Titanová anoda na míru pro desky plošných spojů
Titanové anody mají důležitou aplikační hodnotu a široké perspektivy rozvoje v oblasti výroby desek plošných spojů. Titanové anody s povlakem ze směsného oxidu kovu (MMO) a platinové titanové anody svými příslušnými vlastnostmi splňují potřeby různých technologií a produktů pro výrobu desek plošných spojů.
- Zinková anoda
- Stříbrná anoda
- Niklová anoda
- Měděná anoda
Použití titanové anody v deskách plošných spojů
V oblasti moderní elektronické výroby jsou desky plošných spojů (PCB) klíčovými součástmi různých elektronických zařízení a jejich výrobní technologie přímo ovlivňuje výkon a spolehlivost elektronických zařízení. Od chytrých telefonů a počítačů až po lékařské přístroje, letecké elektronické systémy atd. jsou desky plošných spojů všude. Při výrobě desek plošných spojů hraje zásadní roli galvanické pokovování, zejména mědění, které je klíčovým článkem při vytváření vodivých linií desky plošných spojů a realizaci elektrického spojení mezi vícevrstvými deskami. Jako důležitá součást galvanického pokovování... titanové anody mají zásadní vliv na kvalitu, efektivitu a výrobní náklady galvanického pokovování.
Typ titanové anody
Při výrobě desek plošných spojů (PCB) vyžadují různé galvanické pokovování a požadavky použití specifických typů titanových anod, z nichž nejběžnější jsou titanové anody potažené směsným oxidem kovů (MMO) a titanové anody s platinovým povlakem.
Titanová anoda s povlakem ze směsného oxidu kovu (MMO)
Titanové anody potažené MMO Jsou založeny na titanu a na jejich povrchu je nanesen katalytický povlak složený z různých oxidů drahých kovů. Mezi tyto oxidy drahých kovů obvykle patří iridium (Ir), ruthenium (Ru), tantal (Ta) atd. Jsou slinuty na povrchu titanového substrátu specifickými procesy (jako je tepelný rozklad, metoda sol-gel atd.) za vzniku tenkého filmu s dobrou vodivostí a elektrokatalytickou aktivitou. Tloušťka povlaku se obvykle pohybuje mezi několika mikrony a desítkami mikronů a jeho mikrostruktura je porézní, hustá a rovnoměrná. Tato struktura přispívá ke zlepšení elektrokatalytického výkonu a stability anody.
Při galvanickém pokovování, když proud prochází titanovou anodou s povlakem MMO, hrají oxidy drahých kovů v povlaku elektrokatalytickou roli, snižují přepětí anodové reakce a podporují oxidační reakci na anodě. Vezměme si jako příklad kyselé mědění v elektrolytu ze síranu měďnatého a kyseliny sírové, kde hlavní reakcí na anodě je oxidace a vývoj kyslíku vody (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺). Složky, jako je oxid iridia v povlaku MMO, mohou tuto reakci účinně katalyzovat, což umožňuje její hladký průběh při nižším potenciálu, čímž se zlepšuje účinnost galvanického pokovování a snižuje spotřeba energie.
Charakteristiky a použitelné scénáře různých typů titanových anod s povlakem MMO. Podle složení a podílu oxidů drahých kovů v povlaku lze titanové anody s povlakem MMO rozdělit na mnoho typů, z nichž nejběžnější jsou titanové anody s povlakem iridia a tantalu (Ir-Ta) a titanové anody s povlakem ruthenia a iridia (Ru-Ir).
Má vysoký potenciál vývoje kyslíku a dobrou chemickou stabilitu. Dobře se osvědčuje při galvanickém pokovování, které vyžaduje stabilní vývoj kyslíku, jako je kyselé mědění. Je vhodný pro výrobní linky na galvanické pokovování desek plošných spojů, které vyžadují vysokou stabilitu a životnost anody, zejména při práci s vícevrstvými deskami s vysokou hustotou propojení (HDI). Může zajistit stabilitu kvality mědění.
Má nízké přepětí při vývoji kyslíku a vysokou elektrokatalytickou aktivitu. Má výhody v některých případech, kdy je vyžadována vysoká účinnost galvanického pokovování. Například při velkovýrobě konvenčních oboustranných desek a některých vícevrstvých desek může zvýšit rychlost výroby a snížit výrobní náklady a zároveň zajistit určitou kvalitu měděného pokovování.
