CN110528054A - 一种pcb板不停槽电沉积镍的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，包括活动装配于电解槽下端的一个或多个阳极，尤其是多个阳极时，能够满足阳极技术的溶解，达到电解液阳极金属离子的溶解沉积平衡，且多个阳极之间通过凸起和凹槽相互配合连接，便于整体旋转，且电镀结束后，未反应完的阳极还可以分离，完整的阳极可以继续供下次使用，反应部分的供熔铸继续使用，这样其一能够通过电解槽下部多装配阳极而使得免于更换阳极导致的停槽；同时还能有利于阳极的回收和利用，节约了未反应的阳极的再次装配使用。

Description

一种PCB板不停槽电沉积镍的装置和方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板(PCB)制造领域，特别是涉及一种PCB板不停槽电沉积镍的装置和方法。

背景技术

PCB整版制造技术涉及众多方面，作为金属化方面研究最多的是电沉积铜使得形成可供传输信号的铜线微细电路，此外作为另一个研究方面防止铜的氧化的镍金沉积也是不可或缺的一环。很多实用技术已经在生产线上生产并应用，也有很多专利申请技术致力于此项研发。

中国实用新型专利CN201820269749.X提出一种PCB化学镍金生产线，包括上料装置、两个并排设置的镍缸、金缸、第一水洗槽、第二水洗槽和下料装置；所述上料装置夹持PCB板至所述镍缸中，所述镍缸对PCB板进行处理并在其表面镀上镍合金层，镀镍后的PCB板转移至第一水洗槽中进行清洗，随后转移至所述金缸中，所述金缸对PCB板进行处理并在其表面镀上金层，镀金后的PCB板转移至第二水洗槽中进行清洗，清洗后的PCB板卸载至所述下料装置。

中国发明专利申请CN201811125951.6一种无悬镍无引线PCB制作工艺，用于制作具有抗蚀层的PCB，包括以下步骤：(1)、开料，(2)、外层干膜，采用丝印的形式，在CS面铜箔的非图形区域涂上油墨，形成干膜；(3)、图形电镀，在SS面铜箔及CS面铜箔的图形区域电镀一层铜层；(4)、外层蚀刻；(5)、外层干膜，在SS面铜箔上生成干膜；(6)、电厚硬金，在CS面铜箔表面电镀一层硬金，形成一抗蚀层；(7)、沉金褪膜；(8)、外层干膜，在CS面铜箔及SS面铜箔的部分区域生成干膜；(9)、内层蚀刻。通过将外层图形分两次蚀刻，先只蚀刻出CS面，利用SS面整板铜皮加VIP孔形成内外引线导通实现CS面电镍金，再蚀刻出SS面图形。

中国实用新型专利CN201721365714.8公开了一种PCB板表面镍金处理装置，包括缸体(1)，所述缸体一侧设有支架(2)，所述支架上设有由动力源带动上下活动的用于安装PCB板(9)的横梁(3)，所述横梁对应设于所述缸体上方，所述横梁包括上梁(31)和悬梁(32)，所述上梁包括与所述悬梁连接并远离所述缸体的第一位置和下降时离开所述悬梁使所述悬梁设于所述缸体上端的第二位置，所述上梁(31)一端设有套环(316)，所述套环套设在所述支架外壁且与所述支架滑动配合，其特征在于：所述支架上相对所述上梁的第二位置设有用于关闭所述动力源的接近开关(29)，所述套环上与所述接近开关对应设有触发件(317)。

上述文献无论是实用新型和还是发明都是采用化学镀的方法来实现，由于化学镀溶液的消耗性不便于连续生产，虽然可以涉及补加系统，但是化学镀还原沉积的不稳定性也导致了化学镍金的低防护性和均匀性。为此现有技术也有涉及电沉积镍的，但文献数量并不是特别多，技术有待进一步完善。如中国发明专利申请CN201710218498.2公开了一种基于PCB板卡金手指电镀镍和电镀金工艺及其应用。用(电镀镍+电镀金)工艺替代原有的(化学镍+化学金+电镀金)工艺，该工艺提高了PCB电路板上金手指的硬度，降低了板卡金手指出现刮痕的概率，提高了板卡金手指的插拔寿命。

