CN104762652B - 一种复合酸体系pcb垂直连续电镀装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置和方法。本发明装置，包括：电镀槽内隔开的独立封闭阳极室，所述的独立封闭阳极室由用于夹持所述隔膜两侧的隔膜夹板、若干垂直于铜缸槽壁的侧立板、用于阳极电力线导向的导向构件构成，所述导向构件上设置倾斜的导向隔板；所述隔膜夹板栓接到所述侧立板的前沿，所述导向构件位于阳极室前沿，并固定在所述侧立板上；所述独立阳极室对称设置在所述铜缸两侧；阳极室内外采用不同的酸体系进行电解和电镀，构成复合酸体系电镀。本实施例装置提高了电镀设备的深镀贯孔能力，实现了镀层均匀一致性好、产能大效率提高，并且节省了药液，降低了生产成本。

Description

一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及电镀技术领域，尤其涉及一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置和方法。

背景技术

PCB制程中为了线路连接的需要通常进行通孔、盲孔和填孔的全板电镀铜。垂直连续电镀(VCP)是该行业近几年新发展起来较先进的连续电镀方法，它采用循环连续处理，自动化程度高，镀层均匀性好且效率高。但现有技术的垂直连续电镀线仍存在溶液循环量大、过滤负担重、添加剂消耗多以及电镀均匀性还没有达到更好等欠缺。

业内众所周知，电镀采用甲基磺酸体系或氨基磺酸体系替代硫酸体系，一方面因其主盐溶解度高，镀液可以采用较高浓度的主盐浓度，进而可以采用更高的电流密度提高电镀速率和效率，缩短铜缸长度，另一方面采用甲基磺酸体系或氨基磺酸体系电镀因其酸根为有机酸根，其和添加剂配合更为合理有效，因此深镀能力、电镀质量和镀层的均匀一致性明显提高，这些对于PCB电镀显得非常重要，尤其是对PCB一次铜的全板电镀，因其技术要求镀层厚度较厚，采用现有技术的硫酸体系电镀，因受到酸体系本身固有的溶解度和深镀性能所限，很难采用较高的电流密度(通常为1-3A/dm²)，这势必影响到电镀速率和效率，因此，要达到技术要求的镀层厚度就需要较长的时间，通常需要40-80min，要提高产能只能加长铜缸长度。根据经验，采用甲基磺酸体系或氨基磺酸体系，主盐浓度可以提高近乎一倍，配合相应的高速镀添加剂，在确保电镀质量的前提下相应的电镀电流密度可以提高一倍或更多(通常为3-10A/dm²)，这样，当铜缸长度不变，产能和效率相应提高一倍以上，而当产能不变时，铜缸长度可以缩短到一半或更短，相应的电镀线长度大为缩短。但是，PCB电镀铜缸通常都比较长(21-45m)，其中的镀液容积达15-30m³，如此庞大的镀液体积，如采用甲基磺酸体系或氨基磺酸体系所需相应的酸和主盐的量也是很大的，这种酸和主盐相应的价格要比硫酸和硫酸盐价格高的多得多，相应的开缸和维护费用也就会高。

发明内容

本发明实施例提供一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置和方法，以克服现有技术中PCB电镀层不够均匀，成本过高的问题。

本发明实施例提供了一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置，包括：铜缸、链传输夹板机构以及底喷管，还包括：

独立封闭的阳极室，所述独立阳极室包括：用于与阴极隔开的异相阳离子交换隔膜、用于夹持所述隔膜的隔膜夹板、若干垂直于铜缸槽壁的侧立板、用于阳极电力线导向的导向构件，所述导向构件上设置倾斜的导向隔板；