Platinovaná titanová anoda je vrstva kovové platiny nanesená na povrch titanového substrátu galvanickým pokovováním a jinými metodami. Tloušťka platinové vrstvy je obvykle kolem několika mikronů, čímž vzniká kompozitní struktura s dobrou vodivostí a chemickou stabilitou. Platina je drahý kov s vynikající odolností proti korozi, vodivostí a katalytickou aktivitou.
Platinová titanová anoda VS MMO titanová anoda
Platinová titanová anoda využívá vysokou katalytickou aktivitu a stabilitu platiny k podpoře anodové reakce. Podobně jako titanová anoda s povlakem MMO se v kyselém systému mědění platinová titanová anoda podílí hlavně na oxidaci a reakci uvolňování kyslíku vody. Díky katalytickému účinku platiny lze reakci uvolňování kyslíku efektivně provádět při relativně nízkém potenciálu. Zároveň platinová vrstva dokáže účinně odolávat korozi pokovovacího roztoku, což zajišťuje stabilitu anody při dlouhodobém používání.
Ve srovnání s titanovou anodou s povlakem MMO jsou náklady na platinovou titanovou anodu vyšší, zejména kvůli vysoké ceně platiny. Má však výhody v odolnosti proti korozi a určité speciální vlastnosti. Platinovo pokovená titanová anoda je proto obecně vhodná pro špičkové aplikace s extrémně vysokými požadavky na kvalitu a výkon desek plošných spojů a relativně nízkou cenou, jako je výroba desek plošných spojů v leteckém průmyslu, vojenské elektronice a dalších oblastech. V těchto oblastech může platinovo pokovená titanová anoda splňovat jejich přísné požadavky na výrobní proces a zajistit, aby výrobek mohl i v extrémních podmínkách normálně fungovat. Titanové anody s povlakem MMO se široce používají ve většině konvenčních odvětví výroby desek plošných spojů díky svému dobrému komplexnímu výkonu a relativně nízkým nákladům.
Pracovní princip
Galvanizérství je proces nanášení vrstvy kovu na povrch kovu nebo jiných materiálů pomocí elektrochemických metod. Jeho základní princip je založen na principu fungování elektrolytického článku. Typický galvanický systém zahrnuje stejnosměrný zdroj napájení, anodu, katodu a elektrolyt. Po zapnutí stejnosměrného napájení proud teče z anody do elektrolytu a poté vede přes elektrolyt ke katodě.
Na anodě dochází k oxidační reakci, při které atomy kovu ztrácejí elektrony a stávají se kovovými ionty, které vstupují do elektrolytu. Na katodě dochází k redukční reakci, kdy kovové ionty v elektrolytu získávají elektrony a ukládají se na povrchu katody za vzniku kovového povlaku. Vezměme si jako příklad mědění. Anoda je obvykle měděná nebo nerozpustná anoda (například titanová anoda), katoda je obrobek, který je třeba pomědit (například deska plošných spojů) a elektrolyt je obvykle roztok obsahující ionty mědi (například roztok síranu měďnatého). Na anodě, pokud se jedná o rozpustnou měděnou anodu, probíhá reakce Cu – 2e⁻ = Cu²⁺ a atomy mědi ztrácejí elektrony a rozpouštějí se v roztoku; pokud se jedná o nerozpustnou titanovou anodu, probíhá převážně oxidační reakce a reakce uvolňování kyslíku z vody 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺. Na katodě probíhá reakce Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu a ionty mědi v roztoku získávají elektrony a ukládají se na povrchu desky plošných spojů za vzniku vrstvy měděného pokovení.
Titanové anody mají významné výhody při galvanickém pokovování desek plošných spojů. Pokud jde o zlepšení kvality galvanického pokovování, mohou účinně zlepšit rovnoměrnost mědění, zlepšit kvalitu povlaku a splnit přísné požadavky na vysoce přesné obvody desek plošných spojů a špičkové produkty pro mědění. Pokud jde o zlepšení efektivity výroby, podporují galvanické pokovování s vysokou proudovou hustotou, zkracují dobu přerušení výroby a výrazně zvyšují výrobní kapacitu výrobní linky. Pokud jde o snížení výrobních nákladů, dlouhá životnost snižuje frekvenci výměny anod a náklady na pracovní sílu a zároveň snižuje náklady na údržbu pokovovacího řešení. Z hlediska ochrany životního prostředí snižují znečištění těžkými kovy a spotřebu energie, což je v souladu s trendem rozvoje zelené výroby.
