CN101423939A - 用于化学镀锡溶液的杂质清除装置及清除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于化学镀锡溶液的杂质清除装置及方法。该清除装置包括：多个隔间，连续布置并且相互连通；杂质清除单元，位于隔间内部并且包括阳极板和阴极板；电源供应单元，为杂质清除单元供电，该电源供应单元所供应电流的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。另外，本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法包括以下步骤：向连续布置且相互连通的多个隔间内部投入化学镀锡溶液；使化学镀锡溶液流经位于所述隔间内部并且包括阳极板和阴极板的杂质清除单元，其中，供应给杂质清除单元的电流的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。

Description

用于化学镀锡溶液的杂质清除装置及清除方法
技术领域
本发明涉及一种杂质清除装置及清除方法，尤其涉及一种针对不需要电能的化学镀所使用的镀溶液的杂质清除装置及方法。
背景技术
化学镀也称作非电解镀，是一种利用镀溶液中的还原剂成分进行还原反应并析出金属来镀金属的方法。
化学镀锡溶液是一种含硫脲(Thiourea)的酸性镀溶液，它的用途是防止铜或铜合金等发生氧化并提高电子零件的焊锡特性，化学镀锡溶液与铜发生置换反应，从而实现化学镀锡。
在上述置换镀金属的过程中，铜被分解为离子状态，离子化的铜必然被溶入镀溶液中。
此外，为了提高印刷电路板(PCB)基板的难燃性和加工性，将三氧化锑添加到PCB基板中，三氧化锑在上述化学镀过程中也被溶解而在镀溶液内部成为杂质。
上述杂质增加时将缩短镀溶液的使用寿命、降低镀膜的性能并降低焊锡特性、引起镀金属的表面氧化现象以及导致电子零件不良。
另外，上述锑不仅妨碍锡的还原从而导致无法顺利地进行镀锡工艺，还使得镀锡膜变得混浊或者无法镀金属。
当化学镀锡溶液里积累了铜离子时会降低铜离子的溶解度而增加沉积物的生成量，并且由于经过化学镀的锡膜中铜含量增加而降低焊锡特性，并且由于提高了金属间化合物的生长速度而降低镀锡产品的长期保管性。
为了解决上述问题，人们提出了引进预处理步骤来尽量减少镀溶液中的三氧化锑的溶入量的技术方案，但是上述工艺不仅由于增加预处理步骤而增加了制造成本，而且在预处理步骤中使用的盐酸和硫酸等强酸会造成环境污染，并且也没有办法清除在镀金属的过程中生成的铜离子。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可以清除化学镀锡溶液里面的铜离子和锑离子的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种使用最少的设备来清除化学镀锡溶液中的铜离子和锑离子后重新使用化学镀锡溶液的装置和方法。
为了实现本发明的目的，本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置包括：多个隔间，连续布置并且相互连通；杂质清除单元，位于所述隔间内部并且包括阳极板和阴极板；电源供应单元，为所述杂质清除单元供应电源，其中，所述电源供应单元所供应电流的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。
此时，所述阳极板可以包含锡、白金和钛中的一种。
所述阴极板可以包含锡、白金和钛中的一种。
所述电源供应单元所供应的电流密度可以大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置还可以包括向所述杂质清除装置的内部补充化学镀锡溶液的化学镀锡溶液补充单元。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置还可以包括使化学镀锡溶液在所述杂质清除装置和化学镀单元之间进行循环的化学镀锡溶液循环单元。
根据本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法包括以下步骤：向连续布置并且相互连通的多个隔间内部投入化学镀锡溶液；使所述化学镀锡溶液流经位于隔间内部并且包括阳极板和阴极板的杂质清除单元；向杂质清除单元供应电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2的电流。
上述阳极板可以包含锡、白金和钛中的一种。
上述阴极板可以包含锡、白金和钛中的一种。
向杂质清除单元供应的电流的电流密度可以大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法还可以包括向用于化学镀锡溶液的杂质清除装置内部补充化学镀锡溶液的化学镀锡溶液补充步骤。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法还可以包括将化学镀锡溶液排放到化学镀锡单元的排放步骤。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置及方法可以有效地清除化学镀锡溶液中的铜离子和锑离子。
