水平電鍍與垂直電鍍方法和原理是相同的，都必須具有陰陽(yáng)兩極，通電后產(chǎn)生電極反應(yīng)使電解液主成份產(chǎn)生電離，使帶電的正離子向電極反應(yīng)區(qū)的負(fù)相移動(dòng);帶電的負(fù)離子向電極反應(yīng)區(qū)的正相移動(dòng)，于是產(chǎn)生金屬沉積鍍層和放出氣體。因?yàn)榻饘僭陉帢O沉積的過(guò)程分為三步：即金屬的水化離子向陰極擴(kuò)散;第二步就是金屬水化離子在通過(guò)雙電層時(shí)，逐步脫水，并吸附在陰極的表面上;第三步就是吸附在陰極表面的金屬離子接受電子而進(jìn)入金屬晶格中。從實(shí)際觀察到作業(yè)槽的情況是固相的電極與液相電鍍液的界面之間的無(wú)法觀察到的異相電子傳遞反應(yīng)。其結(jié)構(gòu)可用電鍍理論中的雙電層原理來(lái)說(shuō)明，當(dāng)電極為陰極并處于極化狀態(tài)情況下，則被水分子包圍并帶有正電荷的陽(yáng)離子，因靜電作用力而有序的排列在陰極附近，最靠近陰極的陽(yáng)離子中心點(diǎn)所構(gòu)成的設(shè)相面而稱之亥姆霍茲(Helmholtz)外層，該外層距電極的距離約約1-10納米。但是由于亥姆霍茲外層的陽(yáng)離子所帶正電荷的總電量，其正電荷量不足以中和陰極上的負(fù)電荷。而離陰極較遠(yuǎn)的鍍液受到對(duì)流的影響，其溶液層的陽(yáng)離子濃度要比陰離子濃度高一些。此層由于靜電力作用比亥姆霍茲外層要小，又要受到熱運(yùn)動(dòng)的影響，陽(yáng)離子排列并不像亥姆霍茲外層緊密而又整齊，此層稱之謂擴(kuò)散層。擴(kuò)散層的厚度與鍍液的流動(dòng)速率成反比。也就是鍍液的流動(dòng)速率越快，擴(kuò)散層就越薄，反則厚，一般擴(kuò)散層的厚度約5-50微米。離陰極就更遠(yuǎn)，對(duì)流所到達(dá)的鍍液層稱之謂主體鍍液。因?yàn)槿芤旱漠a(chǎn)生的對(duì)流作用會(huì)影響到鍍液濃度的均勻性。擴(kuò)散層中的銅離子靠鍍液靠擴(kuò)散及離子的遷移方式輸送到亥姆霍茲外層。而主體鍍液中的銅離子卻靠對(duì)流作用及離子遷移將其輸送到陰極表面。所在在水平電鍍過(guò)程中，鍍液中的銅離子是靠三種方式進(jìn)行輸送到陰極的附近形成雙電層。

鍍液的對(duì)流的產(chǎn)生是采用外部現(xiàn)內(nèi)部以機(jī)械攪拌和泵的攪拌、電極本身的擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)方式，以及溫差引起的電鍍液的流動(dòng)。在越靠近固體電極的表面的地方，由于其磨擦阻力的影響至使電鍍液的流動(dòng)變得越來(lái)越緩慢，此時(shí)的固體電極表面的對(duì)流速率為零。從電極表面到對(duì)流鍍液間所形成的速率梯度層稱之謂流動(dòng)界面層。該流動(dòng)界面層的厚度約為擴(kuò)散層厚度的的十倍，故擴(kuò)散層內(nèi)離子的輸送幾乎不受對(duì)流作用的影響。在電埸的作用下，電鍍液中的離子受靜電力而引起離子輸送稱之謂離子遷移。其遷移的速率用公式表示如下：u=zeoE/6πrη要。其中u為離子遷移速率、z為離子的電荷數(shù)、eo為一個(gè)電子的電荷量(即1.61019C)、E為電位、r為水合離子的半徑、η為電鍍液的粘度。根據(jù)方程式的計(jì)算可以看出，電位E降落越大，電鍍液的粘度越小，離子遷移的速率也就越快。

根據(jù)電沉積理論，電鍍時(shí)，位于陰極上的印制電路板為非理想的極化電極，吸附在陰極的表面上的銅離子獲得電子而被還原成銅原子，而使靠近陰極的銅離子濃度降低。因此，陰極附近會(huì)形成銅離子濃度梯度。銅離子濃度比主體鍍液的濃度低的這一層鍍液即為鍍液的擴(kuò)散層。而主體鍍液中的銅離子濃度較高，會(huì)向陰極附近銅離子濃度較低的地方，進(jìn)行擴(kuò)散，不斷地補(bǔ)充陰極區(qū)域。

