CN104302815A - 一种电镀槽及电镀装置 - Google Patents

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朱拓
姜雪飞
韩焱林
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Abstract

本发明涉及电镀技术领域，具体为一种电镀槽及应用该电镀槽的电镀装置。电镀槽包括一槽体，槽体内相向的两槽壁上分别设有一壁面阳极，两壁面阳极之间设有至少一间隔阳极，壁面阳极和间隔阳极在槽体内等距分布；间隔阳极将槽体分成至少两个槽位，各槽位在间隔阳极的下方相互连通；间隔阳极由一绝缘板及分别设于绝缘板两面的单阳极组成。本发明在电镀槽中设间隔阳极，使各槽位内形成相对独立的电场，避免了两个缸体电流的交叉影响。间隔阳极与槽体底部之间预留间隙，使各槽体中的电镀液可相互流通。通过间隔阳极和循环过滤机构的配合，即可使电镀液充分混合，长时间保持均一性，又不会影响电镀环境的稳定性，从而提高镀层的均匀性。

Description

一种电镀槽及电镀装置
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种电镀槽及电镀装置。
背景技术
印制电路板是电子元器件的支撑体，为电子元器件提供电气连接。印制电路板的生产工艺流程一般为：开料→内层图形转移→内层蚀刻→层压→钻孔→沉铜→板电→外层图形转移→蚀刻→阻焊→表面处理→成型加工。在表面处理中通常对印制电路板进行电镀镍金或化学镍金处理。
化学镍金最大的优点之一是工艺相对简单，只需使用两种关键的化学药水，即含有次磷酸盐与镍盐的化学镀液与酸性金水。工艺一般经过酸洗→微蚀→活化→化学镀镍→清洗→浸金等过程，关键步骤是在铜焊盘上自催化化学镀镍，通过控制时间和温度以及pH等参数来控制镍镀层的厚度；再利用镀好的镍的活性，将镀好镍的焊盘浸入酸性的金水中，通过化学置换反应将金从溶液中置换到焊盘表面，而部分表面的镍则溶入金水中，当置换上来的金将镍层完全覆盖时，置换反应自动停止，然后清洗焊盘表面的污物即完成化学镍金工艺。
电镀镍金是通过施电的方式，在焊盘的铜基材上镀上一层低应力的镍，然后再在镍上镀一层薄金，在电镀液一定的情况下，通过控制电镀时间来实现对镀层厚度的控制。其它工艺环节如清洗、微蚀等与化学镍金的基本相同。
无论是化学镍金还是电镀镍金，需要关注的是镀层均匀性、硬度、结构和可焊性等。对于现有的电镀镍金工艺而言，普遍存在的问题是镀层的均匀性不能达到90％以上，难以满足产品品质的要求(均匀性的检测方法是：在PCB板上开若干个等大的PAD并按正常工序进行电镀镍金处理，然后测各PAD的镍金镀层的厚度，用公式(MAX-MIN)/平均值×2×100％进行计算)；并且因电镀槽中槽位之间的电流差较大，使得不同槽位中的电镀液浓度相差较大，以及槽位中存在电镀液循环死角，使得电镀中消耗的金盐量增大。电镀过程中，电镀环境的稳定性差，需要经常调试，而调试次数的增加会增大产品的品质隐患。
发明内容
本发明针对电镀槽中电场存在交叉影响，电镀液循环效果不佳而需经常调试电镀液，导致镀层均匀性差的问题，提供一种可减少电场交叉影响，增强电镀液循环效果，从而提高镀层均匀性的电镀槽，以及应用该电镀槽的电镀装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，
一种电镀槽，包括一槽体，所述槽体内相向的两槽壁上分别设有一壁面阳极，所述两壁面阳极之间设有至少一间隔阳极，所述壁面阳极和间隔阳极在槽体内等距分布；所述间隔阳极将槽体分成至少两个槽位，所述各槽位在间隔阳极的下方相互连通；所述间隔阳极由一绝缘板及分别设于绝缘板两面的单阳极组成。
所述绝缘板的底部伸出单阳极底部10-20cm。
所述绝缘板的底端与槽体底部相距5-15cm。
所述壁面阳极和单阳极均为铂金钛网。
所述各槽位均设有一循环过滤机构。
所述循环过滤机构包括依次连接的抽液管、循环过滤泵、出液管和喷管；所述喷管设于槽位的底部，所述抽液管的进水口伸至槽位的上部。
