CN113832529A - 镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PCB生产与制造技术领域,公开了镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统,所述中央控制器的输入端与主机本体连接,所述主机本体的输出端与传感器连接,所述传感器的感应探头延伸至管理槽内侧,所述中央控制器的输出端与氧化铜添加装置连接,所述氧化铜添加装置的加料口位于溶解槽的进料端口位置处。本发明取代了传统固定投加氧化铜改变铜离子浓度的形式,按照感应器分析的浓度进行补充氧化铜粉末,节省多余的补充,节省公司成本,同时能够在线实时分析,无需人员手动监控,准确率高,数据稳定,且产品变更,可以调整添加参数和补偿,确保分析数据的准确,提供数据参考分析,解决产品异常,具有可追溯性。
Description
技术领域
本发明涉及PCB生产与制造技术领域,具体是镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统。
背景技术
硫酸铜电镀是PCB工艺中电路纹样形成的必备应用技术,电镀工艺可以根据阳极材质进行熔化性的Cu阳极和不溶性的钛/铱涂层如Ti/Ir。
其中可溶性阳极由于工艺进程的累积而产生的不均匀表面的溶解和阳极面积的变化,Cu氧化物容易异物析出造成产品的不良,镀铜(阴极)的厚度会产生散射,镀铜后的蚀刻过程中由于杂质造成的线路不良,为了克服这一缺点,周期性的阳极交替和洗涤管理是必要的,最近硫酸铜电镀工艺采用不溶性钛铱膜(Ti/Ir)阳极的设备工法变更并扩大适用,当铜离子浓度降低时,应注意被镀物的表面镀厚度、穿孔等,由于内部镀铜的厚度、ViaFilling特性改变,使我们无法满足想要的镀铜产品,所以不溶性的阳极是为了供应在镀铜反应中消耗的铜离子而产生的,目前应用不溶性钛铱涂层(Ti/Ir)阳极的硫酸铜电镀,人们用氧化铜来补充电镀过程中消耗的铜离子,方法是按照镀过程中批量生产的累积电流量比例补充一定的氧化铜粉末(单位安培氧化铜粉末投入量设定方式),产品的产量和不同产品的镀层目标厚度与累计电流量成比例,实际根据产品内部贯通孔数量,ViaHole数量等表面积发生变化,镀液的自然蒸发及电镀面积的变化,镀液吸进、出等纯粹的补充,使镀铜液中铜离子的浓度难以准确控制,可以设定一定的控制范围,通过周期性滴定方法分析,得出相应的铜离子浓度。
但是用这种方法,也就是把认可的电流累积到设备的控制面板上,通过控制供给来控制镀液中铜离子的浓度,控制自然蒸发和基板的微小面积变化会导致铜离子浓度的散布,控制铜离子浓度的常规方法是,控制铜离子浓度,当浓度降低时,可以计算出氧化铜的补充量以达到目标浓度,这种情况下,由于持续的镀铜过程所产生的损耗和浓度的补偿,铜离子浓度趋势一般在目标浓度以下的控制范围内波动,其缺点在于设定固定的单位安培添加氧化铜粉末,造成氧化铜补充浪费,增加公司成本,且无法及时分析,人员手动分析,误差率高,同时产品变更无法修改固定添加参数。因此,本领域技术人员提供了镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,所述控制系统由中央控制器、主机本体、传感器、管理槽、氧化铜添加装置、溶解槽、电镀槽组成;
所述中央控制器的输入端与主机本体连接,所述主机本体的输出端与传感器连接,所述传感器的感应探头延伸至管理槽内侧,用于监测管理槽内铜离子的浓度;
所述中央控制器的输出端与氧化铜添加装置连接,所述氧化铜添加装置的加料口位于溶解槽的进料端口位置处;
所述溶解槽通过注液管道与管理槽连接,所述管理槽通过加注管道与电镀槽连接,且管理槽通过对流管道与溶解槽连接,所述电镀槽通过回流管道与溶解槽连接。
作为本发明再进一步的方案:所述传感器的数量为多组,且传感器的输出端均与主机本体的输入端连接。
作为本发明再进一步的方案:所述氧化铜添加装置配套设置有高精度计量泵。
