CN109097815A - 一种电路板电镀的自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制方法，在电路板的电沉积过程中，待沉积金属的可溶性阳极置于阳极袋中并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值及之后的压力数值传输给信号控制分析单元，信号分析单元计算从电沉积开始进行了(t为预计单板电沉积时间)以后的单位时间压力变化量，经计算单位时间内压力变化量开始逐渐减小时，信号分析单元向补加装置发送补加命令，当检测到瞬时压力与起始压力相等时，停止补加，实现了阳极金属离子浓度自动化、精确化、实时化控制，有利于提高电路板电沉积的质量，比通常的溶液成分化验分析更加灵敏方便。

Description

一种电路板电镀的自动控制方法
技术领域
本发明涉及一种电路板电镀的自动控制方法，特别是涉及一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制方法。
背景技术
电子电路板，在电子元器件中用于电子零部件之间形成预定电路的连接，起中继传输的作用，是电子产品的关键电子互连件。随着高科技产业的快速发展，线路板的设计、应用越来越趋特殊化，同时随着电子信息工业的发展，电子电路板的发展应用逐渐换代升级，电化学沉积层是其主要的制备手段之一，其中对于电化学沉积层的控制技术繁多，复杂，未能及时体现溶液浓度的电解质金属阳离子的有效控制，现有的液相成分分析不能够及时，也不能够准确的分析，增加了分析的不可控性，同时不能自动的处理，即使有自动添加药水，但是也由于分析的不准确及时性，导致出现较大的浓度偏差。
中国专利申请CN201711256618.4公开了一种PCB板局部加厚铜装置及工艺，包括支架(1)，所述支架(1)内部设置有电镀池(2)，所述电镀池(2)内部设有电镀液喷嘴(9)，所述电镀池(2)上部设有放置铜球的挂篮(8)；所述支架(1)的上部四角各设有导轮(3)，所述导轮(3)上放置有PCB板挂架(4)，所述PCB板挂架(4)上设有PCB板夹具(10)；所述支架(1)底部设置有电机(5)，所述电机(5)通过曲柄(6)和连杆(7)与所述PCB板挂架(4)相连接。所述的曲柄(6)和连杆(7)将电机(5)的旋转运动转换成PCB板挂架(4)的直线往复运动。但该工艺不涉及浓度的控制，更谈不上自动控制。
中国发明专利申请CN201711250619.8公开了一种用于电路板加工的侧夹持旋转电镀机，其结构包括电镀机主体、内槽、旋转支架、电路板夹持旋转驱动机构、电镀工作台、固定基板、防护罩壳、电控箱，内槽装设在电镀机主体内部并与电镀机主体为一体化结构，本发明通过旋转电机驱动主转轴进行旋转，并带动电镀舱不断转动，同时由电机带动驱动转盘上的旋紧伸缩杆、滑动杆件工作，使其电路板沿着电镀舱方向移动使得镀液对镀件表面不断大幅度的冲刷和充分的接触交换，增加工件表面溶液浓度均匀，传动杆产生动力推动推杆，加大旋紧伸缩杆的推进力度与平衡性。但该发明申请仅仅是对于夹持机构的研究，并无浓度的控制研究。
中国发明专利申请CN201510211507.6公开了一种新型全自动PCB垂直连续电镀装置，包括:自动上料、链传输、前处理、电镀、后处理和自动下料。电镀铜缸采用了独立阳极室结构、下辅助链条夹紧、侧喷和可调高度的底喷、导向构件、独立滑块连接夹具兼导向和导电结构以及橡胶密封导电夹头免退镀；链传输采用推压弹簧式张紧调节。本发明的有益效果是：独立阳极室使阳极液和阴极电镀液完全分离，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负担，大大降低了添加剂的消耗；夹头免退镀简化了工艺并可实现双列操作提高产能。然后虽然其采用自动化装置，但是也并不涉及电解液浓度的控制。
中国发明专利申请CN201310082898.7涉及一种印刷电路板制备方法，包括以下步骤：在图形线路的铜层上电哑铜或亮铜镀层：在图形线路的哑工亮铜层上电硫酸镍层或氨基黄酸镍镍层；所述在图形线路的铜层上电哑铜或亮铜镀层，包括：a、8-10％的酸性除油剂处理、温度：室温、时间：5-7min、两级溢水洗；b、微蚀处理：过硫酸铵或过硫酸钠80-100g/L、硫酸3-5％，温度：室温、时间：40秒、两级溢水洗。本发明与其它工艺制作对比，其中，该印刷电路板制备方法的工艺流程最短，废水排放量最低，总之，无论从制作成本角度，还是品质角度，都是较佳的方法，具有很好的优点。同样该申请仅仅涉及一般的制备工艺方法，并不涉及浓度自动的控制。
中国发明专利申请CN200620134256.2涉及一种分离装置，尤指印刷电路板生产过程的排放水中铜粉回收与排放水净化循环处理装置，用于将电路板磨刷机、水洗机与水槽底部产生的排放水进行回收处理，以收集排放水中的铜粉与清水，使其可再回收使用，该装置包括：一排放水集合管制装置；一包含至少有二组内含气压泵、油压控制装置、铜粉回收匣及板框式压滤机的压滤装置、和一内设有水位感应器负责调控气压泵开关切换的混浊水集中槽的自动管制调控压滤装置；以及一包含内设有用以调控回收水流向的水位感应器的回收水槽、一内可设有鼓风机藉以使回收水曝气的蓄水槽、数组以压力阀和泵传输的输送水管、及以泵将回收水送至蓄水槽的输送水管的回收水净化循环管理装置。该申请仅仅是对于废水的处理和回收。
