CN104313657A - Hdi印制线路板通孔的电沉积装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及HDI印制线路板通孔加工技术领域，具体而言，涉及一种HDI印制线路板通孔的电沉积装置，包括电镀槽（1）、第一阳极（2）、第二阳极（3）和阴极（14），所述第一阳极（2）和第二阳极（3）分别通过导线与第一整流电源（4）、第二整流电源（5）的阳极接线柱相连；阴极（14）通过阴极夹具（15）上的导线与第一整流电源（4）、第二整流电源（5）的阴极接线柱相连，阴极（14）随支架移动，通过上述的布置可调整两个阳极线路中的电流，实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度，进而改变镀液中两种金属阳离子的浓度；通过改变阴阳极间距来改善阴极表面的电流分布和镀液的分散能力。

Description

HDI印制线路板通孔的电沉积装置

技术领域

本发明涉及HDI印制线路板通孔加工技术领域，具体而言，涉及一种HDI印制线路板通孔的电沉积装置。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等消费类电子产品不断向轻便化、小型化的趋势发展，推动PCB不断向更高、更密集化布局方向发展。HDI板中主要有通孔、盲孔、埋孔三种类型。通孔的直径大概为100-150微米，其深度取决于HDI板的层数，一般在数百微米以上。通孔一般采用机械钻孔的方法形成，通孔的金属化是HDI板制造十分重要的环节，其涉及到化学镀、电镀等工艺技术。HDI板的通孔电镀难度很大，其原因是HDI板中厚径比较大。该比例过大使镀液在孔内流动性较差, 镀液难以进入通孔的深处，电镀过程中孔壁容易产生气泡，因主盐铜离子浓度差造成的中心镀层偏薄仍然无法避免。

随着印制电路板向高密度、高精度发展，通孔电镀铜的工艺要求越来越高，这就需要镀铜液具有良好的性质，如良好的分散能力和深镀能力，电流密度范围宽、镀液稳定、便于维护等。印制线路板制造中通孔电镀大多采用硫酸盐体系，其主要成分为硫酸铜和硫酸，利用电镀添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）各成分的作用实现深孔电镀的良好效果。

通孔电镀是行业中长期存在的技术难题，通孔电镀存在的缺陷主要是：通孔深处镀层较薄，出现钻孔层微开路现象，当电压加大、HDI板在各种恶劣情况下受冲击时，缺陷完全暴露，造成板子的线路断路，无法完成指定的工作。一般将板厚/孔径比大于 5:1 的称为深孔，HDI板已远远超过这个比例，该比例过大使镀液在孔内流动性较差，孔壁容易产生气泡，孔金属化在整个孔内达到镀层均匀是很困难的。

例如申请号为201110415307.4的中国发明专利，其公开了一种电沉积装置，包括阴极和阳极，阳极包括阳极套、阳极金属、阳极板、配重块及盖板；阳极金属、阳极板、配重块置于阳极套内，阳极板置于所述阳极金属上，配重块置于所述透水阳极板的边端上，盖板盖于阳极套上，且盖板中间设有入水口。阳极套由透水有机纤维布、滤棉、增强刚性耐蚀绝缘骨架构成，配重块由高比重耐蚀金属构成，盖板由耐蚀绝缘板构成。该申请中使阴阳极区内液流不存在滞留区；液流流速大，冲刷效果明显。但通过上述的方案所得到的镀层并不牢固，镀层厚度很难把握。

又例如申请号为201310162627.2的中国发明专利，其公开了一种选择性金属电沉积装置及其应用，包括用于容纳电解液的储液槽和用于在电沉积过程中与阴极和阳极对应电连接的电源，超声电源，由支架支撑的超声辅助喷射装置，三坐标数控平台，三坐标数控平台包括动作执行机构，支架和计算机；储液槽外还设有为电解液提供喷射压力的蠕动泵以及控制电解液流量的控制阀；储液槽内设有保持电解液温度的温控器；超声辅助喷射装置底部有电解液喷嘴。该申请提高现有电沉积技术中的沉积层硬度、致密性以及电沉积速度，降低镀层残余应力，同时实现电沉积区域的可选择性以及实现简单形状零件的电沉积成形。但该申请中对于镀液的浓度无法得到合理的控制，使镀层的厚度难以把握。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种HDI印制线路板通孔的电沉积装置，通过通孔合金电镀的现有实施工艺，改进铜合金电沉积装置，通过设置双阳极、改变两个阳极与阴极工件之间的极间距，分别调整、控制两个阳极各自的电流密度，同时有效控制镀液的温度、pH值，在通孔表面获得由二元金属组成的合金镀层，提高镀层的电导率、结合力，镀层厚度均匀，同时提高生产效率。

HDI板(High Density Interconnect)即高密度互连板，是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。

