新全板电镀线设备及药水测试技术探讨

新全板电镀线设备及药水测试技术探讨
陈少昌
【摘要】The paper discusses a new panel plating equipment and medicinal liquid in two-parts study to investigate test, makes analysis on the process of procurement of equipment and open lines which request to pay attention to the details and points. It provides a clear guidance to plating engineers successfully completed the opening line of work.%文章通过讨论引进新的全板电镀线设备及药水测试两部分研究探讨，分析在采购设备和开线过程中需注意的细节和要点，清晰地指导电镀工程师顺利地完成开线工作。

【期刊名称】《印制电路信息》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】8页(P37-43,64)
【关键词】全板电镀;设备;药水;测试
【作者】陈少昌
【作者单位】深圳市励高表面处理材料有限公司，广东深圳 518000
【正文语种】中文
【中图分类】TN41
随着PCB行业的产业转移，同时有大量的设备购买和药水测试行为，选择合适的电镀设备和性价比高的药水，对于新一轮的产业发展带来了新的机遇和挑战。

而对于一个电镀制程的工程师来说，比较系统、全面地从采购设备到药水测试，摆在面
前的是一项繁重的工程。

本文通过F公司的操作阐述，在行业交流经验，提升电
镀工程师和药水服务工程师的技能水平。

在购买垂直电镀线前，首先必须制作相应地《全板电镀线设备技术协议》，内容包括：板厚及尺寸要求、电控部分、振动系统、过滤系统、冷却系统、电源部分、加热系统、系统软体、天车机架部分、周边配制等。

现以F公司为例，对相应要求
及设备功能进行描述，使之达到我们预先所需的功能和定位，顺利地完成设备验收和药水测试工作。

1.1 电镀设备部件
（1）电控部分，包括PLC程序自动系统、电源开关、马达保护开关、继电保护开关、接触器、继电器、整流机的接口及数据传送、变频器等。

一般设备商在PLC
程序自动系统中，通常采用欧姆龙品牌，马达保护开关、漏电保护开关，业界普遍采用施耐德。

个别设备厂商出于成本考虑会使用质次零件品牌，有某公司采用的电控元件曾发生电控柜起火爆炸的案例，建议慎重选择。

电控部分是电镀系统的核心，F公司对于电控部分的要求比较严格。

（2）振动和摇摆系统，包括铜缸振动、酸浸振动、清洁振动。

由于PCB向小孔径0.20 mm以下，高纵横比达到10:1以上发展，振动马达的功率建议选择50 W、90 W的振动马达，除油缸配合气顶；为减少孔内无铜和提高TP值，这些必备的
设备不能少，振动马达建议选择台湾欣佳宏，市场反应较好。

摇摆部分F公司采
用的是两级摇摆，摇摆幅度80 mm、100 mm可调，分低高两种频率，可根据产品结构由变频器进行调整控制，一般变频器使用三菱变频器。

（3）过滤系统，过滤系统考虑每小时药水的过滤次数，一般要求为4～6TO/HR，同时过滤具备排气的功能，在过滤管出口上方钻1.0 mm的小孔防虹吸，提前设
计防针孔装置。

如F公司在安装前由药水商提出防针孔设计方案。

过滤通常选择
塑宝，国宝等。

在过滤系统的细节方面建议加装流量计或透明管观察管道中药水循
环情况。

（4）冷却系统，铜缸冷却系统一般为钛冷却管，冰水机控制；如F公司的冷却系统由于和棕化线共用，造成无法满足冷却量。

（5）电源部分，采用自动打电流系统，独立的数据线连接，火牛独立的控制开关，并且全线连接整流器与缸体两端等长的直流电缆及紧密接头。

可控硅电源已淘汰，现普遍采用高频开关电源或脉冲电源，冷却方式有水冷和风冷，偏差控制在±3%
以内，波纹值在±1%内，尤其要提出的一个理念是预先计算好火牛线的截面积及
火牛线的最大承载电流，以防过载或火牛线发热。

