印刷線路板用垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置的現(xiàn)狀
| 垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置，是一種不用掛具的連續(xù)輸送印制線路板、在高電流密度下實(shí)施高品質(zhì)的電鍍、并重視到環(huán)境問題的新型專用電鍍裝置。本文將介紹裝置的概要及舉例介紹改善后的膜厚分布。 1前言 近年來，小型的日用電器、個人計(jì)算機(jī)等的需要成為時代潮流，隨著電子器材的高密集化，高密度、薄的印刷線路板（～1 mm以下）的需求變得越來越大。要求高品質(zhì)產(chǎn)品時，不可避免要求一定的膜厚分布，同時在形成連通導(dǎo)孔等的內(nèi)層線路時必需要求是平整的電鍍面。在提高以上所述電鍍品質(zhì)的同時，為了滿足降低成本，及環(huán)境問題方面的要求，促使我們開發(fā)出了無掛具的連續(xù)電鍍裝置。 不用掛具將印刷線路板一件一件連續(xù)的輸送方法，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的自動上下料，節(jié)省人力，達(dá)到降低成本的目的。另外，能使每塊線路板在完全相同的條件下，進(jìn)行電鍍處理從而使品質(zhì)均一化。與傳統(tǒng)的大型掛具上掛上數(shù)塊線路板的行車型電鍍裝置相比，該裝置可利用遮蔽板較容易得到******之電流分布，并可進(jìn)行均一電鍍；高電流密度下進(jìn)行電鍍，可提高生產(chǎn)性；同時，因不用掛具，可減少帶出量從而削減排水量。印制線路板用連續(xù)電鍍裝置可分為水平輸送型和垂直輸送型兩大類。水平輸送型從80年代初的稱為孔內(nèi)洗凈去污裝置，發(fā)展為80年代后半期的薄鍍用電氣電鍍裝置。在那之后，不存在粗糙及可溶性陽極的維護(hù)管理問題的垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置被建議出來。 最近、各公司都對垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置進(jìn)行發(fā)表宣傳，實(shí)際上很多裝置已經(jīng)使用于生產(chǎn)線。 本文就無掛具垂直輸送式速細(xì)電鍍裝置進(jìn)行了分類并整理了其特征。同時也與傳統(tǒng)裝置相比，發(fā)現(xiàn)電鍍膜厚的均一性得到很大的改善。 2裝置的種類和特征 垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置根據(jù)印刷線路板的輸送形態(tài)不同，主要可分為：推進(jìn)輸送式、上部夾具垂直移動 式、下部夾具垂直移動式三種類型。接下來開始介紹各裝置的概要及特征。 2-1推進(jìn)輸送式連續(xù)電鍍裝置 是傳統(tǒng)推進(jìn)型自動電鍍裝置的改良型。將其改良成在陰極架上安裝夾具，不用掛具一塊一塊的輸送線路板。改裝置追加了線路板出入槽的導(dǎo)向機(jī)能，為調(diào)整電鍍槽內(nèi)線路他的間隔，而增加了輔助輸送機(jī)構(gòu)、并追加了用于高電流密度電鍍的噴流裝置。 將每塊線路板的上端安裝在2-4的夾具部位。薄的線路板方面有時需要在專用的框形治具上附加臺架。吊架上被夾具固定的線路板反復(fù)上升、移動、下降，進(jìn)行電鍍前處理。前處理吃進(jìn)行脫脂、微蝕、酸洗等處理。進(jìn)入電鍍槽后，要先調(diào)豬進(jìn)入電鍍槽的線路板間的距離（20mm以下）利同帶齒傳動帶或滾子鏈條使工件布電鍍槽內(nèi)，邊平行移動邊電鍍。電鍍槽內(nèi)設(shè)置了工件停振裝置及噴流管，為使電流分布平均，還設(shè)置了遮蔽板等裝置。到達(dá)電鍍槽末端的線路板再次反復(fù)上升、移動、下降，進(jìn)行徹處理（防變色，干燥等）后，下料?？盏膾炀咴诜祷貢r將析出的銅進(jìn)行剝離，再次回到上料部。 推進(jìn)輸送式的特征，一是：裝置成本便宜，二是：裝置的維護(hù)管理容易。但是薄線路板如無掛具的話，輸送會有困難，框形的治具是必要的。同時針對線路板的移動方向，板面尺寸變化的應(yīng)變上受框形治具尺寸的影響，而有一定的限制。另外，因?yàn)殡婂儾鄣纳喜渴情_放的，在陰極的擺動接點(diǎn)或有擺動軌道時，可能會因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的粉末掉入電鍍液中，造成電鍍粗糙。