一種電鍍陽極反鍍的解決案例

盛長忠 丁啟恒

（深圳市榮偉業(yè)電子有限公司，廣東 深圳 518116）

0 前言

電路板發(fā)展對電路板工廠的制程能力提出了越來越高的要求，如今線寬/線距為50～75 μm（2～3 mil）、10：1甚至更高的厚徑比，使用的物料和設(shè)備的要求也越來越專業(yè)。早前電路板設(shè)備在生產(chǎn)過程中逐漸的顯現(xiàn)出短板，對現(xiàn)今的電路板制造已力不從心，工廠不得不升級改造或淘汰。

客戶A為節(jié)約成本在工廠組建初期采購了一套國內(nèi)電鍍設(shè)備，由于設(shè)計不十分合理，在長期的生產(chǎn)過程中一直存在電鍍銅厚不夠、陽極電鍍上銅、錫等問題，這些問題長期困擾著客戶，工廠多年努力并請藥水供應(yīng)商協(xié)助查找問題的根源均未果，問題根源找到后的改造又是一筆很大的費用。

1 現(xiàn)狀分析與數(shù)據(jù)整理

1.1 陽極反鍍的現(xiàn)狀

電鍍銅和電鍍錫的陽極掛籃上有不同程度的金屬反鍍，表現(xiàn)為靠近陽極桿的一側(cè)電鍍上銅、錫，靠陰極的一側(cè)呈電鍍陽極的正常顏色，且數(shù)量眾多（如圖1）。

1.2 陽極反鍍數(shù)量統(tǒng)計

統(tǒng)計近一年以來圖形電鍍線電鍍銅、錫缸陽極反鍍的數(shù)量（見表1）。

圖1 陽極掛籃反鍍上銅（a）、錫(b)的圖片

表1 圖形電鍍銅缸、電鍍錫缸陽極反鍍情況及處理措施

2 陽極反鍍的原因分析

2.1 陽極反鍍的原理

針對如此煩人的問題，經(jīng)多方了解和求助，從行業(yè)雜志《印制電路信息》中了解到此類陽極反鍍的專業(yè)名稱叫著“雙極化”[1]，其概念如下：

當(dāng)一個金屬電極同時存在陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)時，這個金屬電極就稱為雙性電極，在雙性電極的兩個不同表面上同時發(fā)生陰、陽極反應(yīng)的現(xiàn)象稱為雙極化現(xiàn)象。

電鍍槽液中陽極掛籃和陽極導(dǎo)電桿接觸不良，有電阻存在，那么這個陽極掛籃和陽極導(dǎo)電桿之間就會有電位差（酸性鍍銅的電位差為0.6 V左右），這時該陽極掛籃就形成一個雙極性電極。面向陽極導(dǎo)電桿的一側(cè)作為陰極被鍍上金屬，呈現(xiàn)被鍍金屬的顏色；面向陰極方向的還是陽極，正常溶解，呈現(xiàn)作為陽極應(yīng)有的陽極膜的顏色。

主要預(yù)防措施：（1）清潔導(dǎo)電陽極桿和陽極掛籃掛鉤，保證陽極掛籃和導(dǎo)電陽極桿的良好電氣連接；（2）及時補加陽極銅球、錫球，保證陽極金屬之間的緊密接觸；（3）保證夾具和陰極銅巴的良好接觸。

2.2 現(xiàn)場問題查找

根據(jù)以上陽極反鍍的原理和預(yù)防措施的指導(dǎo)，對現(xiàn)場的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行點檢、排查，發(fā)現(xiàn)電鍍線陽極掛籃的掛鉤設(shè)計不合理，與行業(yè)所使用的標(biāo)準(zhǔn)陽極掛籃的掛鉤差別較大，陽極袋套上后容易將掛鉤一起包裹住，影響陽極掛籃和陽極導(dǎo)電桿的有效接觸（如圖2、圖3）。

圖2 電鍍設(shè)備配置的陽極掛籃

圖3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陽極掛籃

3 改善措施與驗證

3.1 改善方案驗證

由于設(shè)備本身設(shè)計上存在的缺陷整改所需的成本、工時都耗費巨大，且要停工停產(chǎn)，本著節(jié)約成本、高效快速解決問題的原則，只能在原陽極掛籃的基礎(chǔ)上做小的改動，以期達(dá)到用最小的成本完成改善的目的。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陽極掛籃結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)有的陽極掛籃的掛鉤處做小的改動，加裝一塊與掛籃同材質(zhì)的彈片，達(dá)到阻隔陽極袋的作用，使陽極袋不能包裹到陽極掛籃的掛鉤處，不再影響陽極掛籃與陽極導(dǎo)電桿的接觸。

驗證階段分別取一個銅缸的一個整陽極導(dǎo)電桿（共28個陽極鈦籃）和一個錫缸中兩個整陽極導(dǎo)電桿（共56個陽極鋯籃）做改造（如圖4）。

圖4 簡易改造后的陽極掛籃掛鉤

3.2 改善方案驗證結(jié)果

以上銅缸和錫缸共84個陽極掛籃改造后，分別放入選定的圖形電鍍銅缸和錫缸，正常的使用3個月做效果總結(jié)評估，在此期間也需不定時觀察是否有反鍍上金屬。

分別將改造試用的28個鈦籃和56個鋯籃放置于2#圖電線的1#銅缸和2#錫缸內(nèi)，驗證改造的效果，結(jié)果為此84個陽極掛籃均沒有反鍍上金屬。銅、錫缸的陽極掛籃改造及3個月的驗證試用，兩批更改后的陽極掛籃均未出現(xiàn)反鍍現(xiàn)象，未更改的銅、錫缸陽極掛籃仍然有陽極反鍍問題。

3.3 改善結(jié)果

經(jīng)過小批量共84個陽極掛籃的改造驗證合格，且是用最小的成本，不影響生產(chǎn)的情況下成功解決了長期以來困擾電鍍工序的一大難題。經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)決定按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陽極掛籃方案全部分批次將所有陽極掛籃的掛鉤安排改造，陽極掛籃的主體部分不作改動，改造后至今一年多未出現(xiàn)有陽極反鍍的問題。

4 結(jié)論

通過此次電鍍陽極反鍍問題的長期跟進(jìn)、產(chǎn)生原理的認(rèn)知、問題產(chǎn)生點的篩查、改善措施的提出與驗證、問題的真正解決等一系列長期的過程，再次說明設(shè)備在PCB生產(chǎn)制程中的專業(yè)性、設(shè)計的完善性、合理性是非常重要的。

（1）設(shè)備設(shè)計的重要性、完善程度對PCB的制程影響非常大，不合理的設(shè)計所帶來的制程缺陷是無法用其他物料、工藝彌補的，即使可以也是個別的且付出高昂的代價；

（2）設(shè)備設(shè)計上的缺陷通常是比較隱秘的，不易發(fā)現(xiàn)且長期存在，一旦發(fā)現(xiàn)、解決即一勞永逸，也許在設(shè)備的安裝、使用初期發(fā)現(xiàn)不了缺陷，使用隨著使用時間的增長，其不足的地方一定會顯現(xiàn)出來；

（3）設(shè)備設(shè)計上的缺陷對生產(chǎn)制程的影響是長期的、煩人的，要真正解決需付出大量的精力去觀察、查找問題點、長期的試驗驗證，甚至求助同行前輩的指導(dǎo)和幫助，且解決所需的費用也非常昂貴。