Anoda tytanowa dostosowana do płytek drukowanych
Anody tytanowe mają ważną wartość użytkową i szerokie perspektywy rozwoju w dziedzinie produkcji płytek drukowanych. Anody tytanowe pokryte mieszanym tlenkiem metalu (MMO) i anody tytanowe pokryte platyną spełniają potrzeby różnych technologii produkcji PCB i produktów z ich odpowiednimi cechami.
- Anoda cynkowa
- Anoda srebrna
- Anoda niklowa
- Anoda miedziana
Zastosowanie anody tytanowej w płytce drukowanej
W dziedzinie nowoczesnej produkcji elektronicznej płytki drukowane (PCB) są kluczowymi komponentami różnych urządzeń elektronicznych, a technologia ich wytwarzania bezpośrednio wpływa na wydajność i niezawodność urządzeń elektronicznych. Od smartfonów i komputerów po urządzenia medyczne, systemy elektroniczne lotnicze itp., płytki PCB są wszędzie. W produkcji PCB galwanizacja odgrywa kluczową rolę, zwłaszcza miedziowanie, które jest kluczowym ogniwem w tworzeniu linii przewodzących płytki drukowanej i realizacji połączenia elektrycznego między płytkami wielowarstwowymi. Jako ważny komponent galwanizacji, anody tytanowe mają ogromny wpływ na jakość, wydajność i koszty produkcji galwanicznej.
Typ anody tytanowej
W produkcji płytek drukowanych (PCB) różne rodzaje galwanizacji i wymagania wymagają stosowania określonych rodzajów anod tytanowych, z których najczęściej stosowane są anody tytanowe pokryte mieszanym tlenkiem metalu (MMO) oraz anody tytanowe pokryte platyną.
Anoda tytanowa pokryta mieszanym tlenkiem metalu (MMO)
Anody tytanowe pokryte powłoką MMO są oparte na tytanie, a na ich powierzchni znajduje się powłoka katalityczna składająca się z różnych tlenków metali szlachetnych. Te tlenki metali szlachetnych zwykle obejmują iryd (Ir), ruten (Ru), tantal (Ta) itp. Są one spiekane na powierzchni podłoża tytanowego poprzez określone procesy (takie jak rozkład termiczny, metoda sol-żel itp.), aby utworzyć cienką warstwę o dobrej przewodności i aktywności elektrokatalitycznej. Grubość powłoki wynosi zazwyczaj od kilku mikronów do kilkudziesięciu mikronów, a jej mikrostruktura jest porowata, gęsta i jednolita. Taka struktura sprzyja poprawie wydajności elektrokatalitycznej i stabilności anody.
W galwanizacji, gdy prąd przepływa przez anodę tytanową pokrytą MMO, tlenki metali szlachetnych w powłoce odgrywają rolę elektrokatalityczną, zmniejszając nadpotencjał reakcji anodowej i promując reakcję utleniania na anodzie. Biorąc za przykład miedziowanie kwasowe, w elektrolicie siarczanu miedzi i kwasu siarkowego główną reakcją na anodzie jest reakcja utleniania i wydzielania tlenu z wody (2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺). Składniki takie jak tlenek irydu w powłoce MMO mogą skutecznie katalizować tę reakcję, umożliwiając jej płynny przebieg przy niższym potencjale, co poprawia wydajność galwanizacji i zmniejsza zużycie energii.
Charakterystyka i scenariusze zastosowania różnych typów anod tytanowych powlekanych MMO. W zależności od składu i proporcji tlenków metali szlachetnych w powłoce, anody tytanowe powlekane MMO można podzielić na wiele typów, z których najpowszechniejsze to anody tytanowe powlekane irydem i tantalem (Ir-Ta) oraz anody tytanowe powlekane rutenem i irydem (Ru-Ir).
Posiada wysoki potencjał wydzielania tlenu i dobrą stabilność chemiczną. Dobrze sprawdza się w galwanizacji, która wymaga stabilnego wydzielania tlenu, takiej jak miedziowanie kwasowe. Nadaje się do linii produkcyjnych galwanizacji PCB, które wymagają wysokiej stabilności anody i żywotności, szczególnie w przypadku płyt wielowarstwowych o dużym zapotrzebowaniu i płyt połączeń o dużej gęstości (HDI). Może zapewnić stabilność jakości miedziowania.
Posiada niski potencjał nadpotencjału wydzielania tlenu i wysoką aktywność elektrokatalityczną. Ma zalety w niektórych sytuacjach, gdy wymagana jest wysoka wydajność galwanizacji. Na przykład w produkcji na dużą skalę konwencjonalnych dwustronnych płytek i niektórych wielowarstwowych płytek może zwiększyć prędkość produkcji i obniżyć koszty produkcji, zapewniając jednocześnie określoną jakość miedziowania.
