(1)阳极 普通硫酸盐镀铜工艺所用的阳极一般都是电解铜板。在光亮硫酸盐镀铜工艺中,为避免一价铜离子和“铜粉”的产生,均采用含磷为0.03%~0.06%的铜阳极,要求分散能力高的镀液可以采用磷含量低一些的铜阳极。在电镀过程中,电解铜板在光亮镀铜液中容易产生“铜粉”和一价铜离子,容易发生光亮剂消耗过快的问题,而最终导致镀层质量降低。而含磷的铜阳极在电镀过程中在其表面会生成一层棕黑色膜,可以阻止产生一价铜离子和“铜粉”现象。这层膜还不影响阳极的导电性,并能正常均匀溶解。但是在磷含量高的情况下,生成的棕黑色膜比较厚而会影响阳极正常溶解,导致镀液中铜离子含量下降。如果含磷量太低,阳极表面棕黑色膜又太薄,起不到保护作用,也将导致镀液中铜离子失去平衡。合适的磷铜阳极材料成分见表1。 表1磷铜阳极材料成分 单位:%
阳极使用时应装入用丙纶布做成的阳极袋中,袋可比阳极长3~5cm,这样的主要目的是保持镀液的清洁。 另外,在生产中,阳极的面积应比阴极大l.5~2倍,并应经常注意检查阳极的数量和溶解情况,以保证镀液正常工作。 (2)温度 镀液性能受温度影响较大,温度过高,添加剂分解速度加快,消耗增加,镀层光亮度下降,镀层出现粗糙结晶;温度过低,允许电流密度降低,高电流区容易出现烧焦现象,但其光亮度都有所提高。一般温度控制在20~30℃范围内最好。 (3)电流密度 电流密度与沉积时间的关系见表2。 表2电流密度与沉积时间
注:表中的电流效率以l00%计。 从表2中的数据看出,沉积时间受电流密度影响。在生产过程中,为提高生产效率,在保证镀层质量的前提下,·应尽可能提高电流密度。 印制电路板的图形有的简单,有的复杂,有大又有小,造成施镀面积难以准确估计,这就难以给出最佳的电流密度。下面简单介绍两种施镀面积测算方法。 ①计算面积百分数 待镀印制电路板的外形尺寸可直接量得,然后估算印制电路线条部分面积和绝缘部分面积之比。按1:1举例,那么面积百分数就是50%,电流密度是预先知道的,用下式就可粗略计算图形电镀的电流。 I一L×W×面积百分数×2×DK×n 式中 I——电流,A; L——印制板外形长度,dm; W——印制板外形宽度,dm; DK——镀铜电流密度; n——图形相同的印制板数量。 ②称量计量法 用一小块面积一定的覆铜箔单面板,放在80℃下烘烤1h,冷却后用天平称其质量,然后在板上做阴纹保护图形,蚀刻掉图形电镀部分的铜箔,清洗后80℃下烘烤lh,冷却后称量得到蚀刻后的质量,最后再蚀刻掉剩余铜箔,再烘烤称量得到无铜箔基体的质量,则有: 式中 S——施镀面积; S0——覆铜箔单面板面积; W0——没有蚀刻时的覆铜箔板质量; W0——蚀刻电镀图形后的覆铜箔板的质量; W0——无铜箔基体的质量; W0一W1——电镀图形部分铜箔质量; W0一W2——铜箔总质量。 双面印制板应分别测定,品种少、批量大时可采用。 现在已有专门计算电镀图形面积的软件。这种软件通过设定板厚、扫描精度等参数,选好需计算的元件面和焊接面,对线路部分进行扫描,并可把扫描到的面积自动叠加在一起,还能自动减去钻孔部分面积,而最终得出较为准确的图形表面积及孔内表面积。 在实际生产过程中,许多因素制约电流密度,尤其是手工生产,电镀操作人员的经验和技能显得很重要,操作人员要根据一切影响因素,保证电流密度在最佳范围内,以使电镀质量得到有效控制。如果实际操作经验不足,则可以在电镀10~15min后,抽查印制板的电镀质量,然后根据具体情况来调节电流的大小,这也是保证电镀质量行之有效的一个简单办法。 (4)搅拌 在电镀过程中,可以采用阴极移动或过滤溶液的办法,或者两者结合起来实现搅拌作用。搅拌溶液的优点是:能够消除因施镀造成的Cu2+浓差极化,以保证溶液中各种成分的均匀性,从而使电流密度保持稳定,最终使生产效率得到提高,产品质量有所保证。 在印制板硫酸盐镀铜过程中,一般采用的是阴极移动和’溶液的连续过滤两者配合使用。阴极移动幅度为20~25mm,移动频率为5~40次/min。为了使孔内的溶液得到有效流动,及时消除氢气泡的影响,阴极移动方向与阳极最好能呈4°角。溶液采用连续过滤可及时把机械杂质有效除去,以使溶液得到净化,减少镀层出现毛刺的机会,过滤机最好使用5~10μm的PP滤芯,如果生产量较大,可以采用间歇式办法,l~2h过滤一次即可。 (5)硫酸盐镀铜溶液的日常维护 ①制定分析周期,定期分析溶液中各成分的浓度,及时调整,使其处于正常工艺规范内。 ②在电镀过程中,添加剂不断消耗,可参考商家提供的安培小时补加量来进行调整。 ③定期用活性炭净化溶液,在生产过程中,添加剂的分解,干膜、油墨及板材的溶解物会因不断累积而造成镀液的污染,采用活性炭吸附一过滤可有效净化镀液。处理方法是:将镀液加温至45℃,在不断搅拌下加双氧水l~3mL/L,在此温度下间隙搅拌l~2h,升温至60℃,再搅拌1h,待镀液冷却至35℃以下时,加入2~5g/L活性炭,充分搅拌1~2h,静置后最少进行两次过滤。然后进行小电流处理,其作用一是可电解去除一些金属杂质,二是使阳极表面生成棕黑色磷膜。此过程中可以进行赫尔槽试验,以此参考添加剂的加入量。 (6)硫酸盐镀铜溶液常见问题及纠正方法(见表3) 表3硫酸盐镀铜溶液常见问题及纠正方法
(表3续表1)
(表3续表2)
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