CN109913935A - 一种电镀用铜离子补充装置及补充方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电镀用铜离子补充装置及补充方法，所述装置包括槽体、离心泵以及储液槽，所述槽体内包括若干独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板，槽室底部与储液槽联通且二者之间设有流量调节阀，所述离心泵位于储液槽与槽体之间，离心泵的输出端连接有多个输送管路，每个输送管路对应于一个槽室，用于向槽室内输送电镀液，每个输送管路的输出端设有阀门。本发明通过对溶铜装置结构的改进，实现了对电镀液流量和溶铜量的精确控制，且整个补充过程离心泵持续进行工作，使电镀液的成分浓度保持平稳，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电镀领域，具体涉及一种电镀用铜离子补充装置及补充方法。
背景技术
电镀是在含有预镀金属的电镀液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中预镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，进而形成镀层。其形成的镀层能增强基体金属的抗腐蚀性、增加硬度、防止磨耗以及提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观，近年来得到了广泛应用。
其中，电镀液的主要成分为主盐(提供电沉积金属的离子)、导电盐(用于增加溶液的导电能力)、阳极活性剂(促进阳极溶解、提高阳极电流密度)以及缓冲剂(调节和控制溶液酸碱度)和部分添加剂(改善镀层的性能和电镀质量的作用)。随着电镀的进行，主盐中提供电沉积金属的离子不断的消耗，电镀液的电流密度和电镀效果随之降低，进而影响了电镀效果。因此，需要对电镀液及时的补充待镀金属离子。
在PCB电镀铜过程中，铜离子的补充有多种方式，例如可以将磷铜球装入钛篮中作为可溶性阳极，随着电镀的进行，作为阳极的磷铜球逐渐溶解出铜离子，实现铜的补充。这种方法是最传统的补充铜离子的方法，应用很广，但由于使用含磷铜球，电镀液中磷含量会增加，容易造成电镀液的污染，影响电镀效果。而磷对人体、环境均有害，因而对电镀液排放提出了更高的要求，在生产时应极力避免。此外，还可以通过加入氧化铜粉的方式补充铜离子，但氧化铜粉很难溶解，溶解不充分时，固体颗粒会影响电镀效果，因此这种难以得到有效推广。
另一种能够有效补充铜离子的方式为，向电镀液中添加纯铜球，利用电镀液中添加的高价态氧化性金属离子，如三价铁或高价钒来溶解纯铜球实现铜离子的补充，这种方式避免了前两者的缺点，同时低价态的金属离子，可在阳极上被氧化，重新成为高价态。
传统的溶铜装置为一个堆积铜球或者铜粒的槽体，工作时电镀液进入槽体内，溶铜后直接通过管路进入储液槽中用于电镀。整个补充过程缺乏对溶铜量进行有效控制的手段，只能通过改变电镀液的流速来调整溶铜量，在要求溶铜量较小时，泵只能间歇式工作，造成电镀液中相关成分浓度的波动，不利于品质的控制。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电镀用铜离子补充装置及补充方法，针对第三种铜离子补充方式(纯铜球)，实现了对电镀液流量和溶铜量的精确控制，电镀液能够连续补充且成分浓度保持平稳，具有良好的应用前景。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电镀用铜离子补充装置，所述装置包括槽体、离心泵以及储液槽，所述槽体内包括若干独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板，槽室底部与储液槽联通且二者之间设有流量调节阀，所述离心泵位于储液槽与槽体之间，离心泵的输出端连接有多个输送管路，每个输送管路对应于一个槽室，用于向槽室内输送电镀液，每个输送管路的输出端设有阀门。
优选地，所述装置还包括液位监控装置，所述液位监控装置与槽室联通，用于对槽室内电镀液的液位进行实时监控。
优选地，所述液位监控装置为液位监控管，所述液位监控管内安装有液位传感器。
优选地，所述槽室之间通过隔板分隔。
优选地，所述槽体底部设有空腔，所述空腔与各个槽室底部连接。
优选地，所述空腔与储液槽连接。
优选地，所述空腔与液位监控装置连接。
优选地，所述储液槽与电镀装置连接。
