автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Разработка технологических процессов и оборудования для операций гальванического осаждения в производстве электронной техники

ХАРКТВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УНШЕРСИТЕТ РАДЮЕЛЕКТРОН1КИ

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГШНИХ ПРОЦЕОВ I ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОПЕРАЩЙ ГАЛЬВАДРШОГО ОСАДЖЕННЯ У ВИРОБНИЦТВ1 FJ1EKTPOHHOÏ

ТЕХН1КИ

05.27.06 - технолопя, обладнання та внробництво електрониоТ техшки

АВТОРЕФЕРАТ дисертацп на здобуття паукового ступени кандидата техшчних наук

Харюв-2000

Диссртащею е рукопис.

Робота виконана в Хмельницькому виробничому акцюнерному товариств1 (ВАТ) "ТЕМП" та в Харювському державному техничному ушверситет! радюелектротки

Науковий кер1вник: кандидат техшчних наук, доцент Слшченко Микола 1ванович, Харктськин державний техшчний университет радюелектрошки, проректор з науково!" роботи

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор Невлюдов 1гор Шаирович, Харювський державний техшчний ушверситет радюелектрошки, заш'дуючий кафедрою технологи, автоматизацн 1 виробництва радюелектронних засоб1в та електроннообчислю-вальних засоб)в

кандидат техшчних наук, професор Оксашч Анаташй 4; Петрович, 1нститут еКОНОМЖИ 1 НОВИХ ТСХНОЛОПЙ

(м.Кременчук), завиуючий кафедрою комп'ютерних систем та автоматики

Провщнаустанова: Науково-технолопчний концерн 'Тнститут

монокристал1в" HAH Укра'ши, науково-дослщне шдд'шення лужно-галоУдних кристашв, м.Харюв

Захист вщбудеться грудня 2000 року о 1315 годиш на засщанш

спещал1зовано1 вчено!" ради Д.64.052.03 у Харивському Державному техшчному yniBeponTeTi радюелектрошки за адресою: 61166, м.Харюв, пр. Ленша, 14, ауд.13.

3 дисертащею можна ознайомитись у б1блютещ ХТУРЕ: 61166, м.Харюв, пр.Лешна, 14.

Автореферат розкланий "_" листопада 2000 року

загальна характеристика роботи

Ai: fva.ii.nicTi. тем». У виробницт радюелсктрошю! апаратури (НА) - в технолог» мзкрослеетролшг ¡ приладобудування, важливе mic-це зайыас гальванотехшка з II разномашттастю специального техиолопчного устаткування, техполопчнихпристрот i оснастки.

Тема дисертацп безпосередньо пов'язана з дос.шдженнями i реалЬашао технолопчних npcujecie (TIT) гальванотехнжи при обробщ друкованих плат (ДП), багатошарових друкованих плат (БДП) i тдкладок MÍKpo36ipoK, а також в обласл регенеряци та утишзацн технолопчних розчишв, промисиових вадхо/рв i промивних вод.

Електролшгпшй метод осаджешгя застосовусться для створсння контакгних систем на дцелектричних нщкладках з поиереднньо нанессною тонкою штткою, для сгворепня внпрямляючих 6ap'cpÍB Шотки, для отримання об'емних контакт - вихсщв до активних далянок нашвпровщникових структур, виготовленшг вшьних i контактяих масок, створелия блгатсртвневих розгалужень па гнучких псииамщних комутацпших платах ВПС; отримання антикорозшних, знососташих та in. покригпв па виробах електронно'1 апаратури (ЕЛ) (шпвки Си ,Zn, An, Ag, Сг та in.). Певш ycnixH ниш отримаш в технологи виготовлення БД11 з застосуванпям Х1М1Ко-гальватчно) метатзацн" для створсння багатошарових з'еднань, що дозволяе пщвнщити щшьтсть монтажу БДП, скоротити число контаюпв, зиизити тривашеть техиолопчного циклу.

Використання снещалышх матершл1в i xímÍ4hoí технологи бере за основу гехшчш, скономлчт та еколопчш проблеми, що пов'язаш з виробничим циклом, робить акгуалъним инталия про охорону иавколншнього серсдовхпда та людей, зпимтих у сфер1 виробннцтва, забезпечення безепчних систем водокористування, р1зномаштиих метод1врегенерацп.

Висога внмоги до ТП, ix автоматизацп та ре&тоуючого ix устаткування, постшне ужорсточення цих вимог породжуе бурхливий розвитотс та появу новнх прогреенвних технологи! i устаткування.

Все вшцевикладепе обумовлгос актуалыпеть проведсиих дослщжень, оскшькп тема диссртаци безпосередпьо пов'яэана з доондженнями i реал^защгао процемв гальванотехнйси при обробщ ДП, БДП i нщкладок MÍKpo36ipoi< та розробкою устаткування для pÍ3HHX onepaniií гальвашчного осадження, частково для швидюсно! метщнзацй вироб1в, для регенерацп та утшпзаци технолопчних розчишв, промислових вщход^в í промивних вод.

Зв'язок з науковтш програмачи i планами. Дисертавдйна робота виконувалась у вщиовщносп з державними науково-техшчними програмами з техиолопчного забезпечення створення систем спещального прнзпачения Мшмашпрому Укра'иш. Проблеми, що розв'язаги в poGcrri, стали природним теоретичним узагалъненням результатов НДР i НДНКР по просктувашпо та. внровадженто устаткування для рипомаштшк операцШ техиолопчного циклу в галуз! виготовлення вироб!в PEA на заводи "Теми" (м. Хмелышцький).

Метою роботи е дослдасенпя та розробка фЬико-Х1м1чних [ технолопчних процеав швидюсно! метал1зацц при обробщ друковалих плат, тдкладок мкрозб1рок, способ1в керувення процесами гальватчиого осадження 1 розробка устаткування для р1зшмаштних операцш гальванотехшки та виршсшм еколопчиих 1 екожапчних проблем (використання дороюцпших метал1в тощо) у технологи внробництва ДП1 вироб1в шкроелекгрошки.

Для досягнения поставлен о! мети иеобхщно шгршшти таи завдаиня:

1. Видшгш групу г.араметр1в 1 мегод1з формування рельефних елеменпв иокриття тдкладок. мкрозб1рок, ДП, БДП та обгрунтувати Гх вплив на яюсть покриття при швцдыснШ метал1заци'.

2. Провести ашиптико-експерхшентальш досл1джеш!Я електролтв 1 поверхнево-активних речовип (ПАР) для процеав гавидюсного гальватчиого осадження мда.

3. Провести експериментальш дослщження процеав гальватчного осадження мда при швидюсшй метал1заци у вис>адних потоках 1 при струйнш обробщ вироб!в.

4. Розробити способи керування процесом гальвашчного осаджешгя.

5. Розробити принципи побудови 1 компонування автоматичних лшш та вигаговити експериментальний зразок .'пни для швидкюшй гальванообробки плоских деталей (плат мжрозб1рок 1 ДП).

6. Провести аналтнсо-експеримешитый дослщження з вилучення мeтaлiв з технолопчних розчшйв 1 розробити устаткування для електролипчного осадження речбвпн.

Наукова новизна лоботи визначастьсятим. що:

1. Встановлена залежшсть величини критичного зародку, вшьно! енергп утворення зародив, пшидкослч зародкоутворення 1 щшъност! струму вщ кристал1зацшно1 перенапруга.

2. Одержано поляризащйш крив1 на стацюнарному елеюгродо та дисковому елекгрод1, що обергасться, яы дозволяють керувати процесом, провести шдб1р прискорюгочих добавок до електролтв 1 забезпечити щшьшсть струну 2002000 А/дм2".

3. Одержано взаемозв'язки м1ж швидкюгю протоку, товщиною прикатодного дифузшиош шару, швидюстю осадження 1 товщиною осадження покригпв та IX яюстю.

