CN108265325A - 一种电镀槽 - Google Patents

Abstract

一种电镀槽，属于电镀设备技术领域。本发明包括槽体、传动装置、供电装置、阳极和阴极；槽体中间固定有阴极，阴极两侧分别设置有与之平行的固定导轨，固定导轨上设置有传动装置，所述传动装置包括承重滑动构件以及牵引所述承重滑动构件沿固定导轨轴向往返运动的牵引构件，承重滑动构件上悬挂有若干载有阳极且交错分布的长、短钛篮，承重滑动构件通过导线与供电装置连接。本发明保证了阴极板内所有区域处的电流分布均匀，相比传统龙门线钢板在长度及重量等方面大幅度降低，这样不仅可操作性更强，同时也便于维护，降低了运作成本，而且有利于优化电镀参数，具有很好的灵活性，为实际生产的工艺改进提供了新思路。

Description

一种电镀槽

技术领域

本发明属于电镀设备技术领域，具体涉及一种具有往返摆动阳极结构的电镀槽。

背景技术

随着电子产品技术的急速飞跃，印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)朝着高密度、高集成、细线路、小孔径、轻薄化方向快速发展，对于线路的精密度要求也越来越高，这样对于电镀铜层厚度的均匀性提出越来越高的要求。

目前在电镀工艺主要有传统的静止悬挂电镀和后续发展而来的旋转电镀。传统的静止悬挂电镀的阳极静止，通过挂镀+阴极移动方式来实现电镀，然而对于形状复杂、要求及标准不断提高的电镀加工件而言，上述方式很难达到较高的成品合格率。相对而言，旋转电镀通过旋转阴阳极可提升电镀均匀性。当前旋转电镀分为三类，水平旋转电镀、垂直旋转电镀和倾斜旋转电镀，具体可参考《材料保护》杂志2007年第9期中收录的《旋转电镀在我厂的应用》。其中：水平旋转电镀根据其工件浸没方式和阳极的不同有可分为半浸式半象形阳极方式、全浸式半象形阳极方式、全浸式全象形阳极方式，但是水平旋转电镀存在占用场地面积大、装备复杂、操作不易等不足，进而限制了其实际生产应用；垂直旋转电镀方式中工件为垂直吊装，旋转轴与地面垂直，但是该种电镀传送装置复杂且需要设计在镀槽上端，对长板电镀操作性不强，其工件尺寸适应性差；倾斜旋转电镀方式中工件采用倾斜安装，旋转轴与地面成非90°夹角，但是该种方式操作难度较大，阳极需要特殊布置，对电镀均匀性等影响较大。然而，虽然现有旋转电镀线能够实现阳极运动，但是设计复杂，操作难度较大，并且彻底颠覆了通用的龙门式电镀线的生产形势，因此无法与传统电镀线的前后工序相衔接。

目前，中国专利《一种提高PCB垂直电镀线电镀层均匀性的方法》，其申请号为CN201510210510.6，专利提出了一种广义的旋转电镀方式，该方法通过将阳极位置固定改为上下滑动，以此来消除阳极上下电镀铜层厚度差的问题。然而，这一方案无法解决左右电镀不均匀的现象，同时导电杆的引入会使得阳极产生相对滑动，接触点的相对运动会产生电流损耗的问题，因此电流问题也随之而来。

发明内容

鉴于上文所述，本发明的目的在于：针对现有技术中设计旋转电镀存在难以兼容传统电镀线前后工序以及阳极相对运动所带来的电流问题以及现有旋转电镀设计的复杂性等问题，本本发明提供一种具有往返摆动的阳极结构的电镀槽，该电镀槽相比传统旋转电镀成本低、兼容性强、操作简单，并且能够在改善阴极上下电镀不均匀的同时也改善左右电镀不均匀问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电镀槽，其特征在于：包括槽体、传动装置、供电装置、阳极和阴极；槽体内部具体容纳电镀液的空间，槽体中间固定有阴极，阴极两侧分别设置有与之平行的固定导轨，固定导轨上设置有传动装置，所述传动装置包括承重滑动构件以及牵引所述承重滑动构件运动的牵引构件，所述承重滑动构件上悬挂有若干相互隔离且交错分布的长钛篮和短钛篮，所述长钛篮和短钛篮中放置有阳极，承重滑动构件通过导线与供电装置连接，通电状态下，阴极两侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向做往返运动，阳极随承重滑动构件运动而左右摆动。

