Die Auswahl der besten Anoden für die Leiterplattenfertigung

Da immer mehr Produkte mit Computertechnologie ausgestattet sind – von Privatgeräten und Geräten des Internets der Dinge bis hin zu Autos und der 5G-Infrastruktur –, steigt auch die Nachfrage nach Leiterplatten (PCB). Die Leiterplattenherstellung erfordert speziell entwickelte Anoden für den Elektrolyseprozess, und die Qualität dieser Anoden ist entscheidend für die Herstellung von Leiterplatten, die hohe Leistungsstandards und Produktqualität erfüllen und gleichzeitig Wartungsaufwand, Herstellungskosten und Ausfallzeiten minimieren.

DENORA DT-Anoden sind langlebige, unlösliche Anoden, die eine hohe und gleichbleibende Galvanisierungsleistung bieten und von führenden Leiterplattenherstellern für High-End-Anwendungen eingesetzt werden.

Bei der Galvanisierung wird eine leitfähige Oberfläche auf der Leiterplatte (PCB) oder der gedruckten Schaltplatte (PWB) erzeugt, indem eine dünne Metallschicht – in der Regel Kupfer – aufgebracht wird, die die Funktionsfähigkeit der Schaltung ermöglicht. Anoden spielen im Galvanisierungsprozess eine zentrale Rolle, da sie die Quelle des Metalls sind, das während der Elektrolyse auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Der Galvanisierungsprozess bestimmt die Qualität des Endprodukts, insbesondere wie gut der Strom über die Leiterplatte geleitet wird. Der Prozess ist ein Kostenfaktor bei der Leiterplatten- und PWB-Fertigung, und Unternehmen können ihre langfristige Rentabilität maximieren, indem sie Produkte von höchster Qualität zu möglichst niedrigen Kosten herstellen.

Für eine hervorragende Galvanisierung von Leiterplatten mit guter Leitfähigkeit sind die folgenden Anodeneigenschaften ideal:

• Gute Beschichtungsgleichmäßigkeit: Diese hängt davon ab, dass ein gleichbleibender Abstand zwischen Anode und Kathode eingehalten und der Stromfluss stabil gehalten wird.

• Hohe Produktivität: Anoden, die bei hoher Stromdichte betrieben werden können, führen zu einer überlegenen Galvanisierung.

• Geringer Additivverbrauch: Additive sind teuer, und Anoden, die so wenig wie nötig verbrauchen, sind solchen mit hohem Additivverbrauch vorzuziehen.

• Geringer Wartungsaufwand: Anoden, die keinen Schlamm bilden und länger halten, senken die Kosten für Wartung und Ausfallzeiten.

In allen elektronischen Geräten kommen Leiterplatten zum Einsatz, von High-End-Anwendungen wie HDI-IC-Substraten in Smartphones und Tablets bis hin zu Low-End-Anwendungen wie Spielzeug und kleinen Haushaltsgeräten. High-End-Leiterplatten erfordern viele Schichten mit feinem Muster; daher sind lösliche Anoden aufgrund ihrer geringen Beschichtungsgleichmäßigkeit nicht geeignet. Für High-End-Anwendungen werden unlösliche Anoden empfohlen.

Zwar sind lösliche Anoden kurzfristig kostengünstiger, doch weisen sie eine Stromdichte (5 A/dm²) auf, die deutlich geringer ist als bei unlöslichen Anoden (bis zu 30 A/dm²), sowie eine ungleichmäßige Strom sverteilung im Vergleich zur hochgradig gleichmäßigen Stromverteilung unlöslicher Anoden. Der Elektrodenabstand bei löslichen Anoden liegt typischerweise über 400 mm (im Vergleich zu 100 mm bei unlöslichen Anoden), und sie weisen einen geringeren Via-Füllgrad auf als unlösliche Anoden.

Zudem lösen sie sich während der Elektrolyse allmählich auf, was mehrere unerwünschte Folgen hat:

• Die Bildung von Ablagerungen (Schlamm) in der Galvanisierungslösung, was den Wartungsaufwand erhöht und die Produktqualität mindert

• Eine sich ständig ändernde Größe und Form der Anode, was die Leistungsbeständigkeit beeinträchtigt

• Eine kurze Betriebsdauer, die zu häufigen und aufwendigen Wartungsarbeiten führt
  
  

Da sich unlösliche Anoden nicht auflösen, überwinden sie all diese Herausforderungen. Ihr einziger Nachteil besteht darin, dass sie in der Regel einen höheren Additivverbrauch aufweisen als lösliche Anoden, was die Betriebskosten für Hersteller erhöhen kann. De Nora hat diese Herausforderung mit den DENORA DT-Anoden gemeistert (weitere Details siehe unten).