中国发明专利申请CN201310032420.3公开了一种PCB电镀铜槽药水处理方法，包括以下步骤：(1)将电镀铜槽内的药水通过过滤泵抽入备用槽，所述的备用槽外设加热装置和鼓风装置；(2)加入浓度为50％-70％的工业双氧水3-5ml/l，并开启鼓风装置；(3)启动加热装置，使备用槽内温度控制在65-70℃，2个小时后降低温度到40℃以下时加入活性碳粉至4-5g/l，关闭鼓风装置以停止空气搅拌；(4)药水静置8-10小时后使用过滤泵将处理后的药水抽回电镀铜槽内重新使用。该方法实现在花费较低成本的情况下使铜槽药水污染度明显降低，药水重复使用，不仅使生产品质得到有效保证，同时大大减少废水处理的压力，从而实现PCB板生产过程中的节能环保。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制方法及装置，能够实现阳极金属离子的自动精确控制，保证在电镀的要求浓度范围之内，工艺方法简单，易于操作，减少人工劳动，工业机械化程度高。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制方法，在电路板的电沉积过程中，待沉积金属的可溶性阳极置于阳极袋中并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值及之后的压力数值传输给信号控制分析单元，信号分析单元计算从电沉积开始进行了(t为预计单板电沉积时间)以后的单位时间压力变化量，经计算单位时间内压力变化量开始逐渐减小时，信号分析单元向补加装置发送补加命令，当检测到瞬时压力与起始压力相等时，停止补加。
优选，单位时间长度可取
优选，所述的变化量减小是指后一计算压力变化量为前一单位时间区间压力变化量的70-80％时认为减小。
优选，待沉积金属为金、银、铜、锡、镍、钴等。
优选，所述的阳极袋上端开口为刚性，下端袋体为柔性。
一种实现上述电子电路板电镀时溶液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制和补加系统，包括电路板圆筒状电沉积槽1，阳极导电杆2，阳极袋3，置于阳极袋3中的可溶性待沉积金属阳极4，阳极4全部浸入电解液10中，阳极导电杆环状支撑5，介于阳极导电杆支撑5与阳极导电杆之间的圆环状微压力检测器6，信号控制分析单元7，信号控制分析单元7与微压力检测器6连接，信号控制分析单元7与可溶性阳极材料补加装置8相连，补加装置8通过悬空置于阳极袋3上的补加料管9进行补加，补加料管的出口对正阳极袋3上的入口，且入口直径大于料管9的出口直径，补加料管9与阳极导杆2之间的间隙至少大于2cm。
优选，所述的阳极袋上端开口为刚性，下端袋体为柔性。
本发明与现有技术相比具有如下显著优点：
1、本发明主要针对于生产实际难于控制的金属离子浓度提出了一种全新的思考方式和操作处理手段，相较于现有技术的一般的浓度检测分析成分手段，更加环保，也易于操作掌握不需要非常专业的技术能力，有利于降低生产成本；
2、在具体操作手段方面，通过单位时间压力的变化量来监测阳极溶解的量，更能较为精确的控制其在溶液中的浓度控制，创新性的提出这一技术方案，国内外厂家目前无此理念和手段。
3、本发明的阳极袋(anode bag)是一种特制形状结构的阳极袋，上端为刚性结构，下端为柔性网体结构，刚性便于其上设置入口11，以方便接纳阳极补加材料，柔性网体有利于阳极材料自然下降，不会相互卡壳。
附图说明
图1本发明的一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制装置结构示意图。
图2本发明的阳极袋的一种具体的实施方式。
电沉积槽1，阳极导电杆2，阳极袋3，可溶性待沉积金属阳极4，，阳极导电杆环状支撑5，微压力检测器6，信号控制分析单元7，可溶性阳极材料补加装置8，补加料管9，电解液10，入口11。
具体实施方式
实施例1
以电子电路板电镀常见的铜沉积电镀为例，电沉积时电解液中铜离子浓度的精确自动控制方法如下：在电路板的电沉积过程中，可溶性阳极铜球置于上端为刚性且含有入口11，下端袋体为柔性的阳极袋中，并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值P0及之后的压力数值Pn(n＝1,2,3，……)传输给信号控制分析单元，在本实施例的生产中，电沉积时间为5min，信号分析单元计算从电沉积开始进行了30s以后的单位时间压力变化量ΔPn＝Pn-Pn-1，每10s为一个区间，经信号控制分析单元计算后，当达到预设值信号分析单元向补加装置发送补加命令，启动补加阳极球，当检测到瞬时压力Pt与起始压力P0相等时，停止补加。
实施例2：