中国实用新型专利201420708622.5公开了一种垂直连续PCB镀镍镀金设备，包括电控装置、镀镍槽、镀金槽、机架、安装在机架上的输送机构、镀镍前处理槽、镀镍后处理槽、镀金前处理槽和镀金后处理槽，输送机构位于各槽体上方，电控装置控制PCB板输送至相应处理槽逐个浸入或提起，镀镍槽长度方向与工艺流程方向一致，输送机构将PCB板逐个连续浸入镀镍槽且在输送机构驱动下每块PCB板浸泡于镀镍槽并沿着镀镍槽长度方向运动，镀镍槽两侧槽壁上分别设有阳极，PCB板的板面朝向阳极，两个阳极对称分布在PCB板两侧。

中国实用新型专利进一步还公开了一种垂直连续浸泡式PCB镀镍镀金设备，各槽体连成一体，相邻槽体槽壁为二者共用，在槽壁上开有贯穿槽壁上端边沿的竖向间隙，至少镀镍槽和镀金槽上的竖向间隙为可开合的间隙，在常态时可开合的间隙呈闭合状，PCB板通过时由PCB板挤压该可开合的间隙使该间隙开启以供PCB板通过；输送机构位于各槽体上方，由电控装置控制输送机构将PCB板逐个连续依次通过各槽体且在输送机构驱动下PCB板浸泡于槽体中并沿着工艺流程走向运动；镀镍槽两侧槽壁上设有阳极，PCB板板面朝向阳极，两个阳极对称分布在PCB板两侧。

上述电镀工艺和装置仍为传统的工艺和方法，未能实现不停槽连续进行电镀，尤其是更换阳极，因此本发明人经过对现有技术的调研，结合生产实际提出了一种新的解决办法和思路，取得了良好的效果。

发明内容

本发明为解决前述背景技术部分的缺陷提出一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，包括电解槽10，电解槽10包含外壳，外壳由上壳体1和下盖7组成，下盖7与上壳体1螺纹密封连接；电解槽下部，下盖7之上安装有一个或多个待沉积金属镍阳极(5、6)，与供电电源第一正极输出端相接，阳极(5、6)与电解槽上壳体1侧壁之间螺纹密封连接，根据待沉积技术镍阳极需求量大小可以继续安装在下盖7之上的空间8中，还包括惰性阳极3，待沉积基板2，分别与供电电源第二正极输出端、供电电源负极相接；

进一步的待沉积镍金属阳极(5)为一个；

优选的，待沉积镍金属阳极为多个，靠近电解液一侧的镍阳极(5)为第一阳极，第一阳极与其下的阳极(6)层叠，阳极(6)为第二阳极，且通过第二阳极(6)上的凸起9与阳极(5)上的凹槽相互配合连接，第一阳极仅含有与第二阳极匹配的凹槽，第二阳极为同时含有与第一阳极匹配的凸起9和与下面第三阳极匹配的凹槽10，依次类推。