作業(yè)環(huán)境較傳統(tǒng)的行車型電鍍裝置有所改良，但仍不及密閉型的連績電鍍裝置。 2-2上夾具式連續(xù)電鍍裝置 該裝置是用固定或半固定的多個夾具，將線路板的上端夾住，連續(xù)水平移動來輸送工件的裝置。電鍍液由下部的儲槽，用泵移送到上部的處理槽，工件進(jìn)出電鍍槽口處，設(shè)置了液停止裝置。工件的間隔在上料部進(jìn)行調(diào)整。電鍍槽內(nèi)和推進(jìn)輸送式一樣，設(shè)置噴流裝置及液流導(dǎo)向等裝置。 由水平輸送帶運(yùn)送過來的線路板在調(diào)整使每一塊線路板間的間隔后，用夾具將工件上端夾住。鉗位器的構(gòu)造與推進(jìn)輸送式基本相同，有僅作平行移動型，將鉗位器以一定角度（100mm以下）固定與鏈條的類型。 電鍍槽內(nèi)設(shè)置了用于薄線路板的導(dǎo)槽及為使電流分布均一化的遮蔽板。由工件下部抽出電鍍液，利用液流防止工件搖擺的方案，向線路板供電。有與推進(jìn)輸送式同樣的方式，及在陰極棒上安裝彈片或氣動開關(guān)進(jìn)行供電的方式。在下料部工件再次返回水平運(yùn)輸帶，夾具上析出的 銅與推進(jìn)輸送式同樣在返回側(cè)被剝離。上夾具式的特征是與推進(jìn)輸送式相比可以不用掛具輸送薄的線 路板（至0．2mm），根據(jù)線路板的前進(jìn)方向的尺寸變化，在調(diào)整線路板的間隔時也有利。可調(diào)整 10mm的間隔。同時，可使用多軌道型電鍍裝置，在少量的裝置空間可提高生產(chǎn)性。但是因?yàn)殡婂儾鄣纳喜客瑯佑休^多的開放空間，與推進(jìn)輸送式一樣，有可能發(fā)生電鍍粗糙的問題；作業(yè)環(huán)境方面也較密閉型電鍍裝置差。裝置的維護(hù)管理及成本方面，可以說處于推進(jìn)輸送式及下夾具式之間。 2-3下夾具垂直移動式例 該裝置是僅在電鍍槽內(nèi)在線路板下端，用特殊的皮帶夾住工件的輸送裝置。處理槽的構(gòu)造與上夾具式同樣是從下部的儲槽，用泵將電鍍液抽到電鍍槽的構(gòu)造。在處理槽的出入口，安裝有配線管運(yùn)送機(jī)能的裝置，線路板的間隔調(diào)整機(jī)能，將為于電鍍槽前的線路板的間隙調(diào)整至5-10mm。 在自動上料部，每一塊用水平皮帶運(yùn)輸來的線路板垂直運(yùn)轉(zhuǎn)之后，根據(jù)其自然落下的情況來決定線路板的下端位置。要調(diào)整運(yùn)送之線路板間的間隙至一定。前處理部、邊運(yùn)輸工件邊噴洗 進(jìn)行高速處理。在電鍍槽前的他置控制部再次調(diào)整線路板下端及間隙。利用輸送給電輸送帶夾住線路板下端4-7mm處進(jìn)行輸送。輸送供電輸送帶以40mm的角度與供電接點(diǎn)相接。輸送供電輸送帶為循環(huán)輸送帶。析出在接點(diǎn)上的銅在輔槽中被電解剝離。線路板在后處理部被再次輸送、處理。在自動下料部，被一塊塊分開再返回到水平輸送帶。 下夾具式的特征是：第一，不用掛具可輸送薄的線路板（厚度：0．1mm），可使用月產(chǎn)3萬平方米的量產(chǎn)設(shè)計(jì)；因其是密閉構(gòu)造，作業(yè)環(huán)境良好。因?yàn)椴捎昧朔忾]滾軸，大幅減少了帶出量。即使線路板的尺寸有變化，也能長時間保持間隔一定。同時，利用電腦所得出的電流分布的分析結(jié)果，來進(jìn)行對遮蔽板的自動控制，從而可獲得極佳之膜厚分布。極少產(chǎn)生粗糙情況，可進(jìn)行高品質(zhì)的電鍍。另外，陽極球可在生產(chǎn)中進(jìn)行安全的補(bǔ)加。但是，該設(shè)備的維護(hù)管理較其它設(shè)備復(fù)雜，裝置的成本也是最高的。 3無掛具連續(xù)電鍍裝置的表面膜厚分布 上夾具方式，下夾具方式，作為連續(xù)輸送式電鍍裝置的共同特點(diǎn)是：因線路板所經(jīng)過路線相同，在同樣條件下進(jìn)行電鍍，因此工件前進(jìn)方向的膜厚分布良好，基板間的間隙極少發(fā)生不均的情況。電鍍膜厚的不均基本上可看到是發(fā)生在縱向。因此，接下來介紹線路板的縱向表面膜厚分布。電鍍液方面，各裝置均使用高電流密度的以低銅濃度、高硫酸濃度為基本組成的添加劑，浴溫一般為25-30℃。在使用不溶性陽極或PR脈沖電源時，必須分別使用專用的添加劑。 上部欠具式連續(xù)電鍍裝置，基板高度為610mm、陰極電流密度為5A／dm2，進(jìn)行40分鐘電鍍后的膜厚分布。