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CN104328465A - Hdi印制线路板高均匀性通孔电镀装置 - Google Patents

Hdi印制线路板高均匀性通孔电镀装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及HDI印制线路板通孔加工技术领域，具体而言，涉及一种HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，包括电镀槽（1）、阳极（2）、阴极（3）和整流电源（5），所述电镀槽（1）内设有喷射机构（4），喷射机构（4）在电镀槽（1）内能进行移动，对HDI板的通孔表面进行高速定向喷射，得到的HDI板通孔表面阴极沉积电流分布均匀，铜镀层连续分布，厚度均匀，镀层组织结构致密，导电性良好，改善了镀层质量；采用本申请的电镀装置在电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。

Description

HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置
技术领域
本发明涉及HDI印制线路板通孔加工技术领域，具体而言，涉及一种HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等消费类电子产品不断向轻便化、小型化的趋势发展，推动PCB不断向更高、更密集化布局方向发展。HDI板中主要有通孔、盲孔、埋孔三种类型。通孔的直径大概为100-150微米，其深度取决于HDI板的层数，一般在数百微米以上。通孔一般采用机械钻孔的方法形成，通孔的金属化是HDI板制造十分重要的环节，其涉及到化学镀、电镀等工艺技术。HDI板的通孔电镀难度很大，其原因是HDI板中厚径比较大。该比例过大使镀液在孔内流动性较差, 镀液难以进入通孔的深处，电镀过程中孔壁容易产生气泡，因主盐铜离子浓度差造成的中心镀层偏薄仍然无法避免。一般将板厚/孔径比大于 5:1 的称为深孔，HDI板已远远超过这个比例，该比例过大使镀液在孔内流动性较差，孔壁容易产生气泡，孔金属化在整个孔内达到镀层均匀是很困难的。
随着印制电路板向高密度、高精度发展，通孔电镀铜的工艺要求越来越高，这就需要镀铜液具有良好的性质，如良好的分散能力和深镀能力，电流密度范围宽、镀液稳定、便于维护等。印制线路板制造中通孔电镀大多采用硫酸盐体系，其主要成分为硫酸铜和硫酸，利用电镀添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）各成分的作用实现深孔电镀的良好效果。
通孔电镀是行业中长期存在的技术难题，通孔电镀存在的缺陷主要是：通孔深处镀层较薄，出现钻孔层微开路现象，当电压加大、HDI板在各种恶劣情况下受冲击时，缺陷完全暴露，造成板子的线路断路，无法完成指定的工作。
例如申请号为201110415307.4的中国发明专利，其公开了一种电沉积装置，包括阴极和阳极，阳极包括阳极套、阳极金属、阳极板、配重块及盖板；阳极金属、阳极板、配重块置于阳极套内，阳极板置于所述阳极金属上，配重块置于所述透水阳极板的边端上，盖板盖于阳极套上，且盖板中间设有入水口。阳极套由透水有机纤维布、滤棉、增强刚性耐蚀绝缘骨架构成，配重块由高比重耐蚀金属构成，盖板由耐蚀绝缘板构成。该申请中使阴阳极区内液流不存在滞留区；液流流速大，冲刷效果明显。但通过上述的方案所得到的镀层并不牢固，镀层厚度很难把握。
又例如申请号为201310162627.2的中国发明专利，其公开了一种选择性金属电沉积装置及其应用，包括用于容纳电解液的储液槽和用于在电沉积过程中与阴极和阳极对应电连接的电源，超声电源，由支架支撑的超声辅助喷射装置，三坐标数控平台，三坐标数控平台包括动作执行机构，支架和计算机；储液槽外还设有为电解液提供喷射压力的蠕动泵以及控制电解液流量的控制阀；储液槽内设有保持电解液温度的温控器；超声辅助喷射装置底部有电解液喷嘴。该申请提高现有电沉积技术中的沉积层硬度、致密性以及电沉积速度，降低镀层残余应力，同时实现电沉积区域的可选择性以及实现简单形状零件的电沉积成形。但该申请中对于镀液的浓度无法得到合理的控制，而且镀层并不均匀。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，该装置能够有效解决HDI板产品在通孔电镀中出现的相关质量缺陷，提高HDI产品的良品率；电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。
HDI板(High Density Interconnect)即高密度互连板，是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。
按照本发明的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，包括电镀槽、阳极、阴极、整流电源和电流表，所述阳极和阴极通过铜线缆与整流电源和电流表相连，所述电镀槽内设有喷射机构。随电镀的进行，HDI板上的通孔孔径逐渐变小，喷射机构中的高速喷嘴的镀液流速同步逐渐加大,同时阴极工件工作台振动频率加快，确保电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。
通过采用本发明的电镀装置HDI板通孔表面阴极沉积电流分布均匀，铜镀层连续分布，厚度均匀，镀层组织结构致密，导电性良好，改善了镀层质量；电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本；提高了通孔电镀的生产运行稳定可靠性，设备易于维护，生产操作简便。
优选的是，所述喷射机构包括移动支架和高速喷嘴。在电镀过程中，高速喷嘴对准HDI板的通孔表面进行高速定向喷射，最终使HDI板的通孔表面阴极沉积电流分布均匀、铜镀层连续分布、厚度均匀、镀层组织结构致密、导电性良好、镀层质量良好。
在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽的外部设有配制中转槽。设置配制中转槽是为了给电镀槽连续不断地提供合格的镀液，保证HDI板的喷镀顺利进行。
在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽与配制中转槽通过管道连通。
在上述任一方案中优选的是，所述电镀槽与配制中转槽之间的管道上设有泵。配制合格的镀液在泵的作用下通过管道输送到电镀槽以备HDI板的通孔的电镀。
在上述任一方案中优选的是，所述配制中转槽的上方设有添加剂贮槽。
在上述任一方案中优选的是，所述添加剂贮槽内装有光亮剂、抑制剂和平整剂。
为了保证给电镀槽输送合格的镀液，在添加剂贮槽内装有光亮剂、抑制剂、平整剂等，在镀液配制过程中根据需要向配制中转槽进行添加，待配制合格后输送到电镀槽内以备HDI板的通孔的电镀。
在上述任一方案中优选的是，所述配制中转槽与添加剂贮槽通过管道相连，该管道上设有流量计和阀门。