作为本发明再进一步的方案:所述主机本体由电源模块、PLC控制模块、泵控制模块、铜浓度分析模块、逆变器模块组成,其中铜浓度分析模块用于对传感器铜浓度传感信号的分析检测,泵控制模块用于控制泵的流量大小,PLC控制模块用于将控制信号输送至中央控制器内,通过中央控制器控制氧化铜添加装置的氧化铜加量大小。
作为本发明再进一步的方案:所述自动控制方法的流程如下:
S1、在管理槽中放置传感器,将传感器的输出端与主机本体连接,同步的将主机本体与中央控制器电性连接,进一步的将氧化铜添加装置置于溶解槽的进料口位置处,同步的将氧化铜添加装置与中央控制器电性连接;
S2、通过给镀液注入氧化铜来控制铜离子浓度,测量镀液中铜离子浓度,当传感器测量的浓度低于预设的临界浓度下限时,氧化铜添加装置自动供应氧化铜,待达到临界浓度范围,供应终断;
S3、如供应超过所含目标浓度,中断氧化铜的供应,在终断阶段后,由于铜离子的消耗,使测量浓度值达到目标浓度,当达到时,按批准的电流累积比例自动供给氧化铜。
作为本发明再进一步的方案:当传感器检测到管理槽的浓度低于预设的临界浓度下限时,传感器将检测信号传递至主机本体的铜浓度分析模块内,铜浓度分析模块对检测信号进行分析转化,将检测信号转化为流量信号输送至主机本体的泵控制模块内,泵控制模块对流量信号进行分析,将流量信号转化为动作信号输送至主机本体的PLC控制模块内,PLC控制模块将动作信号转化为控制信号输送至中央控制器内,中央控制器控制氧化铜添加装置启动,将氧化铜通过高精度计量泵加入至溶解槽内进行溶解,在溶解槽内镀液溶解后达到预设临界值后,将溶解后的镀液输送至管理槽内,在管理槽内镀液浓度达到预设临界值,终断供应,进而将管理槽内的镀液输送至电镀槽内部,以使电镀槽内镀液浓度达到预设临界值范围内,在向电镀槽内部加入镀液过程中,电镀槽内的不饱和溶液回流至溶解槽,待管理槽内镀液低于预设值后,再次循环启动氧化铜添加装置,进行自主循环控制加入氧化铜工作。
作为本发明再进一步的方案:在管理槽供应阶段所供应的氧化铜数量,能够提供更多的氧化铜,为添加氧化铜提供更多的时间,管理槽供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的下限,当铜离子浓度到达到临界浓度范围的下限时,开始供应添加氧化铜。
作为本发明再进一步的方案:在管理槽终断供应过程中,管理槽终断供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的上限,超值时,停止供应氧化铜,通过传感器分析铜离子浓度,分析步骤包括由传感器测量到的浓度,以及与终断供应阶段镀液的输出浓度差是否超出预设范围,若超出预设范围,产生提醒,以检查传感器是否有故障。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明取代了传统固定投加氧化铜改变铜离子浓度的形式,按照感应器分析的浓度进行补充氧化铜粉末,节省多余的补充,节省公司成本,同时能够在线实时分析,无需人员手动监控,准确率高,数据稳定,且产品变更,可以调整添加参数和补偿,确保分析数据的准确,提供数据参考分析,解决产品异常,具有可追溯性。
附图说明
图1为镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统的结构示意图;
图2为镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法和控制系统中主机本体的结构示意图。
图中:10、中央控制器;20、主机本体;30、传感器;40、管理槽;50、氧化铜添加装置;60、溶解槽;70、电镀槽。
具体实施方式
请参阅图1~2,本发明实施例中,镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,控制系统由中央控制器10、主机本体20、传感器30、管理槽40、氧化铜添加装置50、溶解槽60、电镀槽70组成;
中央控制器10的输入端与主机本体20连接,主机本体20的输出端与传感器30连接,传感器30的感应探头延伸至管理槽40内侧,用于监测管理槽40内铜离子的浓度;
中央控制器10的输出端与氧化铜添加装置50连接,氧化铜添加装置50的加料口位于溶解槽60的进料端口位置处;