所述隔膜夹板栓接到所述侧立板的前沿，所述隔膜夹板开设有若干用于阳离子通过的长孔，所述导向构件位于阳极室前沿，并固定在所述侧立板上；

所述侧立板与铜缸侧槽壁以及所述隔膜夹板构成若干独立的封闭阳极室，所述独立阳极室对称设置在所述铜缸两侧。

进一步地，所述独立阳极室结构的容积占铜缸内部容积的80％-95％。

进一步地，所述独立阳极室用于容纳阳极液，所述阳离子隔膜外容纳电镀液。

进一步地，所述隔膜固定板开设有至少一个倾斜且相互平行的长孔。

进一步地，所述两侧隔膜夹板之间通道的宽度为20-40mm。

本发明实施例还提供了一种基于上述装置的电镀方法，包括：

采用上位移电镀夹具夹紧待镀板；

通过主链条在阳离子隔膜结构之间的通道中传输所述待镀板；

电镀槽内阳极室采用廉价且导电好的酸(如硫酸)电解产生铜离子，阳极室外采用价高且电镀性能优越的酸体系(如甲基磺酸和氨基磺酸体系)对阴极待镀板电镀。

本发明实施例与现有技术相比的优点如下：

1、独立阳极室使阳极液和阴极电镀液完全分离而不影响阳离子的穿过交换，阳离子膜将膜两侧的阴离子隔开，互相不能穿过膜混合；彻底避免了阳极泥进入阴极电镀液影响电镀质量，消除或显著降低了过滤，大大降低了添加剂的消耗并避免了磷铜阳极磷的析出对电镀品质的影响，同时也使像盲孔或填孔电镀采用方便廉价的可溶性阳极代替复杂昂贵的不溶性阳极成为可行。

2、因导电好、价格低廉的阳极液占据了铜缸的大部分容积而使阴极电镀液容积变得很小，这不仅使循环量减小，便于镀液管理，更重要的是只需很少量的电镀液，开缸和维护成本明显降低。

3、采用复合酸体系的待镀板通道的变窄使底喷速度更快，从而使差压效果加强，这对提高深镀能力加强贯孔更加有利。

4、阳极室内导向构件的导向隔板使电力线分布更加均匀，从而使得镀层更加均匀一致，对不同尺寸型号的待镀板因其对下层隔板对电力线的阻隔而省去了阴极浮板和阳极挡板，操作更加便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明复合酸体系PCB垂直连续电镀装置示意图；

图2为本发明复合酸体系PCB垂直连续电镀方法流程图；

附图标号说明：

101-隔膜；102-隔膜夹板；103-侧立板；104-导向构件；105-导向隔板；106-铜缸侧壁；107-阳极室；108-长孔；109-铜缸；110-钛蓝；111-上盖板；112-待镀板；113-主链条；114-上位移电镀夹具。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明复合酸体系PCB垂直连续电镀装置示意图，如图1所示，本实施例的装置包括：铜缸109、钛蓝110、上盖板111以及待镀板112之外，还包括：

用于阻隔阳极泥进入阴极的异相阳离子隔膜101、用于夹持所述隔膜两侧的隔膜夹板102、若干垂直于铜缸槽壁的侧立板103、用于阳极电力线导向的导向构件104，所述导向构件上设置导向隔板105；

所述侧立板103与铜缸侧槽壁106以及所述隔膜夹板构成若干独立的封闭阳极室107，所述独立阳极室107对称设置在所述铜缸两侧；

所述隔膜夹板102栓接到所述侧立板103的前沿，所述隔膜夹板102开设有若干用于阳离子通过的长孔108，所述导向构件104位于阳极室前沿，并固定在所述侧立板上。

具体来说，在每个电镀铜缸内利用两侧槽壁作为阳极室的后挡板，本实施例中在该槽壁上焊接等间距的4个侧立板，侧立板前沿开槽放入密封橡胶条，用两片隔膜夹板夹住隔膜，栓接到侧立板的前沿上，由此构成5个独立完全封闭的阳极室，在铜缸的另一侧对称设置同样构造的5个独立封闭的阳极室。由此，本实施例中该铜缸内共有10个独立封闭的阳极室。各阳极室内侧立板上开孔，使所有室内阳极液连通，独立阳极室使阳极液和阴极电镀液完全分离而不影响阳离子的穿过交换。将导向构件插入阳极室前沿并固定到侧立板上，盖上上盖板，插入钛蓝，钛蓝靠底部支撑，并靠后上盖板10的开孔限位。阳极室内导向构件的导向隔板使电力线分布更加均匀，从而使得镀层更加均匀一致，对不同尺寸型号的待镀板因其对下层隔板对电力线的阻隔而省去了阴极浮板和阳极挡板，操作更加便利。本实施例中隔膜采用异相阳离子交换膜，阳离子膜将膜两侧的阴离子隔开，互相不能穿过膜混合；彻底避免了阳极泥进入阴极电镀液影响电镀质量，消除或显著降低了过滤，大大降低了添加剂的消耗并避免了磷铜阳极磷的析出对电镀品质的影响，同时也使像盲孔或填孔电镀采用方便廉价的可溶性阳极代替复杂昂贵的不溶性阳极成为可行。夹持隔膜的两层隔膜夹板上开有若干间隔相同宽度且相互平行的纵向倾斜长孔。底喷管可调高度地滑动固定到侧立板前沿。两侧相互平滑连接的隔膜固定板之间构成了待镀板的行进通道，从而使待镀板的通道的变窄使底喷速度更快，从而使差压效果加强，这对提高深镀能力加强贯孔更加有利。