4. Вперше розроблено cIIOciб керувашш процесом гальвашчного осадження, який полягае у тому, що з урахуванням гщродинамганих косфвдотв I прспюзованоп) значения виходу по струму, встановлгоегься значения твидкостт протоку електролиу, що забезпечуе шдтркмку ефективно! товщшш дифузппюго шару, потргбну швидасть осадження 1 шлрйбну ягасть покритгя.

Практична цЬписть робот» полягае в тому, що на оеновг теоретичних 1 експерименгалышх дослщжень створено:

1. Тсхнояончне устаткування (макетш зразки) для рщиншй обробкп вироб1в при гальвашчному осадженш метал1В 13 використашмм у склад модушв вщмиваиня та уловлювания, в системах, що мають зворотке водопостачання та регенерадш.

2. Сиетралышй технолопчний пристрш (ДМУМ 031.312.026) для електролпичного осадження речотш, переважпо дорогоцнших мегалт; Ь використанням у системах вщминаиня установок позолоти, що мають систему зворотнього водопостачання i регснерацн, яюш впроваджсшш в установку (ДМУМ 003.249.030) упглпацп золота, ср1бла, кадшю з промивних вод гальватчпих виробшщтв. Рипшй екоиошчшга ефект при впроваджент одпкл установи! складае 62,3 тис. грн.

3. Розроблена та впроваджена у виробництво автоматична линя ("Метал-Д") для метал^зацп плоских деталей (ДП i плат м!крозб1рок). Виготовлено сксперимснталышй зразок лши, яка забезпечуе зниження потреб у плотах, eicoiroMifo в егюжлвант енергп та вдвшдепня продуктивное^ npani в 5-10

pa3iB.

4. Розробки технологпного устаткувашгя захшцеш авторсышми евдоцтвамн № 1482247, № 1507883, № 1545660 i внроваджеш на завод! "Темп" (м. Хмельницыйш).

Осойистнп виссок автора. Дисертащя е узагальненням дсюл1джень, що виконувалися автором самостшно i разом з колетами по робст. Автор особисто ииконав досдщженяя uui;rxm реал1зацп npoiieciu швидюсно? мстал1зацп, cnocoois керування ироцесами гальвашчного осадження, брав актпвну участь у розробщ конструкцш спец1алыюго технологичного обладнання та устаткувашш i в постанови! експериментальних доавджепь гальвашчного осаджешм метшив на плати тонкошивкових MiKpo36ipoK у складд модутв вщмивання та уловлювання. Дисертант зробив чималий внесок в штерпрстаппо одержаних результата i написания наукових робгт i3 шшавторами.

Апробащя роботп. Основы! результати роботи доповщалися на науково-нрагсгичпому ceMiuapi «СТО (спещальне технолопчне обладнання) для нанесенга ximimhiix i гальвашчних покритав», (м. ЛенЬирад, 1987 р.); на науково-теоретичшй конференцц «ГБдвищення еколопчно! безпеки гальвано-хшгпшх процеав у мтробшпггш друкованкх плат», (м. Санкт-Петербург, 1993 р.); на науково-практичному cejiiiiapi «Удосконалення технологи та шдвитцення ефектнвпосп впробництва друкованих плат i сунутпього устаткування», (Москва, 1995 р.), на М1Жнародштх конференциях «Теория i техшка передач!, прийому та обробки шформаци», (м. Туапсе, 1999р., 2000р.). Заирононоват розробки використаш i ппропаджеш в устаткуванш, створеному як на доелiдно\ty виробництв1 ОКБ РМ «Титан», так i на завод! «Темп» виробничого об'еднання «3ipHinw», (м.Хмелъницышй).

ПуйнкацГь OcuoBiii результати дисертаци опублковаш в н'ятьох стаггях (фахових видениях), тезах доновщей на науково-практичнпх семшарах i конферешиях, 3BiTi з НДР i захищет тръома автореькпми евщоцтвами.

Структура та обе яг робот». Днссртапшпа робота складасгься 3i встуну, и'яти роздипв, висновюв, списку внкористаних джерел, що включас 98 найменувань, мютитъ 152 cropimai основного тексту, 34 рисунка, 11 таблицы

J

осношши запет робот»

У истум! обгрунгована акгуалыпеть теми диесртаципкд робота, сформульована дзета та завдашм дослщжснь, виевклено лаукову новизну га практичну щншеть отрнманих результатов, наведет вщомосп про апробацио роботи та стисло в;исладе:шй змкт роботи.

У нершому роздц» узагальнеш iiayKOBi публшацн, що характсризують термодинашву i мехашзм процесщ тичного та електролггичного осаджешя rnapiB. Розгляйуго основш закожш1рносп формувашш структури шгшок на платах i шдкладках. Проанашзоваш ф1зичш основи процешв зародження i росту hoboï фази, що дас можливють проведения анашзу впливу ф1зико-лминих i технолопчних факщпв на структуру та язасть осаджсних inapiu i вкбору напрямюв дослщженъ.

Теор1я утворення зародив ствсрджуе, гдо для того, аби конденсацк шдвки була стшкого, необидно подолати так званий бар'ср зародкоутворення. Тому на початковш стади зросташш шари будуть мати остр1вну структуру. При бшышй величиш бэр'еру утворення зародив утворюються велии критичш зародки i мала юлыаегь зародив, гов'язаних з низькою шнидгаспо утворення. При малому Gap'qxi зародкоутворення ироцес характеризусться малою величиною - г* (pafliyc критичного зародка) i високим значениям - v3 (швидюсть зародкоутворення). ГЪпвка, яка складасться з велико! кшькоеп др1бних ocrpiBKÎB, iio-першс, стас суцшьною при вадносно малому зиачеши ссредньо! товщтт i, до-друге, матиме бшьш дробнодисперспу структуру, шж шпвки з великим - г* i малою величиною - 03. Це, в свою чергу, впливае на яюсть та елекгрнчт атастивосп одержаних xuapiB. Таким чином, auajiis впливу технолопчних параметров за г* из та AG* (ziG* —вшьна енерпя гетерогенного утворення зародка) може в пер тому наближенш дати вщновда на характер ïx взаемного внлйву i зв'язок з електроф1зичнимк властшмстями одержашгх uiapin.

Теоретичшш aiulii'i гетерогенного зародження та зростання hoboï фази приводить до таких основних сшввцдаошепь:

•Ч* т

(2)

к V N t ■Ч" )

V, =CN 4-

exp

хг.

■ \G ,-2ДG"

(4)

2 kT

де: AG" — термодинашчнин погенщал при ковденсаци одинцщ об'ему; а12 -питома м!жфазна енерпя новерхш розд]лу ковдснсат-шдкладка; V -молекулярний об'ем; Ni- i NT - юлыастъ молекул, що рухаються до поверхш ковденсацп та вшходять ni/s, ncï в уморах проведения процесу; NilNÎ - cryniiib

перенасиченкя; в - контактний кут змочування; А- вшьна снерпя агсгиванп десорбци; АСпд - еперпя активацн иоверхнево1 дифузн.

Псренасиченпя при елехтрокристатзацп еюнвалентно крисгшпзацШному перенапружешпо

(5)

& Сняс

?1Ш1яння (3) маевигляд: АО*—К]_!__(6)

1 Пкп

де: Я - универсальна газова стала; 7, - валенттсть юшв, що розрдджуються; Р - число Фарадея. Цьому зкачешио Ай* вщпошдас г* - —(2®12 ) / (г Р г|кп2)-Ймов]ршсть утворення такого зародку, а отжс 1 швидюсть електроосадження, що виражено через щш>щсть струму, скспонешцалыю залежпть вщ епсргц

Ю*

зародкоутворення: / - К2£ лт ' . (?)

