RU2118793C1

RU2118793C1 - Comparison electrode

Info

Publication number: RU2118793C1
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Данилов; Ю.Г. Подкин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Предприятие "САНА"
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1998-09-10

Abstract

FIELD: microelectronics, monitoring of metallization area of printed circuit boards. SUBSTANCE: comparison electrode presents conductive plate submerged into electroplating bath together with metallized article. Protective nonconductive coat that forms conductive pattern created by elements of simple geometry is applied on to conductive plate. EFFECT: improved efficiency of process of manufacture of comparison electrodes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения площади металлизации печатных плат в процессе гальваноосаждения и может быть использовано для контроля площади металлизации мелкоструктурных изделий. The invention relates to techniques for measuring the metallization area of printed circuit boards in the process of galvanic deposition and can be used to control the metallization area of fine-grained products.

Известно устройство контроля площади металлизации (1), содержащее электролитическую ванну, в которой размещена печатная плата, электрод сравнения, выполненный в виде проводящей пластины известной площади, и аноды, подключенные к источнику постоянного тока. Сравнивая токи, проходящие через печатную плату и электрод сравнения, в момент подключения к источнику постоянного тока определяют площадь металлизации. A device for controlling the area of metallization (1) is known, which contains an electrolytic bath in which a printed circuit board is placed, a reference electrode made in the form of a conductive plate of known area, and anodes connected to a direct current source. Comparing the currents passing through the printed circuit board and the reference electrode, at the moment of connection to the direct current source, the metallization area is determined.

Но при металлизации печатных плат данное устройство не обеспечивает необходимой точности измерений, так как не учитывается топология мелкоструктурной металлизируемой поверхности. But when metallizing printed circuit boards, this device does not provide the necessary measurement accuracy, since the topology of the fine-structure metallized surface is not taken into account.

Целью данного изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что электрод, изготовленный в виде проводящей пластины, погружается совместно с изделием в гальваническую ванну. Его поверхность частично защищена непроводящим покрытием, формирующим токопроводящий рисунок, состоящий из элементов простой геометрии, отличающихся формой и размерами, причем число каждой разновидности элементов на единицу площади поверхности электрода сравнения, совпадает со средним числом аналогичных элементов на единицу площади поверхности металлизируемого изделия. The aim of this invention is to improve the accuracy of measurement. This goal is achieved by the fact that the electrode, made in the form of a conductive plate, is immersed together with the product in a galvanic bath. Its surface is partially protected by a non-conductive coating forming a conductive pattern consisting of elements of simple geometry that differ in shape and size, and the number of each type of element per unit surface area of the reference electrode is the average number of similar elements per unit surface area of the metallized product.

На фиг. 1а приведено изделие в виде металлизированной диэлектрической пластины 2 - подложки, покрытой защитным непроводящим слоем, незащищенные участки 1 образуют металлизируемую поверхность. In FIG. Figure 1a shows an article in the form of a metallized dielectric plate 2, a substrate coated with a protective non-conductive layer, unprotected sections 1 form a metallized surface.

На фиг. 1б представлен электрод сравнения, соответствующий изделию фиг. 1а, в виде металлизированной или металлической пластины 2, покрытой защитным слоем, незащищенные участки которой образуют систему из параллельных проводников. Изделие фиг. 2а имеет подложку 2 с проводящими элементами различной формы и размеров-1, а соответствующий электрод сравнения, фиг. 2б, выполнен на подложке 2 в виде равномерно распределенных по поверхности пластины проводящих элементов 1, содержащихся в изделии. In FIG. 1b shows a reference electrode corresponding to the product of FIG. 1a, in the form of a metallized or metal plate 2 coated with a protective layer, the unprotected sections of which form a system of parallel conductors. The product of FIG. 2a has a substrate 2 with conductive elements of various shapes and sizes-1, and the corresponding reference electrode, FIG. 2b, is made on the substrate 2 in the form of conductive elements 1 contained in the product evenly distributed over the surface of the plate.