（6）加热部分，首先必须考虑安全因素及漏电保护，如F公司设计的是停关过滤停止加热，还要测试升温速率。

铜缸选用钛加热器，在北方天气冷的因素铜缸均会安装加热管。

（7）系统软件，具有实时状态的监控项目（天车位置及动作，生产板型号，数量，电流密度，进出缸的时间，自动添加系统，过滤，振动，摇摆，加热，冷却等），保护电流的设定，及能够随时查看以往的天车故障记录及时间，整流机的故障及时间，生产记录如缸号，数量，进出板时间，可导出为EXCEL/WORD。

在此需注意的是要设置权限和密码，以防误操作和更改。

（8）天车部分，一般材质采用SS304，天车马达/变频器荐举住友品牌。

天车运
行注意加装防撞设施和保护，感应器一般选择欧姆龙品牌。

（9）机架部分，从环保角度出发，机架升高50 cm以上，材质一般为SS304，
有条件可选择#316。

（10）其它部分，如打气管，过滤管，排水管，循环管，副槽的设计等都要仔细
地搞清楚，最好能自己画出图，阳极杆，钛篮，钛篮袋，夹具等细节全都要清晰，给电镀工程师提出了很高的要求，这方面工作需提前准备。

1.2 F公司采用的先进的项目细节
（1）采购设备前提出TP要求，不同厚度，不同孔径对应的TP值；
（2）均匀性要求除了行业中要求的COV≤8%外，增加极差R值的概念，如双面铜厚的极差≤5%（孔内最小孔铜厚≥30 μm）；
（3）设计产能计算（一次镀和调头镀两次）；
（4）编写程式（普通固定程式和智能程式）；
（5）使用钛篮的大小，铜球大小，钛篮数量，阴阳比等明确信息；
（6）自动上下板的升降；
（7）自动添加泵浦指定日本IWKA；
（8）夹板厚度要求有0.5 mm ～ 8 mm，设备商如何满足生产需要，需给出解决方案；
（9）打气泵数量的规定，是否需备用；
（10）管路要求为日标；
（11）铜缸自动卡板报警和水槽电子感应（节水目的）；
（12）独立的碳处理管路，为药水维护提前准备；
（13）阳极杆采用钛包铜，钛层厚度1 mm± 0.2 mm，分体式设计，从中间进电向两端分散；
（14）振动马达在线监控；
（15）自动吹夹头的装置；
（16）进水口，进气口流量计；
（17）根据板的难易度加装底喷或侧喷，循环采用卧式泵；喷咀的大小和距离需考虑；
以上都是我们在采购前，安装过程中需考虑的因素。

必须在采购前写进技术协议当中，为设备商提供设计依据。

1.3 新设备要进行测试项目
以F公司为例具体项目如表1～表3。

电镀线药水的测试，是每个电镀工程师的必修课，要求做好计划，思路清晰，向上级汇报时有系统地思维。

2.1 新药水厂商的评估，即sample测试和生产成本评估
（1）电镀延展性≥20%，拉伸强度≥36000PSI；
（2）电镀均匀性测试，考虑极差值；
（3）穿透性测试（灌孔率或深镀能力测试）；
（4）电镀的热应力测试，要求无孔破，镀层分离，孔壁浮离，镀层龟裂等；（5）IST和TCT测试；
（6）产品良率分析；
（7）电镀药水的成本计算。

2.2 引进新药水厂商
（1）药水商现场确定导入的设备整改项目及建议；
（2）厂商的技术资料提供，包含开线计划书(设备安装、调试、开缸配药水、工艺试验、试生产和能力考核的内容与进度计划）。

