PCB板龙门电镀装置及其阳极组件的制作方法

文档序号:32995027发布日期:2023-01-18 00:04阅读:85来源:国知局
PCB板龙门电镀装置及其阳极组件的制作方法
pcb板龙门电镀装置及其阳极组件
技术领域
1.本发明实施例涉及电镀设备技术领域,尤其涉及一种pcb板龙门电镀装置及其阳极组件。


背景技术:

2.pcb板通常会采用龙门电镀装置进行图形电镀,以形成预定厚度的铜层实现电路导通。现有的一种pcb板龙门电镀装置包括电镀缸、两端分别与所述电镀缸相对两侧面固定的导电杆、沿所述导电杆长度方向间隔悬挂的若干个填充有铜单质的阳极篮以及架设于所述电镀缸上方的用于夹持悬吊与所述阳极篮一一对应的待镀铜pcb板的龙门架。所述导电杆与电源正极相连,所述龙门架与电源负极相连。
3.在进行电镀操作时,所述电镀缸内需加入适量的电镀液,同时对所述导电杆与龙门架通电,所述阳极篮内的铜单质受电极催化发生氧化反应,生成cu
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,所述cu
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在电镀液内迁移并在待镀铜的pcb板表面还原为铜单质,实现pcb板的镀铜。然而,所述导电杆上越靠近两端位置的阳极篮电位越高,电化学反应速度也越快,进而造成电镀缸靠近电源的两侧的cu
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离子浓度高,最终导致靠近导电杆两端的pcb板的板面结铜速度过快造成镀铜厚度偏厚而报废。
4.为了解决上述问题,现有的一种解决方案是为位于两端的阳极篮外部套设套管,所述套管管壁中部沿轴向开设有竖条状开口,以减小阳极篮周围区域的cu
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扩散的速率,保证两端的pcb板与位于中部的pcb板镀铜厚度统一。但是,在具体实施时,发明人发现在电镀作业时,所述pcb板板面靠近电源负极的一端的电位要高于远离电源负极的一端的电位,所以同一块pcb板上靠近电源负极的一端镀铜厚度大于远离电源负极的一端的镀铜厚度,位于两端的pcb板板面镀铜厚度均匀性差。


技术实现要素:

5.本发明实施例要解决的技术问题在于,提供一种pcb板龙门电镀装置的阳极组件,镀铜厚度均匀性好。
6.本发明实施例进一步要解决的技术问题在于,提供一种pcb板龙门电镀装置,镀铜厚度均匀性好。
7.为了解决上述技术问题,本发明实施例提供以下技术方案:一种pcb板龙门电镀装置的阳极组件,包括阳极篮,所述阳极篮外部还套接有与阳极篮相对固定的套管,所述套管的管壁还对应镂空设有若干个供电镀液流通的流通孔,且所述套管的管壁上对应镂空形成所述流通孔的区域的面积是自所述套管靠近电镀液液面的顶端向插至所述电镀液深处的底端逐渐增大。
8.进一步地,所述套管是两端开口的中空管体,且所述套管的内壁上设有对应夹紧所述阳极篮而将所述套管固定至阳极篮上的弹性夹臂。
9.进一步地,所述阳极篮外部还套设有用于阻隔所述阳极篮内电化学反应产生的固
体杂质扩散至所述电镀缸内而电镀液能通过的阳极隔离袋,所述套管对应套在所述阳极隔离袋外侧。
10.进一步地,所述套管采用耐酸碱腐蚀的塑料制成。
11.进一步地,所述流通孔在所述套管的管壁上自顶端至底端的方向上呈多行并排设置,每一行中包含有多个在所述套管周向均匀分布的流通孔。
12.进一步地,任意两行相邻的流通孔的行间距是自所述套管的顶端至底端的方向逐步减小,所述行间距的取值范围为0.7-1.6in。
13.进一步地,每一行中包含的流通孔的数量是自所述套管的顶端至底端的方向逐步增加,且同一行中相邻的所述流通孔的周向间距为0.55-0.9in。
14.进一步地,所述流通孔为直径为0.4-0.6in的圆孔。
15.进一步地,所述流通孔的直径自所述套管的顶端至底端的方向上逐渐增大。
16.另一方面,为了解决上述技术问题,本发明实施例提供以下方案:一种pcb板龙门电镀装置,包括用于盛装电镀液的电镀缸、架设于所述电镀缸上方且用于挂载若干块以预定间距平行设置的待电镀pcb板的龙门架、两端对应固定至所述电镀缸的相对两侧壁上的导电杆、沿所述导电杆长度方向排列并固定于所述导电杆上且与若干块所述待电镀pcb板相间设置的若干个阳极组件以及分别连接所述龙门架和导电杆的电源,至少有所述导电杆上靠近所述电镀缸相对两侧壁的所述阳极组件是如上述任一项所述的阳极组件。
17.采用上述技术方案后,本发明实施例至少具有如下有益效果:本发明实施例通过在阳极篮外部套接管壁对应镂空开设有流通孔的套管,能够有效抑制阳极篮内生成的cu
