一种提高电路板铜箔均匀度的铜箔沉积装置的制作方法

本发明涉及印刷电路板制作，具体涉及一种提高电路板铜箔均匀度的铜箔沉积装置。

背景技术：

1、铜箔沉积是一种电化学过程，通过在导电基材表面沉积铜层，实现对导电性的提高。铜箔沉积是制备印刷电路板(pcb)的关键步骤之一。在pcb制造中，铜箔用于形成电路路径、连接元件，并提供良好的导电性。

2、铜箔沉积使用硫酸铜等电解液，电解液覆盖基材表面，当电流通过电解槽时，铜离子在电解液中被还原为固体铜，固体铜层在基材表面逐渐沉积，形成铜箔。

3、在铜箔沉积过程中，由于水解反应，电解液中会产生气泡；另外，循环泵循环电解液时，也会在电解液中掺入空气。这些作用导致电解液中掺杂气泡。气泡在电解液中上升至电极表面时，在铜箔上留下气泡的痕迹，形成小孔或凸起，这些表面缺陷导致铜层的不光滑、不均匀或不致密，从而影响产品质量。除了影响外观和表面质量之外，气泡的存在干扰电流在电解液中的均匀传递，使局部电流密度发生变化，影响沉积的均匀性。对于在通孔中沉铜，气泡也会影响通孔沉积的均匀性，导致通孔未完全充填或产生不均匀的铜层；当气泡在通孔中停留时，通孔内部存在空隙，影响导电性能，或者导致通孔的可靠性问题。移除电解液中的气泡对提高沉铜质量至关重要。

4、为消除气泡对沉铜质量的影响，现有技术采用改善电解液流动性、优化电解参数、使用表面活性剂、改善阴极设计等措施。这些现有措施均不能单独地、充分地消除气泡对沉铜质量的影响。因此，探索将气泡从电解液中分离的新技术，进而提高沉铜质量，具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供了一种提高电路板铜箔均匀度的铜箔沉积装置，包括电解槽、出液管、进液管、循环泵，出液管和进液管联通电解槽，进液管包括依次联通的第一管、第二管、第三管。第一管联通电解槽，第三管联通循环泵。第二管的截面尺寸大于第一管和第三管的直径。还包括储气腔，储气腔设置在第二管的上侧，储气腔联通第二管，储气腔的顶部设有放气阀。

2、本发明中，第二管的截面尺寸大于第一管和第三管的直径，这种设计在第二管内部形成一个相对较低的流速区域，有助于气泡上升并集中到储气腔中，从而将气泡从电解液中移除。储气腔设置在第二管的上侧，并与之联通；由于气泡在液体中自然上升的特性，气泡会沿着第二管上升，最终聚集到储气腔中。储气腔的设计利用了气体的轻于液体的物理特性，使得气泡从电解液中有效分离。储气腔顶部设有放气阀，放气阀定期或连续地释放积聚在储气腔中的气体；通过释放这些气体，整个装置能够持续地、有效地从电解液中移除气泡，避免气泡影响铜箔的沉积质量和均匀度。

3、更进一步地，第二管的中间顶部设有凸起，储气腔联通凸起。这种设计通过物理结构优化气泡的移动路径，使得电解液中的气泡自然向凸起处集中。由于气泡在液体中上升的特性，凸起为局部高点，成为气泡汇聚的自然选择，这样的物理引导显著提高了气泡从电解液中分离的效率。储气腔直接与凸起联通，为气泡提供了一个直接的逃逸通道，进一步加速了气泡的收集和移除过程。这种快速有效的气泡移除机制减少了气泡在电解过程中的干扰，避免了气泡导致的铜箔表面不均匀或缺陷，从而提高了铜箔的整体质量和均匀度。凸起和储气腔的设计也有助于维持电解槽内电解液的稳定流动，减少了因气泡积聚而可能引起的流动死区或湍流，保证了铜离子在电解槽内的均匀分布，进一步促进了铜箔沉积过程的均匀性。

