一种改进电路板镀铜均匀度的方法及其设施与流程
1.本发明涉及到电路板加工领域，尤其涉及到一种电路板镀铜工艺。
背景技术：
2.目前电路板图形电镀线制造技术中，当仅采用的是双面多层电路板传统二次镀铜工艺，对镀铜均匀性要求不高，但是如果采用黑影、胶化、厚化铜等直接图形电镀的高密度高可靠性要求的电路板技术时，对镀铜均匀性要求极高。
3.如下中国专利文献与本发明较强的关联性：cn1840261；cn107675218；cn109234787；cn113026065。但是，这些文献均没有提出解决采用黑影、胶化、厚化铜等直接图形电镀技术中高密度高、可靠性的电路板镀铜均匀性问题的技术方案。
技术实现要素：
4.本发明的主要目的在于提供一种提高电路板(含电路板图形)电镀铜均匀性，或/和减少镀铜厚度，从而提高电路板的可靠性或/和良品率的方法及其配套设施。为实现前述发明目的，按如下技术方案：
5.采用磷铜球做阳极，对电镀铜缸溶铜槽的铜缸进行改进，对电镀线镀铜槽每段连接密封圆柱形溶铜槽，并添加无磷纯铜球；对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶；对镀铜液进行改进。具体步骤如下：
6.步骤一，采用直径30mm至60mm磷铜球做阳极；对电镀铜缸溶铜槽的铜缸进行改进，采用直径40至60mm磷铜球做阳极，对电镀线镀铜槽每段连接直径40至60cm，高50cm至80cm的密封圆柱形溶铜槽，并添加直径为25mm无磷纯铜球，循环量大于4-6mto(优选5倍镀液体积)。
7.步骤二，为稳定镀液中的h2so4和cl-含量，对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中h2so4含量按200
±
20g/l，并添加cl-含量60
±
20ppm，根据酸洗槽中液位自动补充。当酸洗槽中cu
2+
小于100ppm时进行更换或补足cu
2+
含量至初始状态。
8.步骤三，对镀铜液每隔2至7天进行分析一次，按规格3/4作为上限标准补充各组分，镀铜添加剂按千安培/小时自动添加，每隔一定周期进行cvs分析，调整至中值；为稳定镀液中的cuso4.5h2o含量，阴阳极面积比理论值宜为1∶2，前述比值数字均可以正负5％至15％。
9.经上述改进后，产生如下技术效果中的之一种或多种：
10.1.改进后不需补充镀液中各组分至所述规格的四分之三，且镀液更加稳定，镀液基础成分基本可以无需补充，析氢等副反应极少，镀层应力大幅度减少。
11.2.电路板的镀层均匀性cov值从大于10％减少至5％以下。
12.3.采用《gbt 4677-2002印制板测试方法》、《db44/t 166-2003家用电器产品的电镀层质量等级及试验方法》、《jb/t 10620-2006金属覆盖层铜锡合金电镀层》测试样品，发现可以：
13.(1)明显提高镀铜均匀性，对高密度电路板制造的良品率可以提高1至3个百分点(电路板生产企业中的良品率每提升一个百分点，即可以直接提高企业纯利率约0.7个百分点，经济效益十分显著)，生产及成品的可靠性可以提升5％左右；
14.(2)镀层厚度的极差减少30-50％，如表面镀层厚度从20
±
5um精度提高到20
±
2um精度。
15.4.实施本发明技术，还有一个意外的技术效果，按照《gb/t 7473水质铜的测定2，9-二甲基-1，10菲啰啉分光光度法》、《gb/t 7474水质铜的测定二乙基二硫代氨基甲酸钠分光度法》、《gb/t 7475水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光度法》测定本发明方法排放的污染物中的总铜含量，可以比《gb 21900-2008电镀污染物排放标准》中的限值降低0.1至0.15mg/l，可以有效降低排放水质中总铜含量9％至48.5％，达到极显著水平。
16.5.对照《gbt 22900-2009科学技术研究项目评价通则》对本发明技术进行项目上的技术评价，可以达到此通则所述《表a.3开发研究项目技术就绪水平量表》中所述第八级水平，以及《表a.2应用研究项目技术就绪水平量表》中第九级水平。
附图说明
17.图1为电镀铜缸溶铜槽示意图
具体实施方式
18.改进前常规镀液状况通常是：采用直径25mm磷铜球做阳极，对镀铜液每三天分析一次，按规格上限3/4补充各组分，镀铜添加剂按千安培/小时自动添加，每周cvs分析调整至中值。见下表：
[0019][0020]
为稳定镀液中的cuso4.5h2o含量，阴阳极面积比理论值为1∶2，但是生产过程由于图形电镀的产品每个型号图形与受镀面积不一致，镀液的稳定性极差；为避免前述问题，采用直径50
±
10mm磷铜球做阳极，对图形电镀线镀铜槽每段连接直径50
±
10cm，高50cm至80cm密封圆柱形溶铜槽1个，并添加直径为25
±