优选的，所述的第一阳极(5)上设有磁力搅拌子4；

优选的，惰性阳极(3)为锥形塔状螺旋条带形状，待沉积基板与锥线平行；

优选的，所述惰性阳极3在电镀时呈旋转运动态。

有关凹槽凸起，除图示的条状凸起或凹槽外，还可在中心部位设置有圆柱凸起12，若作为中间版阳极，则还有对应的圆形凹槽。

本发明的另一个方面在于采用前述电镀装置的电镀方法：

步骤1，将电解槽下盖7打开，根据镀敷所需计算待沉积金属镍阳极的量，从而确定所需阳极数目，将第一或第二或多个阳极旋入电解槽壳体1下部，关闭下盖；

步骤2；在第一阳极5上放置磁力搅拌子，导入电解液；

步骤3，安装锥形塔状螺旋惰性阳极3，安装待沉积基板

步骤4，启动磁力搅拌，启动惰性阳极3旋转；

步骤5，接通电镀电源，开始电镀；

步骤6，电镀预定时间后，断电，导出电解液，打开下盖7，将未反应完的镍阳极旋出。

附图说明

图1本发明的电镀装置结构示意图

图2本发明金属镍阳极6的俯视图。

图3本发明的金属镍阳极6的A-A截面剖视图。

图4本发明的锥形螺旋塔状惰性阳极3的示意结构图。

本发明进一步的详细说明以及与现有技术相比具有显著优点概述如下：

1、现有的阳极大多数都是悬挂式，尤其是待沉积金属阳极，在电沉积过程期间，由于电解液的腐蚀和阳极溶解作用以及通电高温作用，往往在电连接线处腐蚀溶断，或有些镀种易于钝化或氧化影响导电和后续的装配，且每次阳极装配时需要停机，导致生产的中断；本发明人创新的提出了如下金属阳极结构，其为活动装配于电解槽下端的一个或多个阳极，尤其是多个阳极时，能够满足阳极技术的溶解，达到电解液阳极金属离子的溶解沉积平衡，且多个阳极之间通过凸起和凹槽相互配合连接，便于整体旋转，且电镀结束后，未反应完的阳极还可以分离，完整的阳极可以继续供下次使用，反应部分的供熔铸继续使用，这样其一能够通过电解槽下部多装配阳极而使得免于更换阳极导致的停槽；同时还能有利于阳极的回收和利用，节约了未反应的阳极的再次装配使用。

2、在本镀种情况下，通过设置有磁力搅拌装置，使得溶解的金属镍阳离子能够在磁力搅拌作用下扩散开来，并进一步通过设置于其上的塔状锥形螺旋惰性阳极的旋转，形成螺旋力向上提升金属镍阳离子，使得镍离子能够实现镀液中浓度均衡的目的，惰性阳极3不仅起到阳极的作用，还能起到搅拌的作用。

对于锥形旋转阳极3而言，其通常为条带形而非线性，线性由于没有多大截面，不易产生液流的向上螺旋上升，条带宽度以1cm左右为宜，螺旋间距为2-4mm为宜，此种设计有利于液流旋转上升的同时还能从螺旋间隙溢流出部分，有利于整个上升面的镍阳离子的均匀分布，所述条带具有宽面和窄面，宽面不与重力方向平行，与水平方向呈一定倾斜夹角，夹角不特别限定，如一种选择可为15-30°左右，以方便螺旋托升液流；

进一步的，所述螺旋为中空锥形螺旋，与现有技术的实心柱状螺旋相比，体积更大，重量更低，有利于提高搅拌效率和降低制造成本，关键是与磁力搅拌相配合，能够不断的将底部溶解的金属阳离子源源不断的输送到上部空间，为配合底部阳极设置的不可或缺的结构设计。

3、本发明的金属镍活性阳极的数量装备依赖于外接壳体的下部空间，因此上壳体1可以是设计成套管螺纹，以螺纹套管与外壳体1相连，以延长外壳体1，以满足在特定需要时需要长时间镀敷和需要较多阳极。

4、本发明的电源设计的正极输出可以分别可调，主要是调节电沉积的惰性阳极电流以及溶解的镍金属阳极电流，使得溶解金属离子可控，以及电沉积层的电流可控。

具体实施方式

实施例1：

一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，包括电解槽10，电解槽10包含外壳，外壳由上壳体1和下盖7组成，下盖7与上壳体1螺纹密封连接；电解槽下部，下盖7之上安装有一个或多个待沉积金属镍阳极(5、6)，与供电电源第一正极输出端相接，阳极(5、6)与电解槽上壳体1侧壁之间螺纹密封连接，根据待沉积技术镍阳极需求量大小可以继续安装在下盖7之上的空间8中，还包括惰性阳极3，待沉积基板2，分别与供电电源第二正极输出端、供电电源负极相接；尽管不受限制的是待沉积镍金属阳极(5)可以为一个；但是在本实施例中是设置了两个，靠近电解液一侧的镍阳极(5)为第一阳极，第一阳极与其下的阳极(6)层叠，阳极(6)为第二阳极，且通过第二阳极(6)上的凸起9与阳极(5)上的凹槽相互配合连接，第一阳极仅含有与第二阳极匹配的凹槽，第二阳极为同时含有与第一阳极匹配的凸起9和与下面第三阳极匹配的凹槽10，为使溶解的阳极离子均匀分布，所述的第一阳极(5)上设有磁力搅拌子4；惰性阳极(3)为中空锥形塔状螺旋条带形状，条带宽度以1cm左右为宜，螺旋间距为2-4mm，待沉积基板与锥线平行；所述惰性阳极3设置成锥形螺旋，目的是在电镀时呈旋转运动态。