Осюльки для утворешгя зародив пoтpiбнa бшын висока переиапруга шж для 5х росту, то визначеш технологгчш параметр!!, що сприяють збьлъшешло переиапруга або кат одно! поляризацЦ, стимулюють утворешгя др1бнозернистих пшвок. До них належать: нрлыпстъ струму, температура елетстролпу; концентрацк юшв метату; концентрацщ спещальних добавок органгших 1 неоргатчних речовин в електролгг, характер адсорбцй ашошв, катюши та шлих часток.

Швидюсть електрох1м1чного осадженпя визпачасться стадгао, яка проткае з найменшою швидюстю. 1Цею стадкю може бути сиовшшеннй перенос юшв до катода, що викликае концентрацшну перенапругу; сповшьнсне розрядження штв внаслщок 1х пдратацп або сольватаци, що викликае • електрох1М1Чну перенапругу; повшыге зростання кристшпчного осадку пов'язаие з повшыгою дифуз1ао атом1в до мкця росту кристагпв 1 високою енерпею утворення зародюв, що викликае кристгиизацшну перенапругу.

Л и ал и процейв масопередач! в електролт 1 поблизу поверхш тдюгадки дозволяс улрадяяти режимами елекгрешзу 1 впливати на ступшь переиапруга та структуру гоивки.

Режими електролпу по-р1зному впливають на структуру шйвок. Гйдвшцення щшыгосп струму (/') в бшьшосп випадгав сирияе утворенню др1бнозернисто! структури, що поясшоеться збшлпенням активних одночасно зростаючих дшянок на поверх1п катода. Однак при вельми високих г можуть утворюватися пухю тншш у виглядг дендрттв. Швидюсть осадження гонвки та й як¡с'п, (однорщтсть, компактшеть, бездефектсисть) кр1м режим1В осадження визначаються поляризащйними явищами бшя електро;нв; розсиовалыюю чдатшетго електролпу; сторонними включениями в електролт.

Ослабления иоляризацшних явищ б1та електродт можна домогтися барботащею, коливанням кагодно! штанги, живленням аперюдичним струмсм, введениям компиексоупторювачт до складу елекгролггу. Стаб4лыистъ умов металтцп можлива тшьки при незмпшш концептраци юшв металу 1 при стабиыпй поляризаци елекгредав, що вщповщае докладенш напрузь Цьому

заважае концентрации!;.! шляризавдя (результат нобчних газовидшяючих процеав бшя електродав при дисоцтцп води) i xÍMÍ4Ha поляризация (результат обмежено! шввдкосп нроткаючих реакцш внаслщок сповшлено! дисощацй комнлсксних íohíb металу). XiwÍHHy поляризаццо можливо усунути введениям комплексоутворювач1в, що збтьшуютъ елсктропегатившсть потеюдаду. Щ пояяршаци можливо посяабити також перемйпуванням приелекгродного шару.

Розсшвальна здаппсть слехтро;йту характеризуе pÍBiioMipnicTb осадження на шгонц катода, в отворах i на складнях профшях. Для збшынення розсшвально! здатносп в склад! ваши вшсористовуються дапергатори, що знижують в'язшсть приелекгродного шару електролпу, та поверхнево-акгивт речовини.

Зпдно з впчизняного i заруб1жлою пормативно-техтчиою докумен-тащао, мшмальна товщина Си в отворах повинна бути не менш шж 25 мкм. При цьому на поверхш шдкладкн в залежносп в!д застосованого еяекгролпу i режиму осадження утворюегься Си - осадок товщиною 35-75 мкм. Враховуючи те, що швидюстъ гальвашчного осадження за гёиуючою технолопею, як правило, не перевищуе 1-15 мкм/хвил, час обробки складас 25-30 хвилин, що в 10-15 раз1в бшьше шж час решти шших технолопчних операщй. Аналопчний висновок можна зробити в1дносно процесу гальвашчного осадження сплаву Pb-Sn тому, що рекомендована товщина оетаннього в отворах та на поверхш ДП вщповщае 3-5 i 12-15 мкм, а швадюсть осадження - 0,5-0,7 мкм/хвил. Отже одним Í3 основних завдань щдвищення кродуктивност! обладнання та якост1 осаджених uiapiB при виробницта ДП е розробка cnocooiB i иристрош для швидюспого гальвашчного осадження метал;в i сплав1в.

Ретельний анатз термодлнамгки i кшетики процеив осадження ieiíbok i фактор!в, що впливають на мехашзм процес!В осаджешш i яисть гойвок, а також шл-txíb керування процесами, дозволяе сформулювати оеновш заедания дослщжепь: розробку npouecii! нншдкюно! метатзаци друкованих плат i пщкладок MÍKpo36ipoK; розробку ciiocooin керування процесом г&льванопокригтя вщювщно до жонцепцп едино! автоматично! лпш; розробку BapiaHTiB конструктивиих piinern. устатку ваши для електрохЬичпо! обробки виробш з примусовою подачею елекгролпу в зону покриття; дослщжешм еколопчних аспектт гальванотехтки та питань регенерацн вщпрацьованих розчшпв i промивних вод.

У другому ноздип проведено анал13 процеыв швидысно! метайзацп i ншгав И реащзацц. Здшспено експерименгалыи дослщження елекгролтв для гальвашчного мишеиня в процесах шввдюсного осадження. Розглянуто шляхи пггеиеифкацп ироцешз гальвашчного осадження. Описано способ керування процесом гальванопокриття. Розроблено устаткування для обробки вироб!в PEA у виехцдаому noToicy. Наведено результата вииробувань процесу швидюсного гальвашчного мщнення Í3 шрчанокислого елегаролпу, а також результата швидисного осадження сплаву Sn-Pb Í3 борфтористого електролпу на установи струминно! меггалгзаци. Проведено досшдження швндмсно! метал1заш! h комплексных елекгролтв при введенш в них прискорюючих

добавок, пщ д1ао яких мехатзм елекгрокристал1заци металт може переходит з електрох1м1чно1 в дифузшну область.

При анал1з1 прннцишв шввдюсио! метал^зацй необхщго враховуЕати види поляризаци: 1) поляризаццо розрдцу, або х1М1Чну поляризащю, що спричинена сповшьненням переносу носив заряду через подвшний електричний шар; 2) кристал1"защйну поляризацпо, що снричинспа утрудненням проникнения в кристашчпу реннтку адатом1в теля розряду; 3) дифузшну поляризацио, що спричинена сшшльненим тдводом частинок, ;т розряджаються на елеьсгрод1 гз загального об'ему; 4) реакцшну поляризацию, що спричинена невеликою швидюстю хлмтю! реакцн перед розрядом ¡отв. Залежно вщ :пмпуючо1 стади розр!знюють дифузшну та електрох!м1чну инетику. Для дифузникл ынетикя, якщо припустили концентрацию шшв, що розряджаються поза дифузШшм шаром послойною, а в дифузшному шар1, що змнпокяъся лшшно, то значения щшыгосп струму па катод! визначасться виразом:

-¿1Ю(С0 -С)

3

де: д - товщина дифузШного шару; В - коефщент молокулярноТ дифузн; (С0-С) -р1зниця концентрацш в об'Ш11 б1ля поверхш електроду.

При збшьшенш инльпосп струму концентрация юшв быш поверхт електроду зменшуеться; гранична коицентрагця шшв, що розряджаються, стае нульовою. Тод[ вир аз (8) лриймае виглад

* ~ з ' у>

де: ;7р - гранична (найбшыпа) щшьшеть струму.

Змша ногапцалу ел с ирод ¡в Д <р, що викликана «ротпеанням струму при дифузшних утрудненнях, описуеться рншяниям

= (Ю)

АналЬ залежносп (10) показуе, що при збьчыленш щiльнocтi струму потенщал катода зсуваеться в область бьтьш негативних значень ! при наближенш до 1гр поляризащя необмежено зростас. 3 вкразу (9) витнеаг., що /,,, с величиною протилежною товтциш дифузшного шару 1 при <5-»0 може необмежено зростати.