所述喷管为长管，该长管上设有两排喷孔。
所述喷孔的孔心与长管的最高点之间的弧度为π/6-π/3。
一种电镀装置，包括电镀线天车、飞巴、镀品固定件和电镀槽，所述电镀槽的槽体内相向的两槽壁上分别设有一壁面阳极，所述两壁面阳极之间设有至少一间隔阳极，所述壁面阳极和间隔阳极在槽体内等距分布；所述间隔阳极将槽体分成至少两个槽位，所述各槽位在间隔阳极的下方相互连通；所述间隔阳极由一绝缘板及分别设于绝缘板两面的单阳极组成；所述镀品固定件与飞巴连接，所述飞巴分别卡设于槽位上，所述电镀线天车设于飞巴的上方并可于电镀槽上方往复移动。所述壁面阳极和间隔阳极分别与电源的正极电连接；所述飞巴与电源的负极电连接。
优选的，所述壁面阳极和间隔阳极的两端均与电源的正极电连接；所述飞巴的两端均与电源的负极电连接。
所述镀品固定件为固定夹，所述的固定夹与飞巴固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在电镀槽中设置由单阳极、绝缘板和单阳极依次夹合组成的间隔阳极，使得一个间隔阳极中的两单阳极分别位于两个不同的槽位内，从而形成相对独立的电场，互不影响，避免了两个缸体电流的交叉影响。间隔阳极与槽体底部之间预留间隙，使各槽位中的电镀液可相互流通；并且将间隔阳极与槽体底部之间的间隙设为5-15cm，可使电镀液的流通交换程度最适合。间隔阳极的下端，绝缘板凸出单阳极10-20cm，可使单阳极更易准确固定于绝缘板上。在每个槽位内均设置一循环过滤机构，循环过滤机构的喷管上设置两排喷孔，可提高电镀液的循环效果，使各槽位中电镀液的均匀性更好；综合电镀液的喷射压力和喷射方向而将喷孔设于离喷管最高点为π/6-π/3弧度处，可获得最佳的循环效果。本发明的电镀槽及应用该电镀槽的电镀装置，通过间隔阳极和循环过滤机构的配合，即可使电镀液充分混合，长时间保持均一性，又不会影响电镀环境的稳定性，从而提高镀层的均匀性，使所有镀品的镀层均匀性均达到90％以上。
附图说明
图1为本发明实施例1的电镀槽结构示意图；
图2为本发明实施例1的电镀槽的俯视图；
图3为本发明实施例1的电镀槽的剖视图；
图4为本发明实施例1中的电镀槽(电镀过程)的剖面示意图；
图5为本发明实施例1的电镀装置的结构示意图；
图6为比较例2中的电镀槽的剖视图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
实施例1
参照图1-3，本实施例提供的一种电镀槽10，包括槽体、壁面阳极12、单阳极15、绝缘板14、循环过滤泵16、抽液管11、出液管17和喷管19。其中，绝缘板14为PP绝缘板，在PP绝缘板的两平面上分别固定一单阳极15，并使PP绝缘板的底部凸出单阳极15底端边缘15cm，单阳极15、PP绝缘板、单阳极15依次叠合从而构成间隔阳极。另外，喷管19为一长管，并且抽液管11、循环过滤泵16、出液管17和喷管19依次连接，构成循环过滤机构。所述的壁面阳极12和单阳极15均为铂金钛网。
槽体为一方形槽，在槽体内相向的两槽壁上分别安设有一壁面阳极12，在两壁面阳极12的中间固定一个间隔阳极，并且使间隔阳极与两壁面阳极12之间的距离相等，且两壁面阳极12的一端和间隔阳极的一端分别与电源的正极电连接，间隔阳极的底端与槽体底部相距10cm，使间隔阳极与槽体底部之间形成一空隙。壁面阳极12与间隔阳极之间的槽体作为一槽位18，两槽位18通过间隔阳极底部的空隙相互连通。每一槽位18的两端分别设置一用于固定飞巴的挂位13。此外，每一槽位18均设有一循环过滤机构，即抽液管11的进水口伸至槽位18的上部，抽液管11的另一端则与循环过滤泵16连接，循环过滤泵16再与出液管17的一端连接，出液管17的另一端与喷管19连接。喷管19则设在槽位18的底部中间，喷管19上并距喷管19最高点π/4(弧度)处设置两排喷孔191，使喷孔191的喷液方向与竖直方向之间的角度为45°。