按照本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，包括电镀槽、第一阳极、第二阳极和阴极，所述第一阳极和第二阳极通过支架固定在电镀槽内，所述第一阳极和第二阳极均为双阳极，并通过支架调节阳极的水平位置。阳极和阳极通过支架调节水平位置，实现电沉积过程中改变阳极与阴极工件之间的阴阳极间距。

优选的是，所述第一阳极、第二阳极分别通过导线与第一整流电源、第二整流电源的阳极接线柱相连。

在上述任一方案中优选的是，所述第一阳极与第一整流电源的阳极接线柱之间安装有第一电流表和第一电阻器。

在上述任一方案中优选的是，所述第二阳极与第二整流电源的阳极接线柱之间安装有第二电流表和第二电阻器。

在上述任一方案中优选的是，所述阴极置于阴极夹具上。当通过该电沉积装置对HDI印制线路板的通孔进行电沉积时，通过调整第一电阻器、第二电阻器可调整两个阳极线路中的电流；并通过调节双阳极的水平位置，改变双阳极与阴极工件的间距，同时实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度。

在上述任一方案中优选的是，所述阴极通过阴极夹具上的导线与第一整流电源、第二整流电源的阴极接线柱相连。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽的外部设有泵、管道和阀门。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽、阀门和泵通过管道连接。电解液通过泵、管道、阀门实现循环；另外，通过改变阀门的开启程度可改变电解液的循环流速。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽内设有加热器和温度传感器。当电镀槽内的镀液温度低于电解所需的温度时，可以开启加热器对电镀槽内的镀液进行加热，以使电沉积顺利进行。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽的外部还设有温度控制系统。电镀槽中安装有检测镀液温度的检测器及温度控制系统，保证通孔合金电镀过程中镀液的温度保持在预设范围内。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽内装有电解液，电解液通过泵、管道和阀门实现循环工作。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽内的镀液配方成分包括二元金属的主盐、络合剂、添加剂，其浓度调整由赫尔槽试验确定。

在上述任一方案中优选的是，所述述添加剂包括光亮剂、分散剂、整平剂。利用电镀添加剂中的光亮剂、抑制剂和整平剂各成分的作用实现深孔电镀的良好效果。

在上述任一方案中优选的是，所述阴极随支架移动，通过调整第一电阻器和第二电阻器的电阻大小调整第一阳极和第二阳极线路中的电流，实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度。

在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽内金属阳离子的浓度通过第一阳极和第二阳极中的阳极电流密度的改变进行调整。

综上所述，本发明中的HDI印制线路板通孔的电沉积装置具有以下优点：阳极可通过固定支架调节位置，实现电沉积过程中改变与阴极工件之间的阴阳极间距，通过调整第一电阻器和第二电阻器的电阻大小调整第一阳极和第二阳极线路中的电流，实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度；电镀槽中安装有检测镀液温度的检测器及温度控制系统，保证通孔合金电镀过程中镀液的温度保持在预设范围内。

附图说明

图1为按照本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置的一优选实施例的结构示意图。

附图中标号：

电镀槽1，第一阳极2，第二阳极3，第一整流电源4，第二整流电源5，温度传感器6，泵7，管道8，阀门9，第一电流表10，第二电流表11，第一电阻器12，第二电阻器13，阴极14，阴极夹角15，加热器16，温度控制系统17。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明HDI印制线路板通孔的电沉积装置的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，按照本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置的一优选实施例的结构示意图。按照本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，包括电镀槽1、第一阳极2、第二阳极3和阴极14，所述第一阳极2和第二阳极3通过支架固定在电镀槽1内，所述第一阳极2和第二阳极3均为双阳极，并通过支架调节阳极的水平位置。阳极2和阳极3通过固定支架与水平可移动式的滑道固定于电镀槽底部，并可通过调整支架的位置，改变第一阳极2、第二阳极3与阴极14工件之间的阴阳极间距。

本实施例针对铜合金进行的，当然也可以根据需要可以采用其它金属合金进行电沉积。另外，本发明中的电极组为两个，分别为第一电机2和第二电极3，当然也可以根据需要增加电极组的数目，例如3组、4组、5组等。当电极组数量增加时，与之相连接的其它部件也随之增加，如整流电源、电阻器、电流表等。

本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种HDI印制线路板通孔的电沉积装置，通过通孔合金电镀的现有实施工艺，改进铜合金电沉积装置，通过设置双阳极、改变两个阳极与阴极工件之间的极间距，分别调整、控制两个阳极各自的电流密度，同时有效控制镀液的温度、pH值，在通孔表面获得由二元金属组成的合金镀层，提高镀层的电导率、结合力，镀层厚度均匀，同时提高生产效率。