在上述任一方案中优选的是，所述中转槽的内部设有超声波强化传质分散机、温度传感器和换热器。超声波强化传质分散机为强化传热、传质、强化化学反应，取得一种均匀混合物的设备，其利用超声波的作用进行搅拌物料。通过温度传感器、温度控制器、换热器有效监测、调整电镀过程中的镀液温度，维持HDI的通孔电镀槽长期稳定可靠运行。
在上述任一方案中优选的是，所述中转槽的内部还设有粘度计。镀液的配制中转槽中安装有超声波强化传质分散机，添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）有效组份通过超声波强化传质分散机得到高效均匀分散；通过同步检测配制镀液的粘度，使粘度控制在规定的数值以内，才启用供给后续电镀，严格控制镀液粘度不达标条件下转入后续电镀。
在上述任一方案中优选的是，所述中转槽的外部设有温度控制器。
在上述任一方案中优选的是，所述阴极上固载HDI板，该HDI板固定在工件工作台上。
在上述任一方案中优选的是，所述工件工作台上设有振动电机，频率为1-10Hz，振幅为5-15mm。随电镀的进行，HDI板上的通孔孔径逐渐变小，高速喷嘴的镀液流速同步逐渐加大,同时阴极工件工作台振动频率加快，确保电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。
综上所述，本发明中的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置具有以下优点：镀液的配制中转槽中安装有超声波强化传质分散机，添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）有效组份通过超声波强化传质分散机得到高效均匀分散；通过同步检测配制镀液的粘度，使粘度控制在规定的数值以内，才启用供给后续电镀，严格控制镀液粘度不达标条件下转入后续电镀；在电镀过程中，喷射机构中的高速喷嘴对准HDI板的通孔表面进行高速定向喷射，最终使HDI板的通孔表面阴极沉积电流分布均匀、铜镀层连续分布、厚度均匀、镀层组织结构致密、导电性良好、镀层质量良好。
附图说明
图1为按照本发明的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置的一优选实施例的结构示意图。
附图中标号：
电镀槽1，阳极2，阴极3，喷射机构4，整流电源5，电流表6，铜线缆7，配制中转槽8，添加剂贮槽9，超声波强化传质分散机10，温度传感器11，温度控制器12，换热器13，管道14，阀门15，流量计16，泵17，移动支架18，高速喷嘴19。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置的具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，按照本发明的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置的一优选实施例的结构示意图。按照本发明的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，包括电镀槽1、阳极2、阴极3、整流电源5和电流表6，所述阳极2和阴极3通过铜线缆7与整流电源5和电流表6相连，所述电镀槽1内设有喷射机构4。随电镀的进行，HDI板上的通孔孔径逐渐变小，喷射机构4中的高速喷嘴19的镀液流速同步逐渐加大,同时阴极工件工作台振动频率加快，确保电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。
通过采用本发明的电镀装置HDI板通孔表面阴极沉积电流分布均匀，铜镀层连续分布，厚度均匀，镀层组织结构致密，导电性良好，改善了镀层质量；电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本；提高了通孔电镀的生产运行稳定可靠性，设备易于维护，生产操作简便。
在本实施例中，所述喷射机构4包括移动支架18和高速喷嘴19。在电镀过程中，高速喷嘴19对准HDI板的通孔表面进行高速定向喷射，最终使HDI板的通孔表面阴极沉积电流分布均匀、铜镀层连续分布、厚度均匀、镀层组织结构致密、导电性良好、镀层质量良好。
在本实施例中，所述电镀槽1的外部设有配制中转槽8。设置配制中转槽8是为了给电镀槽1连续不断地提供合格的镀液，保证HDI板的喷镀顺利进行。
在本实施例中，所述电镀槽1与配制中转槽8通过管道14连通。
在本实施例中，所述电镀槽1与配制中转槽8之间的管道14上设有泵17。配制合格的镀液在泵17的作用下通过管道14输送到电镀槽1以备HDI板的通孔的电镀。
在本实施例中，所述配制中转槽8的上方设有添加剂贮槽9。
在本实施例中，所述添加剂贮槽9内装有光亮剂、抑制剂和平整剂。
为了保证给电镀槽1输送合格的镀液，在添加剂贮槽9内装有光亮剂、抑制剂、平整剂等，在镀液配制过程中根据需要向配制中转槽8进行添加，待配制合格后输送到电镀槽1内以备HDI板的通孔的电镀。
在本实施例中，所述配制中转槽8与添加剂贮槽9通过管道相连，该管道上设有流量计16和阀门15。
在本实施例中，所述中转槽8的内部设有超声波强化传质分散机10、温度传感器11和换热器13。超声波强化传质分散机为强化传热、传质、强化化学反应，取得一种均匀混合物的设备，其利用超声波的作用进行搅拌物料。通过温度传感器11、温度控制器12、换热器13有效监测、调整电镀过程中的镀液温度，维持HDI的通孔电镀槽长期稳定可靠运行。
在本实施例中，所述中转槽8的内部还设有粘度计。镀液的配制中转槽8中安装有超声波强化传质分散机10，添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）有效组份通过超声波强化传质分散机10得到高效均匀分散；通过同步检测配制镀液的粘度，使粘度控制在规定的数值以内，才启用供给后续电镀，严格控制镀液粘度不达标条件下转入后续电镀。
在本实施例中，所述中转槽8的外部设有温度控制器12。
在本实施例中，所述阴极3上固载HDI板，该HDI板固定在工件工作台上。
在本实施例中，所述工件工作台上设有振动电机，频率为1-10Hz，振幅为5-15mm。随电镀的进行，HDI板上的通孔孔径逐渐变小，高速喷嘴19的镀液流速同步逐渐加大,同时阴极工件工作台振动频率加快，确保电镀过程中阴极电流效率高，较好地抑制了析氢副反应，提高了电镀生产过程的效率，减少了析氢对铜镀层的质量影响，有利于降低生产成本。
综上所述，本发明中的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置具有以下优点：镀液的配制中转槽8中安装有超声波强化传质分散机10，添加剂（光亮剂、抑制剂和整平剂等）有效组份通过超声波强化传质分散机10得到高效均匀分散；通过同步检测配制镀液的粘度，使粘度控制在规定的数值以内，才启用供给后续电镀，严格控制镀液粘度不达标条件下转入后续电镀；在电镀过程中，喷射机构4中的高速喷嘴19对准HDI板的通孔表面进行高速定向喷射，最终使HDI板的通孔表面阴极沉积电流分布均匀、铜镀层连续分布、厚度均匀、镀层组织结构致密、导电性良好、镀层质量良好。
本领域技术人员不难理解，本发明的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。