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向套管外部的电镀液内扩散迁移,降低相应区域的pcb板板面结铜速率,保障各块pcb板3的镀铜厚度具有更好的统一性;且每个所述套管的管壁上对应镂空形成所述流通孔的区域的面积是自所述套管靠近电镀液液面的顶端向插至所述电镀液深处的底端逐渐增大的,用以调节控制cu
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在电镀液的深度方向上的浓度分布,从而使pcb板靠近电镀液液面处的高电位板区周围电镀液的cu
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浓度小而远离电镀液液面处的低电位板区周围电镀液的cu
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浓度大,从而平衡待镀铜pcb板板面各处的结铜速度,使得同一pcb板3各处的镀铜厚度均匀性更好。
附图说明
18.图1为本发明pcb板龙门电镀装置的一个可选实施例的结构示意图。
19.图2为本发明pcb板龙门电镀装置的一个可选实施例的阳极组件的纵截剖视图。
20.图3为本发明pcb板龙门电镀装置的阳极组件的另一个可选实施例的套管上的流通孔的分布示意图。
21.图4为本发明pcb板龙门电镀装置的阳极组件的另一个可选实施例的套管上的流通孔的分布示意图。
22.图5为本发明pcb板龙门电镀装置的阳极组件的另一个可选实施例的套管上的流通孔的分布示意图。
23.图6为反映试验组和对照组中的各块pcb板的c/s面均匀度与pcb板编号关系的折线示意图。
24.图7为反映试验组和对照组中的各块pcb板的s/s面均匀度与pcb板编号关系的折
线示意图。
25.图8为反映试验组和对照组中的各块pcb板的c/s面在电镀液液面下各深度位置的测量区的镀铜厚度的平均值与其距离电镀液液面的距离关系的顺滑曲线示意图。
26.图9为反映试验组和对照组中的各块pcb板的s/s面在电镀液液面下各深度位置的测量区的镀铜厚度的平均值与其距离电镀液液面的距离关系的顺滑曲线示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解,以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明,并不作为对本发明的限定,而且,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
28.如图1-图2所示,本发明一个可选实施例提供一种pcb板龙门电镀装置的阳极组件1,包括阳极篮10,所述阳极篮10外部还套接有与阳极篮10相对固定的套管12,所述套管12的管壁还对应镂空设有若干个供电镀液2流通的流通孔121,且所述套管12的管壁上对应镂空形成所述流通孔121的区域的面积是自所述套管12靠近电镀液2液面21的顶端向插至所述电镀液2深处的底端逐渐增大。
29.本发明实施例通过在阳极篮10外部套接管壁对应镂空开设有流通孔121的套管12,能够有效抑制阳极篮10内生成的cu
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向套管12外部的电镀液2内扩散迁移,降低相应区域的pcb板3板面结铜速率,保障各块pcb板3的镀铜厚度具有更好的统一性;且每个所述套管12的管壁上对应镂空形成所述流通孔121的区域的面积是自所述套管12靠近电镀液2液面21的顶端向插至所述电镀液2深处的底端逐渐增大的,用以调节控制cu
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在电镀液2的深度方向上的浓度分布,从而使pcb板3靠近电镀液2液面21处的高电位板区周围的电镀液2的cu
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浓度小而远离电镀液2液面21处的低电位板区周围的电镀液2的cu
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浓度大,从而平衡待镀铜pcb板3板面各处的结铜速度,使得同一pcb板3各处的镀铜厚度均匀性更好。
30.在本发明的另一个可选实施例中,如图1和图2所示,所述套管12是两端开口的中空管体,且所述套管12的内壁上设有对应夹紧所述阳极篮10而将所述套管12固定至阳极篮10上的弹性夹臂123。本实施例通过在套管12内壁设置弹性夹臂123而将套套接固定于阳极篮10外侧,结构相对简单,也方便进行套管12的组装与拆卸。
