替代材料的電導(dǎo)率產(chǎn)生的不一致會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。  

用銅填充通孔時，應(yīng)該使用能夠輸出復(fù)雜電流的脈沖整流器（PPR）。此功能可以消除電路板填充（ 或橋接）中的空隙和凹坑。這是一種明顯的改進方案，也是一種經(jīng)過驗證的解決方案，能夠簡單、高效和高質(zhì)量地完成表面處理。 

“橋接”是一種填充技術(shù)

具備復(fù)雜波形功能的脈沖整流器是一種行之有效的解決方案，可在保持PCB表面最佳電鍍厚度的同時，有效地逐步填充和橋接PCB的通孔。

隨著質(zhì)量的提高，制造工藝也得到簡化

使用固體銅而非填充漿料填充通孔，可以提高電導(dǎo)率和散熱性，因為銅的散熱效率比漿料高四倍。不僅如此，這種技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)工藝。

復(fù)雜波形整流技術(shù)的進步在很大程度上推動了5G創(chuàng)新的實現(xiàn)，同時將廢品減少了多達(dá)40%，并將 PCB 和 IC 基板生產(chǎn)效率提高了多達(dá) 5.6 倍。

對于復(fù)雜的規(guī)格，需要更精密的解決方案。以KraftPowercon ModuPulse?整流器為例，它們可以在65,000毫秒內(nèi)精確提供多達(dá)32個不同電流段的高度復(fù)雜精密波形。  

它們可以設(shè)置為提供多種波形和相移，從操作角度有效地簡化和優(yōu)化電鍍工藝。

滿足PCB和半導(dǎo)體制造商的未來需求

隨著對微型化需求的不斷增加，半導(dǎo)體元件和配件變得越來越小，裝配它們的電路板也是如此。PCB（印刷電路板）和IC基板（用于為半導(dǎo)體提供平臺封裝）之間的主要區(qū)別在于外形尺寸，尤其是線寬和間距（L/S）。然而，隨著規(guī)模不斷縮小，PCB板內(nèi)線寬和間距（L/S）的規(guī)格現(xiàn)在已經(jīng)接近當(dāng)前IC基板的規(guī)格。

因而，精密電鍍至關(guān)重要。為確保IC基板電鍍的精度和質(zhì)量，必須減小偏差。這可以通過分隔陽極來實現(xiàn)，以控制流向每個陽極的電流，并增加電流精度以調(diào)整每個陽極處的精確輸出需求。通信速度將是同時控制多個陽極所獲電流的關(guān)鍵。 

通過開發(fā)精密整流技術(shù)來滿足越來越復(fù)雜和精確的要求。這需要全面了解電鍍過程中涉及的科學(xué)、涉及的化學(xué)物質(zhì)和電解質(zhì)，以及應(yīng)用這些知識實現(xiàn)預(yù)期結(jié)果的技術(shù)專長。這是一個專業(yè)領(lǐng)域，但由于行業(yè)領(lǐng)先制造商、化學(xué)公司和KraftPowercon的持續(xù)合作和創(chuàng)新，這種能力一直在不斷提高。 

專業(yè)研發(fā)智能電源

從滿足高層次技術(shù)需求到提供升級和安裝服務(wù)，KraftPowercon的專家擅長電源優(yōu)化的方方面面。 

憑借超過85年的整流技術(shù)經(jīng)驗，我們?yōu)殡婂冃袠I(yè)提供精密的電源解決方案，確保質(zhì)量、可靠性和效率。客戶欣賞我們的工作方式，特別是我們的積極態(tài)度和對創(chuàng)新的承諾，以及滿足他們期望的能力。

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