一种电镀阳极反镀的解决案例

2019-03-14 01:28盛长忠丁启恒

盛长忠丁启恒

（深圳市荣伟业电子有限公司，广东深圳 518116）

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电路板发展对电路板工厂的制程能力提出了越来越高的要求，如今线宽/线距为50～75 μm（2～3 mil）、10：1甚至更高的厚径比，使用的物料和设备的要求也越来越专业。早前电路板设备在生产过程中逐渐的显现出短板，对现今的电路板制造已力不从心，工厂不得不升级改造或淘汰。

客户A为节约成本在工厂组建初期采购了一套国内电镀设备，由于设计不十分合理，在长期的生产过程中一直存在电镀铜厚不够、阳极电镀上铜、锡等问题，这些问题长期困扰着客户，工厂多年努力并请药水供应商协助查找问题的根源均未果，问题根源找到后的改造又是一笔很大的费用。

电镀铜和电镀锡的阳极挂篮上有不同程度的金属反镀，表现为靠近阳极杆的一侧电镀上铜、锡，靠阴极的一侧呈电镀阳极的正常颜色，且数量众多（如图1）。

统计近一年以来图形电镀线电镀铜、锡缸阳极反镀的数量（见表1）。

图1 阳极挂篮反镀上铜（a）、锡(b)的图片

表1 图形电镀铜缸、电镀锡缸阳极反镀情况及处理措施

针对如此烦人的问题，经多方了解和求助，从行业杂志《印制电路信息》中了解到此类阳极反镀的专业名称叫着“双极化”[1]，其概念如下：

当一个金属电极同时存在阴极反应和阳极反应时，这个金属电极就称为双性电极，在双性电极的两个不同表面上同时发生阴、阳极反应的现象称为双极化现象。

电镀槽液中阳极挂篮和阳极导电杆接触不良，有电阻存在，那么这个阳极挂篮和阳极导电杆之间就会有电位差（酸性镀铜的电位差为0.6 V左右），这时该阳极挂篮就形成一个双极性电极。面向阳极导电杆的一侧作为阴极被镀上金属，呈现被镀金属的颜色；面向阴极方向的还是阳极，正常溶解，呈现作为阳极应有的阳极膜的颜色。

主要预防措施：（1）清洁导电阳极杆和阳极挂篮挂钩，保证阳极挂篮和导电阳极杆的良好电气连接；（2）及时补加阳极铜球、锡球，保证阳极金属之间的紧密接触；（3）保证夹具和阴极铜巴的良好接触。

根据以上阳极反镀的原理和预防措施的指导，对现场的各个环节进行点检、排查，发现电镀线阳极挂篮的挂钩设计不合理，与行业所使用的标准阳极挂篮的挂钩差别较大，阳极袋套上后容易将挂钩一起包裹住，影响阳极挂篮和阳极导电杆的有效接触（如图2、图3）。

图2 电镀设备配置的阳极挂篮

图3 行业标准的阳极挂篮

由于设备本身设计上存在的缺陷整改所需的成本、工时都耗费巨大，且要停工停产，本着节约成本、高效快速解决问题的原则，只能在原阳极挂篮的基础上做小的改动，以期达到用最小的成本完成改善的目的。

根据行业标准的阳极挂篮结构，对现有的阳极挂篮的挂钩处做小的改动，加装一块与挂篮同材质的弹片，达到阻隔阳极袋的作用，使阳极袋不能包裹到阳极挂篮的挂钩处，不再影响阳极挂篮与阳极导电杆的接触。

验证阶段分别取一个铜缸的一个整阳极导电杆（共28个阳极钛篮）和一个锡缸中两个整阳极导电杆（共56个阳极锆篮）做改造（如图4）。

图4 简易改造后的阳极挂篮挂钩

以上铜缸和锡缸共84个阳极挂篮改造后，分别放入选定的图形电镀铜缸和锡缸，正常的使用3个月做效果总结评估，在此期间也需不定时观察是否有反镀上金属。

分别将改造试用的28个钛篮和56个锆篮放置于2#图电线的1#铜缸和2#锡缸内，验证改造的效果，结果为此84个阳极挂篮均没有反镀上金属。铜、锡缸的阳极挂篮改造及3个月的验证试用，两批更改后的阳极挂篮均未出现反镀现象，未更改的铜、锡缸阳极挂篮仍然有阳极反镀问题。

经过小批量共84个阳极挂篮的改造验证合格，且是用最小的成本，不影响生产的情况下成功解决了长期以来困扰电镀工序的一大难题。经领导决定按照行业标准的阳极挂篮方案全部分批次将所有阳极挂篮的挂钩安排改造，阳极挂篮的主体部分不作改动，改造后至今一年多未出现有阳极反镀的问题。

通过此次电镀阳极反镀问题的长期跟进、产生原理的认知、问题产生点的筛查、改善措施的提出与验证、问题的真正解决等一系列长期的过程，再次说明设备在PCB生产制程中的专业性、设计的完善性、合理性是非常重要的。

（1）设备设计的重要性、完善程度对PCB的制程影响非常大，不合理的设计所带来的制程缺陷是无法用其他物料、工艺弥补的，即使可以也是个别的且付出高昂的代价；

（2）设备设计上的缺陷通常是比较隐秘的，不易发现且长期存在，一旦发现、解决即一劳永逸，也许在设备的安装、使用初期发现不了缺陷，使用随着使用时间的增长，其不足的地方一定会显现出来；

（3）设备设计上的缺陷对生产制程的影响是长期的、烦人的，要真正解决需付出大量的精力去观察、查找问题点、长期的试验验证，甚至求助同行前辈的指导和帮助，且解决所需的费用也非常昂贵。