5mm无磷纯铜球，循环量大于5mto(即5倍镀液体积)。然后，按附图电镀铜缸溶铜槽示意图对接(连接)10-20个铜缸，优选是15个铜缸进行对接(连接)改进。
[0021]
为稳定镀液中的h2so4和cl-含量，对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中h2so4含量按200
±
20g/l，并添加cl-含量60
±
20ppm，根据酸洗槽中液位自动补充。当酸
洗槽中cu
2+
小于100ppm时进行更换或补加cu
2+
至100ppm以上，优选的是进行更换。
[0022]
改进后镀液状况：对镀铜液每三天分析一次，按下表所示规格中值补充各组分后，镀铜添加剂按千安培小时自动添加，每周cvs分析调整至中值。
[0023] 规格添加值1234567cuso4.5h2o75
±
15g/l7574.574.275.274.775.175.175.5h2so4含量200
±
20g/l200198198.9199.2198.7201.2200.8199cl-含量60
±
20ppm606059.359.758.960.760.760.8
[0024]
从以上分析数据不难发现，改进后不需补充镀液中各组分规格的四分之三，且镀液更稳定，镀液基础成分基本不需补充，析氢等副反应极少，镀层应力大幅度减少。镀层均匀性cov值从大于10％减少至5％以下，镀层厚度极差减少30-50％，比如表面镀层厚度从20
±
5um精度提高到20
±
2um精度，明显提高镀铜均匀性，对高密度电路板制造的良品率和可靠性明显提升。
[0025]
附加说明
[0026]
1.根据电镀原理，本发明从如下思路中的一种或综合两种改进镀铜均匀性：电路板镀铜时阴阳极距离相等且平行穿过电力线，减少镀铜边缘效应；改进镀铜添加剂整平效果，减少镀铜边缘效应；改进镀液的稳定性，减少镀铜边缘效应。
[0027]
2.由于图形电镀的产品每个型号图形与受镀面积不一致，镀液的稳定性极差；另外，由于图形转移干膜厚度一定，选择较厚干膜图形解晰度差，不利于高密度高可靠性电路板图形转移，通过本发明所提示的技术方案提高镀铜均匀性是解决上述难题的最佳办法。
[0028]
3.本发明主要是对图形电镀线进行开发与研究，本发明技术也可以拓展应用至图形电镀线之外的电路板领域，即包括所有的电路板生产领域。
[0029]
4.本发明中述及到的镀铜添加剂为常规的市售品，或参照相关现有技术公开的镀铜添加剂配制方法制成。本发明述及到的添加剂可以是液体或可溶于液体的粉末。
[0030]
5.本发明主要是在相关生产企业的现有条件上重点改进镀液的稳定性特别是镀液中的铜离子稳定性进行改进研究。因基本不需改变原有生产工艺流程，对设备的改造要求较低，由此可产生明显的经济、技术效益。
[0031]
6.本发明涉及到的电镀铜缸溶铜槽的铜缸改进并使用的个数，推荐个数是10-20个，优选是15个，也可以是1个或2个以上联合使用。涉及到电镀铜缸溶铜槽的“个数”表述，与“段数”含义相近或相同
[0032]
7.其它未及到的内容参照现有技术，如本发明背景技术中述及到的专利文献、教科书、各类技术标准及其他公开文献内容。
[0033]
8.本发明涉及到的磷铜，如无特别说明，是指阳极磷铜材，其基本的参数要求、试验方法、检验规则、运输、存贮，及其它质量要求均需要参照《gb/t 20302-2014阳极磷铜材》。否则，会影响到技术效果。
[0034]
9.本发明在实验过程中参考的之一种技术要求、及检测方法及工艺控制方法，包括如下技术标准：《qj 1462a-1999印制电路板酸性光亮镀铜工艺技术要求》。
[0035]
10.本发明技术方案制造的样品测试，除采用前述相关标准外，在某些复杂环境下使用，或某些恶劣、特殊环境下使用的非多层印制电路板用薄覆铜箔层压板，在使用本发明技术方案生产的出来的产品检测，参照的检验标准是《qj 1888a-2006印制电路板用覆铜箔
层压板复验规则和方法》；其它电路板，参照《qj a 519-1999印制电路板试验方法》。
[0036]
11.本发明方案，可能采用了非电子行业适用的技术标准作了一些极小量的实验，所采用的非电子行业适用技术标准测试样品，仅考察样品的质量差异性。
[0037]
12.本发明中所述的“铜液”等同于“镀铜液”。
[0038]
13.附图中所示镀铜1相对应的1#溶铜槽与2#溶铜槽，可以有先后顺序，也可以同序，其他镀铜2至镀铜7相对应各溶铜槽，亦类同于镀铜1。
技术特征：
