一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电镀领域，特别是指一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在印制线路板制作过程中，电镀铜是极其重要的工艺环节之一。

2、镀铜装置主要由阴极、阳极和电解槽组成。其中市面上的阳极主要有两种：1)采用磷铜作为阳极，这种可溶性阳极作为铜离子的补充，需要经常拖缸维持阳极膜及活性，造成大量磷铜阳极的浪费，另外磷铜阳极会产生阳极泥，需要定期保养清洗，浪费磷铜，产生大量废水，浪费人力。更重要的是随着高密度精细线路的普及，对镀铜均匀性要求越来越高，磷铜阳极已经不能满足当前的要求。2)采用不溶性阳极，这种阳极以贵金属氧化物钛阳极为主，主要是在钛基体上涂敷贵金属如：铱、钽等一种或几种金属的金属配合物前驱体溶液、通过烘干、热分解的工艺过程，在钛表面形成一层具有催化活性的贵金属氧化物涂层。众所周知，线路板镀铜工艺所用阳极普遍采用的iro2-ta2o5氧化物涂层钛阳极，其可以解决磷铜阳极不足的方面，比如均匀性差，比如需要定期维护等等。但不溶性阳极涂层中的贵金属氧化铱价格居高不下，目前每平米不溶性阳极的市场价格高达3万人民币，以一条普通vcp线每两年更换一次不溶性阳极计算。那么两年的不溶性阳极的成本将达到200万以上，这大大增加了客户端的生产制造成本。

3、因此，需要一种新的阳极材料。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题，主要就是提出一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极，同时，本申请还提出了该阳极的制备方法和应用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明的一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极是以钛为基底，在其表面上涂敷一层导电碳涂层，以替代以贵金属氧化铱氧化钽作为涂层的不溶性阳极。这种阳极的好处：1)制造工艺简单；2)价格低廉；3)导电性更好，进一步改善镀铜的均匀性。所述导电碳涂层的用料选自碳黑、石墨、碳纳米管、石墨烯等，纯度在99.9％以上。

4、本发明的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制作工艺如下：

5、1)对钛基底进行粗化，粗化过程为将钛基底放入8～12％的盐酸溶液中，60℃处理1小时，水洗并烘干。对钛基底进行粗化有利于增强碳涂层与基底的结合力。

6、2)以高纯度的碳材料为靶材，在真空中以溅射的方式在处理后的钛基材上涂敷致密的碳涂层。采用真空溅射的方式镀出的碳涂层，除了具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，更大的优势在于碳涂层和钛基材结合力高、涂层均匀性好，膜层的寿命更长。

7、3)在隔绝空气的条件下对上述碳涂层钛阳极进行通电，使其加热到1000-1500℃，通电5-10小时，冷却后便得到用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极。将导电碳涂层阳极进行热氧化处理的作用主要是清除杂质，进一步增强导电碳涂层与基底的结合力，使得涂层与基底牢固的结合在一起。

8、该阳极可广泛用于线路板各种电镀铜工艺，例如直流通孔电镀，直流填孔电镀，脉冲电镀，溶铜体系的电镀等。

9、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

10、1)价格低廉：本发明中导电碳的价格约100元/千克，而氧化铱的价格大约在500元/克，价格差距在5000倍左右；

11、2)膜厚均匀性更好：目前铱钽阳极的制备还是以传统涂敷工艺为主，且主要为人工操作，其涂层均匀性欠佳，而真空溅射所得的碳涂层阳极，膜厚更均匀，电力线分布将更均匀，有助于改善电镀铜均匀性的问题。

12、3)导电性更好，导电碳涂层相比贵金属氧化物涂层的导电性更好，电压更低，这将进一步改善镀铜的均匀性。

技术特征：

1.一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极，其特征在于，是以钛板为基底，在其表面上以真空溅射的方式涂敷一层导电碳涂层。

2.如权利要求1所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极，其特征在于，所述导电碳涂层的用料选自碳黑、石墨、碳纳米管、石墨烯，纯度在99.9％以上。

3.如权利要求1或2所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制备方法，其特征在于，钛基材上涂敷碳涂层之前，还包括对钛基底进行粗化。

5.如权利要求4所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制备方法，其特征在于，粗化过程为将钛基底放入8～12％的盐酸溶液中，60℃处理1小时，水洗并烘干。

6.如权利要求3所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制备方法，其特征在于，所述真空条件为真空度低于1pa，真空气体为99.9％的氩气。

7.如权利要求3所述的用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极的制备方法，其特征在于，真空涂敷碳涂层的温度为60-80℃，涂敷时间为240秒-300秒、涂敷厚度控制在3-10微米。

8.如权利要求1或2所述的导电碳涂层阳极线路板电镀铜装置中作为阳极的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极及其制备方法和应用。该用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极是以钛板为基底，在其表面上以真空溅射的方式涂敷一层导电碳涂层。导电碳涂层阳极的制备方法是先对钛板进行粗化，然后以高纯度的碳材料为靶材，在真空中以溅射的方式在钛基材上涂敷致密的导电碳涂层；再在隔绝空气的条件下对上述碳涂层钛阳极进行通电，使其加热到1000‑1500℃，通电5‑10小时，冷却后便得到用于电镀铜工艺的导电碳涂层阳极。本发明的导电碳涂层阳极价格低廉，膜厚均匀性更好，导电性更好。

技术研发人员：孙锌,罗东明,张之勇
受保护的技术使用者：广州市慧科高新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19