При електроосадженш м етал у в стацюнарних ваннах величина ¡гр обмежена дифузшшши процесами, тому збглыпення швидкосп осаджевня через шдвшцення щшыюсп струму неможливо реатзувати. Ефективною М1рою годвищення ¡гр через зниження дифузшного шару е неремниування.

Запропонована в робот! концепщя штенсифшацн процесу гальватчного осадження, заснована на викорисганш устаткування струмшшого або проточного типу. Проведено Д0сл1Дження масопереносу у випадку прнмусово! циркуляцц ел'&стролпу, одержат взаемозв'язки мок шввдк1стю протоку, швидт-аспо ссадження 1 товщиною осаджеиих пoкpиттiв. Виявлено, що при збшлгешп пнлздсосп протоку вщ ^е=500 м/хвил до Ле=1000 м/хвил товшииа

црикатодкого дифузшного шару зменшуеться 1цд 1 до ОД мм. Викороютапня турбулозатор1в поток>' при /?е=1500 м/хвил дозволяс знизити товщипу дифузшного шару до 0,008 мм. Засюсртния примусовоо подач 1 слектролггу мщнення {Си4 - 30-50 г/л; Н2^Оа - 180-200 г/л) дозводяе одержати роботу цильшстъ струму 200-2000 А/дм2. При швидкосят огротоку 800 м/хвшх Ь сульфатного слектролоту нпселговаошя шкркгтя осаджусться з1 швидкютю ~ 50 мкм/хвил. Таким чином, перем1шувапня дозволяе значно збшылити /гр 1 вщповщно змсншити шнцентрацшну подяризацно.

Процсси Т1льки з концентрацшною та xiмiчнoю поляризащао зустр1чаються рвдко. Вони характерно для прост их (без добавок) 1 щатстих електролтв. Для електролтв з активацойно-дифузШною природою поляризацп штенсифтащя перемошуванням значно менш ефективна; для електролтв з чисто ммлчною природою поляризацн — зовсом мало ефективна. От же, для здшенення ефекгивноо ¿нтенсифкацп нроцеив осадження з електролтв двох остантх типов необхщно застосувати спещальш методи.

Зпдно з тсоретичними копцепщями процесов в системах швидгасноо металпацп 1снуе 3 тини розподшення струму, яю обумовлюють рознодиоення галъвашчних осадив. Первинне розподшення виникае через охнчне пад1ння напруги в коьирщ 1 обумовлено конструктивнимн параметрами ко>,ирки. Вторинне розподшення струму зумовлене наявшетю електрох1м1чно1 поляризацп. При цьому тдвищепня розедавально'о здатносп слсктролггу через вторинне розподшення можна досягти тдбором вщшявдних добавок 1 внутршньоддерних засгулгашв потенщалоутворюючого юну. Третшше розподшення струму обумовлене виникненням дифузшноо поляризацп, що описусгься в умовах стащонарошх гальватчних ванн р1вняпиями (8)-(10). У випадку швидисного гальваночного осадження, що здйсшоегься за допомогою перемошушшя, математичне модешовання процесу ускладнюсться, третиннс розподшення струму стае критичним 1 обумовлюе хад процесу. Це поясшосться тим, що пдродишппчш характеристики потомв електролтгу по понерхио провщниыв 1 в середиш перехдашх створов значно вщпзняються.

Не])1вном1рп1сть перемппування викликас неровно шр ну дифузойну поляризащю. Де перемпнування вище, швидкость осадження зростае завдяки знижеонпо дифузшного потенщалу. В отворах, де перем1шуванпя менш штенсивне, величина дифузошкго потенщалу шдвшцуетъея \ швидюсть осадження спобшьшосться. Накладення на цей процес третинного розподшення струму значно посюпое картину нср1вцом!рното осадження покритпв.

1шшш припдиповим ускладкенням при здШсненш швидысноо мстал1зацп е проблема якосп осадив. Як ыдомо, структура покрнггя вкзначастъея швидоастю утворення кристалочних зародюв у3 о швидистю зростанпя Офисталу. Перша - пропорщйна величит поляризацп, друга - нцлыюсп струму. Чим вище у3 1 нижче швидисть зростанпя, тим бшын яюсш утворюються шнвки. При швидкюнш металозацн, високих щшькостях струму 1 низьких значениях дифузшноо поляризацп ця умова, як правило, не виконуеться.

Таким чином, здшенити процес швидгаеного гальвашчоюго осадження п дростих елехтролгпв (нанриклад, Ырчакзкнслого електрол>ту мщнення)

нсможливо через кер1внот.прне осадження, що обумовлене третишшм розподшенням струму, 1 попршенням структури покригпв. Вир!шення них проблем у системах пишдкюпош осадження Си можуть бути досягнул використанням оргашчних добавок, що екладаються з трьох компонента (номй, вир^внювач 1 пркскорювач). Пздб1р добавок з потенциалами адсорбцн та десорбцн, яга вщповвдаготь третшшому розгодтенню струму при задапому пдродинам1чному режим!, дозводяе достатньою лирою вир!вияти значения поляризапд по.тй иоверхш ДП, в тому чист! в отпорах.

Дослщжено вилив бшып шж 40 ПАР на властивост! мщно! фольги, макроструктуру, вихщ по струму ! поляризацио при електроосадженш Си з електролпу Си^04-5П20 - 200 г/л + Н^Ю^ - 100 г/л в умовах циркуляцн, що забезнсчуе 50-кратну змшу електролггу за годину. На тдсташ дослщжень для мцнюго нокриття з найкращими властивостями рекомендуеться втсористапня добавок у юлькостях: алкоион <9С-2-0,005 г/л; проксамии 385-0,005 г/л; дисольван 44-11 -0,005 г/л.

Для ниршення ироблеми швидюсго! метал!зацн вивчено застосувапня електрол!ту, що безперервно циркулгое, в умовах нестац!онарного процесу.

Результата досладжеиъ швидкост! осадження мщ! для 1Пашстих електролтв у залежност! в1д щтлкхт струму ! катодного виходу по струму в табл.1 :

Таблиця 1

Щшьшсть струму, А/дм2 Швндгасть осадження мад!, мгсм/год при Т]к, %

40 50 6» 70 80 90 100

1 2 3 4 5 6 7 8

0,5 5,3 6,6 7,9 9,3 10,7 12,0 13,2

',0 10,7 13,2 15,9 18,6 21,3 24,0 26,6

2,0 21,4 26,4 31,9 37,2 42,6 48,0 53,2

3,0 32,1 39,6 47,9 56,0 63,9 72,0 80,0

4,0 42,8 52,8 63,8 74,4 85,2 96,0 106,6

5,0 53,5 66,0 79,0 93,0 107,0 120,0 132,0

Практично повна вщсутшсть дифузшно! поляризацп в умовах нестацюнарного електрол^зу з безперервною циркулящао розчнну, з одного боку, значно знижуе розсновальну спроможн!сть електрол!т!в, з нппого -невипдно зм!нюе сн!вв!дношення швидкостей утворенпя зростання кр1гстал!в. У проведших випробуваннях на макетному обладнашн для сгрумишкй метал^заци наведет м!ркуваиня знайшли експериментальне пщтвердження.

В умовах струмшшо! мсталтацп при щшыгостях струму до 15 А/дм2 дифуз!йпий шар повнютю або злачною лирою руйнусться. При цьому утворюсться неяюсне крушюзернисте покриття з високого шорстюстю, накидами, дендритами темно-коричневого колъору. Розкдад по товщшн до 100% ! бшыне, повторюс розподшення струменя по поверхш. При щшыгостях струму иоттад 15 А/дм2 завдяки зб!лыпеншо швидкост! осадження величина дифузШпо! перенапруги зростае, осадки стаготь гладкими, др!биозернистими, розподщення за товщиною шлшшуеться.

