Химические и электрохимические технологические процессы.

Огромную роль в создании РЭА играют химические и электрохимические технологические процессы. Химическими технологическими процессами в изготовление РЭА называют процессы обработки поверхности в результате химических реакций, протекающих при комнатной или близкой к ней температуре (до +100°С). К ним относятся химическая металлизация, хроматирование и фосфатирование, химическое травление неорганических и органических материалов, химическая очистка поверхности.

Электрохимическими технологическими процессами называют процессы обработки поверхности металлов под действием электролиза: гальваническое осаждение, анодирование в растворах, электрохимическое травление.

Реакции носят гетерогенный характер, т.е. протекают на границе двух сред – твердого тела и жидкости.

Нанесение металлической пленки производят из раствора, содержащего ионы осаждаемого металла. Пленка образуется в результате восстановления на подложке катионов осаждаемого металла путем присоединения электронов

Где z – валентность металла.

В тех случаях, когда необходимые электроны освобождаются вследствие реакций окисления, идущих в растворе без помощи внешнего источника , имеет место химическая металлизация. Если электроны поступают в зону проведения реакции от внешнего источника то осаждение электрохимическое (гальваническое). Преимуществом химической металлизации является возможность осаждения металла на непроводящие подложки, а электрохимическое покрытие отличает повышенная прочность сцепления и высокая скорость осаждения.

Удаление слоя представляет собой физико-химический процесс с химическим или электрохимическим растворением металла, химическое растворение органических или силикатных материалов в соответствующих сильных кислотах, растворение и эмульгирование жировой пленки на поверхности изделий и др.

Наибольшее применение этих двух способов нанесения покрытия юю нашли в изготовлении печатных плат.

Существует два метода нанесения меди на диэлектрическую подложку:

1. Субтрактивный – берут готовый фольгированный пластик и подвергают его избирательному травлению и удалению лишней (пробельной) фольги для получения требуемого топологического рисунка. Если есть отверстия проводят химическое осаждение меди внутри их.

2. Аддитивный метод при котором основой является плата нефольгированного листового пластика с выполненными отверстиями. Её подвергают сплошной тонкослойной (0,5 – 2 мкм) химической металлизации (включая полосы отверстий), затем избирательному электрохимическому 10-100 кратному утолщению, с последующим избирательным травлением всего металла согласно топологического рисунка.

Субтрактивный метод – большой расход меди (Cu) и дороговизна металопластика.

Катализ

Во всех реакциях, протекающих при химических и электрохимических процессах, огромную роль играет катализ – каталитическое участие в реакционных процессах среды (кислотно-основный катализ) и поверхности раздела фаз (гетерогенный катализ). В реакции добавленный катализатор участвует в образовании промежуточного неустойчивого комплексного соединения, которое затем распадается и вновь выделяет исходный катализатор вместе с конечным продуктом реакции. Такая ступенчатая схема процесса приводит к значительному увеличению скорости протекания реакции благодаря снижению энергетического барьера в зоне реакции. А энергетический барьер определяет тот уровень энергии, который должна преодолеть реакция при переходе вещества из одного состояния в другое. Для ускорения химической реакции в водных растворах применяют кислотный катализ путем введения кислот в реакционную смесь.

В качестве катализатора в таких реакциях выступает ион гидроксония . Он боразуется следующим образом:

Или

В неконцентрированных растворах HCl диссоциирует полностью, органические кислоты (уксусная и др.) частично.

Другим видом катализа является гетерогенный катализ по поверхности раздела двух фаз. Поверхность подложек, в том числе полированных до 14 класса точности в действительности имеют многочисленные субмикроскопические дефекты (вакансии, оборванные химические связи и др.). Молекулы сенсибилизатора захватываются нескомпенсированными химическими связями и удерживаются на поверхности. В результате взаимодействия часть связей внутри адсорбированных молекул ослабевает. Это приводит к повышению каталитической активности.

На протекание химических и электрохимических процессов одновременно действуют две группы причин: физико-химические и машинные.

К физико-химическим относятся:

• Состав раствора и его выработка

• Свойства подложки ее чистота

• Защитная маска и др.

К машинным относятся конструктивные параметры оборудования:

• Способы перемешивания раствора

• Расположение электродов

• Барботирование

• Объем раствора

• Температура раствора

• Стабилизация раствора