第二方面，本发明提供了一种电镀用铜离子补充方法，采用第一方面所述的装置进行铜离子补充，所述方法的具体操作为：在各个独立的槽室中填充铜粒，控制输送管路上的阀门以确定槽室是否开启，然后通过离心泵将储液槽中的电镀液通过输送管路输送至开启的槽室内，使用流量调节阀控制流量，使补充铜离子后的电镀液进入储液槽内，用于电镀。
优选地，所述补充铜离子的过程中使用液位监控装置实时监控槽室内的液位。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过在槽体内设置隔间，形成多个独立槽室，并在每个槽室顶部的输入管路上安装有阀门，通过调节阀门的开关情况来控制处于工作状态下槽室的数量，实现对进入各槽室的电镀液流量的独立控制，进而实现对电镀液溶铜量的有效控制，有利于电镀液的连续补充。
此外，本发明还在槽体和储液槽之间设置流量调节阀，配合液位监控装置，能够实现对电镀液流量的即时控制，通过控制电镀液在槽室内的停留时间，来调节溶铜量。
通过上述两种方式，本发明实现了对电镀液流量和溶铜量的精确控制，且整个补充过程离心泵持续进行工作，使电镀液的成分浓度保持平稳，避免了对电镀效果的消极影响。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的电镀用铜离子补充装置的结构示意图；
图中：1-槽体，1.1-多孔隔板，1.2-隔板，2-储液槽，3-液位监控装置，4-离心泵，5-流量调节阀，6.1～6.5-输出管路阀门，7-铜球(粒)。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明在具体实施方式部分提供了一种电镀用铜离子补充装置，所述装置包括槽体、离心泵以及储液槽，所述槽体内包括若干独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板，槽室底部与储液槽联通且二者之间设有流量调节阀，所述离心泵位于储液槽与槽体之间，离心泵的输出端连接有多个输送管路，每个输送管路对应于一个槽室，用于向槽室内输送电镀液，每个输送管路的输出端设有阀门。
所述槽体内通过隔板分隔为若干(至少两个)独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板，用于堆积铜球(粒)，各个槽室之间进液出液相互独立。
所述槽室的数量可根据实际工况进行选择，本发明对其不做特殊限定。示例性的，槽体内槽室的数量可以为2、3、4、5、6、7、8、9或10个，但非仅限于此。
所述装置在工作状态时，阀门关闭的槽室不再进液。由于槽室底部联通，各个槽室之间的液位仍然保持平行。此时，阀门开启的槽室不断有电镀液进入，铜离子得到补充后从槽室底部流出，而阀门关闭的槽室的电镀液基本不再流动，几乎没有电镀液流出。因此，即使各槽室内液位平衡，但由于进液情况不同，仍能实现对溶铜量的有效控制。
本发明对槽体和槽室的尺寸不进行具体限定，可根据实际需求进行具体调整。示例性的，所述槽室的尺寸可以为：长80-120cm，宽30-60cm，高100-150cm，但非仅限于此。
所述多孔隔板位于各个槽室底部，其可以承载上方的铜球或铜粒，并允许电镀液下泄。
所述储液槽用来储存电镀液，其和电镀装置连接，补充铜离子的电镀液进入储液槽后，从储液槽输出进入电镀装置进行电镀。待电镀液中铜离子不足时再度进入储液槽，然后重新进行补充铜离子的操作。
所述离心泵位于储液槽与槽体之间，用于将储液槽中的电镀液通过输送管路送至各个槽室内。
所述流量调节阀两端分别连接槽室和储液槽，可以调节电镀液的流量，进而实现对槽室内液位的控制。调节阀开放越大，槽室内液位越低，电镀液在槽室内停留时间越短，溶铜量减小。
所述阀门位于每个输送管路的输出端上，优选为电动阀门。当阀门开启时，则对应槽室启用，电镀液持续进入相应的槽室；阀门关闭时，输送管路不再向对应的槽室内输送电镀液。
优选地，所述装置还包括液位监控装置，所述液位监控装置与槽室联通，指示槽室当前的液位，用于对槽室内电镀液的液位进行实时监控。示例性的，所述液位监控装置可以为安装有液位传感器的液位监控管，但非仅限于此。
优选地，所述槽体底部设有空腔，所述空腔与各个槽室底部连接，其同时通过管路与储液槽连接。工作时，各槽室中的电镀液补充铜离子后通过多孔隔板进入空腔，再通过管路输送至储液槽中。
优选地，所述空腔与液位监控装置连接。
