CN110257865A - 电镀装置和电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在工艺过程中无需添加金属球的电镀装置和电镀方法。该电镀装置包括电镀机构、阳离子补充机构和循环机构，电镀机构包括电镀作业部和循环部，阳离子补充机构包括补充液形成装置。上述电镀方法包括以下步骤：在补充液形成装置中制备补充液，在补充液形成装置与电镀作业部之间构建溶液循环，电镀。电镀机构在电镀过程中产生的过量酸通过循环机构运输到溶解机构中对金属废料或固态的主盐进行电解或溶解，得到电镀所需的高浓度主盐溶液，然后通过循环机构将主盐溶液重新运输到电镀机构中参与电镀过程，从而克服了PCB行业内电镀全自动化存在的难题，进而使PCB行业电镀全自动化得以实现。

Description

电镀装置和电镀方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，特别涉及一种电镀装置和电镀方法。

背景技术

现有的印刷电路板(PCB)镀铜技术中，通常是采用铜作为阳极，将印刷电路板作为阴极，将其浸渍于稀硫酸溶液等电镀槽中通电进行电解电镀。具体过程是直接用钛篮装铜球作为阳极，由于钛的电解电压高而铜的电解电压低，在适量电压的电镀装置中，阳极铜球根据电流的大小同比例的电解出铜离子，以维持镀铜液中的铜离子含量。但这种可溶性阳极存在分布不均匀的缺陷，容易导致电镀铜层均匀性差、质量不稳定的问题。而且常用的磷铜阳极价格高，污染大，不符合相关的环保要求。

针对上述问题，生产技术人员在作业过程中主要采用不溶性阳极作为替代方案。不溶性阳极的镀铜方式主要以石墨、铂金和铅合金等作为阳极，电镀液中的铜离子在阴极还原成金属铜。但随着铜的电镀，电镀液中的硫酸浓度越来越高，所以一般必须加入氧化铜与其反应从而补充失去的铜离子并消耗硫酸。因此，有必要提供一种在工艺过程中无需添加金属球的电镀装置。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于如何提供一种在工艺过程中无需添加金属球的电镀装置和电镀方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种电镀装置，根据本发明的实施例，该电镀装置包括电镀机构、阳离子补充机构和循环机构，电镀机构包括电镀作业部和循环部，电镀作业部和循环部相互连通，循环机构包括传输管和循环泵，传输管包括输入管和输出管，输入管连接循环部和阳离子补充机构，输出管连接循环部和阳离子补充机构，阳离子补充机构包括补充液形成装置。

其中：电镀作业部是指电镀装置中对被镀物(例如可以是PCB印刷电路板)进行主要的电镀工作的部分。电镀作业部具体可以包括电镀槽，其内装有电镀液；至少一个可以与被镀物相连接的阴极电源；至少一个可以与阳极材料相连接的阳极电源。循环机构将经过电镀后的电镀液通过输出管传输到阳离子补充机构中进行金属阳离子的补充，并将阳离子补充机构中的补充液通过输入管传输回电镀机构。阳离子补充机构是指能够对发生电镀而消耗镀层金属阳离子的电镀液进行阳离子补充的机构，可以通过在补充液形成装置中通过溶解/电解等方式生成具有较高的镀层金属阳离子浓度的补充液。该补充液形成装置具体包括但不仅限于是用于盛装包含较高浓度的电镀液主盐的溶液的容器和其它一些本领域技术人员容易想到的具有上述作用的装置。电镀液一般包括主盐、添加剂和溶剂等部分，主盐是指能够在阴极的被镀物上沉积出所要求的镀层金属的盐，即主盐包括镀层金属的阳离子和例如酸根离子等的阴离子构成。补充液是指包含电镀液主盐的溶液。

本发明所提供的电镀装置至少具有以下有益效果：

电镀机构在电镀过程中产生的过量酸通过循环机构运输到溶解机构中对金属废料或固态的主盐等补充液原料进行电解或溶解，得到电镀所需的高浓度的主盐溶液，然后通过循环机构将主盐溶液重新运输到电镀机构中参与电镀过程，从而克服了PCB行业内电镀全自动化存在的难题，进而使PCB行业电镀全自动化得以实现。

另外，根据本发明的实施例，该电镀装置还可以具有如下的附加技术特征：

在本发明的一些实施例中，补充液形成装置为电解装置、溶解装置中的任一种。其中，电解装置具体可以是电解槽。

在本发明的一些实施例中，电镀作业部的阳极为不溶性阳极。

在本发明的一些实施例中，循环机构还设有过滤器。其中，过滤器包括但不仅限于具有过滤功能的材料、包括该过滤功能材料的过滤装置和其它一些过滤设施。过滤器具体可以设置于阳离子补充机构与传输管的接口处、循环部与传输管的接口处、传输管内、循环泵内等位置，通过固定连接或活动连接的方式与循环机构的主体连接。