4、更进一步地，还包括超声波发生器，超声波发生器设置在第二管上储气腔的相对一侧。超声波能够在电解液中产生微小的振动和空化效应，这有助于打散电解液中的气泡，从而更容易被带走或上升至储气腔中。这种效应显著提高了气泡从电解液中移除的效率，减少了气泡对铜箔沉积质量的负面影响。超声波振动还有助于促进电解液中铜离子的分散和迁移，增强铜离子在电解槽中的均匀分布，不仅优化了铜离子的供应，还确保了铜箔沉积过程的均匀性和连续性，进一步提高了铜箔的质量。此外，超声波技术的应用还可以防止电解槽内部积垢和污物的沉积，通过连续的振动作用，保持电解槽和管道的清洁，有利于维护系统的长期稳定运行和降低维护成本。

5、更进一步地，还包括第一气泡导向装置，第一气泡导向装置固定在第二管内超声波发生器的上侧。第一气泡导向装置的设置增加了气泡向储气腔集中的效率，确保气泡能被更快速和直接地引导至储气腔进行收集和排放。

6、更进一步地，第一气泡导向装置的顶部延伸至储气腔内。通过将气泡导向装置的顶部直接延伸至储气腔内，气泡在上升过程中被有效地引导，减少了气泡在电解液中随机运动的时间，确保了气泡能迅速从电解区域移除，减少了其对电解过程的干扰。

7、更进一步地，第一气泡导向装置的纤维束。纤维束提供了大量的表面积，这有助于捕获更多的气泡。当气泡接触到纤维时，气泡可以沿着纤维上升到液体表面，这种机制加速了气泡的移动，使得气泡更快地被引导到储气腔中。纤维束的结构允许气泡在向上移动的过程中更容易脱离电解液，因为纤维提供了一条减少液体阻力的路径。另外，纤维束的存在不仅有助于气泡上升，还可以通过其结构促进电解液的混合和流动。

8、更进一步地，第一气泡导向装置的材料为聚四氟乙烯、聚丙烯。聚四氟乙烯(ptfe)和聚丙烯(pp)都具有极好的耐化学性，能够抵抗电解液中大多数化学物质的侵蚀。这意味着即使在长时间的电解过程中，这些材料也不会发生化学反应，从而保证了气泡导向装置的长期稳定性和可靠性。另外，聚四氟乙烯和聚丙烯能够承受电解过程中可能出现的温度变化，无论是高温还是低温环境都能保持性能稳定。此外，这两种材料都具有优秀的物理稳定性，包括强度和韧性，这保证了在电解过程中的机械应力下不易损坏或变形。

9、更进一步地，还包括第二气泡导向装置，第二气泡导向装置设置在第一管内的底部，第二气泡导向装置向第二管方向弯曲或倾斜，第二气泡导向装置的顶部延伸至第二管内。将进入第一管的气泡导向第二管，进而导入储气腔。第二气泡导向装置向第二管方向的弯曲或倾斜设计，为气泡提供了一条自然且高效的上升路径。这种物理引导减少了气泡在电解液中随机移动的可能性，从而提高了气泡移动到储气腔的效率。

10、更进一步地，第二气泡导向装置为纤维束。

11、更进一步地，还包括第一加热部件，第一加热装置置于第二管的底部。适宜的温度可以加速铜离子的迁移速度，提高电解效率，从而促进铜的均匀沉积。温度的升高会降低电解液的密度和黏度，从而使气泡更容易上升到液体表面并被移除。加热会导致液体的热对流，增强电解液在电解槽内的循环流动；这种流动不仅有利于铜离子在电解槽内的均匀分布，还有助于移除电解槽内的气泡，提高电解过程的整体效率。此外，加热部件通过提供稳定的温度条件，有利于铜离子在阴极上的快速且均匀沉积。这是因为温度的适当提高可以改善电解液的电导率和铜离子的活性，从而优化沉积过程。

12、本发明的有益效果：

13、(1)本发明利用截面积较大的第二管，减缓了电解液的流速，使得电解液中的气泡更容易从电解液中溢出，从而减少了电解液中的气泡数量，降低了气泡对印刷电路板质量的影响。

14、(2)本发明仅在进液管处进行改造，不需要改造电解槽内部，方案易于实施。

15、综合以上效果，本发明在印刷电路板制作技术领域具有良好的应用前景。

16、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。