参照图4，一种电镀装置由上述的电镀槽10，飞巴20以及电镀线天车30组成。飞巴20上固定连接有多个镀品固定件21，所述镀品固定件21为固定夹。飞巴20通过电镀槽10上的挂位13挂设于电镀槽10的上方，且飞巴的一端与电源的负极电连接。电镀线天车30则设于飞巴20的上方，并可在电镀槽10上方往复移动。
使用该种电镀装置对PCB进行电镀镍金处理。
电镀镍：首先将镍电镀液通入电镀槽10中，然后通过飞巴20中的固定夹将PCB40夹紧(已对PCB40进行脱脂、水洗、微蚀、水洗、活化等前处理)，并通过电镀线天车30将飞巴20移至电镀槽10中，使飞巴20挂设于电镀槽10的挂位13上，被固定夹固定的PCB40则浸泡在镍电镀液中，如图5所示。开启循环过滤机构，抽液管11吸取槽位18上部的镍电镀液，经过循环过滤泵16过滤后流经出液管17并进入喷管19，最后由喷管19中的喷孔喷回槽位18中，与槽位18中的镍电镀液充分混合。镍电镀液的喷出方向与竖直方向呈45°。接着将电源的正极分别与壁面阳极12和间隔阳极连通，电源的负极则分别与PCB40连通，使PCB40成为阴极，开始镀镍。镀镍工序完成后，通过电镀线天车30将飞巴20抬起，从而将PCB40从电镀槽10中移出。
镍电镀液：Ni2+65-75g/L，NiCl210-30g/L，H3BO339-45g/L，pH＝3.8-4.4。
电镀金：对已进行镀镍处理的PCB依次进行水洗、活化和水洗，然后以与电镀镍时相同的方式将PCB移入装有金电镀液的电镀槽中，使PCB完全浸泡于金电镀液中。开启循环过滤机构，抽液管吸取槽位上部的金电镀液，经过循环过滤泵过滤后流经出液管并进入喷管，最后由喷管中的喷孔喷回槽位中，与槽位中的金电镀液充分混合。金电镀液的喷出方向与竖直方向呈45°。接着将电源的正极分别与壁面阳极和间隔阳极连通，电源的负极则分别与PCB连通，使PCB成为阴极，开始镀金。镀金工序完成后，通过电镀线天车将飞巴抬起，从而将PCB从电镀槽中移出。接着对PCB进行水洗及泡DI水等后续工序并吹干，完成PCB的电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B1。
金电镀液：金含量2-6g/L，Ni2+200ppm，Cu2+20ppm，pH4.6-4.8，比重1.09-1.14，温度33-37℃。
实施例2
本实施例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：间隔阳极的底端与槽体底部相距15cm。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B2。
实施例3
本实施例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：间隔阳极的底端与槽体底部相距5cm。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B3。
实施例4
本实施例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：在喷管上，喷孔设于与喷管最高点相距π/3(弧度)处。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B4。
实施例5
本实施例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：在喷管上，喷孔设于与喷管最高点相距π/6(弧度)处。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B5。
实施例6
本实施例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：两壁面阳极的两端和间隔阳极的两端分别与电源的正极电连接。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换，且天巴的两端分别与电源的负极电连接。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B6。
