一种三价铁的电镀浓度调配装置及其脉冲镀铜方法与流程

本发明涉及电镀领域，具体涉及一种三价铁的电镀浓度调配装置及其脉冲镀铜方法。

背景技术：

1、pcb(printed circuit board)，中文名称为印制电路板，简称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件电气连接的载体，垂直连续电镀线(vertical consecutiveplating，简称vcp)被广泛应用在pcb的电镀生产。

2、镀铜工艺主要分为可溶性阳极和不溶性阳极两种镀铜工艺，随着电镀的进行，电镀液中的铜离子不断消耗，镀铜效果随之降低，从而影响电镀效果，因此需要电镀液中需要补充铜离子，铜离子的补充有多种方式，例如将磷铜球作为可溶性阳极，通过磷铜球溶解补充电镀液中的铜离子，但磷铜球溶解过程中会产生阳极泥，需要定期停线清理，消耗大量人力和时间，自动化程度低。

3、其不溶性阳极镀铜工艺，通过不溶性阳极将电镀液中的二价铁氧化成三价铁，再通过三价铁溶解纯铜实现补充电镀液中的铜离子，不溶性阳极镀铜工艺其具有不产生阳极泥，电镀槽无需定期清理的优点，但三价铁溶铜体系中存在三价铁含量无法管控问题，镀铜生产线经常发生三价铁浓度无法管控而停线。如电镀液中的三价铁浓度过低，会导致溶铜量减少，造成铜离子补充不足，电镀后镀层不均匀，如三价铁浓度过高，这样会降低pcb板上的镀铜效率，且三价铁过高会与pcb板上的镀层反应，出现反蚀现象，破坏镀层。

4、目前电镀生产线中其阳极电镀液一般使用离心泵进行循环输送进入溶铜槽，并不能对进入溶铜槽内三价铁浓度实现精确的控制，且阳极电镀液中的三价铁分布不均匀，靠近阳极件区域的电镀液其三价铁浓度较高，远离阳极件的电镀液三价铁浓度低，容易造成电镀液铜离子浓度的波动，电镀后存在镀层质量的不稳定，也有设计抽推功能结构的输送泵进行循环输送，其活塞的一面抽推电镀液，而另一面则为空气，有空气进入电镀液一侧的风险，空气进入溶铜槽内，空气中的氧与电镀液中的亚铁离子反应生成三价铁，仍会造成三价铁浓度过高。

技术实现思路

1、本发明提供一种三价铁的电镀浓度调配装置及基于装置的不溶性阳极脉冲镀铜方法，实现对进入溶铜槽内的电镀液三价铁浓度的精确调配，能将fe3+浓度维持调配在设定范围内，且能精确控制输送流量，实现生产线的循环连续生产。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种三价铁的电镀浓度调配装置，包括泵筒和驱动机构，其特征在于：所述泵筒内设有空腔，所述空腔内设有与泵筒轴线平行的丝杆，所述泵筒内还滑动连接有活塞，所述活塞与丝杆螺纹连接，所述活塞还设有阀芯机构，泵筒外一端还设有y型的旋转接头和单向阀接头，所述单向阀接头与泵筒内的空腔相连通，所述丝杆为中空管结构，其一端与旋转接头连接，另一端贯穿泵筒与驱动机构连接，所述丝杆上还设有抽取孔和搅拌杆，所述抽取孔与旋转接头相连通，所述驱动机构带动丝杆转动驱动活塞在泵筒的空腔内往复运动；

4、其调配装置还包括控制器，所述旋转接头上还设有进料接口和补充接口，所述进料接口处设有三价铁浓度传感器，所述补充接口上设有电磁阀，所述控制器分别与电机、三价铁浓度传感器、电磁阀电性连接。

5、所述搅拌杆为倾斜设置，并呈圆周阵列固定在丝杆上。

6、所述活塞朝向搅拌杆的一侧面上还设有三价铁浓度传感器，且与上述控制器连接。

7、所述驱动机构包括电机、主动轮、从动轮，所述主动轮安装在电机的输出轴，所述从动轮安装在丝杆设有抽取孔一端，所述主动轮与从动轮之间设有皮带传动连接，所述泵筒内还设有与丝杆相互平行的导杆，所述活塞与导杆密封滑动连接。

8、进一步的，所述电机采用伺服或步进电机，所述泵筒外还设有支架一和支架二，所述支架二用于固定电机。

9、所述活塞上设有，所述阀芯机构包括通孔、密封片、挡片、弹簧，所述密封片上设有短轴连接挡片，所述密封片位于活塞一侧面上并覆盖通孔一端，所述弹簧套接在短轴上，所述弹簧一端与挡片连接，另一端与活塞连接。

