凹印制版工艺中电镀占有承前启后的作用,而酸性硫酸盐镀铜生产中出现故障的几率最大,比如打针、起皮、铜点等等常见的故障,引起这些故障的原因千奇百怪,因此对电镀工艺控制提出了更高的要求,而生产中又不可避免的产生或带入一些杂质尤其需要重视,比如添加剂分解或添加过多引起有机杂质的问题,还有就是镀液中无机杂质过多的问题等等。
1、有机杂质
对酸性镀铜液中的添加剂,通常采取勤加、少加的原则,避免一次性加入过多的添加剂。如果添加剂加入量过多,在镀铜液温度高时添加剂足量,但在镀铜液冷下来后则添加剂就显得过量了,这时的添加剂就起到了有机杂质的影响,而有经验的电镀师傅一般在冬天时采用添加下限,夏天时采用添加上限。
镀液中的添加剂(有机杂质)如果稍多可以通过电解的方法消耗或者停止补加自然消耗,也可以通过加入少量双氧水破坏部分添加剂(一般不建议使用双氧水),再进行调整,但双氧水加入量不宜过多,且应在强烈搅拌下并稀释10倍以上加入。需要注意的是双氧水对早期的MN型添加剂的破坏能力很差,会造成镀液中整体添加剂比例的失调。
如果有机杂质过多,这时只能采取活性炭粉大处理的方法来除去镀铜液中的有机杂质。在大处理时应注意:
(1)能不加氧化剂只加活性炭粉吸附即可时,则尽量避免在镀铜液中加氧化剂(如双氧水、高锰酸钾等),因为加入的氧化剂稍不慎可能未除尽有机杂质,甚至会使后加入的添加剂再度被破坏,短时间很难调至正常;
(2)双氧水氧化性比高锰酸钾弱,其分解产物为无害的水。但是二者均有其优劣性,双氧水加入量、分解程度难以控制,而高锰酸钾克服双氧水劣势的同时又会引入其它的杂质(二氧化锰、锰酸钾),因此非必要时,仍以加双氧水为好;
(3)加入氧化剂(尤其是双氧水)破坏镀铜液中有机杂质时,务必加热到70℃~75℃,强烈搅拌1 h以上,否则一是氧化不彻底,二是残存物除不尽,因此必须备有加热装置用于加热;
(4)一般来讲,大处理要采用优质活性炭(建议采用西陇化工产500g纸盒包装的化学纯级或者从我公司购买),在处理彻底后应补加添加剂,但有时处理并不彻底,则应通过霍尔槽试验来确定添加剂加人量。
2、氯离子
在酸性镀铜液中,氯离子是不可或缺的基础成分,可以降低镀铜层的应力,提高镀铜层的韧性,同时适量的氯离子还能提高镀铜层的光亮度和整平性(一般将氯离子当做2#添加剂使用)。但它的含量过高时(≥160ppm),一方面添加剂消耗量增大,另一方面使阳极铜球发白,氯离子更高时电压升高电流降低。
去除氯离子的方法参考上一篇《长时间停用的酸铜镀槽氯离子含量升高的原因分析》
3、油类杂质
镀铜液中油类杂质会使镀铜层发花或发雾,产生针孔,严重时影响镀铜层的结合力。去除油类杂质一般先用乳化剂将油乳化,然后用活性炭粉将乳化了的油和过量的乳化剂吸附除去。处理步骤如下:
(1)镀液外置,在搅拌下加人溶解好的十二烷基硫酸钠0.3~0.5g/L(用量视油污的多少而定或实验测试用量),搅拌60min左右;
(2)加入3~5g/L活性炭粉,继续搅拌30min左右,接下来静置过滤,根据霍尔槽实验补充添加剂,试镀。
4、铁杂质
凹版镀铜液中铁杂质的来源,主要是版辊筒端面铁氧化物溶解、密封不好漏液、版辊不慎掉人镀槽、镍层过薄铜铁置换等产生铁杂质。一般而言对于制版电镀铁杂质不会造成太大的影响,但是铁杂质过多会降低镀铜液的阴极电流效率,较多的铁杂质会影响镀铜层的结构,形成不均匀的镀铜层。同时需要注意的是有很多公司的镀铜液在做分析测试时,测出的波美度与成分含量不匹配的问题,主要原因在于其中的杂质含量偏高,尤其铁离子偏高。
镀铜液中铁杂质的去除目前没有太好的方法,当镀液中铜含量偏低(硫酸铜≤100g/L)时,可用以下方法处理:
(1)向镀液中加入l~2ml/L 30%的双氧水,使镀液中Fe2+离子氧化为Fe3+;
(2)将镀液加热至65~70℃,保温2小时以上;
(3)将镀液外置,在搅拌条件下,用氢氧化铜【Cu(OH)2】提高镀液的pH至5左右,使镀液中三价铁离子(Fe3+)生成氢氧化铁【Fe(OH)3】沉淀;
(4)加入2~3g/L活性炭粉,搅拌30分钟以上,静置后过滤;
(4)用硫酸提高溶液的酸度(降低镀液pH),按分析值调整镀液成分;
(5)根据霍尔槽实验确定补充的添加剂量,搅拌均匀后即可电镀。
此法在提高镀铜溶液pH值时,相当于补充了硫酸铜(H2SO4+Cu(OH)2=CusO4+2H2O),但也中和了镀液中的硫酸,所以在沉淀除掉铁杂质以后,还需补充硫酸,使溶液保持足够的酸度。此法适用于镀铜液中硫酸铜含量偏低的情况,其它情况可用稀释镀液来降低铁杂质的含量(稀释后再补充其他成分)。
5、镍杂质
凹版酸性镀铜液中镍杂质的来源,主要是外界带入,如导辊两端附着的硫酸镍、氯化镍结晶未清洗干净等。镍杂质对镀铜层的外观影响不大,但是由于镍原子与铜原子原子系数、原子半径相近,极易形成均匀的置换固溶体,提高镀铜层的局部硬度,进而影响后续的电雕过程,容易造成打针。
对于镍离子的带入应注意入槽前的清洗,尽量减少或者避免带入。
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