本发明可以使用最少的设备来清除化学镀锡溶液中的铜离子和锑离子后将化学镀锡溶液重新投入使用。
附图说明
图1是本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置的示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图对本发明作进一步的说明。
首先，由于发明人在说明其发明时可以适当定义相关术语或词汇的概念，因此，本说明书和专利申请中所用术语或词汇应该按照符合本发明的技术构思的含义和概念来进行解释。
因此，本说明书中记载的实施例与附图所示的内容仅是本发明的优选实施例，而不应该被理解为表达了本发明的所有技术构思，在提交本发明的申请时可能存在可以代替上述实施例的各种等价实施例或者变形实施例。
图1是本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置的示意图。
本发明的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置包括：多个隔间10和12，连续布置并且相互连通；杂质清除单元，位于隔间10和12内部，并且包括阳极板14和阴极板16；电源供应单元，为杂质清除单元提供电源，该电源供应单元所供应电流的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。
此时，隔间10和12可以容纳来自化学镀单元50的化学镀锡溶液并且在隔间10和12中清除杂质，多个隔间10和12相互连通并且采取连续布置的形式。
作为杂质清除对象的化学镀锡溶液可以通过溢流的方式依次流经隔间10和12，并且清除镀锡溶液中的杂质，但是本发明的化学镀锡溶液的移动方式不限于此，可以通过各种方法使化学镀锡溶液流经隔间10和12。
隔间10和12里面安装了可以清除化学镀锡溶液所含有的铜和锑离子等物质的阳极板和阴极板。
此时，阳极板14和阴极板16可以使用包含锡、白金或钛成分的板状或球状材料制成。
阳极板14和阴极板16构成了本发明的杂质清除单元，通过电源供应单元(未示出)为阳极板14和阴极板16供应电源后，可以利用镀金属的原理来清除铜和锑等杂质。
电源供应单元由整流器构成，通过该整流器供应给阳极板14和阴极板16的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。
供应介于上述电流密度范围内的电流时并不限制电压的范围，可以使用包括30V到200V范围内的各种电压来供应具有上述电流密度的电流。
通过上述整流器将介于上述电流密度之间的电流供应给杂质清除单元时，化学镀锡溶液里面所含有的铜和锑等离子将被还原并且析出到阴极板16的表面上。
通常，进行PCB表面处理时所产生的金属主要是铜和锑，当为电解质溶液供应低电流时，铜和锑会比锡先被还原而被析出。
因此，根据上述特性而为杂质清除单元供应低电流时能够以金属形态析出铜和锑，把析出的铜和锑金属从化学镀锡溶液中去除，从而去除了化学镀锡溶液里面的杂质。
此时，如果上述电流密度小于0.05A/dm2，则由于铜和锑等离子的还原速度太慢而无法快速清除杂质；当上述电流密度大于10A/dm2时，则由于化学镀锡溶液所含的锡离子的析出量太多而需要消耗过多的锡。
鉴于上述原因，上述电流密度的范围可以大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
流经了多个隔间10的化学镀锡溶液最后被容纳在最后一个隔间12中，通过安装在最后一个隔间12中的化学镀锡溶液补充单元30来补充镀溶液，即，可以降低镀溶液中铜和锑等杂质的含量比率。
虽然在本说明书中记载了化学镀锡溶液补充单元30向最后一个隔间12的内部补充镀锡溶液的情况，但是本发明不限于此，也可以向多个隔间10和12内部的任何位置补充化学镀锡溶液。
如前所述，减少了杂质含有比率的化学镀锡溶液将通过最后一个隔间12外部的配管和泵40-1返回到化学镀单元50并进行再循环。
此时，化学镀锡溶液可以通过最后一个隔间12外部的配管和泵40-1以及位于第一个隔间10外部的配管和泵40而在化学镀锡单元50和隔间10和12之间流入/流出来进行循环。
也就是说，镀锡溶液从化学镀锡单元50通过位于第一个隔间10外部的配管和泵40流入第一个隔间10内部，在镀锡溶液流经隔间10和12的过程中，清除了镀锡溶液内部所包含的铜和锑离子，然后通过化学镀锡溶液补充单元30来补充镀溶液并重新进入化学镀锡单元50。
下面对使用本发明的化学镀锡溶液的杂质清除装置来清除铜和锑离子的实施例作进一步说明。
表1
Figure A200810098415D00081
第一实施例
如表1中所示，在化学镀锡溶液没有被传送到多个隔间而被容纳在一个隔间中的情况下，对阳极板/阴极板施加电流密度在0.05A/dm2至1.00A/dm2的电流共12小时或者24小时。
利用电子显微镜分析施加上述电流后在阳极板/阴极板上析出的金属膜成分。
以电流密度为0.05A/dm2的电流被供应12小时的情况为例，锑离子的初始浓度为200ppm，铜离子的初始浓度为0.5g/L。
