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印制電路板用高分散能力鍍銅液:硫酸鹽鍍銅溶液操作條件的影響

放大字體  縮小字體發布日期:2012-05-03  瀏覽次數:1385

   (1)陽極

   普通硫酸鹽鍍銅工藝所用的陽極一般都是電解銅板。在光亮硫酸鹽鍍銅工藝中,為避免一價銅離子和“銅粉”的產生,均采用含磷為0.03%~0.06%的銅陽極,要求分散能力高的鍍液可以采用磷含量低一些的銅陽極。在電鍍過程中,電解銅板在光亮鍍銅液中容易產生“銅粉”和一價銅離子,容易發生光亮劑消耗過快的問題,而最終導致鍍層質量降低。而含磷的銅陽極在電鍍過程中在其表面會生成一層棕黑色膜,可以阻止產生一價銅離子和“銅粉”現象。這層膜還不影響陽極的導電性,并能正常均勻溶解。但是在磷含量高的情況下,生成的棕黑色膜比較厚而會影響陽極正常溶解,導致鍍液中銅離子含量下降。如果含磷量太低,陽極表面棕黑色膜又太薄,起不到保護作用,也將導致鍍液中銅離子失去平衡。合適的磷銅陽極材料成分見表1。

表1磷銅陽極材料成分 單位:%

 Cu

   P

 Sn

 Pb

 Zn

 Ni

 Fe

 Sb

 Se

 Te

 As

 Bi

>99.9

0.004~0.06

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

 

   陽極使用時應裝入用丙綸布做成的陽極袋中,袋可比陽極長3~5cm,這樣的主要目的是保持鍍液的清潔。

   另外,在生產中,陽極的面積應比陰極大l.5~2倍,并應經常注意檢查陽極的數量和溶解情況,以保證鍍液正常工作。

   (2)溫度

   鍍液性能受溫度影響較大,溫度過高,添加劑分解速度加快,消耗增加,鍍層光亮度下降,鍍層出現粗糙結晶;溫度過低,允許電流密度降低,高電流區容易出現燒焦現象,但其光亮度都有所提高。一般溫度控制在20~30℃范圍內最好。

   (3)電流密度

   電流密度與沉積時間的關系見表2。

表2電流密度與沉積時間

電流密度/(A/dm2)

   鍍層厚度/μm

   6

   9

   12

   24

   36

   沉積時間/min

   1

   28

   41

   54

   108

 

   2

   14

   21

   28

   56

   82

   3

   9

   14

   19

   37

   55

注:表中的電流效率以l00%計。

   從表2中的數據看出,沉積時間受電流密度影響。在生產過程中,為提高生產效率,在保證鍍層質量的前提下,·應盡可能提高電流密度。

   印制電路板的圖形有的簡單,有的復雜,有大又有小,造成施鍍面積難以準確估計,這就難以給出最佳的電流密度。下面簡單介紹兩種施鍍面積測算方法。

   ①計算面積百分數

   待鍍印制電路板的外形尺寸可直接量得,然后估算印制電路線條部分面積和絕緣部分面積之比。按1:1舉例,那么面積百分數就是50%,電流密度是預先知道的,用下式就可粗略計算圖形電鍍的電流。

   I一L×W×面積百分數×2×DK×n

式中  I——電流,A;

      L——印制板外形長度,dm;

       W——印制板外形寬度,dm;

       DK——鍍銅電流密度;

      n——圖形相同的印制板數量。

   ②稱量計量法

  用一小塊面積一定的覆銅箔單面板,放在80℃下烘烤1h,冷卻后用天平稱其質量,然后在板上做陰紋保護圖形,蝕刻掉圖形電鍍部分的銅箔,清洗后80℃下烘烤lh,冷卻后稱量得到蝕刻后的質量,最后再蝕刻掉剩余銅箔,再烘烤稱量得到無銅箔基體的質量,則有:

式中   S——施鍍面積;

      S0——覆銅箔單面板面積;

      W0——沒有蝕刻時的覆銅箔板質量;

      W0——蝕刻電鍍圖形后的覆銅箔板的質量;

       W0——無銅箔基體的質量;

       W0一W1——電鍍圖形部分銅箔質量;

       W0一W2——銅箔總質量。

   雙面印制板應分別測定,品種少、批量大時可采用。

   現在已有專門計算電鍍圖形面積的軟件。這種軟件通過設定板厚、掃描精度等參數,選好需計算的元件面和焊接面,對線路部分進行掃描,并可把掃描到的面積自動疊加在一起,還能自動減去鉆孔部分面積,而最終得出較為準確的圖形表面積及孔內表面積。

   在實際生產過程中,許多因素制約電流密度,尤其是手工生產,電鍍操作人員的經驗和技能顯得很重要,操作人員要根據一切影響因素,保證電流密度在最佳范圍內,以使電鍍質量得到有效控制。如果實際操作經驗不足,則可以在電鍍10~15min后,抽查印制板的電鍍質量,然后根據具體情況來調節電流的大小,這也是保證電鍍質量行之有效的一個簡單辦法。

