CN219470244U - 一种酸性镀铜溶铜装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种酸性镀铜溶铜装置，包括电镀槽、溶铜槽以及储液槽，所述电镀槽的两侧设置有溢流室，所述电镀槽与储液槽之间设置有出液管，所述储液槽与溢流室之间设置有回流下液管，所述储液槽与溶铜槽之间设置有进液管，所述电镀槽内设置有不溶性阳极以及镀件，所述出液管上设置有上液泵与过滤器，所述进液管上连通着循环泵，所述溶铜槽与储液槽的交接处开设有溢流孔；该溶铜装置通过溶铜槽内设置钛篮支撑框让装置内的电解铜能够分布得均匀，使得后续电解铜的溶解能够更加的快速，实现对镀液铜离子的快速补充。

Description

一种酸性镀铜溶铜装置
技术领域
本实用新型属于材料电化学技术领域，具体涉及一种酸性镀铜溶铜装置。
背景技术
在现有的电镀铜装置与工艺中，可分为大致可溶性阳极和不溶性阳极两种，其中传统酸性镀铜工艺，阳极普遍采用钛篮加磷铜球，然而磷铜阳极在溶解过程中会产生阳极泥污染镀液，镀层会因镀液不纯而产生毛刺点、铜点等缺陷；另外，在电镀过程中，由于阴极的镀铜效率低于100％，而阳极的溶铜效率高于100％，因此，在实际生产过程中会出现铜液中硫酸铜含量上升，硫酸含量下降现象，为长期保持镀液中成分在工艺参数范围内，则需定期排液，这会造成原材料浪费。
目前新的酸性镀铜工艺会使用钌铱钛所制成的不溶性阳极来镀铜，铜离子的补充采用往镀液中加氧化铜的方式，由于氧化铜的含铜量较低，且氧化铜的单价并不比磷铜球便宜，故生产成本较高；再者是钌铱钛阳极在电解运转过程中可能会发生钝化，使其工作寿命降低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型目的是提供一种能够解决上述问题的酸性镀铜溶铜装置
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种酸性镀铜溶铜装置，包括电镀槽、溶铜槽以及储液槽，所述电镀槽的两侧设置有溢流室，所述电镀槽与储液槽之间设置有出液管，所述储液槽与溢流室之间设置有回流下液管，所述储液槽与溶铜槽之间设置有进液管，所述电镀槽内设置有铱钽合金不溶性阳极以及镀件，所述出液管上设置有上液泵与过滤器，所述进液管上连通着循环泵，所述溶铜槽与储液槽的交接处开设有溢流孔。
作为优选，所述电镀槽与溢流室设置在储液槽的上方，所述溢流室与储液槽的交接处开设有连接孔。
作为优选，所述出液管的进液口设置于储液槽开设有溢流孔的一端，所述出液管穿过溢流室，所述出液管的出液口设置于电镀槽，所述出液管位于电镀槽内的部位开设有出液喷口。
作为优选，所述进液管的进液口设置于储液槽开设有溢流孔的另一端，所述进液管的出液口设置于溶铜槽的底端，所述进液管的进液口位于溢流孔的下方。
作为优选，所述回流下液管呈Y型设置，所述回流下液管的进液口与连接孔相连接，所述回流下液管的出液口设置于进液管的进液口附近。
作为优选，所述溶铜槽内设置有钛篮支撑框；所述储液槽内设置有铜离子浓度检测器，加热棒、冷却钛盘管及温度探头。
本实用新型技术效果主要体现在以下方面：该溶铜装置通过溶铜槽内设置钛篮支撑框让装置内的电解铜能够分布得均匀，使得后续电解铜的溶解能够更加的快速，实现对镀液铜离子的快速补充；通过PLC程序来对装置内仪器运行的控制以及镀液浓度的检测，让循环泵可根据铜离子浓度监测器监测镀液中铜离子浓度高低进行变频控制，调整镀液的流经溶铜槽的流量，从而控制溶铜槽中的溶铜速率，从而实现镀液中铜离子浓度的稳定，让加热棒和冷却钛盘管根据温度探头反馈的信息来对镀液的进行升温或降温处理，以便于镀液温度稳定在特定值左右，从而提高装置内的化学反应速率；将进液管的进液口设置在溢流孔的下方，让镀液进入溶铜槽中在充分溶解电解铜后，再因满溢从溢流孔中流出，确保从溢流孔进入储液槽内的镀液是富含铜离子的。
附图说明
图1为本实用新型一种酸性镀铜溶铜装置的结构图；
图2为图1中电镀槽与储液槽的内部剖视图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。
在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不在详述。