1.一种改进电路板镀铜均匀度的方法，采用磷铜球做阳极，对电镀铜缸溶铜槽的铜缸进行改进，对电镀线镀铜槽每段连接密封圆柱形溶铜槽，并添加无磷纯铜球；对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶；对镀铜液进行改进，其特征在于：采用直径30mm至60mm磷铜球做阳极；对电镀铜缸溶铜槽的铜缸进行改进，采用直径40至60mm磷铜球做阳极，对电镀线镀铜槽每段连接直径40至60cm，高50cm至80cm的密封圆柱形溶铜槽，并添加直径为25mm无磷纯铜球，循环量大于4-6mto。2.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，其特征在于：对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中h2so4含量按200
±
20g/l，并添加cl-含量60
±
20ppm，根据酸洗槽中液位自动补充，当酸洗槽中cu
2+
小于100ppm时进行更换或补足cu
2+
含量至初始状态。3.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，其特征在于：对镀铜液每隔一定周期进行分析一次，按规格3/4作为上限标准补充各组分，镀铜添加剂按千安培/小时自动添加，每隔一定周期进行cvs分析，调整至中值；为稳定镀液中的cuso4.5h2o含量，阴阳极面积比理论值宜为1∶2，前述比值数字均可以正负5％至15％。4.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，其特征在于：步骤一，采用直径30mm至60mm磷铜球做阳极；对电镀铜缸溶铜槽的铜缸进行改进，采用直径40至60mm磷铜球做阳极，对电镀线镀铜槽每段连接直径40至60cm，高50cm至80cm的密封圆柱形溶铜槽，并添加直径为25mm无磷纯铜球，循环量大于4-6mto；步骤二，为稳定镀液中的h2so4和cl-含量，对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中h2so4含量按200
±
20g/l，并添加cl-含量60
±
20ppm，根据酸洗槽中液位自动补充，当酸洗槽中cu
2+
小于100ppm时进行更换或补足cu
2+
含量至初始状态；步骤三，对镀铜液每隔一定周期进行分析一次，按规格3/4作为上限标准补充各组分，镀铜添加剂按千安培/小时自动添加，每隔一定周期进行cvs分析，调整至中值；为稳定镀液中的cuso4.5h2o含量，阴阳极面积比理论值宜为1∶2，前述比值数字均可以正负5％至15％。5.如权利要求1或4所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，所述循环量大于4-6mto，其特征在于循环量大于5倍镀液体积。6.如权利要求3或4所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，所述对镀铜液每隔一定周期进行分析一次，其特征在于：每隔2至7天进行分析一次。7.如权利要求3或4所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，所述对镀铜液每隔一定周期进行分析一次，其特征在于：每隔3天进行分析一次。8.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，所述铜缸进行改进，其特征在于：连接10-20个铜缸。9.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，所述铜缸进行改进，其特征在于：连接15个铜缸。10.如权利要求1所述的改进电路板镀铜均匀度的方法，对镀铜液进行改进，其特征在于：步骤一，采用直径25mm磷铜球做阳极，对镀铜液每三天分析一次，按规格上限3/4补充各组分，镀铜添加剂按千安培/小时自动添加，每周cvs分析调整至中值；步骤二，采用直径50
±
10mm磷铜球做阳极，对图形电镀线镀铜槽每段连接直径50
±
10cm，高50cm至80cm密封圆柱形溶铜槽1个，并添加直径为25
±
5mm无磷纯铜球，循环量大于5mto；步骤三，对接(连接)10-20个铜缸；步骤四，对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中h2so4含量按200
±
20g/l，并添加cl-含量60
±
20ppm，根据酸洗槽中液位自动补充；当酸洗槽中cu
2+
小于100ppm时，则：步骤五，进行更换或补加cu
2+
至100ppm以上，或者进行更换；同时可以：步骤六，对镀铜液每三天分析一次，镀铜添加剂按千安培小时自动添加，每周cvs分析调整至中值。
技术总结
一种改进电路板镀铜均匀度的方法及其设施。本发明涉及到一种电路板镀铜工艺，采用直径30mm至60mm磷铜球做阳极，对电镀线镀铜槽每段连接直径40至60cm，高50cm至80cm的密封圆柱形溶铜槽，并添加直径为25mm无磷纯铜球，循环量大于4-6MTO；对图形电镀线前处理酸洗槽增加自动添加桶，药液中H2SO4含量按200
