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印刷线路板用垂直输送式连续电镀装置的现状

供稿:工控网 2007/9/26 11:09:00

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垂直输送式连续电镀装置,是一种不用挂具的连续输送印制线路板、在高电流密度下实施高品质的电镀、并重视到环境问题的新型专用电镀装置。本文将介绍装置的概要及举例介绍改善后的膜厚分布。
1前言
近年来,小型的日用电器、个人计算机等的需要成为时代潮流,随着电子器材的高密集化,高密度、薄的印刷线路板(~1 mm以下)的需求变得越来越大。要求高品质产品时,不可避免要求一定的膜厚分布,同时在形成连通导孔等的内层线路时必需要求是平整的电镀面。在提高以上所述电镀品质的同时,为了满足降低成本,及环境问题方面的要求,促使我们开发出了无挂具的连续电镀装置。
不用挂具将印刷线路板一件一件连续的输送方法,可实现经济的自动上下料,节省人力,达到降低成本的目的。另外,能使每块线路板在完全相同的条件下,进行电镀处理从而使品质均一化。与传统的大型挂具上挂上数块线路板的行车型电镀装置相比,该装置可利用遮蔽板较容易得到最佳之电流分布,并可进行均一电镀;高电流密度下进行电镀,可提高生产性;同时,因不用挂具,可减少带出量从而削减排水量。印制线路板用连续电镀装置可分为水平输送型和垂直输送型两大类。水平输送型从80年代初的称为孔内洗净去污装置,发展为80年代后半期的薄镀用电气电镀装置。在那之后,不存在粗糙及可溶性阳极的维护管理问题的垂直输送式连续电镀装置被建议出来。
最近、各公司都对垂直输送式连续电镀装置进行发表宣传,实际上很多装置已经使用于生产线。
本文就无挂具垂直输送式速细电镀装置进行了分类并整理了其特征。同时也与传统装置相比,发现电镀膜厚的均一性得到很大的改善。
2装置的种类和特征
垂直输送式连续电镀装置根据印刷线路板的输送形态不同,主要可分为:推进输送式、上部夹具垂直移动 式、下部夹具垂直移动式三种类型。接下来开始介绍各装置的概要及特征。
2-1推进输送式连续电镀装置
是传统推进型自动电镀装置的改良型。将其改良成在阴极架上安装夹具,不用挂具一块一块的输送线路板。改装置追加了线路板出入槽的导向机能,为调整电镀槽内线路他的间隔,而增加了辅助输送机构、并追加了用于高电流密度电镀的喷流装置。
将每块线路板的上端安装在2-4的夹具部位。薄的线路板方面有时需要在专用的框形治具上附加台架。吊架上被夹具固定的线路板反复上升、移动、下降,进行电镀前处理。前处理吃进行脱脂、微蚀、酸洗等处理。进入电镀槽后,要先调猪进入电镀槽的线路板间的距离(20mm以下)利同带齿传动带或滚子链条使工件布电镀槽内,边平行移动边电镀。电镀槽内设置了工件停振装置及喷流管,为使电流分布平均,还设置了遮蔽板等装置。到达电镀槽末端的线路板再次反复上升、移动、下降,进行彻处理(防变色,干燥等)后,下料。空的挂具在返回时将析出的铜进行剥离,再次回到上料部。
推进输送式的特征,一是:装置成本便宜,二是:装置的维护管理容易。但是薄线路板如无挂具的话,输送会有困难,框形的治具是必要的。同时针对线路板的移动方向,板面尺寸变化的应变上受框形治具尺寸的影响,而有一定的限制。另外,因为电镀槽的上部是开放的,在阴极的摆动接点或有摆动轨道时,可能会因为摩擦产生的粉末掉入电镀液中,造成电镀粗糙。作业环境较传统的行车型电镀装置有所改良,但仍不及密闭型的连绩电镀装置。
2-2上夹具式连续电镀装置
该装置是用固定或半固定的多个夹具,将线路板的上端夹住,连续水平移动来输送工件的装置。电镀液由下部的储槽,用泵移送到上部的处理槽,工件进出电镀槽口处,设置了液停止装置。工件的间隔在上料部进行调整。电镀槽内和推进输送式一样,设置喷流装置及液流导向等装置。
由水平输送带运送过来的线路板在调整使每一块线路板间的间隔后,用夹具将工件上端夹住。钳位器的构造与推进输送式基本相同,有仅作平行移动型,将钳位器以一定角度(100mm以下)固定与链条的类型。
电镀槽内设置了用于薄线路板的导槽及为使电流分布均一化的遮蔽板。由工件下部抽出电镀液,利用液流防止工件摇摆的方案,向线路板供电。有与推进输送式同样的方式,及在阴极棒上安装弹片或气动开关进行供电的方式。在下料部工件再次返回水平运输带,夹具上析出的 铜与推进输送式同样在返回侧被剥离。上夹具式的特征是与推进输送式相比可以不用挂具输送薄的线 路板(至0.2mm),根据线路板的前进方向的尺寸变化,在调整线路板的间隔时也有利。可调整 10mm的间隔。同时,可使用多轨道型电镀装置,在少量的装置空间可提高生产性。但是因为电镀槽的上部同样有较多的开放空间,与推进输送式一样,有可能发生电镀粗糙的问题;作业环境方面也较密闭型电镀装置差。装置的维护管理及成本方面,可以说处于推进输送式及下夹具式之间。
2-3下夹具垂直移动式例