印制電路板類似一個(gè)平面陰極，其電流的大小與擴(kuò)散層的厚度的關(guān)系式為COTTRELL方程式：

其中I為電流、z為銅離子的電荷數(shù)、F為法拉第常數(shù)、A為陰極表面積、D為銅離子擴(kuò)散系數(shù)(D=KT/6πrη)，Cb為主體鍍液中銅離子濃度、Co為陰極表面銅離子的濃度、D為擴(kuò)散層的厚度、K為波次曼常數(shù)(K=R/N)、T為溫度、r為銅水合離子的半徑、η為電鍍液的粘度。當(dāng)陰極表面銅離子濃度為零時(shí)，其電流稱為極限擴(kuò)散電流ii：

從上式可看出，極限擴(kuò)散電流的大小決定于主體鍍液的銅離子濃度、銅離子的擴(kuò)散系數(shù)及擴(kuò)散層的厚度。當(dāng)主體鍍液中的銅離子的濃度高、銅離子的擴(kuò)散系數(shù)大、擴(kuò)散層的厚度薄時(shí)，極限擴(kuò)散電流就越大。

根據(jù)上述公式得知，要達(dá)到較高的極限電流值，就必須采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧簿褪遣捎眉訙氐墓に嚪椒?。因?yàn)樯邷囟瓤墒箶U(kuò)散系數(shù)變大，增快對(duì)流速率可使其成為渦流而獲得薄而又均一的擴(kuò)散層。從上述理論分析，增加主體鍍液中的銅離子濃度，提高電鍍液的溫度，以及增快對(duì)流速率等均能提高極限擴(kuò)散電流，而達(dá)到加快電鍍速率的目的。水平電鍍基于鍍液的對(duì)流速度加快而形成渦流，能有效地使擴(kuò)散層的厚度降至10微米左右。故采用水平電鍍系統(tǒng)進(jìn)行電鍍時(shí)，其電流密度可高達(dá)8A/dm2。

水平電鍍的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

水平電鍍技術(shù)的發(fā)展不是偶然的，而是高密度、高精度、多功能、高縱橫比多層印制電路板產(chǎn)品特殊功能的需要是個(gè)必然的結(jié)果。它的優(yōu)勢(shì)就是要比現(xiàn)在所采用的垂直掛鍍工藝方法更為先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量更為可靠，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；拇笊a(chǎn)。它與垂直電鍍工藝方法相比具有以下長(zhǎng)處：

(1)適應(yīng)尺寸范圍較寬，無(wú)需進(jìn)行手工裝掛，實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化作業(yè)，對(duì)提高和確保作業(yè)過(guò)程對(duì)基板表面無(wú)損害，對(duì)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；拇笊a(chǎn)極為有利。

(2)在工藝審查中，無(wú)需留有裝夾位置，增加實(shí)用面積，大大節(jié)約原材料的損耗。

(3)水平電鍍采用全程計(jì)算機(jī)控制，使基板在相同的條件下，確保每塊印制電路板的表面與孔的鍍層的均一性。

(4)從管理角度看，電鍍槽從清理、電鍍液的添加和更換，可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，不會(huì)因?yàn)槿藶榈腻e(cuò)誤造成管理上的失控問(wèn)題。

(5)從實(shí)際生產(chǎn)中可測(cè)所知，由于水平電鍍采用多段水平清洗，大大節(jié)約清洗水的用量及減少污水處理的壓力。

(6)由于該系統(tǒng)采用封閉式作業(yè)，減少對(duì)作業(yè)空間的污染和熱量的蒸發(fā)對(duì)工藝環(huán)境的直接影響，大大改善作業(yè)環(huán)境。特別是烘板時(shí)由于減少熱量的損耗，節(jié)約了能量的無(wú)謂消耗及大大提高生產(chǎn)效率。

總結(jié)

水平電鍍技術(shù)的出現(xiàn)，完全為了適應(yīng)高縱橫比通孔電鍍的需要。但由于電鍍過(guò)程的復(fù)雜性和特殊性，在設(shè)計(jì)與研制水平電鍍系統(tǒng)仍然存在著若干技術(shù)性的問(wèn)題。這有待于在實(shí)踐過(guò)程中加以改進(jìn)。盡管如此，但水平電鍍系統(tǒng)的使用，對(duì)印制電路行業(yè)來(lái)說(shuō)是很大的發(fā)展和進(jìn)步。因?yàn)榇祟愋偷脑O(shè)備在制造高密度多層板方面的運(yùn)用，顯示出很大的潛力，它不但能節(jié)省人力及作業(yè)時(shí)間而且生產(chǎn)的速度和效率比傳統(tǒng)的垂直電鍍線要高。而且降低能量消耗、減少所需處理的廢液廢水廢氣，而且大大改善工藝環(huán)境和條件，提高電鍍層的質(zhì)量水準(zhǔn)。水平電鍍線適用于大規(guī)模產(chǎn)量24小時(shí)不間斷作業(yè)，水平電鍍線在調(diào)試的時(shí)候較垂直電鍍線稍困難一些，一旦調(diào)試完畢是十分穩(wěn)定的，同時(shí)在使用過(guò)程中要隨時(shí)監(jiān)控鍍液的情況對(duì)鍍液進(jìn)行調(diào)整，確保長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。