在本实施例中，所述第一阳极2、第二阳极3分别通过导线与第一整流电源4、第二整流电源5的阳极接线柱相连。

在本实施例中，所述第一阳极2与第一整流电源4的阳极接线柱之间安装有第一电流表10和第一电阻器12。

在本实施例中，所述第二阳极3与第二整流电源5的阳极接线柱之间安装有第二电流表11和第二电阻器13。

在本实施例中，所述阴极14置于支架阴极夹具15上。当通过该电沉积装置对HDI印制线路板的通孔进行电沉积时，阴极1414通过带夹具的导线与第一整流电源4、第二整流电源5的阴极接线柱相连。，通过调整第一电阻器12、第二电阻器13可调整两个阳极线路中的电流，并通过调节双阳级水平位置，改变其与阴极工件极间距，同时实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度。

在本实施例中，所述支架阴极14通过阴极夹具15上的导线与第一整流电源4、第二整流电源5的阴极接线柱相连。

在本实施例中，所述电镀槽1的外部设有泵7、管道8和阀门9。

在本实施例中，所述电镀槽1、阀门9和泵7通过管道8连接。电解液通过泵7、管道8、阀门9实现循环；另外，通过改变阀门9的开启程度可改变电解液的循环流速。

在本实施例中，所述电镀槽1内设有加热器16和温度传感器6。当电镀槽1内的镀液温度低于电解所需的温度时，温度传感器6将该信息反馈到温度控制系统17，接下来加热器16接到信号后开启对电镀槽1内的镀液进行加热，以使电沉积顺利进行。

在本实施例中，所述电镀槽1的外部还设有温度控制系统17。电镀槽1中安装有检测镀液温度的检测器、温度传感器6以及温度控制系统17，保证通孔合金电镀过程中镀液的温度保持在预设范围内。

在本实施例中，所述电镀槽1内装有电解液，电解液通过泵7、管道8和阀门9实现循环工作。电解液通过泵7、管道8、阀门9实现循环；另外，通过改变阀门9的开启程度可改变电解液的循环流速。

在本实施例中，所述电镀槽1内的镀液配方成分包括二元金属的主盐、络合剂、添加剂，其浓度调整由赫尔槽试验确定。

在本实施例中，所述述添加剂包括光亮剂、分散剂、整平剂。

在本实施例中，所述阴极14通过阴极夹具15上的导线与第一整流电源4、第二整流电源5的阴极接线柱相连。，通过调整第一电阻器12和第二电阻器13的电阻大小调整第一阳极2和第二阳极3线路中的电流，并通过调节双阳级水平位置，改变其与阴极工件极间距，同时实现调整两个电镀回路中的阳极电流密度。

在本实施例中，所述电镀槽1内金属阳离子的浓度通过第一阳极2和第二阳极3中的阳极电流密度的改变进行调整。

在本实施例中，通过上述的改进可以改变阴阳极间距改善阴极表面的电流分布和镀液分散能力。

综上所述，本发明中的HDI印制线路板通孔的电沉积装置具有以下优点：第一阳极2和第二阳极3通过支架调节阳极水平位置，改变第一阳极2、第二阳极3与阴极工件之间的阴阳极间距；阴极14通过阴极夹具15上的导线与第一整流电源4、第二整流电源5的阴极接线柱相连。通过调整第一电阻器12和第二电阻器13的电阻大小调整第一阳极2和第二阳极3线路中的电流，本发明通过调节电极的间距和电路电阻同时调整和控制两个电镀回路中的阳极电流密度；电镀槽1中安装有检测镀液温度的检测器及温度控制系统17，保证通孔合金电镀过程中镀液的温度保持在预设范围内。

本领域技术人员不难理解，本发明的HDI印制线路板通孔的电沉积装置包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。

Claims (10)

1.一种HDI印制线路板通孔的电沉积装置，包括电镀槽（1）、第一阳极（2）、第二阳极（3）和阴极（14），第一阳极（2）和第二阳极（3）通过支架固定在电镀槽（1）内内，其特征在于：第一阳极（2）和第二阳极（3）均为双阳极，并通过支架调节阳极的水平位置。

2.如权利要求1所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：第一阳极（2）、第二阳极（3）分别通过导线与第一整流电源（4）、第二整流电源（5）的阳极接线柱相连。

3.如权利要求2所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：第一阳极（2）与第一整流电源（4）的阳极接线柱之间安装有第一电流表（10）和第一电阻器（12）。

4.如权利要求2所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：第二阳极（3）与第二整流电源（5）的阳极接线柱之间安装有第二电流表（11）和第二电阻器（13）。

5.如权利要求1所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：阴极（14）置于阴极夹具（15）上。

6.如权利要求5所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：阴极（14）通过阴极夹具（15）上的导线与第一整流电源（4）、第二整流电源（5）的阴极接线柱相连。

7.如权利要求1所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：电镀槽（1）的外部设有泵（7）、管道（8）和阀门（9）。

8.如权利要求7所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：电镀槽（1）、阀门（9）和泵（7）通过管道（8）连接。

9.如权利要求1所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：电镀槽（1）内设有加热器（16）和温度传感器（6）。

10.如权利要求1或7所述的HDI印制线路板通孔的电沉积装置，其特征在于：电镀槽（1）的外部还设有温度控制系统（17）。