2.3 开线动员会
（1）开线计划的拟定如下表（F公司为例）；
（2）召集相关部门进行开线前动员会，确定各相关事项；
（3）厂内相关资料的准备（MSDS/开线配槽具体步骤）
（4）药水商开线前提出的设备整改项目的处理，试产过程中存在的设备异常跟进处理。

2.4 泡缸洗缸
（1）清洗程序
①用清水清洗各缸及其附属设备
②各缸注满清水浸洗，如有打气及过滤系统则开启清洗（无需加滤芯）
③排走废水
④加入清洁液(NaOH 20-50g/l)到槽内，浸洗8小时以上，并开启所有打气及过
滤泵。

⑤排走氢氧化钠清洁液
⑥注入清水，清洗干净。

⑦排走废水
⑧加入中和液（H2SO420～50 ml/l）到槽内，浸洗8小时以上，并开启所有打气及过滤泵。

⑨排走硫酸溶液
⑩再以清水清洗，排走废水。

⑾各槽注满清水浸洗，开启打气及过滤泵，清洗整套设备。

⑿排走废水，槽子已清洗完毕。

（2）新阳极袋的清洗
①用50 g/l氢氧化钠溶液加热至50 ℃左右将阳极袋放入该溶液中浸泡8小时。

②取出阳极袋用清水清洗干净。

③用100 ml/l硫酸溶液浸泡8小时以上。

④用纯水彻底清洗干净。

（3）阳极篮的清洗
①用50 g/l氢氧化钠溶液加热至50 ℃左右，将阳极篮放入该溶液中浸泡8小时。

②取出阳极篮用清水清洗干净。

③用100 ml/l硫酸溶液浸泡8小时以上
④用纯水彻底清洗干净
（4）新铜阳极的清洗
①用50 g/l氢氧化钠溶液浸泡8小时以上
②用清水冲洗干净
③再以50 ml/l硫酸+50 ml/l双氧水浸泡，阳极呈鲜红色即可。

④用清水清洗干净
⑤用100 ml/l硫酸浸泡
⑥用纯水彻底冲洗干净即可使用
2.5 配缸
（1）配缸前确认水质；
（2）缸体清洗状况确认；
（3）配槽药水确认；
（4）小批量试产发行与相关部门
2.6 测试方案，目标，分析，阶段性小结
（1）试验板加工要求，如表4。

（2）测试目标，表5。

（3）CPK分析，F公司数据如图1。

（4）阶段性小结，以F公司为例，表6与表7。

制定小批量试产方案，明确各部门职责，范例如下。

（1）目的：规范板电4#线试产流程，明晰各部门人员职责。

为批量生产垫定基础。

（2）范围：适用于板电4#线电镀产品试产过程。

（3）权责：
技术中心进行整个试产过程的主导，统筹和协调，数据统计和反馈，报告整理；计划部负责试产时间计划、试产料号提供，选板规格与技术中心工程师共同确认；制造部进行试产前工具治具准备，日常点检，
报表，生产操作和部分数据提供；
品质部进行来料检验、生产过程品质控制、出货检验、试产数据提供。

（4）定义：用于验证LH126T产品性能和生产工艺的生产过程，一般批量小于300PNL。

（5）流程图（图2）。

（6）内容：略
（7）小批量试产追踪：品质部统计小批量试产型号及品质状况，技术部门完善SOP，统计千尺耗量等。

（8）量产并交接给产线：技术部门组织培训和控制计划，严格按SOP作业，出
设备验收报告和药水测试总结报告。

主要介绍了引进垂直电镀设备（板电线）环节从采购到验收中需注意的细节及流程，其它设备的采购也可以同样采取上述思路。

由于篇幅所限，不能详述，大家可结合PCB厂商实际情况和IPC要求进行调整运用。

【相关文献】
[1]黄力. 图电线设备的选用及铜光剂药水上线程序[J]. 印制电路资讯, 2011年5月(3).
陈少昌，长期从事湿流程及全制程的技术工作，大客户经理，服务于大型PCB集团企业。