曲線圖左端是被夾具固定的工件上端?？拷隙?0mm的位置處為平均膜厚的約80％左右，靠近下端10mm的位置處為平均膜厚的約130％，靠近兩端50mm內(nèi)的膜厚分布，顯示出在±10％以內(nèi)的良好值。夾具部分的膜厚不足是受鉗位器的大小，形狀及電鍍液的深度左右。改善方面是盡量將鉗位器的保護(hù)膠，較深地沉入電鍍液，利用遮蔽板控制電流分布。另外，下端部的膜厚方面，如在陽極和陰極側(cè)的適當(dāng)位置設(shè)置遮蔽板的話、可確保膜厚一定。同時，可通過消除下端電流集中性，來 更進(jìn)一部提高電流密度。 使用下夾具式連續(xù)電鍍裝置，在最適當(dāng)遮蔽條件時的膜厚分布圖。是高度為510mm線路板，陰極電流密度7A／dm2，進(jìn)行約20分鐘電鍍的結(jié)果。曲線圖左端是被夾具固定的工件下端，10mm的位置處為平均膜厚的80％，從下端 20mm到上端50nm的位置顯示出±6％的良好結(jié)果。 使用下部夾具式連績電鍍裝置，是對高度不同的線路板（304mm， 405mm，及510mm）在電流密度7A／dm2。進(jìn)行電鍍時對垂直方向的膜厚的測定結(jié)果。因上部的遮蔽是被自動調(diào)節(jié)于陰極和陽極的最適當(dāng)位置，因此完全沒有受線路板尺寸變化的影響得到了良好的結(jié)果。14）~16） F20～F210：表面的從先端開始的位置[mm] B20～B210：反面的從先端開始的位置[mm] F5～F203：表面的從先端開始地位置[mm] B5～B203：反面的從先端開始的位置[mm] 4 總結(jié) 垂直輸送式電鍍裝置與傳統(tǒng)的行車型電鍍裝置相比，可進(jìn)行高電流密度的電鍍，以提高生產(chǎn)性；更可提高膜厚分布的均勻性及印刷線路板間的均質(zhì)性，還能減少帶出量，創(chuàng)造良好作業(yè)環(huán)境。但是使用連續(xù)電鍍裝置上，工件的品種越多，生產(chǎn)效率越低。 因此請注意其不適應(yīng)干少量多品種的電鍍生產(chǎn)。同時，高電流密度的電鍍膜厚分布不均，是很普遍的情況，特別是高縱深比（Aspect Ratio）的印刷線路板，隨著移動過程，電荷的移動也是均速，利用噴洗裝置來進(jìn)行改善是很困難的。但是， 可通過使用脈沖電源來改善膜厚分布。另外，我們期待通過使用不溶性陽極來解決粗糙及溶解方面的問題，但現(xiàn)實(shí)中因使用銅離子補(bǔ)充的成本較高，所以不被普及。最后將各種垂直輸送式連續(xù)電鍍裝置的現(xiàn)狀及以后的發(fā)展進(jìn)行綜合評述。 推進(jìn)輸送式裝置對于尺寸一定的非薄板電鍍，在膜厚不均方面要求寬松的情況下，是成本最低廉的裝置。今后在膜厚分布方面很可能得到改善，但在不用掛具來輸送薄板方面，預(yù)計(jì)是相當(dāng)困難的。上夾具式連續(xù)電鍍裝置屬于中間類型，很難說有特別的優(yōu)點(diǎn)。但它利用多軌裝置的并列運(yùn)送工件的方法，在節(jié)省空間及提高生產(chǎn)件方面，有其一定的吸引力，期望今后有所改良。 下夾具式連續(xù)電鍍裝置在不用掛具輸送薄板（板厚度：0．1mm）方面，及對膜厚分布和電鍍平整程度要求高的電鍍生產(chǎn)中有利。同時，與水平輸送式的化學(xué)鍍鋼設(shè)備可完全結(jié)合成為一體化設(shè)備。今后在裝置的價格和維護(hù)管理方面有待改善。 參考資料 1）佐藤 敦度；ウエムラ テニカル レポ-ト 28，1（ 1993） 2）松岡 修二；ウエムラ テクニカル レポ-ト， 32， 25（1994） 3）長倉 正次；特開平 11-61495（1999） 4）石浜 貞夫：特許3025254（2000） 5）グニル ホステン；特許2044760（1999） 6）小林 秀行：持開平 10-204691（1998） 7）佐藤 敦彥，森淳；特開平5-329532（1993） 8）松岡 修二：特開平8-239797（1996） 9）佐藤 敦彥，清水 宏治；特開平 5-3195560（1993） 10）松岡 修二，情水 宏治；特開平7-316890（1995） 11）小原勝彥：ウニムラ テクニカル レポ-ト， 24，11（1992） 12）小原 勝彥；表面技術(shù)， 50， 416（1999） 13）佐藤 敦彥，清水 宏治：特開平5-320927（1993） 14）清水 宏治：エレクトロニクス突裝技術(shù)， 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