本发明在具体实施方式部分还提供了一种电镀用铜离子补充方法，采用上述铜离子补充装置进行铜离子补充，所述方法的具体操作为：在各个独立的槽室中填充铜粒，控制输送管路上的阀门以确定槽室是否开启，然后通过离心泵将储液槽中的电镀液通过输送管路输送至开启的槽室内，使用流量调节阀控制流量，使补充铜离子后的电镀液进入储液槽内，用于电镀。
工作过程中使用液位监控装置实时监控槽室内的液位，并根据实际需求调节流量调节阀对槽室内液位进行控制，同时控制各槽室对应阀门的开闭情况，实现对溶铜量的有效调节。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供了一种电镀用铜离子补充装置，所述装置包括槽体1、离心泵4以及储液槽2，所述槽体1内通过隔板1.2分隔为5个独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板1.1，各槽室中装有铜球(粒)7，槽室底部与储液槽2联通且二者之间设有流量调节阀5，所述离心泵4位于储液槽2与槽体1之间，离心泵4的输出端连接有5个输送管路，每个输送管路对应于一个槽室，用于向槽室内输送电镀液，每个管路的输出端分别设有电动阀门6.1-6.5。
本实施例所述装置还包括与槽室联通的液位监控装置3，所述液位监控装置3为安装有液位传感器液位监控管。
本实施例所述槽体1底部设有空腔，所述空腔与各个槽室底部连接，同时通过管路与储液槽2连接。各槽室中的电镀液补充铜离子后，通过多孔隔板1.1进入空腔，然后再经过管路进入储液槽2。所述空腔同时与液位监控装置3连接，使得液位监控装置3与各个槽室形成联通，以便于及时监控槽内电镀液的液位。
实施例2
本实施例提供了一种电镀用铜离子补充方法，采用实施例1提供的铜离子补充装置进行铜离子补充，所述方法的具体操作为：
根据现场实际工况选择具体的溶铜量，打开输送管路上的阀门6.1～6.3，关闭6.4和6.5，通过离心泵4将储液槽2中的电镀液通过输送管路输送至开启的槽室内，根据液位监控装置3实时反馈的槽室内液位情况，使用流量调节阀5调节电镀液的流量，使槽室内的液位保持稳定，补充铜离子后的电镀液进入储液槽2内，用于电镀。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电镀用铜离子补充装置，其特征在于，所述装置包括槽体、离心泵以及储液槽，所述槽体内包括若干独立的槽室，槽室底部设有多孔隔板，槽室底部与储液槽联通且二者之间设有流量调节阀，所述离心泵位于储液槽与槽体之间，离心泵的输出端连接有多个输送管路，每个输送管路对应于一个槽室，用于向槽室内输送电镀液，每个输送管路的输出端设有阀门。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括液位监控装置，所述液位监控装置与槽室联通。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述液位监控装置为液位监控管，所述液位监控管内安装有液位传感器。
4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述槽室之间通过隔板分隔。
5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述槽体底部设有空腔，所述空腔与各个槽室底部连接。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空腔与储液槽连接。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述空腔与液位监控装置连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述储液槽与电镀装置连接。
9.一种电镀用铜离子补充方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的装置进行铜离子补充，所述方法的具体操作为：在各个独立的槽室中填充铜粒，控制输送管路上的阀门以确定槽室是否开启，然后通过离心泵将储液槽中的电镀液通过输送管路输送至开启的槽室内，使用流量调节阀控制流量，使补充铜离子后的电镀液进入储液槽内，用于电镀。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述补充铜离子的过程中使用液位监控装置实时监控槽室内的液位。
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