Известно (2), что сопротивление электролита между анодом и катодом, в гальванической ванне оказывается меньше сопротивления столба электролита, расположенного между данными электродами. Это связано с краевыми полями электродов. При дроблении сплошного катода на отдельные фрагменты и удалении их друг от друга этот эффект увеличивается. It is known (2) that the resistance of an electrolyte between an anode and a cathode in a galvanic bath is less than the resistance of an electrolyte column located between these electrodes. This is due to the edge fields of the electrodes. When a solid cathode is crushed into separate fragments and removed from each other, this effect increases.

Металлизируемая поверхность печатных плат представляет собой мелкоструктурный рисунок, образованный проводниками различной ширины, контактными площадками, металлизируемыми отверстиями и т.д. Для такой топологии металлизируемой поверхности печатной платы дополнительный вклад краевых полей в ток гальванопары при изменении площади металлизации вносит значительную погрешность, которая при использовании электрода сравнения в виде металлической пластины площадью, равной геометрической площади рисунка изделия, может достигать десятки процентов (3). Аналитический расчет краевых явлений требует большого объема ручных операций и не гарантирует необходимой точности измерений площади. The metallized surface of the printed circuit boards is a fine-structured pattern formed by conductors of various widths, pads, metallized holes, etc. For such a topology of the metallized surface of the printed circuit board, the additional contribution of the edge fields to the galvanic couple current when changing the metallization area introduces a significant error, which, when using a reference electrode in the form of a metal plate with an area equal to the geometric area of the product pattern, can reach tens of percent (3). The analytical calculation of edge phenomena requires a large amount of manual operations and does not guarantee the necessary accuracy of area measurements.

Уменьшить погрешность измерения площади металлизации в методах, использующих электрод сравнения, погружаемый в гальваническую ванну наряду с металлизируемой печатной платой, можно, используя электрод сравнения с дискретным проводящим рисунком. Т.к. площадь металлизации печатной платы, при известной площади электрода сравнения, пропорциональна квадрату отношения токов платы и электрода сравнения (1), то увеличение тока платы, связанное с краевыми полями мелкоструктурного рисунка платы может быть скомпенсировано выбором конфигурации токопроводящего рисунка электрода сравнения. Краевые поля электродов зависят от формы металлизируемой поверхности, размеров ее элементов и расстояния между электродами гальвонопары. Топология реальных печатных плат может существенно отличаться, но характерные конфигурации и размеры металлизируемых проводников в серийной продукции, как правило, сохраняются постоянными. Поэтому, используя электрод сравнения, токопроводящий рисунок которого образован элементами, характерными для металлизируемой серии печатных плат, число которых на единицу площади электрода сравнения совпадает со средним числом этих элементов на единицу площади металлизируемой печатной платы, а конфигурации близки, можно снизить погрешность измерения площади металлизации. It is possible to reduce the error in measuring the metallization area in methods using a reference electrode immersed in a plating bath along with a metallized printed circuit board using a reference electrode with a discrete conductive pattern. Because the metallization area of the printed circuit board, for a known area of the reference electrode, is proportional to the square of the ratio of the currents of the board and the reference electrode (1), then the increase in the board current associated with the edge fields of the fine-grained board pattern can be compensated by the choice of the configuration of the conductive pattern of the reference electrode. The edge fields of the electrodes depend on the shape of the metallized surface, the size of its elements and the distance between the electrodes of the galvonopair. The topology of real printed circuit boards can vary significantly, but the characteristic configurations and dimensions of the metallized conductors in serial production, as a rule, remain constant. Therefore, using a reference electrode, the conductive pattern of which is formed by elements characteristic of a metallized series of printed circuit boards, the number of which per unit area of the reference electrode is the average number of these elements per unit area of the metallized printed circuit board, and the configurations are close, the measurement error of the metallization area can be reduced.

