CN1174249A - 喷射式电镀法 - Google Patents

Abstract

一种喷射式电镀法,将离子供应与还原分离为一次元电解***及二次元喷镀***,在该一次元电解***中提供含有金属离子的电解液,并导入该二次元喷镀***中所提供的多数个设有多数个喷孔且电性为阳极的喷镀管,使印刷电路板为阴极输送通过喷镀管,以进行连续自动化喷镀,而达到可对板状被电镀件小孔孔壁进行电镀及电镀均匀的效果。

Description

喷射式电镀法

本发明涉及一种喷射式电镀法，特别是涉及一种将电镀的离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***及二次元喷镀(还原)***，可用在自动连续式电镀板状被电镀件，如印刷电路板的电镀方法及集成电路内的导线架(LEADFRAME)，并能克服一般浸泡式电镀的被电镀件孔内的气泡无法消除的喷射式电镀法。

工业产品的电镀的作用在于对产品表面提供一个保护层及增进工业产品表面的美观，在电子工业方面则是在印刷电路板(以下简称PC板)的板面与孔内电镀，一般在PC板的表面与孔内镀上一层铜金属，能使PC板电路显影与蚀刻。

如图1所示，以往的电镀方法是浸泡式电镀法，大多数的金属都可作为电镀材料，常用的为镍、铬、镉、铜、银、锌、金及锡等，电镀的方法是将被电镀件11及可电解的纯金属12置放在同一电镀槽13内且浸泡在电解液14中，可电解的纯金属12为阳极15，被电镀件11为阴极16，该电解液14为电镀金属盐的溶液，所用的电流为6-24伏特的直流电，通电时，阳极15的可电解的纯金属12解离为金属离子至电解液14中，而由于阴阳极的电位差，使该电解液14中的金属离子还原沉积在被电镀件11表面上，而电解液14中的金属离子，则由阳极15的可电解的纯金属12材料持续补充。

电子工业的PC板已由单面发展为双面多层电路板，特别是双面电镀的PC板，在已覆有铜层的基板上钻数个小孔，以插设一些电连接双面电路板的电子零件或用于层间线路与表面线路的导通，因此需要对这些小孔电镀，以往对小孔的电镀是如图1所示的浸泡式电镀，以铜块为阳极15、被镀的PC板为阴极16，使PC板的各小孔孔壁镀上一层铜金属，但是，以往的电镀方法对电镀该PC板上的小孔孔壁的方法仍有以下的缺点：

一、一般的浸泡式电镀在电解液中会产生氢气泡，特别是电连接阴极会产生氢气泡，并且容易附着在电镀的PC板的小孔内，而该小孔内的气泡并不容易消除，而造成小孔孔壁无法电镀或电镀不均匀的缺点。

二、该PC板的小孔孔壁无法电镀或电镀不均匀的缺点，会造成PC板的质量下降或不能使用，次品率极高，且增加电子工业的成本。

三、以往的浸泡式电镀槽阳极的尺寸是固定的，但是阴极的工件尺寸不一定相同，所以会因为阴极的被电镀件与阳极的电极尺寸不同而造成的尖端放电效应，使被电镀件周围的镀层不均匀，并且会影响后续工序的进行(如蚀刻)加工。

四、在PC板的电镀作业时，各PC板需先吊装上架，镀好后再卸下镀好的PC板，作业上依赖于人工，所以制程比较复杂，人为造成的错误率高。

本发明主要目的是提供一种可使板状被电镀件上的小孔孔壁被电镀及电镀均匀的喷射式电镀法。

本发明的第二目的是提供一种可克服以往孔内阴极产生气泡的喷射式电镀法。

本发明的第三目的是提供一种将电镀的离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***及二次元喷镀(还原)***，能自动连续式快速电镀被电镀件及其小孔孔壁的喷射式电镀法。

本发明的主要特征在于：将离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***及二次元喷镀(还原)***，在该一次元电解(离子供应)***中提供含有金属离子的电解液，并导入该二次元喷镀(还原)***中所提供的二个以上设有多数个喷孔且电性为阳极的喷镀管中，使PC板为阴极并输送通过喷镀管，以进行连续自动化喷镀，从而达到针对板状被电镀件小孔孔壁进行电镀及电镀均匀的效果，并克服以往电镀时产生气泡的缺点。