进一步地，阴极一侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向运动的方向与阴极另一侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向运动的方向相反或者相同。

进一步地，所述阴极具体可以采用挂架形式，即在金属挂架上挂镀阴极板，与龙门电镀线相兼容。

进一步地，所述牵引构件为电动齿轮，具体可以为电动机带动的齿轮。

进一步地，当牵引构件为电动齿轮时，承重滑动构件可以为底部边缘与电动齿轮相契合的耐腐蚀金属板，金属板与电动齿轮类似于自行车的链条传动系统，由于电动齿轮与金属板底部契合，从而使得电动齿轮运动会带动钢板沿固定导轨轴向进行往复运动，阳极也随之左右摆动。

根据本发明实施例，耐腐蚀金属板优选为钢板。

进一步地，承重滑动构件的长度为电镀槽沿固定导轨方向所在边长度的五分之一至二分之一，由于承重滑动构件可运动性，使其上悬挂的钛篮阳极相比传统龙门线钢板在长度及重量等方面大幅度降低，这样不仅可操作性更强，同时也便于维护，降低了运作成本。

作为优选方式，所述导电为伸缩导线。

进一步地，所述长钛篮和短钛篮内阳极的量相同或者不同，具体可根据实际要求进行调整。长短钛篮的交错分布不仅能减轻承重滑动构件单位面积的负荷，从而增加其使用寿命，而且有利于优化电镀参数。

本发明的构思概括为：通过在传统电镀槽阴极挂板两侧安装固定导轨并且分别在固定导轨上设置一截悬挂有长短钛篮交错分布的承重滑动构件，并通过牵引构件带动阴极两侧的悬挂有阳极的承重滑动构件沿导轨轴向相向运动，阳极随承重滑动构件运动而左右摆动，从而保证了电力线在阴极水平方向的均匀分布，进一步，本发明通过改进阳极排布，采用交错分布的长短钛篮这一方式来改变阳极电流分布电位高低势差，从而与阴极的电流分布电位高低势差互补。

本发明的有益效果是：

(1)通过采用长短钛篮交错分布改进阳极分布，以此改变了阳极电流分布电位高低势差，进而与阴极的电流分布电位高低势差互补，从而改善了阴极板垂直方向电镀不均匀的问题；并且通过引入传动装置，使得阳极随着承重滑动构件沿固定导轨往返运动的同时也左右摆动，在改善阴极垂直方向电镀不均匀的同时也避免了水平方向的电镀不均匀，从而保证了阴极板内所有区域处的电流分布均匀。

(2)通过引入传动装置来实现阳极的往复运动，阳极的往复运动既有利于溶液均匀混合，保证搅拌均匀，又有利于供电导线的设计实现；另外，由于阳极的可运动性，使得阳极小型化，从而使其相比传统龙门线钢板在长度及重量等方面大幅度降低，这样不仅可操作性更强，同时也便于维护，降低了运作成本。

(3)通过调整短钛篮的长度、长钛篮的阳极量以及相邻钛篮的间距，能够优化电镀参数，本发明为实际生产的工艺改进提供了新思路，同时本发明提出新的钛篮设计使得工艺改进具有很好的灵活性。

附图说明

图1为电镀槽装置的结构示意图，其中：101为钢板，102为固定导轨，103为电动齿轮，104为钛篮，105为阴极挂架，106为阴极板。

图2为本发明实施例所提供的盲孔电镀的金相图。

具体实施方式

下面将参照说明书附图来详细描述本发明的具体实施例，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适用于特定预期应用的各种修改：