31.在本发明的另一个可选实施例中,如图1所示,所述阳极篮10外部还套设有用于阻隔所述阳极篮10内电化学反应产生的固体杂质扩散至所述电镀缸4内而电镀液2能通过的阳极隔离袋14,所述套管12对应套在所述阳极隔离袋14外侧。本实施例通过在阳极篮10外侧套设阳极隔离袋14,用以收集阳极篮10内电化学反应产生的固体杂质,保障阳极隔离袋14外部的电镀液2的清洁度,延长电镀液2的更换周期。在具体实施时,所述阳极隔离袋14可以采用双层聚丙烯材质制作。
32.在本发明的另一个可选实施例中,如图1所示,所述套管12采用耐酸碱腐蚀的塑料制成。本实施例采用耐酸碱腐蚀的塑料制作套管12,材质轻,方便固定。在具体实施时,所述套管12可以采用聚丙烯树脂、聚四氟乙烯等材质制作。
33.在本发明的另一个可选实施例中,如图1所示,所述流通孔121在所述套管12的管壁上自顶端至底端的方向上呈多行并排设置,每一行中包含有多个在所述套管12周向均匀分布的流通孔121。本实施例通过在套管12管壁设置多行并排的流通孔121,且每一行的多
个流通孔121在套管12周向均匀分布,有效限制cu
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扩散速度,还便于设计与加工,节省套管12的制造成本。
34.在本发明的另一个可选实施例中,如图3所示,任意两行相邻的流通孔121的行间距d1是自所述套管12的顶端至底端的方向逐步减小,所述行间距d1的取值范围为0.7-1.6in。本实施例通过将相邻行的流通孔121的行间距d1设为自所述套管12的顶端至底端的方向逐步减小,使得越靠近电镀液2液面21处的流通孔121的密集度越小,在电镀液2的深度方向上形成cu
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浓度梯度,保证待镀铜pcb板3板面各处结铜速度相当,使得同一pcb板3各处的镀铜厚度均匀性更好。且在具体实施过程中,行间距d1的取值范围为0.7-1.6in,pcb板3的镀铜质量普遍较好。
35.在本发明的另一个可选实施例中,如图4所示,每一行中包含的流通孔121的数量是自所述套管12的顶端至底端的方向逐步增加,且同一行中相邻的所述流通孔121的周向间距d2为0.55-0.9in。本实施例通过将每一行流通孔121的数量设置为自所述套管12的顶端至底端的方向逐步增加,使得越靠近电镀液2液面21处的流通孔121的密集度越小,在电镀液2的深度方向上形成cu
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浓度梯度,平衡同一待镀铜pcb板3板面各处的结铜速度,提高同一pcb板3板面镀铜厚度的均匀性。且在具体实施过程中,同一行中相邻的所述流通孔121的周向间距d2设为0.55-0.9in,pcb板3的镀铜质量普遍较好。
36.在本发明的另一个可选实施例中,如图3-图5所示,所述流通孔121为直径为0.4-0.6in的圆孔。本实施例通过将流通孔121设为圆孔,加工成型工艺简单且成熟,同时在具体实施过程中,试验得出圆孔121直径范围选取为0.4-0.6in,制得的pcb板3镀铜质量普遍较好。可以理解的是,流通孔121也可以采用其他形状的孔,比如:方孔、椭圆孔等。
37.在本发明的另一个可选实施例中,如图5所示,所述流通孔121的直径自所述套管12的顶端至底端的方向上逐渐增大。本实施例通过将所述流通孔121的直径设为自所述套管12的顶端至底端的方向上逐渐增大,实现套管12管壁镂空形成所述流通孔121的区域的面积自所述套管12靠近电镀液2液面21的顶端向插至所述电镀液2深处的底端逐渐增大,有利于平衡同一待镀铜pcb板3板面各处结铜速度,保障同一pcb板3板面镀铜厚度的均匀性。
38.另一方面,如图1-图5所示,在本发明另一实施例中,还进一步提供一种pcb板龙门电镀装置,包括用于盛装电镀液2的电镀缸4、架设于所述电镀缸4上方且用于挂载若干块以预定间距平行设置的待电镀pcb板3的龙门架5、两端对应固定至所述电镀缸4的相对两侧壁上的导电杆6、沿所述导电杆6长度方向排列并固定于所述导电杆6上且与若干块所述待电镀pcb板3相间设置的若干个阳极组件1以及分别连接所述龙门架5和导电杆6的电源7,至少有所述导电杆6上靠近所述电镀缸4相对两侧壁的所述阳极组件1是如上述任一项所述的阳极组件1。本实施例针对靠近电镀缸4相对两侧的位于相对较高电位的区域的阳极组件1中的阳极篮10套设上述套管12,从而有效控制高电位板区的电镀液2中的cu
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浓度,既能平衡待镀铜pcb板3各板之间的镀铜速率,又能平衡同一块pcb板3的板面各处的结铜速度,最终得到单块板板面镀铜厚度均匀性好且多块板之间镀铜厚度统一性也好的全批次pcb板3。
