Kundenspezifische Titananode für Leiterplatten
Titananoden haben einen wichtigen Anwendungswert und breite Entwicklungsperspektiven im Bereich der Leiterplattenherstellung. Mit Mischmetalloxid (MMO) beschichtete Titananoden und platinierte Titananoden erfüllen mit ihren jeweiligen Eigenschaften die Anforderungen verschiedener Leiterplattenherstellungstechnologien und -produkte.
- Zinkanode
- Silberanode
- Nickelanode
- Kupferanode
Anwendung von Titananoden in Leiterplatten
In der modernen Elektronikfertigung sind Leiterplatten (PCB) Schlüsselkomponenten verschiedener elektronischer Geräte, und ihre Fertigungstechnologie beeinflusst direkt deren Leistung und Zuverlässigkeit. Von Smartphones und Computern über medizinische Geräte bis hin zu elektronischen Systemen in der Luft- und Raumfahrt usw. sind Leiterplatten allgegenwärtig. Bei der Leiterplattenherstellung spielt die Galvanisierung eine entscheidende Rolle, insbesondere die Verkupferung, die ein Schlüsselelement bei der Bildung der Leiterbahnen der Leiterplatte und der elektrischen Verbindung zwischen Mehrschichtplatten darstellt. Als wichtiger Bestandteil der Galvanisierung Titananoden haben einen erheblichen Einfluss auf die Qualität, Effizienz und Produktionskosten der Galvanisierung.
Titananodentyp
Bei der Herstellung von Leiterplatten (PCB) erfordern unterschiedliche Galvanisierungsverfahren und Anforderungen die Verwendung bestimmter Arten von Titananoden. Am gebräuchlichsten sind mit Mischmetalloxid (MMO) beschichtete Titananoden und platinierte Titananoden.
Mit gemischten Metalloxiden (MMO) beschichtete Titananode
MMO-beschichtete Titananoden basieren auf Titan und sind mit einer katalytischen Beschichtung aus verschiedenen Edelmetalloxiden beschichtet. Zu diesen Edelmetalloxiden gehören üblicherweise Iridium (Ir), Ruthenium (Ru) und Tantal (Ta). Sie werden durch spezielle Verfahren (wie thermische Zersetzung, Sol-Gel-Verfahren usw.) auf die Oberfläche des Titansubstrats gesintert und bilden einen dünnen Film mit guter Leitfähigkeit und elektrokatalytischer Aktivität. Die Dicke der Beschichtung liegt in der Regel zwischen wenigen Mikrometern und mehreren zehn Mikrometern. Ihre Mikrostruktur ist porös, dicht und gleichmäßig. Diese Struktur trägt zur Verbesserung der elektrokatalytischen Leistung und Stabilität der Anode bei.
Beim Galvanisieren spielen die Edelmetalloxide in der Beschichtung eine elektrokatalytische Rolle, wenn Strom durch die MMO-beschichtete Titananode fließt. Sie reduzieren das Überpotential der Anodenreaktion und fördern die Oxidationsreaktion an der Anode. Am Beispiel der sauren Kupferbeschichtung: Im Elektrolyt aus Kupfersulfat und Schwefelsäure ist die Hauptreaktion an der Anode die Oxidation und Sauerstoffentwicklung von Wasser (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺). Komponenten wie Iridiumoxid in der MMO-Beschichtung können diese Reaktion effektiv katalysieren und einen reibungslosen Reaktionsablauf bei niedrigerem Potential ermöglichen. Dies verbessert die Galvanisierungseffizienz und senkt den Energieverbrauch.
Eigenschaften und Anwendungsszenarien verschiedener Arten von MMO-beschichteten Titananoden. Je nach Zusammensetzung und Anteil der Edelmetalloxide in der Beschichtung lassen sich MMO-beschichtete Titananoden in viele Typen unterteilen. Die gängigsten sind Iridium-Tantal- (Ir-Ta) und Ruthenium-Iridium- (Ru-Ir) beschichtete Titananoden.
Es verfügt über ein hohes Sauerstoffentwicklungsüberpotential und eine gute chemische Stabilität. Es eignet sich gut für Galvanisierungsverfahren, die eine stabile Sauerstoffentwicklung erfordern, wie z. B. die saure Verkupferung. Es eignet sich für Leiterplatten-Galvanisierungslinien, die eine hohe Anodenstabilität und -lebensdauer erfordern, insbesondere bei anspruchsvollen Mehrschichtplatten und High-Density-Interconnect-Platinen (HDI). Es gewährleistet die Stabilität der Verkupferungsqualität.
Es weist eine geringe Sauerstoffentwicklungsüberspannung und eine hohe elektrokatalytische Aktivität auf. Es bietet Vorteile in Fällen, in denen eine hohe Galvanisierungseffizienz erforderlich ist. Beispielsweise kann es bei der Massenproduktion konventioneller doppelseitiger Leiterplatten und einiger Mehrschichtplatten die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Produktionskosten senken, während gleichzeitig eine bestimmte Kupferbeschichtungsqualität gewährleistet wird.