溶解槽60通过注液管道与管理槽40连接,管理槽40通过加注管道与电镀槽70连接,且管理槽40通过对流管道与溶解槽60连接,电镀槽70通过回流管道与溶解槽60连接。
传感器30的数量为多组,且传感器30的输出端均与主机本体20的输入端连接。
氧化铜添加装置50配套设置有高精度计量泵。
主机本体20由电源模块、PLC控制模块、泵控制模块、铜浓度分析模块、逆变器模块组成,其中铜浓度分析模块用于对传感器30铜浓度传感信号的分析检测,泵控制模块用于控制泵的流量大小,PLC控制模块用于将控制信号输送至中央控制器10内,通过中央控制器10控制氧化铜添加装置50的氧化铜加量大小。
自动控制方法的流程如下:
S1、在管理槽40中放置传感器30,将传感器30的输出端与主机本体20连接,同步的将主机本体20与中央控制器10电性连接,进一步的将氧化铜添加装置50置于溶解槽60的进料口位置处,同步的将氧化铜添加装置50与中央控制器10电性连接;
S2、通过给镀液注入氧化铜来控制铜离子浓度,测量镀液中铜离子浓度,当传感器30测量的浓度低于预设的临界浓度下限时,氧化铜添加装置50自动供应氧化铜,待达到临界浓度范围,供应终断;
S3、如供应超过所含目标浓度,中断氧化铜的供应,在终断阶段后,由于铜离子的消耗,使测量浓度值达到目标浓度,当达到时,按批准的电流累积比例自动供给氧化铜。
当传感器30检测到管理槽40的浓度低于预设的临界浓度下限时,传感器30将检测信号传递至主机本体20的铜浓度分析模块内,铜浓度分析模块对检测信号进行分析转化,将检测信号转化为流量信号输送至主机本体20的泵控制模块内,泵控制模块对流量信号进行分析,将流量信号转化为动作信号输送至主机本体20的PLC控制模块内,PLC控制模块将动作信号转化为控制信号输送至中央控制器10内,中央控制器10控制氧化铜添加装置50启动,将氧化铜通过高精度计量泵加入至溶解槽60内进行溶解,在溶解槽60内镀液溶解后达到预设临界值后,将溶解后的镀液输送至管理槽40内,在管理槽40内镀液浓度达到预设临界值,终断供应,进而将管理槽40内的镀液输送至电镀槽70内部,以使电镀槽70内镀液浓度达到预设临界值范围内,在向电镀槽70内部加入镀液过程中,电镀槽70内的不饱和溶液回流至溶解槽60,待管理槽40内镀液低于预设值后,再次循环启动氧化铜添加装置50,进行自主循环控制加入氧化铜工作。
在管理槽40供应阶段所供应的氧化铜数量,能够提供更多的氧化铜,为添加氧化铜提供更多的时间,管理槽40供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的下限,当铜离子浓度到达到临界浓度范围的下限时,开始供应添加氧化铜。
在管理槽40终断供应过程中,管理槽40终断供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的上限,超值时,停止供应氧化铜,通过传感器30分析铜离子浓度,分析步骤包括由传感器30测量到的浓度,以及与终断供应阶段镀液的输出浓度差是否超出预设范围,若超出预设范围,产生提醒,以检查传感器30是否有故障。
以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,其特征在于,所述控制系统由中央控制器(10)、主机本体(20)、传感器(30)、管理槽(40)、氧化铜添加装置(50)、溶解槽(60)、电镀槽(70)组成;
所述中央控制器(10)的输入端与主机本体(20)连接,所述主机本体(20)的输出端与传感器(30)连接,所述传感器(30)的感应探头延伸至管理槽(40)内侧,用于监测管理槽(40)内铜离子的浓度;
所述中央控制器(10)的输出端与氧化铜添加装置(50)连接,所述氧化铜添加装置(50)的加料口位于溶解槽(60)的进料端口位置处;
所述溶解槽(60)通过注液管道与管理槽(40)连接,所述管理槽(40)通过加注管道与电镀槽(70)连接,且管理槽(40)通过对流管道与溶解槽(60)连接,所述电镀槽(70)通过回流管道与溶解槽(60)连接。