经过12小时后，阳极板/阴极板内的锑和铜离子浓度分别为3％和6％，最终溶液内的锑离子和铜离子的浓度分别为150ppm和0.4g/L。
因此，锑离子减少了50ppm，铜离子减少了0.1g/L。
第二实施例
对图1所示的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置供应电流密度为0.5A/dm2的电流，以每分钟10L的输送速度输送镀溶液。
镀溶液中的初始锑离子浓度为200ppm，铜离子的初始浓度为1g/L。
经过24小时的杂质清除过程之后进行测量时，锑离子被清除了90％左右，铜离子被清除了50％左右。
下面对本发明的化学镀锡溶液的杂质清除方法作进一步的说明。
首先，来自化学镀锡单元50的镀锡溶液流入多个隔间10内部；然后，对隔间10内部的阳极板和阴极板施加电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2的电流，优选地，电流密度大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
在流经施加了上述电流密度的电流的多个隔间10之后，镀锡溶液中所含有的锑离子和铜离子将析出在阳极板/阴极板上，从而可以被清除。
然后，在最后一个隔间12中，由化学镀锡溶液补充单元30来补充化学镀锡溶液并且化学镀锡溶液最终流到化学镀锡单元50，从而进行循环。
上面结合附图和实施例对本发明进行了详细的描述，但是上面的实施例仅是为了解释本发明，而不是对本发明的限制。在本发明的技术构思内，可以根据本发明的详细描述对本发明进行各种变形和修改，这对本领域技术人员来说是非常明显的。因此，本发明的范围应该由本发明的技术构思和权利要求的范围来确定。

Claims (12)

1、一种用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，所述装置包括：
多个隔间，连续布置并且相互连通；
杂质清除单元，位于所述隔间内部并且包括阳极板和阴极板；
电源供应单元，为所述杂质清除单元供应电源，
其中，所述电源供应单元所供应电流的电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2。
2、根据权利要求1所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，其特征在于所述阳极板包含锡、白金和钛中的一种。
3、根据权利要求1所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，其特征在于所述阴极板包含锡、白金和钛中的一种。
4、根据权利要求2或权利要求3所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，其特征在于所述电源供应单元所供应的电流密度大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
5、根据权利要求2或权利要求3所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，其特征在于所述杂质清除装置还包括向用于化学镀锡溶液的杂质清除装置内部补充化学镀锡溶液的化学镀锡溶液补充单元。
6、根据权利要求5所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除装置，其特征在于所述杂质清除装置还包括化学镀锡溶液循环单元，所述化学镀锡溶液循环单元使得化学镀锡溶液在用于化学镀锡溶液的杂质清除装置和化学镀单元之间进行循环。
7、一种用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
向连续布置并且相互连通的多个隔间内部投入化学镀锡溶液；
使所述化学镀锡溶液流经位于所述隔间内部并且包括阳极板和阴极板的杂质清除单元；
向杂质清除单元供应电流密度大于0.05A/dm2并且小于10A/dm2的电流。
8、根据权利要求7所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述阳极板包含锡、白金和钛中的一种。
9、根据权利要求7所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述阴极板包含锡、白金和钛中的一种。
10、根据权利要求8或权利要求9所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述电源供应单元所供应的电流密度大于0.1A/dm2并且小于1A/dm2。
11、根据权利要求8或权利要求9所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述方法还包括向用于化学镀锡溶液的杂质清除装置内部补充化学镀锡溶液的化学镀锡溶液补充步骤。
12、根据权利要求11所述的用于化学镀锡溶液的杂质清除方法，其特征在于所述方法还包括将化学镀锡溶液移送到化学镀单元的移送步骤。
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