Лэдвшцейня розздювадьнсм спроможноот електролтв в умовах нестационарного електрол1зу 1 иолшшення якосп осадив можна досягнуга впровадженням добавки одного класу - добавки, що обумовлюе елеюрошпчпу етад1ю, яка пер еду е дифузшному ходу процесу. Отже, добавка ПАР повинна р1виошрно адсорбуватися па новерхш катода I забезпечувати поляризацио 100-500 мВ, при досягаенш жо1 процес -надагн повинен контролговатися дифузшною етад1ею. Наявшсть елекгрох1м1чно1 стадн внродовж процесу осаджения дозволяе тдвшцити розсдювальну сироможшсть завдяки вторинному розподаленню струму 1 полнпштк якють осадку шляхом збтшення шввдкоеп зародкоутворення. Прикладом може служити добавка тюцетамиду, що збшьшуе поляризацда електровидшення Си на 200 мВ.

Вище йшла мои а про викориетання електролтв, осадження з яких коитролюсться дифузшними процесами. Быышсгь техиолопчних иокригпв з необхщпими фушацоналышми характеристиками можливо одержати тшьки з комплексшгх електролтв, для яких явища катодно! поляризацц мають активпо-дифузШну природу. Мтеясифкащя перемипуванням у цьому випадку малоефективна Пщтвердженням служать результата винробувань шввдюсного осадженпя сплаву 5п-РЬ, що одержан! на макетному обладнанш струмишки меташзацп з борфтористого електролпу.

Випробування показали, що ях1еш покритгя осаджуються при щшьностях струму до 3 А/дм2, подальше зростання щшьносп струму приводить до резкого попршсння струхтури покритв. Цс пояснюсгься тим, що значна величина елсстрстшчгкн поляризацц при малих щшыюстях струму забезпечуе одержання яшсних осадив сплаву Бп-РЪ. Збшынення щшьноетч струму приводить до подалыпого зростання електрох1м1ЧИ01 поляризацц, а при значениях щшьнос-п струму понад 3 А/дм2 процес пропкае в умовах блшьких до граничного струму, при цьому осаджуються губчаст! осадки. Збшыцення щшьносп струму до 10 А/дм2 1 бшыпе змицуе величину поляризацц в елсктрох1шчиу область так, що стае можпивим проходження ноб1чио1 реакци видшепня водню. Про це свщчить зииження виходу по струму 1 значна крихвасть покриггя.

Проблема швидккио! метагазащ! з комплексних електролтв може бути вир!шена введениям прнскорюючих добавок, шд д!сю яких мехашзм електрокриетал1заци метатв переходить в електрох1м1чно1 в дифузшну область. Виникае прискорення розряду катютв метатв анюнами галогендов, тюмочсвини 1 родашд-шнами.

Для з'ясування впливу прискорюючих агенпв на катодшш процес в етшещцамптових елекгролтх меднения дослщжено поляризащган крив! на стацюнарному елекгрод1 i дисковому електрод1, що обертасться, при концецтрацц добавки (шрофосфату иатрио) 0,2 и 0,4 моль/л. На потенцюстичнш кривШ при потеши ал 1 0,2В спостер1гасться хвиля, що характеризуется зростанням щшьносп струму. Ефскт пов'язаний з адсорбщсго добавки на поверхш катоду 1 можливою участю И в утворенш поверхневих комплекс)и. При цьому иолегшення розряду ioнiв Си завдяки переносу еяектрока но »шутршшьоэдерному мехашзму усувае утруднення

едактрсшмгаюго характеру I сираж; переходу процесу в дифузшну область. При нодальшому зрослаит потенциалу процес зиов контролюсп.ся електрох1м1чного полярпзашею. Це свщчить про те, що в етшенд!эмшовому електролт добавка адсорбуеться поверхнио катоду селективно (в облсси потенц[ал1в, близьких до 0,2В). Аналопчний шдшр прискорюючих добавок можливий i для шпшх жомплекишх електролтв.

Проведай достижения визначили шляхи пггенсифжацп процесу гальватчного осаджеши 1 дозволили розробитп способи керування ироцесом, ЯК1 полягають у тому, що для одержання внсокояюсного покриггя в еяекгролт, що рухасться, необхщно встановити значения швидкосп протоку електролпу, яке забезпечуе пщтримку ефектнвно1 товщини дифузпшого шару.

Поставлена мета досягастъся тим, що встановлгоються пдродшшпчт зсосфпценти, яю. враховують зм1ну виходу за струмом вщ температуря, гшльносп струму, концентрацп 1 швидкостс протоку електролпу. 3 урахуванням в!шиву пдродинамгчшх факгор1в розраховусться зведене значения виходу за струмом для оброблених деталей 1 визначаеться значения виходу за струмом, що прогаозусться для пастушки' гпдвюки. Визначаютъ також необхщшш струм, що забезпечуе одержання номшалыкм товщини покрштя. Псшм з урахуванням експеримептальних значень концентрацп шароутворгоючого компоненту бшя поверхш електроду та коефпцента дифузц Д визначають товщину дифузШного шару &ефф 1 швидюсть потоку V електролпу, що забезпечуе 6ефф

I

(П)

V = 3,33 , (12)

д'ФФ

де: т - кшьюсть eлeIа■poдiв; I - середнш лпшЪпш розм1р логериття виробу.

Значения струму 1 швидкоот протоку, що необхщш для дашго процесу, встановлтоють у робочй ваши при надходженш пастушю! парти деталей.

Результатом вивчення законом]рностей процесу метал1зацп е розробка спещального технолопчного устаткування для Х1М1чно"1 та електрох]М1ЧНо1 обробки вироб1в з примусовою подачею електролпу в зопу обробки. Запропоновано устаткування для обробки плат методом поливу з форсунок та проточного типу.

Гнтенсифкащя процесу гальватчного осадження, засновала на використашп пpoxiднoгo обладнання струмииного або проточного типу, що забезпечуе збшьшення пцдыгосп струму завдяки безперервному перем1шуваншо, вщкривае широк! можливосп процест 1 дозволяе пщеищйти швидккяъ гальватчно! мегатоацп.

У треп.ому роздц» проведено аншиз технолопчних процсслв стосовно концепцн едино* автоматично! лпш, проатипзовано конструктивш особливосп устаткування для автоматизовапого впготовлення ДГ1, пщкладок мiкpoзбipoк 1 запропоноваш логл конструктивш ршгення автоматично! лпш для метал1зл:ц"; плоских деталей.

Концепция единся автоматично! лшп будустъся на принципах контролю техпроцесу, а не контролю виробу. Ршення багатьох проблем - у прохщних системах з циюгпчшш транспортшш механизмом. Використання прохщних струминннх або проточних модули) вертикального типу дозволяс значно скоротнти вцробнич1 плопд, змепшнти об'ем електролтв, зннзши енерговитрати завдяки зменшенню шлужжхлл вентилящйних систем 1 вщкривае мождивосй для штенсифжацп процеив гальвашчно! метал1зацн.

Aнaлiз ТП показуе, що для будь-яко! субтрактивно! технологи технолопчш операцп, що пов'язаш з нанесениям рисунку, розчленовують процес на 2 частики, яю неможливо решпзувати на единш лшн. Бшышсть розглянутих операцп техпроцесгв протисае за 2-3 хвилини, за винягком гальвашчного мщнення 1 нанесения покригтя Бп-РЬ. Таим чином, для едино! автоматично! лшн при субтракгивних технолойях необхщно значно штенсифлувати операцп гальвашчного осадження. Для цього необхщно створитк спещальне технолопчне обладнання з примусовою циркулащсю розчину 1 використовувати спещальш добавки до розчишв електролтв.

При адитивнш технологи х1тчш операцн виготоачення ДП виконуються мокрими способами 1 можуть здшснюватися в единому техпроцее1, що реащзуеться в едишй автоматичшй лшн. Тривал1еть вах обробок кратне 2-3 хвилинам, що дозволяе кожну операцно здШснювати в однш, максимум у двох модулях, при цьому значно скорочусться довжина лшп 1 не потребуе штенсифкаци жодного Ь npoцeciв, за винягком хдмгаюго мщнення. Слщ вщзначити, що ¡нтенсифпсацпо х1м1чнош мщнення неможливо здшснити перем1шуваш1ям. Проблему можна вкрнпити конструктивно, наприклад, використанням карусельного устаткування х1м1чного мщнення.