以电子电路板电镀常见的铜沉积电镀为例，电沉积时电解液中铜离子浓度的精确自动控制方法如下：在电路板的电沉积过程中，可溶性阳极铜球置于上端为刚性且含有入口11，下端袋体为柔性的阳极袋中，并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值P0及之后的压力数值Pn(n＝1,2,3，……)传输给信号控制分析单元，在本实施例的生产中，电沉积时间为20min，信号分析单元计算从电沉积开始进行了1min以后的单位时间压力变化量ΔPn＝Pn-Pn-1，每30s为一个区间，经信号控制分析单元计算后，当达到预设值信号分析单元向补加装置发送补加命令，启动补加阳极球，当检测到瞬时压力Pt与起始压力P0相等时，停止补加。
实施例3：
以电子电路板电镀常见的铜沉积电镀为例，电沉积时电解液中铜离子浓度的精确自动控制方法如下：在电路板的电沉积过程中，可溶性阳极铜球置于上端为刚性且含有入口11，下端袋体为柔性的阳极袋中，并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值P0及之后的压力数值Pn(n＝1,2,3，……)传输给信号控制分析单元，在本实施例的生产中，电沉积时间为1h，信号分析单元计算从电沉积开始进行了1.2min以后的单位时间压力变化量ΔPn＝Pn-Pn-1，每1min为一个区间，经信号控制分析单元计算后，与预设值γ相比，当预设值处于瞬间，信号分析单元向补加装置发送补加命令，启动补加阳极球，当检测到瞬时压力Pt与起始压力P0相等时，停止补加。
对比例1-3：对比例1-2采用同样的电沉积液，采用常规电路板装置及液相成分分析浓度检测手段；对比例3为除去预设值γ＝50外，与实施例3的条件相同，结果如下表1：
表1对比试验结果
由表中可以看出，预设值太低时，溶液浓度发生剧烈的变化，不足以通过补加影响溶液浓度的及时平衡，预设值太高，则无需进行补加；而与常规的液相成分分析检测相比，其在镀层性能上有较大的提升。
具体的实现上述方法的装置如下所述：包括电路板圆筒状电沉积槽1，阳极导电杆2，阳极袋3，阳极袋3上端为刚性且含有入口11，下端袋体为柔性；置于阳极袋3中的可溶性待沉积金属阳极4，阳极4全部浸入电解液10中，阳极导电杆环状支撑5，介于阳极导电杆支撑5与阳极导电杆之间的圆环状微压力检测器6，信号控制分析单元7，信号控制分析单元7与微压力检测器6连接，信号控制分析单元7与可溶性阳极材料补加装置8相连，补加装置8通过悬空置于阳极袋3上的补加料管9进行补加，补加料管的出口对正阳极袋3上的入口，且入口直径大于料管9的出口直径，补加料管9与阳极导杆2之间的间隙至少大于2cm。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电子电路板电镀时电解液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制方法，其特征在于：在电路板的电沉积过程中，待沉积金属的可溶性阳极置于阳极袋中并悬挂于阳极导电杆下，阳极导电杆下设置有微压力检测器，接通电沉积电源，微压力检测器实时检测压力数值，并将起始压力数值及之后的压力数值传输给信号控制分析单元，信号分析单元计算从电沉积开始进行了(t为预计单板电沉积时间)以后的单位时间压力变化量，经计算单位时间内压力变化量开始逐渐减小时，信号分析单元向补加装置发送补加命令，当检测到瞬时压力与起始压力相等时，停止补加。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：单位时间长度可取
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：所述的变化量减小是指后一计算压力变化量为前一单位时间区间压力变化量的70％-80％时认为减小。
4.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，待沉积金属为金、银、铜、锡、镍、钴等。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述的阳极袋上端开口为刚性，下端袋体为柔性。
6.一种实现上述权利要求的电子电路板电镀时溶液中待沉积金属离子浓度的精确自动控制和补加系统，其特征在于:包括电路板圆筒状电沉积槽1，阳极导电杆2，阳极袋3，置于阳极袋3中的可溶性待沉积金属阳极4，阳极4全部浸入电解液10中，阳极导电杆环状支撑5，介于阳极导电杆支撑5与阳极导电杆之间的圆环状微压力检测器6，信号控制分析单元7，信号控制分析单元7与微压力检测器6连接，信号控制分析单元7与可溶性阳极材料补加装置8相连，补加装置8通过悬空置于阳极袋3上的补加料管9进行补加，补加料管的出口对正阳极袋3上的入口11，且入口11直径大于料管9的出口直径，补加料管9与阳极导杆2之间的间隙至少大于2cm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的阳极袋上端开口为刚性，下端袋体为柔性。
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