10、一种脉冲镀铜方法，其通过三价铁浓度调配装置实现，所述镀铜方法包括如下：

11、1)设置电镀槽，包括有电镀液、阴极区域、阳极区域，所述阴极区域内设置有阴极件，所述阴极件为pcb板，阳极区域内设有阳极件和阳极电镀液；设置溶铜槽，从左到右依次设置有5个相互独立的槽室，所述5个槽室之间通过溢流阀连接，5个槽室内均放置有纯铜球；采用调配装置使电镀槽阳极区域与前端溶铜槽连接，后端溶铜槽与电镀槽之间采用循环泵连接，形成循环电镀系统；

12、2)阳极区域内阳极件和阳极电镀液反应，然后采用调配装置用于抽取电镀槽阳极区域内的阳极电镀液，并将阳极电镀液中的fe3+浓度调配再输送入溶铜槽内，调配好的电镀液进入溶铜槽依次流经5个槽室并与其内的纯铜球反应生成阴极电镀液；

13、3)采用循环泵，将溶铜槽内生成的阴极电镀液输送到电镀槽的阴极区域内上，阴极通电进行电镀；

14、以上2)～3)依次连接循环电镀。

15、所述2)生成的阴极电镀液质量浓度组分为：

16、

17、所述阳极件采用不溶性阳极lro2/ti，所述阴极电镀时其：电流密度10-40asf,正向电流时间10-200ms，反向电流时间0.5-10ms。

18、所述的2)的调配装置(1)的调配方法为:

19、s1：进料接口通过管道与电镀槽的阳极区域连通，补充接口通过管道与补充罐连接，所述补充罐内储存有补充液，补充液有两种，分别为硫酸铁溶液和di水，，单向阀接头通过管道与溶铜槽连通；

20、s2：电机通过丝杆驱动活塞向左移动，抽取电镀槽内的电镀液从进料接口进入丝杆内，并从丝杆的抽取孔处进入到泵筒内，同时进料接口处的三价铁浓度传感器检测进入泵筒的电镀液中的fe3+浓度，并将检测信号传输入控制器内，若检测到fe3+低于3-9g/l的范围，则控制器打开补充接口处的电磁阀，使硫酸铁补充液进入泵筒内补充，若是检测到fe3+高于3-9g/l的范围，则使di水进入泵筒内稀释浓度，丝杆转动同时带动搅拌杆对电镀液和补充液搅拌混合均匀，搅拌杆为倾斜设置，可增大与电镀液的接触面积，使电镀液与补充液充分混合，活塞13上的三价铁浓度传感器检测混合后的电镀液中的fe3+浓度，当fe3+浓度到达设定范围后，关闭电磁阀；

21、s3：调配好电镀液后，电机反转，活塞向右移动，活塞右侧调配好的电镀液推开活塞上的密封片，从通孔进入活塞左侧，活塞到达最右侧后，电机正转，活塞向左移动，将左侧调配好的电镀液从单向阀接头处推送出去，同时活塞右侧进行下一次的调配。

22、所述的2)的阳极电镀液调配方法为:

23、ss1，加入3/4电镀槽体积的di水；

24、ss2，加入分析纯硫酸，并配合连续性搅拌；

25、ss3，加入硫酸铜盐，搅拌溶入电镀液中；

26、ss4，溶液冷却到24-26℃，将脉冲镀铜承载剂pcp725a，脉冲镀铜光亮剂pcp725b以及分析纯盐酸及硫酸铁加入电镀液中；

27、ss5，加入di水到设定的所需水位；

28、ss6，当电镀液温度在22-26℃范围，使用拖缸板以5asf直流拖缸2小时，然后10asf直流拖缸4小时，15asf直流拖缸1小时,20asf直流拖缸1小时,最后用20asf，脉冲波形(f/r＝1/2 20ms/1ms)连续拖缸24小时得到，

29、得到的阳极电镀液质量浓度组分为:

30、

31、本发明具有的有益效果：

32、1调配装置通过伺服或步进电机带动丝杆转动，进而带动活塞在泵筒内移动，通过控制电机旋转角度和转速，从而实现精确控制活塞移动距离，以实现旋转电机的方式实现输送流量的精确控制，通过供料接口处的三价铁浓度传感器，检测进入泵内的电镀液的三价铁浓度，并通过电磁阀控制三价铁补充液进入泵筒内，进入泵筒内的电镀液经过搅拌混合后，搅拌均匀后的电镀液，再通过活塞上的三价铁浓度传感器再次检测，实现三价铁浓度的精确管控，同时调配装置结构实现了活塞两侧始终充满电镀液，避免了空气进入泵筒内再输送到溶铜槽内与亚铁离子反应造成的fe3+偏高现象，确保了fe3+浓度的精确管控，本调配装置完全以旋转驱动结构实现了三价铁浓度精确控制、供料、保证系统能连续循环镀铜,以简易的结构同时实现三种作用，特别适用于不溶性阳极镀铜，保证进入溶铜槽的电镀液其fe3+浓度始终为3-9g/l,维持溶铜槽内的铜离子和三价铁离子浓度平衡，以提高生产效率和产能，保证了镀层质量。

33、2.基于调配装置的循环镀铜方法，避免了三价铁浓度无法管控造成停线的现象，有效保证了镀层质量和产能。