CN113046805A - 一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电镀领域，具体公开一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，包括步骤:对陶瓷基板进行清洗；陶瓷基板和电镀阳极与挂具连接，所述挂具与电源连接；将陶瓷基板和电镀挂具放入电镀液，开始电镀；电镀时所述电源被设定为向所述所述陶瓷基板和阳极输出正反向脉冲电流；所述电源的反向脉冲电流小于正向脉冲电流的80%；所述电源的反向脉冲电流时间小于正向脉冲电流时间的20%；正反向脉冲电流密度要小于4A/dm2；所述电源的正反向脉冲电流切换休止时间要小于0.5ms；所述电源的正向脉冲电流时间要小于50ms。相对现有技术本申请电镀方案获得陶瓷基板电镀层更均匀。

Description

一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法
技术领域
本专利涉及一种单层陶瓷电容基板的外电极沉积技术领域(电镀)，具体涉及一种防止镀层厚度不均匀的新型表面处理方法。
背景技术
目前单层陶瓷电容基板内部是陶瓷，表层外电极是金属，是一种比较难以表面处理的材料，其表面处理主要的电镀方式是挂镀。如图1所示，基板挂镀是在装载完单层陶瓷电容基板后，在通电的条件下，电流通过导电爪接触产品放置在电镀液中，从而实现金属离子在单层陶瓷电容基板外电极的沉积。
目前已知的直流电镀方案存在问题：表层的镀金层非常地不均匀。这是因为：一、单层陶瓷电容基板的边缘电流密度较大，导致边缘镀层厚度非常高，而中间的非常地薄，导致镀层厚度不均匀。二、由于镀层厚度不均匀造成的外观色差；
发明内容
存在于单层陶瓷电容基板和导电挂具之间的这个问题的解决关键在“如何使得镀层均匀化”。而要达到这一要求需要做到：电流分布均匀。
本发明的目的在于：实现单层陶瓷电容基板表面的电流的有效分布，预防单层陶瓷电容基板表层厚度不均匀、色差严重等质量问题。
首先停止使用直流电镀的技术，改用正负脉冲电镀的技术，通过负脉冲作为电流分布调节的方法，负脉冲在一定程度上可以减少基板边缘的电流分布，达到“削平”边缘的镀层的目的，从而使得基板表面中心和边缘镀层厚度均匀。
其次，对正向电流的数值、持续时间，反向电流的数值、持续时间，正反向电流的切换休止时间进行合理的评估。
具体而言，通过电源提供正反向脉冲电，电源的反向脉冲电流小于正向脉冲电流的80％；所述电源的反向脉冲电流时间小于正向脉冲电流时间的20％；正反向脉冲电流密度要小于4A/dm2；所述电源的正反向脉冲电流切换休止时间要小于0.5ms；所述电源的正向脉冲电流时间要小于50ms；所述电流密度可以通过调整电流大小和陶瓷电容基板的面积进行调整。
通过上述技术方案本发明取得了至少以下几方面的进步①实现了单层陶瓷电容基板的中心和边缘电流分布均匀；②实现了单层陶瓷电容基板的中心和边缘的镀层厚度均匀；③实现了单层陶瓷电容基板的中心和边缘的镀层外观无色差；
对比直流电源电镀的结果和本方案正反向脉冲电镀的结果。直流电源电镀法的不均匀度θ在30％左右，而正本申请反向脉冲电镀法的不均匀度θ只有7％左右。
附图说明
图1单层陶瓷电容基板在挂具上的前视图。
图2单层陶瓷电容基板在挂具上的侧视图。
图3为使用正向电流条件下的电流密度在基板表面分布图。
图4为反向电流条件下的电流密度在基板表面分布图。
图5为正向电流作用下的电场线分布图。
图6为反向电流作用下的电场线分布图。
图7为使用正反向电流的数值、持续时间，以及正反向电流的切换休止时间。
图8是直流电镀和本申请正反向脉冲电镀成型产品对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作出进一步详尽的说明，以帮助本领域技术人员理解本申请的技术方案。
参照图1和图2所示的陶瓷基基板和用于挂置陶瓷基板的挂具100，所述挂具包括与陶瓷基板连接的导电抓102，所述导电抓102的前端与陶瓷基板104电连接，所述导电抓102一共四个分部陶瓷基板104中心线两侧对称的位置。陶瓷基板为正方形结构，其大小可以根据本领域技术人员进行调整，在本申请中使用38mm*38mm尺寸的陶瓷基板104，陶瓷基板104的大小影响电流密度，具体而言同样电流大小陶瓷基板的面积越大电流密度越小。
所述陶瓷基板104在电镀前需要先进行清洗以清除其表面上的污渍。清洗步骤在进入镀液之前将所述陶瓷基板104放入在纯水槽中进行润洗；在纯水槽清洗完之后再进入碱性的除油槽中除去表面的油污；随后再进行纯水的润洗以清除陶瓷基板表面的碱性附着物。
所述挂具100上还设置有电镀阳极106(参照图5)，所述阳极通过金属线与电源连接。
参照图7，所述电源能够向所述陶瓷基板104输出正反向脉冲电流，在所述正反向脉冲电流通电时完成电镀。该正反向脉冲电流包括一个正向脉冲C1和一个反向脉冲C2组成的脉冲周期；在一个脉冲周期内正向脉冲C1之后，为第一正反向脉冲电流切换休止时间T2，之后为反向脉冲C2；所述反向脉冲之后为第二正反向脉冲电流切换休止时间T4，正向脉冲时间T1与电流切换休止时间T2、反向脉冲时间T3、第二正反向脉冲电流切换休止时间T4组成所述脉冲周期。
参照图7，所示的一个脉冲周期示意图。其中T1为正向脉冲，T2为第一正反向脉冲电流切换休止时间。其中所述电源的反向脉冲C2电流小于正向脉冲电流C2的80％；所述电源的反向脉冲电流时间小于正向脉冲电流时间的20％；正反向脉冲电流密度要小于4A/dm2；所述电源的正反向脉冲电流切换休止时间要小于0.5ms；所述电源的正向脉冲电流时间要小于50ms。
参照图1-4本发明提供一种优选的技术参数组合方案以达到最优的电镀效果。使用38mm*38mm的陶瓷基板，正向脉冲C1电流设置为0.4A，反向脉冲C2电流设置为0.3A，正向电流时间T1设置为10ms，反向电流时间T3设置为1ms,正反向切换休止时间T2为0.1ms，T4为0.1ms。确认电源设定后，开启电源开关，根据陶瓷基板表层有颜色变化，确认电镀开始，总电镀运行时间为20分钟。
参照图5在电镀时陶瓷基板104靠近导电爪102的位置具有较大的电流密度(标号108指示位置)。在陶瓷基板104电流密度大的位置形成的镀层厚度更大。即图3中所示正向高电流密度区108镀层厚、正向中电流密度区116厚度次之、正向低电流密度区114最薄。而在图6中电流密度与图5中的电流密度相同但电场线的方向相反。反向脉冲C2在一定程度上可以减少基板104边缘的电流分布，达到“削平”边缘的镀层的目的，从而使得基板104表面中心114和边缘镀层厚度均匀。
参照图3和图4，所述反向电流能够消平边缘的原理在于反向高电流密度区108的镀层先溶解。在图3和图4中陶瓷基板中心为低电流密度区114，中间为中电流密度区116最外部靠近导电抓处为高电流密度区112。在图3中正向高电流密度区112的电镀层厚度大于中电流密度区112的电镀层厚度，低电流密度区114的镀层最薄。在图4中电流密度最大的最外层高电流密度区112由于电流方向相反最先溶解，中电流密度区116溶解速度次之，低电流密度区114的电镀层最后溶解。因此原先因正向高电流密度导致的增厚的镀层，也因为反向脉冲溶解。由于电流密度的分部情况恰好与正向电流密度一致，因此也就基本上抵消了高电流密度区112正向电镀多增加的厚度。同样地中电流密度区中度增厚的镀层会被反向电流中度消减从而保持整个陶瓷基板104的平整性。
参照图8，左侧的图为直流电镀成品图，右侧为脉冲直流电镀成品图。直流电镀陶瓷基板四角圈中的位置单位厚度分别为4.63、5.06、4.21、4.45，经过计算直流电源电镀法的不均匀度θ在30％左右。而右侧正反向脉冲电镀法的瓷基板四角圈中的位置单位厚度分别为2.57、2.82、2.67、2.47，经过计算不均匀度θ只有7％左右。其中θ的计算方法为：θ(片内厚度不均匀度)＝(最大厚度-最小厚度)/(最大厚度+最小厚度)。即电镀陶瓷基板整体相对直流电镀平整度更高，并且由于平整度高，色差也更小。