本发明实施例提供一种电镀槽，其特征在于：包括槽体、传动装置、供电装置、阳极和阴极，具体示意图如图1所示；槽体内部具体容纳电镀液的空间，槽体中间固定有阴极，本实施例的阴极具体采用龙门架挂镀阴极镀板，包括阴极挂架105及其上的阴极板106；阴极两侧分别设置有与之平行的固定导轨，固定导轨上设置有传动装置，如图1所示传动装置包括：架设在固定导轨102上的钢板101以及牵引所述钢板101运动的电动齿轮103；，固定导轨102的两端分别安装在电镀槽体两个相对边(通常为电镀槽长边)，这样能够起到支撑钢板槽、减轻齿轮的负荷的作用，在减少对齿轮的伤害的同时固定导轨102能够为钢板101提供往复运动的轨道；钢板101的下部边缘设计成与电动齿轮103相匹配的齿状结构，而电动齿轮103具有一定独立性和稳定性，电动齿轮103的数量可根据实际需要进行调整，这样钢板101的下部与齿轮相契合从而达到了传动效果，具体而言，通过控制电动齿轮103来驱动钢板101沿固定导轨102的轴向方向进行往复运动；钢板101上悬挂有若干相互隔离且交错分布的长、短钛篮104，钛篮104中放置有待镀金属球作为阳极，本实施例采用金属铜球，其中短钛篮内金属铜球全满，长钛篮内金属铜球半满，实际生产中可根据具体要求进行调整；本实施例通过电夹将伸缩导线的一端连接到供电装置，其另一端连接到钢板101，以此来提供电流；在通电状态下，阴极两侧的钢板101沿固定导轨102轴向各自朝对方方向做往返运动，同时悬挂在钢板101上的钛篮104及其中的阳极随钢板101运动左右摆动。钢板101的运动速度可通过工艺参数进行优化，在保证稳定性和和可操作性的前提下，设备可正常运行。

由于钢板101的可运动性，大大减小了一次性放置的待镀金属球量，这样设备可维护性更高，负荷小，运动的阳极还可以促进溶液流动性，使得阴极消耗的金属离子得到及时补充。

作为优选方式，钢板101的长度的设计为电镀槽长边的五分之一至二分之一之间。如此设计的目的在于：当阴极两侧的钢板101沿固定导轨102轴向相向运动(即各自朝对方方向运动)时，能够提供足够的时间减少浓差极化。位于阴极两侧悬挂有阳极的两个钢板101相靠近边缘的具体运动范围视阴极挂板宽度而定，两个钢板101相靠近边缘的具体运动范围应当与阴极挂板等宽，以此来保证整板水平方向上的充足电力线。

如图1所示，阴极两侧的钢板101上均悬挂有交错分布的长短钛篮104，并且长钛篮与短钛篮内的阳极量可根据实际要求进行调整。长短钛篮交错分布是本发明提出的一种新的钛篮分布设计，这一设计的合理性在于：本领域技术人员通过调整短钛篮的长度、长钛篮内阳极量以及相邻钛篮之间的距离，就能够达到调整阴极整板电镀均匀性的目的，而这一工艺手段也是本发明所提出的新型电镀槽所独有的。传统静止电镀由于其阳极无法实现相对运动，倘若涉及长短钛篮，则不可避免地会导致整板电镀均匀性大幅度降低。而本发明构思通过设计传动装置使得阳极具有往返运动的特性，这样即可搭配长钛篮和短钛篮使用。通常阴极垂直方向由于边缘效应吸引电力线存在电流分布电位高低电势差，而采用本发明设计能够通过阳极往返循环运动时左右摆动来避免左右电镀不均匀，同时阳极分布的改变直接决定了电力线密度即一次电流分布，因此能够改变阳极电流分布电位高低势差，进而优化阴阳极之间的电势分布，达到优化电镀均匀性的作用。下面详细阐述制作本发明实施例所提供的传动装置的具体步骤：

步骤1、在钢板101的下端开槽打磨光滑，整体呈契形结构；

步骤2、选择坚固绝缘的硬质棒作为固定导轨102，固定导轨102表面打磨光滑，上端平整承重钢板运动，其两端固定到电镀槽上，固定导轨102为钢板101的运动提供运动轨道；