一种酸性镀铜溶铜装置，如图1-2所示，包括电镀槽1、溶铜槽2以及储液槽3，所述电镀槽1的两侧设置有溢流室4，所述电镀槽1与储液槽3之间设置有出液管5，所述储液槽3与溢流室4之间设置有回流下液管6，所述储液槽3与溶铜槽2之间设置有进液管7，所述电镀槽1内设置有不溶性阳极8以及镀件9，所述出液管5上设置有上液泵10与过滤器11，所述进液管7上连通着循环泵12，所述溶铜槽2与储液槽3的交接处开设有溢流孔13。
所述电镀槽1与溢流室4设置在储液槽3的上方，所述溢流室4与储液槽3的交接处开设有连接孔14；将电镀槽1与溢流室4设置于储液槽3上方，再以连接孔14将三者连通，来提高镀液在该溶铜装置内的自然循环速率，以便于让镀液中减少了的铜离子能够快速的得到补充，来该装置的镀铜速率与质量。所述溶铜槽2内设置有钛篮支撑框；所述钛篮支撑框为申请号是CN201520137738.2中所提及的钛篮，确保加入溶铜槽2中的电解铜能够在溶铜槽2中分布均匀，以确保因镀膜而减少的铜离子能够及时得到电解铜的溶解补充，避免电解铜在溶铜槽2内出现囤积，而导致铜离子无法及时补充的情况。钛篮支撑框的设置也能够在溶铜槽2中的电解铜快要耗尽时，均匀且快速的进行电解铜的补充。
进液口与出液口是由所述出液管5、进液管7与回流下液管6的管道流向所定的，即镀液从进液口流向出液口；所述出液管5的进液口设置于储液槽3开设有溢流孔13的一端，所述出液管5穿过溢流室4，让出液管5的进液口与溢流孔13相邻，使得铜离子浓度较大的镀液在从溶铜槽2流向储液槽3内混合后，能够快速的被上液泵10抽取进入电镀槽1中，确保电镀槽内镀液的铜离子浓度。所述出液管5的出液口设置于电镀槽1，所述出液管5位于电镀槽1内的部位开设有出液喷口15。所述出液喷口15设置有若干个，目的是可以让高铜离子浓度的镀液均匀送至电镀槽1中，以此提高镀件9镀铜的速率。所述进液管7的进液口设置于储液槽3开设有溢流孔13的另一端，所述进液管7的出液口设置于溶铜槽2的底端，所述进液管7的进液口位于溢流孔13的下方；将进液管7的进液口设置在溢流孔13的下方，让镀液进入溶铜槽2中在充分溶解电解铜后，再因满溢从溢流孔13中流出，确保从溢流孔13进入储液槽3内的镀液是富含铜离子的。
所述储液槽3内设置有铜离子浓度检测器，加热棒、冷却钛盘管及温度探头；具体的，溶铜装置中的所有设备均通过PLC程序控制，铜离子浓度检测器能够在线监测镀液中铜离子的浓度，而温度探头、加热棒和冷却钛盘管能够实现镀液的温度控制；由于化学反应是一个吸热与发热的过程，通过温度探头对镀液稳定的检测，根据温度探头反馈的信息利用加热棒和冷却钛盘管来让镀液的进行升温或降温处理，以便于镀液温度稳定在特定值左右，从而提高装置内的化学反应速率。所述回流下液管6呈Y型设置，所述回流下液管6的进液口与连接孔13相连接，所述回流下液管6的出液口设置于进液管7的进液口附近，与进液管7连通着的循环泵12可变频工作并由PLC程序控制，铜离子浓度监测器监测镀液中铜离子浓度高低进行变频控制，调整镀液的流经溶铜槽2的流量，当铜离子浓度检测器检测到储液槽3中富含氧气与三价铁的镀液时，PLC程序便可以控制循环泵12运行，将经回流下液管6流入储液槽3中富含氧气与三价铁的镀液尽可能多的抽至溶铜槽2中，让溶铜槽2中的溶铜反应更剧烈，从而控制溶铜槽2中的溶铜速率，从而实现镀液中铜离子浓度的稳定。化学反应时会有动态平衡的概念存在，即当反应达到动态平衡时，虽然反应仍然在进行，但是在与反应的物质的量却是稳定不变，可理解为当反应达到动态平衡时，电解铜将不会在被消耗，便可通过循环泵12来控制富含氧气与三价铁的镀液是否进入溶铜槽2中，来控制溶铜槽2中的溶铜速率。所述不溶性阳极8由铱钽合金制成，铱钽合金的不溶性阳极8能够减少电解运转过程中可能会阳极发生钝化的概率，提高溶铜装置的使用寿命；所述不溶性阳极8呈半圆弧形设置，半圆弧形的设置能够增大不溶性阳极8与镀液的接触面积，以此来提高反应速度，确保镀件9镀铜的高效性；所述镀件9设置于不溶性阳极8的内侧，让装置的阳极尽可能的包裹阴极，让镀件9让所镀的铜膜能够更加的均匀，从而来提高镀件9的镀铜质量。