   (4)攪拌

   在電鍍過程中,可以采用陰極移動或過濾溶液的辦法,或者兩者結合起來實現攪拌作用。攪拌溶液的優點是:能夠消除因施鍍造成的Cu2+濃差極化,以保證溶液中各種成分的均勻性,從而使電流密度保持穩定,最終使生產效率得到提高,產品質量有所保證。

在印制板硫酸鹽鍍銅過程中,一般采用的是陰極移動和’溶液的連續過濾兩者配合使用。陰極移動幅度為20~25mm,移動頻率為5~40次/min。為了使孔內的溶液得到有效流動,及時消除氫氣泡的影響,陰極移動方向與陽極最好能呈4°角。溶液采用連續過濾可及時把機械雜質有效除去,以使溶液得到凈化,減少鍍層出現毛刺的機會,過濾機最好使用5~10μm的PP濾芯,如果生產量較大,可以采用間歇式辦法,l~2h過濾一次即可。

(5)硫酸鹽鍍銅溶液的日常維護

①制定分析周期,定期分析溶液中各成分的濃度,及時調整,使其處于正常工藝規范內。

   ②在電鍍過程中,添加劑不斷消耗,可參考商家提供的安培小時補加量來進行調整。

   ③定期用活性炭凈化溶液,在生產過程中,添加劑的分解,干膜、油墨及板材的溶解物會因不斷累積而造成鍍液的污染,采用活性炭吸附一過濾可有效凈化鍍液。處理方法是:將鍍液加溫至45℃,在不斷攪拌下加雙氧水l~3mL/L,在此溫度下間隙攪拌l~2h,升溫至60℃,再攪拌1h,待鍍液冷卻至35℃以下時,加入2~5g/L活性炭,充分攪拌1~2h,靜置后最少進行兩次過濾。然后進行小電流處理,其作用一是可電解去除一些金屬雜質,二是使陽極表面生成棕黑色磷膜。此過程中可以進行赫爾槽試驗,以此參考添加劑的加入量。

   (6)硫酸鹽鍍銅溶液常見問題及糾正方法(見表3)

表3硫酸鹽鍍銅溶液常見問題及糾正方法

   問題

   產生原因

   糾正方法

 鍍層粗糙

 ①電流密度過大

 ②硫酸含量不足

 ③添加劑含量低

 ④氯離子含量少

 ⑤鍍液中有顆粒懸浮物

 ⑥陽極溶解不正常

①調整電流密度

②分析調整

③進行赫爾槽試驗并調整

④分析調整

⑤加強鍍液循環過濾

⑥檢查陽極含磷量或增加陽極面積

(表3續表1)

   問題

   產生原因

   糾正方法

鍍液分散能力差

 ①硫酸含量不足

 ②銅離子含量高

 ③金屬雜質影響

 ④光亮荊含量不足

 ①分析調整至規定范圍

 ②分析調整至規定范圍

 ③小電流電解處理

 ④進行赫爾槽試驗后調整

鍍層有光亮條紋

添加劑過量;有機分解物多

活性炭吸附、過濾

鍍層有麻點

 ①鍍液被油污染

 ②攪拌不勻

 ③鍍液中有顆粒懸浮物

 ①活性炭凈化處理

 ②加強鍍液攪拌

 ③加強循環過濾

陽極發生鈍化

 ①溫度低

 ②陽極含磷量不正常

 ③氯離子含量過高

 ④陽極面積小

 ①適當加溫

 ②檢查含磷量

 ③調整氯離子含量

 ④增加陽極面積

印制電路板孔金屬化,孔內有空白點

 ①化學鍍銅不完整

 ②電鍍前處理不規范

 ③鍍液中有微小顆粒

 ①檢查化學鍍銅工藝過程

 ②嚴格控制

 ③過濾鍍液

鍍層脆性大

 ①鍍液溫度過低

 ②光亮劑含量高

 ③雜質多

 ①適當加溫

 ②活性炭處理

 ③電鷦、過濾

結合力差

①電鍍前粗化不規范

②板面余膠未處理干凈

③電鍍前板面有手指印、油污

①調整或更換部分粗化液,規范處理

②調整更換顯影液,規范顯影

工藝

③加強板面清潔處理

(表3續表2)

   問題

   產生原因

   糾正方法

孔周圍產生黑圈

 ①光亮劑過量

 ②攪拌不充分

 ③有機雜質污染

 ①活性炭吸附、過濾

 ②加強攪拌

 ③活性炭吸附、過濾

鍍層結晶粗,產生瘤狀鍍層

 

 ①添加劑含量嚴重不足

 ②溫度過高

 ③電流密度過大

 ①進行赫爾槽試驗后調整

 ②控制溫度在工藝范圍內

 ③適當降低電流密度

印制板局部有未鍍上部分

 ①板面有干膜余膠

 ②板面有其他污物

 ①加強顯影

 ②加強板面的凈化處理

鍍層光亮度不足

 ①鍍液光亮劑失調

 ②氯離子含量不足

 ③鍍液溫度高

 ④電流密度小

 ⑤鍍前處理有問題

 ⑥有機分解物多

 ①進行赫爾槽試驗后調整

 ②補充氯離子

 ③適當降溫至工藝范圍

 ④適當提高電流密度

 ⑤加強并糾正鍍前處理

 ⑥活性炭凈化過濾

 

最新電鍍工藝2012年05月03日更新

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