На основ1 ана;пзу технолопчних процеав виготовлення ДП стосовно концепщ! едино! автоматично! лшн розроблена автоматична лшш ("Метал-Д") для метажзацн плоских деталей (ДП 1 пщкладок м1крозб1рок).

На рис. 1 зображена автоматична линя (вид зверху) для мегал1зац1! плоских деталей; на рис. 2 - накопичувач з маншуяятором; на рис. 3 -гальвашчний технояопчний блок.

Рис. 1 Рис. 2

Таке конструктивце виконання автоматично! лшн дозволяе пщвищити компоновочну гш; чисть лшй, а також полшнштм як!сть сброблювапих вироб1в.

Розробка захищепа ас. №1507883, впроваджена в ОКБ РМ "Титан" 1 на завод1 "Темп" (м. Хмельницький). Виго-товлеио скснериментальний зразок лшн ("Метал-Д") для шввдюсноГ електро-х1м1Чно'1 обробки плат М1Крозб1рок. Впроваджепня лит доз поляг, в 5-10 рачт тдшицити продуктивность процеЫв електроосадження метал1в; забезпечити р1гшом1ршсть иокритпв; максимально утфисуватн модуле, скоротити габартш розшри.

У четвертому роздип розглянуп еколопчш аспекта гальваиотехтки, очищения 1 регенеращя розчитв з метою розробки ф13ико-х1м1чних процеив 1 технолопчного устаткування для забезпечення безвщх1ДНО\' технологи та сколопчно! чистоти в гальвашчному виробництвь

При панесенш гачьвашчних пoкpштiв 1 застосувашн ¡шлих вщцв Х1М1Чно; та елсктрох1лнчно1 обробки ДП, БДП, пщкладок мшрозб1рок тощо утворюються спчш води, яы. необходн для промивання вироб]в з метою видалення з 1хньо1 поверхш х1м1чних речовин або продукт ¡в реакцш 1Йсля технолопчних операцш, що мютягь р1зноматтш токсичш Х1?.пч1и продукта: вшьш мшеральш кислоти 1 луги, щатдш з'еднання, з'еднапня хрому, сол! МЩ1, шкелю, цинку, кадмпо, золота, ср1бла та ш. метал! в. Скидання цих спчних вод у вщкрип водойми або в мюыа канал1зацшш мережг без ввдповщного очищения неприпустимь Водночас XIм 1ЧИ1 продукта, як! мютяться у виробничих сйчних водах, мають значпу цшшсть, 1 1хне ватучення I повторнс використання у виробництв1 дас значшш економнпгай ефекг. Тому велике значения, як з екож»ачного, так 1 з еколо-пчного боку, надаеться розгляду вapiaнтiв безспчних систем водокористування з максимально можливим скоролепням витрат св!Жо! води на промивання вироб1в, а також р1зноманшпш методам регенерацн (вщновлення продукту, що вщпрацював, початкових якостей).

У роздии розгляиута суть елеюрох1м1чпого очищения сганих вод. При проектуванш спешального технолопчного устаткуванпя для гальвашчного осадження метал»в, а також для вилучення мет;шв п вщпрацьованих розчишв 1 цромивних вод наведено вщповадш розрахушси параметр! в пристрою: струмового навантаження електрол1зеру; сумарно! робочо! плопц катодт в eлeктpoлiзepi; середньо! концентрацн мда за довжиного катода; об'емно! витрати електролпу, об'ему розчшпкя смносп; теплового балансу електро;шеру; розм1р1В теплообмшншса та ¡п.

У результат! розрахуныв 1 моделювання розроблено компактней, модульного типу, пристрш (ДМУМ 031.312.026) для слектролтганого

осадження речовин, >аси;1 може бути використаний у модулях вщмивання установок позолоти, що мають систему зворотного водопостачання 1 регенераци.

На рис. 4 зображешш пристрш для електролггичного осадження речовин (затальний вид); на рис 5 - розтия АГА рис. 4; на рис. 6 - розтин Б-Б рис.4.

Рис. 4 Рис.5 Рис.6

Конструкшвт особливосп пристрою забезпечують високу ягасть вилучення речовин i пщвшцення швидкосп вилучень речовин Î3 радини за рахунок збшъшешш швидкоспт штоку рщини до 1,8 м/с i щшыюсл струму до 3000А/дм2.

Розробка захищена ах. №1545660 i впроваджено на завод1 "Темп" (м. Хмелышцький). Розроблена cepiijna установка (ДМУМ 003.249.030) утатоаци Au, Ag, Се! ¡з промивних вод гальвашчних виробшщгв у псевдорщинному niapi. Впровадження установки дозволяс пщвищити продуктивнють процесу в 25-30 разш пор1вняно з електрол1зом у статичшй ванн1; одержати яюсний осадок у виглвд щшыю! фольги; створювати замкнеш i маловщхадш системи.

П'ятнй г»озд!л присвячйшй оцшщ техшчного pÏBiui, якосп та безвццчовносп робоги устаткування, а також вшсладений теоретичний розрахунок екомом1чного ефекту впровадження hoboï тсхшки.

Для характеристики техшчного ртня виробу, акал1зсваного як об'екг виробництва, використовуються виробнично-технодойчш показники i показники конструктивно! утфйкаци. Значения ряду показниюв (напршшад, показника металом1сткост1 або енергом1сгкост1 виробу) в окремнх випадках визначас mîcце виробу стосовно свпового р1вня даного виду tcxhîkh.

Показниками якосп будь-якого виробу е юлыасш характеристики якйсь властивосп, що визначае яюсть. Абсолютш показники якосп виражають абсолютш значения властивостейу натуральному або варпсиому br.Mipi.

Визначсния сконом1чного ефекгу грунтустъся на поршнятп наведеттх Шфат за базсним i яроекгоипним BapiairraMii за умови ïxiiboï nopieirauiocri за обсягом продую$, що випускагггься, яюсними параметрами, чншшком часу та hi.

У poздiлi проведет розрахунки екожшчного ефекгу вщ виробництва hoboï техшки па ochoeî вииаход1в i ращонатзаторських пропозицш; планованого приросту прибутку, плаиованого зменшення чисельноеп промислово-внробничото персоналу, планованого зниження матер! альних витрат вщ внровадження hoboï техзйки, а також економп вщ зниження виробничого травматизму, поточних витрат у зв'язку 3i змепшепням плинносп робочо'1 сили i витрат на тдгоговку перетдготовку кадр1в.

Проведено оцшку ехономгчного ефегау впровадження установки регенерацп дорогоцшних метал1в (ДМУМ 003.249.030) i йоге иоровняння з вщповщними отказниками аналопв ( ЭУ-1М- Рсхля та "Chemelec" - Aurai;-! ). Показано, що ргчний економчний ефект при впровадженш одтгл установи! складае 62,3 тис. три., без урахування вартостс видобутих метнув i екологгчпих аснекпв виробництва.

ОСНОВЩ РЕЗУЛЬТАТЫ ТА ВИСНОВКИ ПО РОБОТ1

У робоп wipiinena задача теоретично! i практично!' розробки нових технологтчних процеав швидюсио! металЬацн, розроблет способи керукання процесами гальвашчного осадження при обробщ друкованих плат, пщжладок MiKpo36ipoK, а також регенерацн вщпрацьованих розчинш, яи застосовуються в pi3H0Manmnix операц1ях виробництва, i вилученпя з них речовин (переважно доропяшших метаив) на ochobî застосування розробленого технологичного устаткування.