При разработке технологической оснастки все металлизируемые изделия, например, печатные платы разбиваются на серии с однотипными конфигурациями проводников. When developing technological equipment, all metallized products, for example, printed circuit boards, are divided into series with the same configurations of conductors.

Если изделие фиг. 1а представляет собой печатную плату - металлизированную диэлектрическую подложку 2 с нанесенным на нее защитным диэлектрическим покрытием, образующим проводящий рисунок 1 с проводниками одинаковой ширины, то электрод сравнения фиг. 1б должен содержать параллельные проводники такой же ширины, образованные защитным покрытием на проводящей пластине, число которых на единицу площади совпадает со средним числом проводников на единицу площади печатной платы. If the product of FIG. 1a is a printed circuit board - a metallized dielectric substrate 2 with a protective dielectric coating deposited on it, forming a conductive pattern 1 with conductors of the same width, then the comparison electrode of FIG. 1b should contain parallel conductors of the same width, formed by a protective coating on the conductive plate, the number of which per unit area coincides with the average number of conductors per unit area of the printed circuit board.

Если топология металлизируемой поверхности печатной платы образована элементами различной формы и размеров, фиг. 2а, то среднее число каждой разновидности элементов на единицу площади поверхности платы должно совпадать с числом этих элементов на единицу площади поверхности электрода сравнения, фиг. 2б. If the topology of the metallized surface of the printed circuit board is formed by elements of various shapes and sizes, FIG. 2a, the average number of each variety of elements per unit surface area of the board should coincide with the number of these elements per unit surface area of the reference electrode, FIG. 2b.

Каждая серия плат моделируется одним электродом сравнения. Таким образом формируется комплект электродов сравнения, используемых по мере необходимости. Each series of boards is modeled by one reference electrode. Thus, a set of reference electrodes is formed, used as necessary.

Для снижения погрешностей, вызванных увеличением площади электрода сравнения в процессе эксплуатации из-за осаждения на него металла покрытия, электрод сравнения включают для измерения тока сравнения только при загрузке изделий в ванну. Электрод сравнения периодически регенерируют, включая его в качестве анода. To reduce the errors caused by the increase in the area of the reference electrode during operation due to the deposition of the coating metal on it, the reference electrode is included for measuring the reference current only when loading the products into the bath. The reference electrode is periodically regenerated, including as an anode.

Использование предложенного электрода сравнения по сравнению с известным сплошным электродом снимает погрешность установки плотности тока на 10 - 15%. Using the proposed reference electrode in comparison with the known solid electrode removes the error in setting the current density by 10 - 15%.

Применение данного электрода сравнения в автоматизированных системах управления гальваническими установками позволяет снизить расход электроэнергии и материалов. The use of this reference electrode in automated control systems for galvanic plants can reduce the consumption of electricity and materials.

1. Авторское свидетельство СССР N 1633271, кл. G 01 B 7/32, 1991. 1. USSR author's certificate N 1633271, cl. G 01 B 7/32, 1991.

2. Лайнер В. И. Защитные покрытия металлов. М.: Металлургия, 1974, с. 136. 2. Liner V. I. Protective coatings of metals. M .: Metallurgy, 1974, p. 136.

3. Данилов Ю.В., Подкин Ю.Г. Гальванический измеритель площади покрытий. Приборы и техника эксперимента, 1989, N 5, с. 227. 3. Danilov Yu.V., Podkin Yu.G. Galvanic coating area meter. Instruments and experimental equipment, 1989, N 5, p. 227.

Claims

The reference electrode for use in measuring the metallization area of the product during the electroplating process, made in the form of a conductive plate, designed to be immersed together with the metalized product in a galvanic bath, characterized in that the surface of the plate is pre-coated with a non-conductive coating, forming a conductive pattern, consisting of simple elements geometries of various shapes and sizes, and the number of elements of each variety per unit surface area of the electrode comparing, matching criterion is selected from an average number of similar elements per unit surface area of the articles to be metallized.