本发明的方法包括：一次元电解(离子供应)***，其是利用电解方法使金属离子释放在适当的电解液中；二次元喷镀(还原)***，其是提供二个以上设在被电镀件输送路径上的喷镀管，各喷镀管上连续以适当间隔设有二个以上并排的喷孔，将含有金属离子的电解液分别导入各喷镀管内并自各喷孔均匀喷洒出带有金属离子的电解液，该喷镀管电连接阳极电性，并使被电镀件为阴极并连续输送通过各喷镀管，将金属离子还原沉积在阴极的被电镀件上穿设的小孔孔壁上。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是以往槽状浸泡式电镀法的示意图；

图2是本发明的方法较佳实施例的示意图；

图3是本发明的方法较佳实施例的二次元喷镀(还原)***的局部示意图；

图4是本发明方法产生电镀用金属离子的第一较佳实施例的示意图；

图5是本发明方法产生电镀用金属离子的第二较佳实施例的示意图。

如图2所示，本发明主要是将电镀过程的金属离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***2及二次元喷镀(还原)***3。

该一次元电解(离子供应)***2是利用电解方法使金属离子释放在适当的电解液21中，并抽取含有金属离子的电解液21提供给二次元喷镀(还原)***3所需的金属离子。

该二次元喷镀(还原)***3提供多数个设在被电镀件4输送路径上的喷镀管31，各喷镀管31上连续以适当的间隔设有多数个并排的喷孔311，将含有金属离子的电解液21分别导入各喷镀管31内并自其各喷孔311均匀喷洒出带有金属离子的电解液21，该喷镀管31电连接阳极电性，并使该被电镀件4为阴极并连续输送通过各喷镀管31，该喷镀管31喷洒在被电镀件4上的电解液21中的金属离子会还原沉积在阴极的该被电镀件4表面上，特别是能均匀地喷洒在该被电镀件4上穿设的小孔411的孔壁(图3所示)，就可达到该被电镀件4表面及其小孔孔壁连续均匀电镀的目的。另外，在该喷镀管31下方提供一个电镀液回流槽32，可收集消耗掉金属离子的电解液21并再循环抽取回流至该一次元电解(离子供应)***2中去补充金属离子。

该一次元电解(离子供应)***2可充分提供电镀用的金属离子，本发明以两个较佳实施例说明其产生金属离子的方法：

第一种方法，如图4所示，利用阳极解离金属离子的效率高于金属离子在阴极还原沉积的效率来产生含有金属离子的电解液，其方法是将可电解金属22置入多数个浸在可电解金属22金属盐溶液中的非消耗性篮框23中，该篮框23可以是一种如钛合金的金属篮框，只提供导电作用而非消耗作用，且该各篮框23间隔连接至一阴阳极可逆直流供应器24(如图2)，该阴阳极可逆直流供应器24能使各篮框23分别产生正、负极直流电，而经过一段设定的时间后交换极性，使该各篮框23内的可电解金属22交替在阳极时消耗产生的金属离子，而利用阳极解离金属离子的效率高于在金属离子在阴极还原沉积的效率，同时在金属离子欲沉积在阴极时逆转极性，使阴极转为阳极释放出金属离子且反向再推回金属离子，使电极的极性可以交替变更，而交相释放金属离子，以产生含有金属离子的电解液21，将含有金属离子的电解液21抽出就可以提供该二次元电镀(还原)***3所需的金属离子，而该交替消耗的阳极金属可避免在同一电极解离金属使阳极消耗过快的缺点，拉长补充可电解金属的时间，也可避免该电解液21中的金属离子还原沉积在阴极上的缺点。

第二种方法，如图5所示，是在电解槽的阳极25及阴极26之间设置一个电透析膜27，该可电解金属22设有阳极25并浸在电解液21中，阴极26则是一导电性电极28并浸在导电性的稀酸溶液29中，该电透析膜27具有不让金属离子通过且能导电的特性，且能维持该阳极25与阴极26的电性连接通路，因此连接该阳极25的可电解金属22可以持续释放离子在电解液中，但会被该电透析膜27隔开不会沉积在该阴极26的电极28上，使该电解液21充满金属离子，将该含有金属离子的电解液21抽出就可以提供该二次元电镀(还原)***3所需的金属离子。