Отримаш таю ochobhï результат:

1. Встановлено взаемозв'язки «¡ж енерпоо зародкоутворепня, розшром зародюв, швидюстю утворення зародгав, нплыйстю струму i величиною катодно'! перенапруга.

2. Доелщжено процеси масопереносу у випадку npimycoBoï циркуляцй елекгрол1ту. Показано, що ефекгивною Miporo штенсифшщп процеав гальвашчного осадження, що пропкають з дпфузшнимп утруднешимп. к перем1шувашгя, яке дозволяе значно пвдвищити граничну пцлыпеть струму i вщповщно змегапити концентрацШну поляризацно. Доелщжено взаемозв'язок м)ж швидшетго протоку, швидккято осадження i товщиною покриття. Встановлено, що при зросташп шшщкосп потоку вщ Re~500 м/хвил до Ле=1000 м/хвил товщина прикатодного дифузшного шару зменшусться вщ 1 до 0,1 мм. Використання турбул1загор1в потоку при Де=1500 м/хвил дозволяе змештппа товщину дифузшного щару до 0,008 мм. Для шрчанокислого електролЬу мщнення (Си" - 30-50 г/л; H2SOA - 180-200 г/л) використання примусов«!' подач i слеп рол iry до катоду дозволяе досягнут и poGonoï нцлыюсп струму 200-2000 А/дм2. При швпдкосп протоку 800 м/хвил b сульфатного елекгролпу шкелговання осаджусться покриття si швидюстю до 50 мкм/хвил.

3. Проведено аналтгико-експериментйЛЫЙ дослщження електролгпв дл»

гальвашчного шдиення. Показано, що проблема швидмсно! метал1зацй i3 комплекених електролтв може бути Biipiinena введениям прискорюючих добавок, шд дгею яких мехашзм електрол1зацн переходить i3 ejicKi'poxiMi'inoi в дифузшну область.

4. Для з'ясувашы впливу прискорюючих areirriB на катодний процсс в сгнлещцамшових елекгролп-ах мщнення дослщжено цоляризацшш Kpiffii на стацюнарному елекгрощ i дисковому елекгрод1, що обертаегься, при концептрацн добавки (шрофосфату натрию) 0.2 i 0.4 моль/л. На потеицюстатичшй крнвш при иотенщши 0.2 В спостерн'асться хвиля, що характеризусться зростанням нцльност! струму. Ефекг пов'язаний з адсорбщею добавки на поверхш катоду, потеплениям розряду юшв мш завдяки переносу електрона по Riiyrpiшньоядерному мехашзму, усуненням затруднень електрох1м1чного характеру та переходом процесу в дифузшну область.

5. Дослщжено вплив понад 40 поверхнево-активннх речовин (ПАР) на властивосп мщного покритгя, мжроегруктуру, вихщ за струмом i поляризацию при осадженш Си з елекгралпу CuS0A SH20 - 200 г/л, ff2SÜ4 - 100 г/л в умовах ниркуляцн, яка забезпечуе 50-кратну змшу електролггу за годину. Встановлено, що М1дпе покритгя з найкращими властивостями рекомендуегься осаджувати в присутносп алкомону ОС-2 (0,005 г/л), нроксам1ну 385 (0,005 г/л), дисольвану 44-11 (0,005 г/л) при нцльност струму 20 А/дм2; вихщ за струмом складае 100%.

6. Розроблено cnociö керувашщ процесом гальванопокриття, який е необхщним при створенш автоматичних Jiiniii обробки вироб1в. Cnociö дозволяе з урахуванням гщродинам!чних коефпцатв визначити наведене значения виходу за струмом i необхщний струм, що забезпечуе одержашш номшально! товщини покритгя. Дат з урахуванням експериментальних значень концентрацп шароутворюючого компоненту бия поверхш електроду i коефвдщга дифузй' визначають товщину дифузшного шару 5ефф i швидкшть потоку електролггу, що забезпечуе дефф.

7. Розроблена i сконструйовшга автоматична лшк ("Метал-Д") для метал1зацй плоских деталей (ДП i плат 1пкрозб1рок). Розробка захищена а.с. №1507883. Виштовлено експериментальний зразок лшп. Внровадження лнш дозволяс в 5-10 раз1в пщвищити продукгившсть процес!в елекгроосадження мет шив; ищвшцити ямсть обробки mipoGiß; максимально ушфнсувати модул!; спростити обслуговування i ремонт.

8. Розроблено устаткування (ДМУМ 056.467.018) для рщинно! обробки внробш, яке можна Бнкорпстати для. гальвашчного осадження метал1В (переважно дорогоцшних) на плати м1крозб1рок у склад1 модущв вщмивання та уловлювашгя. Схоже виконанпя робочо! вашга та електрол!зера регенерацн i ix взаемне розташування вщносно бака для робочо! рщини спрощуе конструкцио та зменшуе габарита пристрою. Виготовлеш макетш зразю! обладнання з використанням у склад! модул1Б вщмивання та уловдювання в системах, що мають зворотне водопостачання та регенерацда. Розробка захищена а.с. №1482247.

9. Розроблено устаткування (ДМУМ 031.312.026) для електролппчпого

ссадження речовин, яке може бути використано при електролпичнш метайзацп Д11 i плат MkposöipoK у модулях вщмивання установок позолоти, що мають систему зворотного водопостачання та регенерацн. Конструктив!» особливоси устдткувашш забезпечують шдвтцешш швидкосп вилучеипя речовин i3 рщшш завдяки зростаншо тпвидкослт потоку рщшш до 1,8 м/с i щшьиост! струму до 3000 А/дм2. Розробка захищена а.с. №1545660 i впроваджена на завод1 "Темп" (м. Хмельницький). Розроблсна i випускаегься сершно установка (ДМУМ 003.249.030) утшнзацй Au,Ag, Cd i3 про ми в них вод гальвашчних виробницгв електролпом у псевдорщинному niapi. Пракгичне впроваджеиня дозволило: штенсифйсувати вилучеипя кольорових i дорогоцшних метал!в (продуктившсть у 25-30 раз1в взица шцлвняно з електролпом у статичнш Baiuii) i одержати рнший екошппчний ефект при впроваджсшп тшъки одша установки — 62,3 тис. грн.

Публтаци'за темою дисертаци

1. Слипченко Н.И., Юзвишин В.Ф. Разработка алгоритмов и способов управления процессами гальванического осаждения в производстве радиоэлектронной аппаратуры. // АСУ и приборы автоматики. - Харьков. -2000 г. - № 111. - С. 163-166.

2. Слипченко Н.И., Юзвишин В.Ф. Технологические процессы изготовления печатных плат и подложек микросборок применительно к концепции единой автоматической линии. // Радиотехника. - Харьков. - 2000 г. 113,- С. 180— 186.

3. Слипченко Н.И., Юзвишин В.Ф. Исследования процессов скоростной металлизации печатных плат и путей ее реализации. // Радиоэлектроника и информатика. - Харьков. - 1999 г. - № 4. - С. 26 - 30.

4. Юзвишин В.Ф. Экологические аспекты гальванотехники, очистка и регенерация растворов и промывных вод и оборудование для электролитического осаждения веществ. // Радиоэлектроника и информатика, -Харьков. - 2000 г. ~№2. - С. 135 - 139.

5. Антонова В.А., Слипченко Н.И., Юзвишин В.Ф. Новые технологические решения операций гальванотехники в производстве радиоэлектронных изделий. // Радиотехника. - Харьков. - 2000 г. - № 116. -С. 80-86.

6. A.c. №1545660 СССР. ГКИ О. С 23 G 3\00. С 25 D 21\16. Устройство для электролитического осаждения веществ. /Лившиц Д.И., Юзвишин В.Ф., Бессонный A.A., Вилинский С.М. - Заявлено 25.03.87, Зарегистр. 22.10.89. ДСП,- 5с. 3 ил.