在其它实施方案中，构成间隔阳极的绝缘板除PP绝缘板外还可使用其它具有绝缘性的板材。并且，还可根据设计需要在槽体内设置3个或更多的间隔阳极，间隔阳极在两壁面阳极之间等距排列，即壁面阳极与相邻隔间隔阳极之间的距离等于两相邻间隔阳极之间的距离。可根据槽位的大小在每一槽位的底部设置两根喷管或更多的喷管。此外，间隔阳极中，还可以设置PP绝缘板的底部突出单阳极底端边缘10-20cm。
比较例1
本比较例的电镀槽与实施例1的电镀槽基本相同，不同之处在于：间隔阳极的底端与槽体底部相距20cm。
本实施例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B7。
比较例2
一种电镀槽，如图6所示，包括一方形槽体，在槽体内相向的两槽壁上分别固设一铂金钛网作为阳极，在槽体的中间再设一铂金钛网作阳极，三个铂金钛网将槽体分隔成两个槽位，并且两槽位通过中间的铂金钛网底部的空隙连通。在槽体中设置一循环过滤机构，该循环过滤机构由依次连接的一抽液管、一循环过滤泵、一出液管及两喷管组成。两喷管分别设于两槽位的底部，抽液管的进水口则伸至其中一槽位的上部。所述的喷管上并位于喷管的最高点设有一排喷孔。
该比较例的电镀装置与实施例1的电镀装置基本相同，不同之处在于：实施例1的电镀装置中的电镀槽用本实施例的电镀槽替换。
并如实施例1中所述的电镀镍金方法对PCB进行电镀镍金处理。经电镀镍金处理的PCB记为B8。
分别根据实施例1-5和比较1-2所述进行生产，每天生产面积为60m2/d。实施例1-5和比较1-2处理的PCB(B1-B7)的电镀效果如下表所示。
上表中，“两槽位均匀性极差”指同一板子的两槽位电镀均匀性最大极差。电镀均匀性的测试方法为：测量PCB上多各位置(9处)的镍金镀层的厚度，然后用公式(MAX-MIN)/平均值×2×100％进行计算。
以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (10)

1.一种电镀槽，包括一槽体，其特征在于：所述槽体内相向的两槽壁上分别设有一壁面阳极，所述两壁面阳极之间设有至少一间隔阳极，所述壁面阳极和间隔阳极在槽体内等距分布；所述间隔阳极将槽体分成至少两个槽位，所述各槽位在间隔阳极的下方相互连通；所述间隔阳极由一绝缘板及分别设于绝缘板两面的单阳极组成。
2.根据权利要求1所述一种电镀槽，其特征在于：所述绝缘板的底部伸出单阳极底部10-20cm。
3.根据权利要求2所述一种电镀槽，其特征在于：所述绝缘板的底端与槽体底部相距5-15cm。
4.根据权利要求3所述一种电镀槽，其特征在于：所述壁面阳极和单阳极均为铂金钛网。
5.根据权利要求1所述一种电镀槽，其特征在于：所述各槽位均设有一循环过滤机构。
6.根据权利要求5所述一种电镀槽，其特征在于：所述循环过滤机构包括依次连接的抽液管、循环过滤泵、出液管和喷管；所述喷管设于槽位的底部，所述抽液管的进水口伸至槽位的上部。
7.根据权利要求6所述一种电镀槽，其特征在于：所述喷管为一长管，该长管上设有两排喷孔。
8.根据权利要求7所述一种电镀槽，其特征在于：所述喷孔的孔心与长管的最高点之间的弧度为π/6-π/3。
9.一种电镀装置，包括电镀线天车、飞巴、镀品固定件和电镀槽，其特征在于：
所述电镀槽的槽体内相向的两槽壁上分别设有一壁面阳极，所述两壁面阳极之间设有至少一间隔阳极，所述壁面阳极和间隔阳极在槽体内等距分布；所述间隔阳极将槽体分成至少两个槽位，所述各槽位在间隔阳极的下方相互连通；所述间隔阳极由一绝缘板及分别设于绝缘板两面的单阳极组成；
所述镀品固定件与飞巴连接，所述飞巴分别卡设于槽位上，所述电镀线天车设于飞巴的上方并可于电镀槽上方往复移动；所述壁面阳极和间隔阳极分别与电源的正极电连接；所述飞巴与电源的负极电连接。
10.根据权利要求9所述一种电镀装置，其特征在于：所述壁面阳极和间隔阳极的两端均与电源的正极电连接；所述飞巴的两端均与电源的负极电连接。
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