Claims (10)

1.一种HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，包括电镀槽（1）、阳极（2）、阴极（3）、整流电源（5）和电流表（6），所述阳极（2）和阴极（3）通过铜线缆（7）与整流电源（5）和电流表（6）相连，其特征在于：电镀槽（1）内设有喷射机构（4）。
2.如权利要求1所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：喷射机构（4）包括移动支架（18）和高速喷嘴（19）。
3.如权利要求1所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：电镀槽（1）的外部设有配制中转槽（8）。
4.如权利要求1所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：电镀槽（1）与配制中转槽（8）通过管道（14）连通。
5.如权利要求4所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：电镀槽（1）与配制中转槽（8）之间的管道（14）上设有泵（17）。
6.如权利要求3所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：配制中转槽（8）的上方设有添加剂贮槽（9）。
7.如权利要求6所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：配制中转槽（8）与添加剂贮槽（9）通过管道相连，该管道上设有流量计（16）和阀门（15）。
8.如权利要求3所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：配制中转槽（8）的内部设有超声波强化传质分散机（10）、温度传感器（11）和换热器（13）。
9.如权利要求3所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：配制中转槽（8）的内部还设有粘度计。
10.如权利要求3所述的HDI印制线路板高均匀性通孔电镀装置，其特征在于：配制中转槽（8）的外部设有温度控制器（12）。
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