所述酸性镀铜溶铜装置工作原理如下：镀件9吊装进入电镀槽1(图中的镀件9泛指，并非镀件9的固定设置位置)，镀液通过上液泵10抽入过滤器11中，镀液经过过滤后进入电镀槽1中。当镀液浸没镀件9后，电流开启，铜离子在阴极镀件9表面还原析出，镀液中铜离子下降；阳极发生析氧反应及氧化反应(二价铁氧化成三价铁)，使镀液的氧气及三价铁升高，产生氧气以小气泡的形式分散在阳极表面的镀液中并随着上液泵10的持续工作，镀液会溢流到电镀槽1两侧的溢流室4内，通过回流下液管6送至储液槽3内；循环泵12将回流下液管6附近的镀液经进液管7抽至溶铜槽2中，镀液与溶铜槽2中电解铜发生反应，使溶铜槽2中镀液的铜离子逐渐升高，而三价铁被还原成二价铁，当镀液溢满溶铜槽2后，会通过溶铜槽2顶部的溢流孔13回流至储液槽3内，实现对镀液铜离子的补充。
所述酸性镀铜溶铜装置所发生的化学反应如下：
阳极发生反应：2H2O－4e－＝O2↑+4H+；Fe2+－e－＝Fe3+
阴极发生反应：Cu2++2e－＝Cu；2H++2e－＝H2↑
总反应：2CuSO4+2H2O+4FeSO4＝2Fe2(SO4)3+2Cu+2H2↑+O2↑
溶铜槽发生反应：2Cu+O2+2H2SO4＝2H2O+2CuSO4；Fe2(SO4)3+Cu＝CuSO4+2FeSO4
本实用新型技术效果主要体现在以下方面：该溶铜装置通过溶铜槽内设置钛篮支撑框让装置内的电解铜能够分布得均匀，使得后续电解铜的溶解能够更加的快速，实现对镀液铜离子的快速补充；通过PLC程序来对装置内仪器运行的控制以及镀液浓度的检测，让循环泵可根据铜离子浓度监测器监测镀液中铜离子浓度高低进行变频控制，调整镀液的流经溶铜槽的流量，从而控制溶铜槽中的溶铜速率，从而实现镀液中铜离子浓度的稳定，让加热棒和冷却钛盘管根据温度探头反馈的信息来对镀液的进行升温或降温处理，以便于镀液温度稳定在特定值左右，从而提高装置内的化学反应速率；将进液管的进液口设置在溢流孔的下方，让镀液进入溶铜槽中在充分溶解电解铜后，再因满溢从溢流孔中流出，确保从溢流孔进入储液槽内的镀液是富含铜离子的。
当然，以上只是本实用新型的典型实例，除此之外，本实用新型还能够有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：包括电镀槽、溶铜槽以及储液槽，所述电镀槽的两侧设置有溢流室，所述电镀槽与储液槽之间设置有出液管，所述储液槽与溢流室之间设置有回流下液管，所述储液槽与溶铜槽之间设置有进液管，所述电镀槽内设置有不溶性阳极以及镀件，所述出液管上设置有上液泵与过滤器，所述进液管上连通着循环泵，所述溶铜槽与储液槽的交接处开设有溢流孔。
2.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述电镀槽与溢流室设置在储液槽的上方，所述溢流室与储液槽的交接处开设有连接孔。
3.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述出液管的进液口设置于储液槽开设有溢流孔的一端，所述出液管穿过溢流室，所述出液管的出液口设置于电镀槽，所述出液管位于电镀槽内的部位开设有出液喷口。
4.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述进液管的进液口设置于储液槽开设有溢流孔的另一端，所述进液管的出液口设置于溶铜槽的底端，所述进液管的进液口位于溢流孔的下方。
5.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述回流下液管呈Y型设置，所述回流下液管的进液口与连接孔相连接，所述回流下液管的出液口设置于进液管的进液口附近。
6.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述溶铜槽内设置有钛篮支撑框；所述储液槽内设置有铜离子浓度检测器，加热棒、冷却钛盘管及温度探头。
7.如权利要求1所述的一种酸性镀铜溶铜装置，其特征在于：所述不溶性阳极由铱钽合金制成，所述不溶性阳极呈半圆弧形设置，所述镀件设置于不溶性阳极的内侧。
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