2.根据权利要求1所述的镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,其特征在于,所述传感器(30)的数量为多组,且传感器(30)的输出端均与主机本体(20)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,其特征在于,所述氧化铜添加装置(50)配套设置有高精度计量泵。
4.根据权利要求1所述的镀铜槽中铜离子浓度的控制系统,其特征在于,所述主机本体(20)由电源模块、PLC控制模块、泵控制模块、铜浓度分析模块、逆变器模块组成,其中铜浓度分析模块用于对传感器(30)铜浓度传感信号的分析检测,泵控制模块用于控制泵的流量大小,PLC控制模块用于将控制信号输送至中央控制器(10)内,通过中央控制器(10)控制氧化铜添加装置(50)的氧化铜加量大小。
5.根据权利要求1-4所述的镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法,其特征在于,所述自动控制方法的流程如下:
S1、在管理槽(40)中放置传感器(30),将传感器(30)的输出端与主机本体(20)连接,同步的将主机本体(20)与中央控制器(10)电性连接,进一步的将氧化铜添加装置(50)置于溶解槽(60)的进料口位置处,同步的将氧化铜添加装置(50)与中央控制器(10)电性连接;
S2、通过给镀液注入氧化铜来控制铜离子浓度,测量镀液中铜离子浓度,当传感器(30)测量的浓度低于预设的临界浓度下限时,氧化铜添加装置(50)自动供应氧化铜,待达到临界浓度范围,供应终断;
S3、如供应超过所含目标浓度,中断氧化铜的供应,在终断阶段后,由于铜离子的消耗,使测量浓度值达到目标浓度,当达到时,按批准的电流累积比例自动供给氧化铜。
6.根据权利要求5所述的镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法,其特征在于,当传感器(30)检测到管理槽(40)的浓度低于预设的临界浓度下限时,传感器(30)将检测信号传递至主机本体(20)的铜浓度分析模块内,铜浓度分析模块对检测信号进行分析转化,将检测信号转化为流量信号输送至主机本体(20)的泵控制模块内,泵控制模块对流量信号进行分析,将流量信号转化为动作信号输送至主机本体(20)的PLC控制模块内,PLC控制模块将动作信号转化为控制信号输送至中央控制器(10)内,中央控制器(10)控制氧化铜添加装置(50)启动,将氧化铜通过高精度计量泵加入至溶解槽(60)内进行溶解,在溶解槽(60)内镀液溶解后达到预设临界值后,将溶解后的镀液输送至管理槽(40)内,在管理槽(40)内镀液浓度达到预设临界值,终断供应,进而将管理槽(40)内的镀液输送至电镀槽(70)内部,以使电镀槽(70)内镀液浓度达到预设临界值范围内,在向电镀槽(70)内部加入镀液过程中,电镀槽(70)内的不饱和溶液回流至溶解槽(60),待管理槽(40)内镀液低于预设值后,再次循环启动氧化铜添加装置(50),进行自主循环控制加入氧化铜工作。
7.根据权利要求5所述的镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法,其特征在于,在管理槽(40)供应阶段所供应的氧化铜数量,能够提供更多的氧化铜,为添加氧化铜提供更多的时间,管理槽(40)供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的下限,当铜离子浓度到达到临界浓度范围的下限时,开始供应添加氧化铜。
8.根据权利要求5所述的镀铜槽中铜离子浓度的自动控制方法,其特征在于,在管理槽(40)终断供应过程中,管理槽(40)终断供应阶段的测量浓度值为临界浓度范围的上限,超值时,停止供应氧化铜,通过传感器(30)分析铜离子浓度,分析步骤包括由传感器(30)测量到的浓度,以及与终断供应阶段镀液的输出浓度差是否超出预设范围,若超出预设范围,产生提醒,以检查传感器(30)是否有故障。
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