7. A.c. № 1482247.СССР, ГКИ О. С 23 G3\00, С 25D 21\16 Устройство для жидкостной обработки изделий. / Бессонный A.A., Лившиц Д.И., Юзвишин В.Ф., Максимчук A.B. -Заявлено 06.01.87, Зарегистр.22.01.89.ДСП.-4с.2ил.

8. A.c. 1507883. СССР. ГКИ О.С 25 D 19\00. Автоматическая линия дач металлизации плоских деталей. /Липшиц Д.И., Дуфник A.A., Юзвишин В.Ф., Тритько О.В. -Заявлено 01.07.87, Опубл. 15.09.89,- Бюл.№ 34. -5с.4 ил.

9. Лившиц Д.И., Максимчук A.B., Юзвишин В.Ф., Андрияш В.М., Корниц-кий А.П. "Определение конструктивных принципов построения и параметров оборудования для скоростной химической и электрохимической обработки печатных плат"./ Отчет по НИР (Заключительный)/ (п.я. Г-4066, УДК 621. 357.1.035.48.), г.Хмелышцкий. 1987.-130 с.

10. Юзвишин В.Ф. Специальное технологическое оборудование для нанесения химических и гальванических покрытий. /В сборнике "Материалы семинара" (Всесоюзный научно-практический семинар "СТО для нанесения химических и гальванических покрытий"). - Ленинград, -1987. - С. 17-20.

11. Юзвишин В.Ф. Новые виды экологически чистого оборудования в производстве печатных плат. /В сб. "Труды конференции" (Международная конференция "Повышение экологической безопасности гальвано-химических процессов в производстве печатных плат"). - Санкт-Петербург, -1993. - С. 26 - 31.

12. Юзбишин В.Ф. Специальное технологическое оборудование для производства печатных плат и оборудование по защите окружающей среды от отходов гальванического производства. /В сб. "Труды семинара (Международный научно-практический семинар "Усовершенствование технологии и повышение эффективности производства печатних плат и сопутствующего оборудования"). - Москва, - 1995. - С.46 - 52.

13. Слипченко Н.И., Юзвишин В.Ф. Новые технологические решения в производстве радиоэлектронной аппаратуры. /В сб. "Научных трудов" (6-я международная конференция; "Теория и техника передачи, приема и обработки информации"). - г. Туапсе, - 2000. - С.460.

АНОТАЦ1Я

Юзвишин В.Ф. Розробка технолопчних нроцеыв i обладнання для операцш гальвашчного осадження у виробшщт елсктронно! техтки-рукопис.

Дисертацш на здобуття паукового ступени кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.27.06 - технолопя, обладнання та виробиицтво електронно! техшки. Харювський державний техтчний ушверситет радюелектрошки, м. Харыв, 2000.

Дисертащя присвячена дослщженню та розробщ фiзикo-xiмiчниx i технолопчних процсст швидюсно! мета.шзацн при обробщ друкованих плат (ДП) i шдкладок MiKpo36ipoK; cnocoöiß керуваппя процесами гальвашчного осадження; рочробгц спешалыюго устаткування для р1зномаштних операцш гальванотехшки; виршенню еколопчних та економ1чних проблем (використання дорогоцшиих меташв) у технологи виробнщтва ДП i вироб!в мкроелектрониш. Дослщжеш процеси масопереносу у випадку нримусово1 циркуляцп елсктролпу. Вирнлена задача штенсифисаци процесгв гальватчного осадження з простих та комплексних електролтв. Вивчено засгосукапня безперервно циркулюючого електролпу в умовах нестащопарного електрол1зу i проведен! влпробування на макетнш установщ швидюсно1 метагйзаци. Розроблено cnocio керуванкя процесом гальваноиохфитгя. Розроблепо

уетаткувашы для рушшки обробкн вироСлв; розроблена 1 сконструйована автоматична лшк для мегалгзацн плоских детален; розроблено устаткування для елекгролп'ичного осадження речовин. Розробки впроваджещ у виробшщтво.

КлючоВ! слова: друкована плата, пщкладка мисрозб1рки, гальванотехшка, катодна неренанруга, швидюсиа метаЛ1зац1я, спойб керування, автоматична лпия, рщинна обробка, регенеращярозчигнв, спевдальне устаткування.

аннотация

Юзвишин В.Ф. Разработка технологических процессов и оборудования для операций гальванического осаждения в производстве электронной техники- рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06 - Технология, оборудование и производство электронной техники. Харьковский государственный техшггеский университет радиоэлектроники, г. Харьков, 2000.

Диссертация посвящена исследованию и разработке физико-химических и технологических процессов скоростной металлизации при обработке печатных плат (ПГТ) и подложек микросборок, разработке способов управления процессом гальванического осаждения и специального технолопгческого оборудования для различных операций гальванотехники; решению экологических и экономических проблем (использование драгоценных металлов) в технологии производства ПП и изделий микроэлектроники. Установлена взаимосвязь критического зародыша, свободной энергии образования зародышей, скорости зародышеобразования и плотности тока с величиной катодного перенапряжения. Исследованы процессы массопереноса в случае принудительной циркуляции электролита. Решена задача интенсификации процессов гальванического осаждения из простых и комплексных электролитов. Установлена взаимосвязь между скоростью протока, толщиной прикатодного диффузионного слоя, скоростью осаждения и . толщиной осаждаемых покрытий и их качеством. Получены поляризационные кривые на стационарном электроде, вращающемся дисковом электроде, что дает возможность провести подбор ускоряющих добавок в электролит и обеспечит плотность тока 200-2000 А/дм2. Впервые разработан способ управления процессом гальванического осаждения, который заключается в том, что с использованием гидродинамических коэффициентов и прогнозируемого значения выхода по току устанавливается значение скорости протока электролита, обеспечивающее поддержание эффективной толщины диффузионного слоя, требуемые скорость осаждения и качество слоя. Разработано оборудование для жидкостной обработки изделий, разработана VI сконструирована автоматическая линия для металлизации плоских деталей; изготовлен экспериментальный образец линии; разработано оборудование для электролитического осаждения веществ, преимущественно драгоценных металлов с использованием в системах отмывки установок заточения,

имеющих систему обратного водоснабжения и регенерации. Разработки внедрены в производство.

Ключевые слова: печатная плата, подложка микросборки, гальванотехника, катодное перенапряжение, скоростная металлизация, способ управления, автоматическая линия, жидкостная обработка, регенерация растворов, специальное оборудование.

summary

V.F. Yuzvishin Development technological processes and equipment for operations of galvanic coating in electronic technique production- manuscript.

Thesis for the scientific degree of the candidate of technical sciences on the speciality 05.27.06 - technology, equipment and production of electronic technique. State Technical University of Radio Electronics, Kharkov, 2000.

The thesis deals with the problems of research and development of physicochemical and technological processes of fast metallization when processing the printcd-plates (PP) and substructures micro assemblies; development of special equipment for various galvanotechnique operations, solution of ecological and economical problems (precious metals application in the technology of PP and microelectronic products manufacturing.The processes of mass transfer are explored in the case of induced circulation of electrolyte. The problem of processes intensification of galvanic settling from the simple and complex electrolytes is solved. Application of continuously circulating electrolyte under non-stationary electrolysis conditions is investigated and the trials on the pilot installation of fast metallization are performed. The method of electroplating process control is developed. The specific equipment for fluid processing of products is designed; the automatic line for plane details plating is designed and constructed; the equipment for electrolytic deposition of substance (matters) is designed. The developments are introduced in production.

Key words: a printed plate, substrate of a micro assembly, galvanotechnique, velocity of plating, automatic line, fluid processing, regeneration of solutions, special equipment.

Пщп. додруку 15.11.2000. Формат 60x84 V16. Умов. друк. арк. 1,2. Обл1к.-вид. арк. 1,0. Тираж 100. Зам. № 2-922.

Надруковано в учбово-виробничому видавничо-пол1гра(}йч11ому neirrpi ХТУРЕ. Украша, 61166 Хармв, проси. Лснша, 14.