采用金属废料形成补充液时，废料中的杂质可能会对电镀液产生污染，因此，在电镀液的循环过程中可以通过设置过滤器来尽量减少有机杂质和无机金属杂质对电镀液的污染。

在本发明的一些实施例中，阳离子补充机构还包括储备槽，补充液形成装置和储备槽相连通，输入管与储备槽相连，输出管与补充液形成装置相连。

在电解槽中，由于金属废料会产生较小的杂质和颗粒等，如果输入电镀作业部会产生品质方面的影响，在金属废料下方所加的过滤袋就需按时更换，所以设置储备槽用于更换电解槽过滤袋时电镀液(补充液)通过管道下放存储；或电镀作业部停产停线，阳离子补充机构无需工作，电解槽用于存储电镀液(补充液)；或电镀作业部、电解槽、连通装置等发生异常需维修，电解槽用于存储电镀液(补充液)。需正常工作时，储备槽电镀液(补充液)通过泵将其抽至电解槽进行工作。

储备槽与电镀作业部通过循环机构传输，作为电镀液主盐的供给通道与连接的盐桥；另也用于电解槽槽液回流使用，通过循环机构连接(管道与泵)。

在本发明的一些实施例中，电解槽还包括电解液混合装置。

通过在电解槽中设置电解液混合装置，可以减少电解槽中不同位置补充液的浓度差，降低补充液通入电镀机构后因不同的浓度差而对电镀均匀性造成的影响。

在本发明的一些实施例中，电解液混合装置包括混合泵，以及相应的混合管道。

在电解槽中补充液浓度差异较大的位置设置混合泵和混合管道，将较低浓度的补充液和较高浓度的补充液进行混合，大大减少电解槽中不同位置补充液的浓度差，进一步避免电镀均匀性差的问题。

在本发明的一些实施例中，电解液混合装置中同样设有过滤器。

在本发明的一些实施例中，电解槽的阳极为金属废料。例如，当选择在被镀物表面镀铜时，可以选用废铜料。

电解金属废料制备镀层金属补充液，代替现有技术中所采用的金属板材或金属球的持续添加，拓宽原料范围，大幅降低生产成本。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种电镀方法，根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：

S1：在上述补充液形成装置中制备补充液；

S2：在补充液形成装置与上述的电镀作业部之间构建溶液循环；

S3：电镀；

补充液是指包括电镀液主盐的溶液。

其中，补充液的制备具体可以是将部分电镀液通过循环机构输送到阳离子补充机构，得到补充液。然后将补充液通过循环机构输送回电镀机构，完成镀层金属阳离子和酸根离子的补充。

本发明所提供的电镀方法至少具有以下有益效果：

电镀机构在电镀过程中产生的过量酸通过循环机构运输到溶解机构中对金属废料或固态的主盐进行电解或溶解，得到电镀所需的高浓度主盐溶液，然后通过循环机构将主盐溶液重新运输到电镀机构中参与电镀过程，从而克服了PCB行业内电镀全自动化存在的难题，进而使PCB行业电镀全自动化得以实现。

在本发明的一些实施例中，S1具体为：以镀层金属的废料为阳极，通入电镀液电解得到。例如，需要在被镀物上镀铜，可以选取废铜板作为电解槽的阳极进行电解。

在本发明的一些实施例中，S1具体为：在补充液形成装置中通入电镀液溶解包含镀层金属的废料得到。

在本发明的一些实施例中，S1具体为：在补充液形成装置中通入电镀液溶解电镀液主盐的固态物料得到。

在本发明的一些实施例中，S1还可以同时采用上述三种方法中的不止一种来制备补充液。

在本发明的一些实施例中，固态物料为晶体。

在本发明的一些实施例中，电镀液主盐的阳离子为铜离子。

在本发明的一些实施例中，电镀液主盐的阴离子为硫酸根离子。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的电镀装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

实施例1：

图1是本发明的一个实施例的电镀装置的结构示意图。如图1所示，该电镀装置包括电镀机构、阳离子补充机构和循环机构，电镀机构包括电镀作业部11和循环部12，电镀作业部11主要包括不溶性阳极111和阴极的被镀物112，其它诸如电源等常见的组件未在图中示出。循环部12在电镀作业部11下方，与电镀作业部11相互连通，主要是为电镀作业部11提供电镀液。循环机构主要包括一输出管21和一输入管22，在输出管21上还设有循环泵23，在输入管22上还设有第一过滤器24，该第一过滤器24为单芯过滤器。阳离子补充机构包括电解槽31和与之相连通的储备槽32，电解槽31中包括位于中部的阳极材料311和位于阳极材料311两侧各有一份的阴极材料312。电解槽31还设有电解液混合装置，该电解液混合装置包括一端靠近输出管21、一端远离输出管21的混合管313以及设于混合管313中部的混合泵314和第二过滤器315，第二过滤器315为多芯过滤器。输出管21两侧分别与电解槽31和循环部12相连通，输入管22两侧分别与储备槽32和循环部12相连通。