需要指出的是，电镀将阳极室独立隔离开来，并在阳极室和主镀区采用不同的酸体系来实现复合酸体系电镀，阳离子膜将不同的酸根隔开不产生混合，使阳极电解得到的阳离子穿过膜进入阴极区提供沉积所需阳离子，这个全新的概念和结构对采用可溶性阳极的各镀种(铜、锌、锡、镍、银和铬等)和各种方式(挂镀、垂直镀和水平镀等)以及各领域(电子、汽车和五金)的电镀都适用，只需利用槽壁或独立构造成封闭独立的阳极室，该独立阳极室结构的容积占铜缸内部容积的80％-95％。在阳极室采用导电好价格低的硫酸体系，而在其以外采用电镀性能更好的酸体系(如硫酸—甲基磺酸(H₂SO₄--HCH₃SO₃)和硫酸—氨基磺酸(H₂SO₄—HNH₂SO₃)体系等)即可实现。其所具的优点也和文中所及基本相同或更多。因导电好、价格低廉的阳极液占据了铜缸的大部分容积而使阴极电镀液容积变得很小，这不仅使循环量减小，便于镀液管理，更重要的是只需很少量的电镀液，开缸和维护成本明显降低。

图2为本发明复合酸体系PCB垂直连续电镀方法流程图，如图2所示，本实施例方法，包括：

步骤101、采用上位移电镀夹具夹紧待镀板；

步骤102、通过主链条在阳离子隔膜结构内链传输所述待镀板；

步骤103、采用独立阳极室以及所述阳离子隔膜内的复合酸体系对待镀板进行电镀。

具体来说，所述独立阳极室以及所述阳离子隔膜内的复合酸体系对待镀板进行电镀，包括：

对独立阳极室内的阳极通电，所述阳极在阳极液介质中电解；

电解后的阳离子通过所述阳离子膜进入电镀液，并在所述电镀液中完成对阴极的电镀。

本发明所述一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置的装配和生产操作方法如下：

装配操作：

步骤一、接好底部喷管，并滑动固定到阳极室侧立板的前沿。

步骤二、用两片隔板夹住隔膜，加上橡胶条，固定到阳极室侧立板上将其密封。

步骤三、插入阳极挡板和/或导向构件。

步骤四、盖上阳极室上盖板，装入钛蓝并在盖板上接好阴极铜排。

生产操作：

步骤一、选定适宜的复合酸体系，单独配制硫酸阳极液和甲基磺酸或氨基磺酸体系的电镀液，均匀地加入阳极液和阴极电镀液，保持阳极室内外液位均衡。

步骤二、运行调试正常后可以开启整套装置运行。

步骤三、将待镀板装入料盒，根据工艺要求设定所需的电镀时间、电流大小和相应的输送链速。

步骤四、上料后，开启前处理、电镀和后处理。

步骤五、人工及时将备用料盒装入待镀板，并下料收料。

工艺过程为：上料→化学脱脂→热水洗→二级水洗→酸蚀活化→电镀铜→二级水洗→风刀吹干→电热烘干→下料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种复合酸体系PCB垂直连续电镀装置，包括：铜缸、链传输夹板机构以及底喷管，其特征在于，还包括：

独立阳极室，所述独立阳极室包括：用于与阴极隔开的异相阳离子隔膜、用于夹持所述隔膜两侧的隔膜夹板、若干垂直于铜缸槽壁的侧立板、用于阳极电力线导向的导向构件，所述导向构件上设置导向隔板；

所述隔膜夹板栓接到所述侧立板的前沿，所述隔膜夹板开设有若干用于阳离子通过的长孔，所述导向构件位于阳极室前沿，并固定在所述侧立板上；

所述侧立板与铜缸侧槽壁以及所述隔膜夹板构成若干独立的阳极室，所述独立阳极室对称设置在所述铜缸两侧；阳极室内外采用不同的酸体系进行电解和电镀，构成复合酸体系电镀。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述独立阳极室结构的容积占铜缸内部容积的80％-95％。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述独立阳极室内用于容纳阳极液，所述阳离子隔膜外容纳电镀液。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔膜夹板开设有至少两个倾斜且相互平行的长孔。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述两侧隔膜夹板之间构成的通道的宽度为20-40mm。

6.一种基于权利要求1所述装置的电镀方法，其特征在于，所述独立阳极室内采用一种酸电解产生铜离子，阳极室外采用另一种酸体系对阴极待镀板电镀。