Platynowana anoda tytanowa to warstwa metalicznej platyny osadzonej na powierzchni podłoża tytanowego przez galwanizację i inne metody. Grubość warstwy platyny wynosi zwykle około kilku mikronów, tworząc strukturę kompozytową o dobrej przewodności i stabilności chemicznej. Platyna jest metalem szlachetnym o doskonałej odporności na korozję, przewodności i aktywności katalitycznej.
Anoda platynowo-tytanowa kontra anoda tytanowa MMO
Platynowana anoda tytanowa wykorzystuje wysoką aktywność katalityczną i stabilność platyny, aby promować reakcję anodową. Podobnie jak anoda tytanowa pokryta MMO, w kwaśnym systemie miedziowania, platynowana anoda tytanowa bierze udział głównie w reakcji utleniania i wydzielania tlenu w wodzie. Ze względu na katalityczne działanie platyny, reakcja wydzielania tlenu może być przeprowadzona wydajnie przy stosunkowo niskim potencjale. Jednocześnie warstwa platyny może skutecznie przeciwstawić się korozji roztworu galwanicznego, zapewniając stabilność anody podczas długotrwałego użytkowania.
W porównaniu z anodą tytanową pokrytą powłoką MMO, koszt anody tytanowej pokrytej platyną jest wyższy, głównie ze względu na wysoką cenę platyny. Ma jednak zalety w zakresie odporności na korozję i pewnych specjalnych właściwości. Dlatego anoda tytanowa pokryta platyną jest ogólnie odpowiednia do zastosowań high-end z ekstremalnie wysokimi wymaganiami dotyczącymi jakości i wydajności PCB oraz stosunkowo niewrażliwa na koszty, takich jak produkcja PCB w lotnictwie, elektronice wojskowej i innych dziedzinach. W tych dziedzinach anoda tytanowa pokryta platyną może spełnić rygorystyczne wymagania dotyczące procesu produkcyjnego i zapewnić, że produkt nadal będzie mógł normalnie działać w ekstremalnych warunkach. Anody tytanowe pokryte powłoką MMO są szeroko stosowane w większości konwencjonalnych dziedzin produkcji PCB ze względu na ich dobrą kompleksową wydajność i stosunkowo niski koszt.
Zasada działania
Galwanotechnika jest procesem osadzania warstwy metalu na powierzchni metalu lub innych materiałów przy użyciu metod elektrochemicznych. Jego podstawowa zasada opiera się na zasadzie działania ogniwa elektrolitycznego. W typowym systemie galwanicznym obejmuje on zasilacz prądu stałego, anodę, katodę i elektrolit. Gdy zasilacz prądu stałego jest włączony, prąd płynie z anody do elektrolitu, a następnie przewodzi do katody przez elektrolit.
Na anodzie zachodzi reakcja utleniania, a atomy metalu tracą elektrony i stają się jonami metalu, które dostają się do elektrolitu. Na katodzie zachodzi reakcja redukcji, a jony metalu w elektrolicie zyskują elektrony i osadzają się na powierzchni katody, tworząc powłokę metalową. Biorąc za przykład miedziowanie, anodą jest zwykle miedź lub nierozpuszczalna anoda (taka jak anoda tytanowa), katodą jest przedmiot obrabiany, który musi zostać miedziowany (taki jak PCB), a elektrolit jest zazwyczaj roztworem zawierającym jony miedzi (takim jak roztwór siarczanu miedzi). Na anodzie, jeśli jest to rozpuszczalna anoda miedziana, reakcja jest Cu – 2e⁻ = Cu²⁺, a atomy miedzi tracą elektrony i rozpuszczają się w roztworze; jeśli jest to nierozpuszczalna anoda tytanowa, reakcja utleniania i wydzielania tlenu w wodzie zachodzi głównie 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺. Na katodzie zachodzi reakcja Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu, a jony miedzi w roztworze uzyskują elektrony i osadzają się na powierzchni płytki PCB, tworząc warstwę miedzi.
Anody tytanowe mają znaczące zalety w galwanizacji PCB. Pod względem poprawy jakości galwanizacji, może skutecznie poprawić jednorodność miedziowania, poprawić jakość powłoki i spełnić surowe wymagania dotyczące precyzyjnych obwodów PCB i produktów high-end do miedziowania. Pod względem poprawy wydajności produkcji, obsługuje galwanizację o dużej gęstości prądu, skraca czas przerwy w produkcji i znacznie zwiększa wydajność produkcyjną linii produkcyjnej. Pod względem redukcji kosztów produkcji, długa żywotność zmniejsza częstotliwość wymiany anody i koszty robocizny, jednocześnie zmniejszając koszty konserwacji roztworu galwanicznego. Pod względem ochrony środowiska, zmniejsza zanieczyszczenie metalami ciężkimi i zużycie energii, co jest zgodne z trendem rozwoju zielonej produkcji.