本实施例中选择对被镀物112进行镀铜处理，电解槽31中的阳极材料311选择废铜料，具体电镀方法的过程如下：

将循环部12(即水平电镀或垂直电镀自动生产线中的循环区)中的槽液(即电镀液)通过循环泵23泵入远离电镀机构的储备槽32上方的电解槽31，电镀液中的铜离子含量较低，硫酸含量较高，泵入电解槽31后，电解槽31通电后阳极材料311的废铜料发生电解，生成较多的铜离子，此时，泵入的电镀液经电解反应得到铜离子含量较高的补充液，该补充液由储备槽32重新泵入电镀机构中，与循环部12中原有的铜离子浓度较低的电镀液发生混合，使铜离子的浓度有了一定的提升，完成铜离子的补充，电镀过程也能够顺利进行下去。

实施例2：

一种电镀方法，与实施例1的区别在于，将实施例1中的电解槽换成普通的液体容器作为溶解装置，其中放入废铜料，在将槽液泵入阳离子补充机构后，槽液中较高的硫酸浓度可以使废铜料得以溶解形成铜离子，在此过程中，槽液的铜离子浓度上升：作为补充液再重新泵入生产线的循环部，完成铜离子的补充，继续电镀过程的进行。

在不溶性阳极条件下，电镀液中每个硫酸铜分子在电镀的过程中会同时产生1分子的硫酸和半分子的氧气。那么，溶解废铜料过程中消耗的电镀液中的硫酸所产生的硫酸铜会重新进入电镀过程中，释放出硫酸，可以认为在整个装置的电镀过程中，硫酸并不参与反应。

通过改善电镀原料形式，既提高了操作安全性，又实现了全自动化运作，同时实现废铜再利用，使得原料成本降低三分之一到一半。本技术发明与传统电镀相比，只改变硫酸和铜离子添加方式，不会提高或降低电镀效果。

实施例3：

一种电镀方法，与实施例1的区别在于，将实施例1中的电解槽换成普通的液体容器作为溶解装置，其中置入适量的结晶硫酸铜。同时，本实施例中的槽液不添加硫酸铜。将槽液泵入阳离子补充机构后，槽液将结晶硫酸铜溶解。形成具有一定铜离子浓度和硫酸根离子浓度(即主盐浓度)的电镀液，该电镀液泵入生产线的循环部，进行常规的电镀过程。

在不溶性阳极条件下，电镀液中每个硫酸铜分子在电镀的过程中会同时产生1分子的硫酸和半分子的氧气。因此，生产过程中所需的硫酸，完全可以通过溶解结晶硫酸铜的方式，补充硫酸根和氢离子。即根据电镀过程中硫酸所需量，换算出结晶硫酸铜的量。

实施例4：

一种电镀方法，与实施例1的区别在于，在被镀物上镀锌，废铜料替换为废锌板。

实施例5：

一种电镀方法，与实施例3的区别在于，溶解装置中置入了废铜料和结晶硫酸铜以形成补充液。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电镀装置，其特征在于，包括电镀机构、阳离子补充机构和循环机构，所述电镀机构包括电镀作业部和循环部，所述电镀作业部和所述循环部相互连通，所述循环机构包括传输管和循环泵，所述传输管包括输入管和输出管，所述输入管连接所述循环部和所述阳离子补充机构，所述输出管连接所述循环部和所述阳离子补充机构，所述阳离子补充机构包括补充液形成装置。

2.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述补充液形成装置为电解装置、溶解装置中的任一种。

3.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述电镀作业部的阳极为不溶性阳极。

4.一种电镀方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的电镀装置通过以下步骤进行电镀：

S1：在补充液形成装置中制备补充液；

S2：在所述补充液形成装置与电镀作业部之间构建溶液循环；

S3：电镀；

所述补充液是包括电镀液主盐的溶液。

5.根据权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述S1具体为：以镀层金属的废料为阳极，通入电镀液电解得到。

6.根据权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述S1具体为：在所述补充液形成装置中通入电镀液溶解包含镀层金属的废料得到。

7.根据权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述S1具体为：在所述补充液形成装置中通入电镀液溶解所述电镀液主盐的固态物料得到。

8.根据权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，所述固态物料为晶体。

9.根据权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述电镀液主盐的阳离子为铜离子。

10.根据权利要求4所述的电镀方法，其特征在于，所述电镀液主盐的阴离子为硫酸根离子。