39.为更直观地阐述本发明实施例的实施效果,而设计了以下对比试验,具体地,在试验组中,在一个电镀缸4内悬吊九块pcb板3,并对所述九块pcb板3按悬吊位置从电镀缸4一侧向另一侧依次标号为1#-9#,其中,1#板与9#板靠近所述电镀缸4相对两侧壁设置,位于导电杆6上靠近所述电镀缸4相对两侧壁的两个阳极篮10外侧套设有套管12,所述套管12上的
所述流通孔121为直径为0.4in的圆孔,且所述圆孔121分为两组,靠近套管12顶端的该组圆孔121有十行,每行所述圆孔121的周向间距d2为0.6in,任意相邻两行圆孔121的行间距d1为1in;靠近所述套管12底端的该组圆孔121有十行,每行所述圆孔121的周向间距d2为0.6in,任意相邻两行圆孔121的行间距d1为0.3in。为准确测量镀铜厚度,将待镀铜的所述pcb板的两侧板面(c/s面、s/s面)均对应划分为10*12个呈矩阵式分布的测量区,所述测量区通常设计为方形,在完成镀铜后实时测量记录每个测量区的镀铜厚度。而在对照组中,相比于试验组,唯一不同的是所有阳极篮10上均未套设套管12,其他试验条件均与试验组相同。
40.针对试验组和对照组分别测得的镀铜厚度原始数据进行整理和统计分析,获得出每块pcb板3同一板面的各测量区的镀铜厚度的测量值的最大值(max)、最小值(min)以及第一平均值(aver1),并对应计算获得每一板面的镀铜厚度的均匀度(uniformity),计算公式为:uniformity=(max-min)/aver1/2*100,可以理解的是,所述均匀度的值越大,反映板面镀铜厚度的均匀性越差。此外,还可进一步计算获得每块pcb板3同一板面镀铜厚度相应的标准差(std)和变异系数(cov),所述标准差反映的是每一板面上各个测量区的镀铜厚度的测量值相对于该一板面的第一平均值的离散情况,标准差越小,各个测量值越接近于第一平均值,也即意味着对应的pcb板3的测量板面的镀铜厚度越均匀;所述变异系数的换算公式为:cov=std/aver1*100,用于方便平均值相差较大的多组数据之间离散程度的比较分析,变异系数越小,说明该组数据相对于第一平均值的离散程度越小,也即意味着对应的pcb板3的测量板面的镀铜厚度越均匀,所述变异系数与标准差反映的结果可以互为参照,以提升统计结果的可信度。试验组和对比组的具体统计数据分别如下:表1-试验组镀铜厚度测量数据表试验组镀铜厚度测量数据表表2-对照组镀铜厚度测量数据表
41.根据上述试验组和对照组的相关数据,分别针对每块pcb板3的c/s面与s/s面的数据,绘制出以均匀度为纵坐标,pcb板编号为横坐标的折线图(如图6和图7所示),从图6可以看出,试验组中的pcb板3的c/s面的镀铜厚度均匀度明显优于对照组的中的pcb板3的c/s面的镀铜厚度均匀度;从图7可以看出,试验组中的pcb板3的s/s面的镀铜厚度均匀度也明显优于对照组的中的pcb板3的s/s面的镀铜厚度均匀度,而且,从图6及图7均可看出,试验组中靠近所述电镀缸4相对两侧壁的1#和9#pcb板与位于中部其他pcb板在镀铜厚度均匀性上更趋一致,可以证明试验组中在靠近所述电镀缸4相对两侧壁的两个阳极篮10外侧套设有套管12能够切实有效地减小位于靠近电镀缸4相对两侧壁的pcb板3的镀铜厚度,实现了对各块pcb板之间镀铜厚度统一性的提升。
42.另外,为进一步分析pcb板3在电镀液2中的深度位置对镀铜厚度的影响,分别将试验组和对照组在各块pcb板的每一板面上各个测量区测得的测量值按照各测量区在电镀液2液面下的深度而划分成12组数据,位于同一深度位置的各测量区的测量值归为一组,则试验组和对照组的每组数据均包含10*9个测量值,再计算获得每一组测量值的第二平均值(aver2),具体统计数据分别如下:表3-pcb板c/s面在液面下不同深度位置的镀铜厚度平均值数据表表4-pcb板s/s面在液面下不同深度位置的镀铜厚度平均值数据表
43.根据表3和表4数据,针对pcb板3的c/s面与s/s面,可以绘制出以所述第二平均值(aver2)为纵坐标,组别编号为横坐标的顺滑曲线图(如图8和图9所示),从图8和图9可以看出,试验组中的pcb板3在电镀液深度方向上的镀铜均匀度明显优于对照组,且有效限制了pcb板板面上既靠近电镀缸4侧壁又靠近龙门架5的处于高电位的区域的镀铜厚度,由此提高了同一块pcb板3板面在电镀液深度方向上的镀铜厚度的均匀性,平衡了同一pcb板3板面各处的结铜速度,最终制得的pcb板3镀铜厚度均匀性更好。
44.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多变化形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
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