该装置是仅在电镀槽内在线路板下端,用特殊的皮带夹住工件的输送装置。处理槽的构造与上夹具式同样是从下部的储槽,用泵将电镀液抽到电镀槽的构造。在处理槽的出入口,安装有配线管运送机能的装置,线路板的间隔调整机能,将为于电镀槽前的线路板的间隙调整至5-10mm。
在自动上料部,每一块用水平皮带运输来的线路板垂直运转之后,根据其自然落下的情况来决定线路板的下端位置。要调整运送之线路板间的间隙至一定。前处理部、边运输工件边喷洗
进行高速处理。在电镀槽前的他置控制部再次调整线路板下端及间隙。利用输送给电输送带夹住线路板下端4-7mm处进行输送。输送供电输送带以40mm的角度与供电接点相接。输送供电输送带为循环输送带。析出在接点上的铜在辅槽中被电解剥离。线路板在后处理部被再次输送、处理。在自动下料部,被一块块分开再返回到水平输送带。
下夹具式的特征是:第一,不用挂具可输送薄的线路板(厚度:0.1mm),可使用月产3万平方米的量产设计;因其是密闭构造,作业环境良好。因为采用了封闭滚轴,大幅减少了带出量。即使线路板的尺寸有变化,也能长时间保持间隔一定。同时,利用电脑所得出的电流分布的分析结果,来进行对遮蔽板的自动控制,从而可获得极佳之膜厚分布。极少产生粗糙情况,可进行高品质的电镀。另外,阳极球可在生产中进行安全的补加。但是,该设备的维护管理较其它设备复杂,装置的成本也是最高的。3无挂具连续电镀装置的表面膜厚分布
上夹具方式,下夹具方式,作为连续输送式电镀装置的共同特点是:因线路板所经过路线相同,在同样条件下进行电镀,因此工件前进方向的膜厚分布良好,基板间的间隙极少发生不均的情况。电镀膜厚的不均基本上可看到是发生在纵向。因此,接下来介绍线路板的纵向表面膜厚分布。电镀液方面,各装置均使用高电流密度的以低铜浓度、高硫酸浓度为基本组成的添加剂,浴温一般为25-30℃。在使用不溶性阳极或PR脉冲电源时,必须分别使用专用的添加剂。
上部欠具式连续电镀装置,基板高度为610mm、阴极电流密度为5A/dm2,进行40分钟电镀后的膜厚分布。曲线图左端是被夹具固定的工件上端。靠近上端20mm的位置处为平均膜厚的约80%左右,靠近下端10mm的位置处为平均膜厚的约130%,靠近两端50mm内的膜厚分布,显示出在±10%以内的良好值。夹具部分的膜厚不足是受钳位器的大小,形状及电镀液的深度左右。改善方面是尽量将钳位器的保护胶,较深地沉入电镀液,利用遮蔽板控制电流分布。另外,下端部的膜厚方面,如在阳极和阴极侧的适当位置设置遮蔽板的话、可确保膜厚一定。同时,可通过消除下端电流集中性,来
更进一部提高电流密度。
使用下夹具式连续电镀装置,在最适当遮蔽条件时的膜厚分布图。是高度为510mm线路板,阴极电流密度7A/dm2,进行约20分钟电镀的结果。曲线图左端是被夹具固定的工件下端,10mm的位置处为平均膜厚的80%,从下端 20mm到上端50nm的位置显示出±6%的良好结果。
使用下部夹具式连绩电镀装置,是对高度不同的线路板(304mm, 405mm,及510mm)在电流密度7A/dm2。进行电镀时对垂直方向的膜厚的测定结果。因上部的遮蔽是被自动调节于阴极和阳极的最适当位置,因此完全没有受线路板尺寸变化的影响得到了良好的结果。14)~16)
F20~F210:表面的从先端开始的位置[mm]
B20~B210:反面的从先端开始的位置[mm]
F5~F203:表面的从先端开始地位置[mm]
B5~B203:反面的从先端开始的位置[mm]
4 总结
垂直输送式电镀装置与传统的行车型电镀装置相比,可进行高电流密度的电镀,以提高生产性;更可提高膜厚分布的均匀性及印刷线路板间的均质性,还能减少带出量,创造良好作业环境。但是使用连续电镀装置上,工件的品种越多,生产效率越低。
因此请注意其不适应干少量多品种的电镀生产。同时,高电流密度的电镀膜厚分布不均,是很普遍的情况,特别是高纵深比(Aspect Ratio)的印刷线路板,随着移动过程,电荷的移动也是均速,利用喷洗装置来进行改善是很困难的。但是, 可通过使用脉冲电源来改善膜厚分布。另外,我们期待通过使用不溶性阳极来解决粗糙及溶解方面的问题,但现实中因使用铜离子补充的成本较高,所以不被普及。最后将各种垂直输送式连续电镀装置的现状及以后的发展进行综合评述。
推进输送式装置对于尺寸一定的非薄板电镀,在膜厚不均方面要求宽松的情况下,是成本最低廉的装置。今后在膜厚分布方面很可能得到改善,但在不用挂具来输送薄板方面,预计是相当困难的。上夹具式连续电镀装置属于中间类型,很难说有特别的优点。但它利用多轨装置的并列运送工件的方法,在节省空间及提高生产件方面,有其一定的吸引力,期望今后有所改良。
下夹具式连续电镀装置在不用挂具输送薄板(板厚度:0.1mm)方面,及对膜厚分布和电镀平整程度要求高的电镀生产中有利。同时,与水平输送式的化学镀钢设备可完全结合成为一体化设备。今后在装置的价格和维<

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