步骤3、钢板101的下端制成齿轮状结构，与电动齿轮103相契合，使得电动齿轮103转动可带动钢板101沿固定导轨102轴向方向运动。

需要特别说明的是，本发明的要旨在于提供一种具有往返摆动运动阳极结构的电镀槽，而对于阳极结构实现往返摆动的方式本发明不做限定，本发明的传动装置亦可以是在固定导轨上安装电动伸缩装置，通过电动伸缩装置带动悬挂有阳极的承重滑动构件沿固定导轨轴向往复运动。

为了进一步说明本发明提出技术方案的实际效果，下面通过实验来对比本发明提出电镀槽与传统阳极静止电镀槽的电镀均匀性：

实施例1：

本实施例设计了实验组和对照组进行对比试验，实验组中采用两侧阳极往返摆动的方式进行循环运动，试验条件25℃，电流密度为1.6ASD，打气进行电镀1小时；而对照组采用阳极静止的方式，在其他条件同实验组保持一致的条件下进行电镀试验。实验组和对照组在电镀完成后进行均匀性测试试验：使用CMI 700铜厚测试仪测试表铜厚度，电镀均匀性采用均匀取点的方式，电镀板尺寸为160mm×110mm，均匀取150个点。

实验结果如表1所示：

表1

结果表明：铜厚均匀性有一定的提升，A面的COV(Coefficient of Variance)值从5.18％提升到3.31％，B面的COV值从5.70％提升到3.78％，整板的极值也有提升。

新型电镀方案的设计，相对于传统电镀方案，不仅通过阳极运动可提升溶液流动性和传质，并且在一次电流密度分布上有了较大改变，因为阳极的大小发生变化，并且可循环移动，从一次电流密度分布上利于电镀的均匀性的提升，对于边缘电镀铜厚的均匀性有一定改善。从本发明提供的实施例中可以看出，新型电镀装置缓解了电镀不均匀的问题，开发出了提高电镀均匀性的新工艺和新方向。

实施例2：

本实施例通过电镀盲孔实验说明，该新型电镀槽设备在电镀铜盲孔方面的应用潜质。

本实施例设计是采用阳极往返摆动方式进行循环运动，电镀槽的槽液中依次加入光亮剂、抑制剂和整平剂，电流密度为1.6ASD，打气电镀1小时，温度25℃，采用如图1所示新型电镀槽进行电镀填充盲孔实验，电镀阴极盲孔板的孔径为85μm，孔深140μm。

电镀完成后采用金相显微镜观察盲孔切片，如图2为为盲孔切片的金相图，通过调整电镀添加剂，本发明提供的新型电镀槽也可实现盲孔填充。实验结果表明新型电镀装置进行盲孔填充，具有较好的应用价值。

综上所述，本发明设计的实现对缓解电镀过程阳极不均的现象和电镀均匀性的问题有较大帮助，并且给电镀生产工序带来更多的工艺改进方向，是具有广泛实用价值的发明创造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电镀槽，其特征在于：包括槽体、传动装置、供电装置、阳极和阴极；槽体内部具体容纳电镀液的空间，槽体中间固定有阴极，阴极两侧分别设置有与之平行的固定导轨，固定导轨上设置有传动装置，所述传动装置包括承重滑动构件以及牵引所述承重滑动构件运动的牵引构件，所述承重滑动构件上悬挂有若干相互隔离且交错分布的长钛篮和短钛篮，所述长钛篮和短钛篮中放置有阳极，承重滑动构件通过导线与供电装置连接，通电状态下，阴极两侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向做往返运动，阳极随承重滑动构件运动而左右摆动。

2.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：阴极一侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向运动的方向与阴极另一侧的承重滑动构件沿固定导轨轴向运动的方向相反或者相同。

3.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述长钛篮和短钛篮内阳极的量相同或者不同。

4.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述承重滑动构件的长度为电镀槽沿固定导轨方向所在边长度的五分之一至二分之一。

5.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述阳极为球状待镀金属。

6.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述阴极采用挂架形式。

7.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述牵引构件为电动齿轮。

8.根据权利要求7所述的一种电镀槽，其特征在于：所述承重滑动构件为底部边缘与电动齿轮相契合的耐腐蚀金属板。

9.根据权利要求1所述的一种电镀槽，其特征在于：所述导线为伸缩导线。