Die platinierte Titananode ist eine Schicht aus metallischem Platin, die durch Galvanisieren und andere Verfahren auf der Oberfläche des Titansubstrats abgeschieden wird. Die Dicke der Platinschicht beträgt üblicherweise einige Mikrometer und bildet eine Verbundstruktur mit guter Leitfähigkeit und chemischer Stabilität. Platin ist ein Edelmetall mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit, Leitfähigkeit und katalytischer Aktivität.
Platin-Titan-Anode VS. MMO-Titan-Anode
Die platinierte Titananode nutzt die hohe katalytische Aktivität und Stabilität von Platin, um die Anodenreaktion zu fördern. Ähnlich wie die MMO-beschichtete Titananode ist die platinierte Titananode im sauren Kupferbeschichtungssystem hauptsächlich an der Oxidation und Sauerstoffentwicklung von Wasser beteiligt. Dank der katalytischen Wirkung von Platin kann die Sauerstoffentwicklungsreaktion bei relativ niedrigem Potential effizient durchgeführt werden. Gleichzeitig widersteht die Platinschicht der Korrosion der Beschichtungslösung effektiv und gewährleistet so die Stabilität der Anode im Langzeiteinsatz.
Im Vergleich zur MMO-beschichteten Titananode sind die Kosten der platinierten Titananode höher, hauptsächlich aufgrund des hohen Platinpreises. Sie bietet jedoch Vorteile hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit und bestimmter besonderer Eigenschaften. Daher eignet sich die platinierte Titananode generell für anspruchsvolle Anwendungsbereiche mit extrem hohen Anforderungen an Leiterplattenqualität und -leistung und ist relativ kostenunempfindlich, wie beispielsweise die Leiterplattenherstellung in der Luft- und Raumfahrt, der Militärelektronik und anderen Bereichen. In diesen Bereichen kann die platinierte Titananode die strengen Anforderungen an den Produktionsprozess erfüllen und sicherstellen, dass das Produkt auch unter extremen Bedingungen einwandfrei funktioniert. MMO-beschichtete Titananoden werden aufgrund ihrer guten Gesamtleistung und der relativ geringen Kosten häufig in den meisten konventionellen Leiterplattenherstellungsbereichen eingesetzt.
Funktionsprinzip
Galvanotechnik ist ein Verfahren zur Abscheidung einer Metallschicht auf der Oberfläche von Metallen oder anderen Materialien mittels elektrochemischer Methoden. Das Grundprinzip basiert auf dem Funktionsprinzip einer Elektrolysezelle. Eine typische Galvanikanlage besteht aus einer Gleichstromquelle, einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten. Beim Einschalten der Gleichstromquelle fließt der Strom von der Anode in den Elektrolyten und wird dann durch diesen zur Kathode geleitet.
An der Anode findet eine Oxidationsreaktion statt, und die Metallatome geben Elektronen ab und werden zu Metallionen, die in den Elektrolyten gelangen. An der Kathode findet eine Reduktionsreaktion statt, und die Metallionen im Elektrolyten nehmen Elektronen auf und lagern sich auf der Kathodenoberfläche ab, wo sie eine Metallbeschichtung bilden. Am Beispiel einer Verkupferung besteht die Anode üblicherweise aus Kupfer oder einer unlöslichen Anode (z. B. einer Titananode), die Kathode ist das zu verkupfernde Werkstück (z. B. eine Leiterplatte) und der Elektrolyt ist im Allgemeinen eine Lösung, die Kupferionen enthält (z. B. eine Kupfersulfatlösung). Handelt es sich an der Anode um eine lösliche Kupferanode, lautet die Reaktion Cu – 2e⁻ = Cu²⁺, und die Kupferatome geben Elektronen ab und lösen sich in der Lösung auf; handelt es sich um eine unlösliche Titananode, findet die Oxidations- und Sauerstoffentwicklungsreaktion des Wassers hauptsächlich nach 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺ statt. An der Kathode erfolgt die Reaktion Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu, und die Kupferionen in der Lösung erhalten Elektronen und lagern sich auf der Oberfläche der Leiterplatte ab, wo sie eine Kupferplattierungsschicht bilden.
Titananoden bieten erhebliche Vorteile bei der Leiterplattengalvanisierung. Sie verbessern die Qualität der Galvanisierung, verbessern die Gleichmäßigkeit der Verkupferung und die Beschichtungsqualität und erfüllen die strengen Anforderungen an hochpräzise Leiterplatten und hochwertige Produkte für die Verkupferung. Titananoden unterstützen die Galvanisierung mit hoher Stromdichte, reduzieren Produktionsunterbrechungen und erhöhen die Produktionskapazität deutlich. Die lange Lebensdauer senkt die Produktionskosten, da Anodenwechselhäufigkeit und Arbeitskosten reduziert werden. Gleichzeitig sinken die Wartungskosten der Galvanisierungslösung. Auch umweltfreundlicher: Titananoden reduzieren die Schwermetallbelastung und den Energieverbrauch und entsprechen damit dem Entwicklungstrend der umweltfreundlichen Fertigung.