如图2、3所示，该被电镀件4以双面电镀的PC板41为例，在该一次元电解(离子供应)***2内以铜金属为正电极并在该电解液21解离出铜离子，含有铜离子的电解液21经过循环泵51抽取至该分离的二次元喷镀(还原)***3，并导入多数个上、下对应设在该PC板41输送路径上的喷镀管31内且从该喷镀管31喷孔311均匀喷洒出带有金属离子的电解液21在PC板的上、下板面，使喷洒的电解液形成一道连续的水帘，该喷镀管31是电连接阳极电性，提供电镀时的阳极电性，所以该喷镀管31必须是非电解消耗性的材料，可以是钛合金的金属，只提供该电解液21的电性而本身不产生化学反应或解离金属离子，且该PC板41的连续输送是由多数个连续间隔着各喷镀管31排列的输送滚轮52输送，而在适当位置的滚轮52是连接阴极电性的阴极导电轮53，使通过该喷镀管31的PC板41成为阴极的电性，藉此，该喷镀管31喷洒在PC板41上电解液21的铜金属离子会沉积在阴极的PC板41上，使该PC板41上所穿设的数个小孔的孔壁电镀均匀，所以，使该PC板41连续通过该多数个喷镀管31，就可将该PC板41的各小孔孔壁连续电镀上一层铜镀层；而在喷镀时流下的电解液21，经由设在下方的该电镀液回流槽32收集后，再由该循环泵51抽取循环回流至一次元电解(离子供应)***2中去补充金属离子。

藉由上述构造，本发明将电镀的金属离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***2及二次元喷镀(还原)***3，并利用该一次元电解(离子供应)***2持续产生包含有可电解金属离子的电解液21，及持续供应连续输送的PC板41或被电镀件4电镀所需的金属离子，使该被电镀件4或PC板41及其上的各小孔孔壁能直线自动连续输送并且进行快速电镀，本发明所能达到的功效如下：

一、利用喷镀管31所喷出电解液21的水柱，能破坏在阴极的PC板41小孔内所产生及附着的气泡，并不断地提供新的电解液，克服一般浸泡式被电镀件4小孔孔壁内气泡无法消除的缺点，使该被电镀件4(特别是印刷电路板)小孔的孔壁电镀均匀。

二、克服该PC板41的小孔孔壁无法电镀或电镀不均匀的缺点，使该PC板41在电镀过程中的次品率减低，可降低电子工业的成本及提高竞争力。

三、阴极的PC板41通过阳极喷镀管的平行电解液水柱，使其板面面积被连续平行对流喷出的电解液水帘所覆盖(接触水帘的板面才能电镀)，使镀层均匀地镀覆在该被电镀件4的各小孔孔壁内，没有以往因工件与电极尺寸差异所造成的尖端放电效应。

四、利用分离的该一次元电解(离子供应)***2及二次元喷镀(还原)***3，达到该被电镀件4如印刷电路板的小孔孔壁连续式快速电镀，使电镀作业完全自动化，可提高生产效率，降低成本的目的。

Claims (8)

1、一种喷射式电镀法，将电镀过程的金属离子供应与还原分离为一次元电解(离子供应)***及二次元喷镀(还原)***，其特征在于：

该一次元电解***是利用电解方法使金属离子释放在电解液中，并抽取含有金属离子的电解液提供给二次元喷镀***所需的金属离子；

该二次元喷镀***提供二个以上设在被电镀件输送路径上的喷镀管，该喷镀管电连接阳极电性，并使该被电镀件为阴极并连续输送通过各喷镀管，将该含有金属离子的电解液分别导入各喷镀管内并由该喷镀管将电解液喷洒在被电镀件上，喷洒在被电镀件上的电解液中的金属离子还原沉积在阴极的被电镀件上，消耗掉金属离子的电解液则回收并循环回流至该一次元电解***中去补充金属离子。

2、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该二次元电镀***的各喷镀管上连续间隔地设有二个以上并排且用于喷洒电解液的喷孔。

3、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该二次元电镀***的各喷镀管下方是一个收集电解液的电镀液回流槽。

4、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该二次元电镀***的各喷镀管是钛合金金属。

5、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该被电镀件的连续输送方法是提供二个以上连续间隔排列的输送滚轮以输送被电镀件，且一滚轮是连接阴极电性使通过的被电镀件成为阴极的阴极导电轮。

6、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该二次元电镀***中，各电镀槽的各喷镀管设在各电镀槽中的被电镀件输送路径的上方及下方。

7、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该一次元电解***具有一个阴阳极可逆直流供应器，分别电连接二个以上浸在金属盐溶液中的可电解金属，并使各金属的极性可交替变更，且交互释放金属离子在电解液中。

8、如权利要求1所述的喷射式电镀法，其特征在于：

该一次元电解***在该电解槽的阳极及阴极之间设置一个电透析膜，以可电解金属为阳极并浸在该电解液中，阴极是一个导电性电极并浸在导电性的稀酸中，该电透析膜使金属离子不能通过且能导电，并维持该阳极与阴极的电性连接，使阳极可以持续释放离子在该电解液中，并使该电解液充满金属离子。

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