Claims (7)

1.一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，包括步骤:对陶瓷基板进行清洗；陶瓷基板和电镀阳极与挂具连接，所述挂具与电源连接；将陶瓷基板和电镀挂具放入电镀液，开始电镀；电镀时所述电源被设定为向所述陶瓷基板和阳极输出正反向脉冲电流；其特征在于，
所述电源的反向脉冲电流小于正向脉冲电流的80%；
所述电源的反向脉冲电流时间小于正向脉冲电流时间的20%；
正反向脉冲电流密度要小于4A/dm2；
所述电源的正反向脉冲电流切换休止时间小于 0.5ms；
所述电源的正向脉冲电流时间小于50ms。
2.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，对陶瓷基板进行清洗的步骤进一步包括：陶瓷基板在进入镀液之前在纯水槽中进行润洗；清洗完之后再进入碱性的除油槽中除去表面的油污；随后再进行纯水的润洗。
3.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，陶瓷基板和电镀阳极与挂具连接的步骤进一步包括：准备挂具、电源和连接线；陶瓷基板安装在所述挂具上，所述的挂具通过金属线与电源相连；电镀阳极也通过金属线与电源相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，正向脉冲电流为0.4A，正向电流时间=10ms，反向脉冲电流为0.3A，反向脉冲电流时间为1ms，正反向脉冲电流切换休止时间=0.1ms，电镀总时间为20min。
5.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，所述挂具包括导电抓，所述导电抓与陶瓷基板电连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，将陶瓷基板和电镀挂具放入电镀液，开始电镀的步骤进一步包括：确认电源设定后，开启电源开关，根据陶瓷基板表层有颜色变化，确认电镀开始。
7.根据权利要求1所述的一种用于单层陶瓷电容基板镀层厚度均匀化的表面处理方法，其特征在于，所述正反向脉冲电流以输出一个正向脉冲和一个反向脉冲为一个脉冲周期；在一个脉冲周期内正向脉冲之后，为第一正反向脉冲电流切换休止时间，之后为反向脉冲；所述反向脉冲之后为第二正反向脉冲电流切换休止时间。
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