Der Einsatz unlöslicher Anoden bei der Leiterplattenherstellung bietet folgende Vorteile:

• Gute Beschichtungsgleichmäßigkeit und Kontaktfähigkeit

• Hohe Prozessproduktivität

• Geringerer Wartungsaufwand

• Kein Anodenschlamm

• Höhere Qualität der fertigen Leiterplatten und gedruckten Schaltkreise

Bei der Galvanisierung von Leiterplatten fügen Hersteller dem Elektrolyten häufig organische Additive hinzu, um die Kornverfeinerung, die Ablagerungsleistung, die Nivellierung und die Glanzbildung der Kupferbeschichtung zu verbessern. Additive können die Kosten der Leiterplattengalvanisierung erheblich erhöhen, daher verwenden Hersteller lieber so wenig wie nötig, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Es gibt drei grundlegende Arten von Additiven, die bei der Säurekupferbeschichtung verwendet werden:

• Träger/Hemmer: Träger werden an der Oberfläche der Kathode adsorbiert und wirken in Verbindung mit Chloridionen so, dass sie die Abscheidungsrate hemmen.

• Glanzmittel: Glanzmittel verbessern die Spiegelglätte des plattierten Metalls und verhindern die Bildung rauer oder matter Schichten auf der Oberfläche der Leiterplatte.

• Gleichrichter: Gleichrichter sorgen für eine gleichmäßigere Schichtdicke, indem sie die Auswirkungen der Reichweite kontrollieren.

Mit DENORA DT-Anoden profitieren Hersteller von den Vorteilen beider Technologien: langlebige Anoden, die eine hohe und konstante Leistung liefern, sich nicht zersetzen oder Verunreinigungen einbringen, nur wenig Wartung erfordern und einen Additivverbrauch aufweisen, der dem von löslichen Anoden entspricht. Unsere unlöslichen Anoden werden von führenden Leiterplattenherstellern eingesetzt und von Anlagenlieferanten für ihre VCP-Anlagen (Vertical Continuous Plating) sowie für horizontale Galvanisierungsanlagen als „ “ ausgewählt.

Während einige unlösliche Anoden auf eine Anodenbox angewiesen sind, um den Additivverbrauch zu minimieren, verfügen DENORA DT-Anoden über eine in die Beschichtungsschicht integrierte Membranfunktion, wodurch keine Anodenbox erforderlich ist und gleichzeitig der Additivverbrauch minimiert wird. Durch diese Eigenschaft entfallen zudem die Kosten für eine Anodenbox.

DENORA DT-Anoden gewährleisten optimale Leistung durch:

• Gleichmäßige Kupferbeschichtungsverteilung und hervorragende Durchschlagskraft

• Zuverlässige Füllfähigkeit von Kupfer-Vias

• 1:1-Gleichmäßigkeit zwischen Oberfläche und Durchgangslöchern

• Extrem geringer Additivverbrauch ohne Membran

• Vermeidung von Knötchenbildung und Oberflächenabrieb

• Verbesserte Lebensdauer des Galvanikbads bei stabiler Leistung

• Geringerer Wartungsaufwand für das Bad durch Reduzierung des TOC

• Lange Lebensdauer

• Wegfall der Anodenwartung

• Möglichkeit zum Betrieb bei erhöhter Stromdichte
  
  

Unsere 100-jährige Tradition in der Elektrochemie erstreckt sich mittlerweile weltweit, und das ist einer der Gründe, warum Unternehmen die Zusammenarbeit mit De Nora so schätzen. Wir bieten maßgeschneiderte Lösungen und weltweiten Support, um unsere Kunden dabei zu unterstützen, ihren Betrieb zu optimieren und ihre Produktions- und Rentabilitätsziele zu erreichen. Unsere robusten und bewährten elektrochemischen Lösungen unterliegen einem kontinuierlichen Entwicklungsprozess, um die Leistung in Bezug auf Einfachheit, Sicherheit, Nachhaltigkeit, Effizienz und Ertrag stetig zu verbessern.