采用如下步骤进行电镀

步骤1，将电解槽下盖7打开，根据镀敷所需计算待沉积金属镍阳极的量，从而确定所需阳极数目，将第一或第二或多个阳极旋入电解槽壳体1下部，关闭下盖；

步骤2；在第一阳极5上放置磁力搅拌子，导入电解液；

步骤3，安装锥形塔状螺旋惰性阳极3，安装待沉积基板

步骤4，启动磁力搅拌，启动惰性阳极3旋转；

步骤5，接通电镀电源，开始电镀；

步骤6，电镀预定时间后，断电，导出电解液，打开下盖7，将未反应完的镍阳极旋出。

电镀时所使用的电镀工艺条件为所用镍电镀液由以下成分组成：530g/L氨基磺酸镍、35g/L氯化镍、35g/L硼酸、次亚磷酸钠30g/L。

采用上述装置和方法较好的实现了不更换阳极不停槽电镀并能够有效实现电镀液金属阳离子的浓度均匀。

如上实施例说明的是尽管采用了两个阳极，但是可以理解的是，在需要时可以设置多个阳极以接续。可以理解的是，外壳体1可以以螺纹管连接方式继续连接螺纹套管以延长并提供更多空间8以容纳更多阳极。

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PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，包括电解槽10，其特征在于电解槽10包含外壳，外壳由上壳体1和下盖7组成，下盖7与上壳体1螺纹密封连接；电解槽下部，下盖7之上安装有一个或多个待沉积金属镍阳极(5、6)，与供电电源第一正极输出端相接，阳极(5、6)与电解槽上壳体1侧壁之间螺纹密封连接，根据待沉积技术镍阳极需求量大小可以继续安装在下盖7之上的空间8中，还包括惰性阳极3，待沉积基板2，分别与供电电源第二正极输出端、供电电源负极相接。

2.根据权利要求1所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，其特征在于待沉积镍金属阳极(5)为一个。

3.根据权利要求1或2所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，其特征在于待沉积镍金属阳极为多个，靠近电解液一侧的镍阳极(5)为第一阳极，第一阳极与其下的阳极(6)层叠，阳极(6)为第二阳极，且通过第二阳极(6)上的凸起9与阳极(5)上的凹槽相互配合连接，第一阳极仅含有与第二阳极匹配的凹槽，第二阳极为同时含有与第一阳极匹配的凸起9和与下面第三阳极匹配的凹槽11，依次类推。

4.根据权利要求1-3所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，其特征在于所述的第一阳极(5)上设有磁力搅拌子4。

5.根据权利要求5所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，其特征在于所述惰性阳极(3)为锥形塔状螺旋条带形状，待沉积基板与锥线平行。

6.根据权利要求1-5所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置，其特征在于所述惰性阳极3在电镀时呈旋转运动态。

7.采用权利要求1-6所述的一种PCB板不停槽更换阳极的电沉积镍的装置的电镀方法，其特征在于：

步骤1，将电解槽下盖7打开，根据镀敷所需计算待沉积金属镍阳极的量，从而确定所需阳极数目，将第一或第二或多个阳极旋入电解槽壳体1下部，关闭下盖；

步骤2；在第一阳极5上放置磁力搅拌子，导入电解液；

步骤3，安装锥形塔状螺旋惰性阳极3，安装待沉积基板

步骤4，启动磁力搅拌，启动惰性阳极3旋转；

步骤5，接通电镀电源，开始电镀；

步骤6，电镀预定时间后，断电，导出电解液，打开下盖7，将未反应完的镍阳极旋出。