[发明专利]一种通孔隔离法酸性电镀铜工艺及其装置

说明书

本发明公开了一种通孔隔离法酸性电镀铜工艺，包含以下步骤：（1）使用带通孔的间隔物将电镀槽分隔为阳极区和阴极区，并在阳极区中设置电镀液搅拌装置；（2）分别配制阳极电镀液和阴极电镀液将阳极电镀液和阴极电镀液分别倒入阳极区和阴极区中，并在阳极区中加入金属铜和/或铜氧化物；（3）将不溶性阳极作为电镀阳极与电源正极相连接并浸入阳极区中的阳极电镀液中，将阴极镀件与电源负极相连接并浸入阴极区中的阴极电镀液中；接通电源，并开启阳极区中的电镀液搅拌装置，进行电镀。所述工艺能解决现有不溶性阳极的酸性电镀铜工艺中存在的问题，不但并能提高电镀质量，节省电镀生产成本，而且还绿色环保。本发明还公开了一种适用于通孔隔离法酸性电镀铜工艺的装置。

技术领域

本发明涉及一种酸性电镀铜的工艺，尤其涉及一种通孔隔离法酸性电镀铜工艺及其装置。

背景技术

现有的酸性镀铜工艺分为使用可溶性阳极和使用不溶性阳极两种。酸性镀铜工艺中使用的可溶性阳极通常为磷铜。根据由霍栓成主编，化学工业出版社于2007年8月出版的《镀铜》一书第84～85页中描述可知：“在硫酸盐光亮镀铜中，阳极是非常重要的环节之一，对采用什么样的阳极，人们做了大量的研究工作，硫酸盐光亮镀铜的阳极板都采用含磷铜板。磷铜板可分为两种类型，一是铸造含磷铜板；而是压延含磷铜板，它们的含磷量是有所不同的。根据不同光亮剂的镀铜工艺，对阳极的含磷量也不同，大致分为两大类：一类含磷量为0.035%～0.075%，另一类含磷量为0.1%～0.3%，这是根据不同光亮剂的镀铜工艺而定的，但不论选用哪种阳极，其含磷量都不能太低。含量低，阳极表面黑膜层保持发生困难，使阳极溶解速度加快，一价铜也相对较多，并使保持镀液中的二价铜离子浓度的平衡发生变化，导致镀液恶化，不能正常生产。”因此在一般的酸性电镀铜工业中，可溶性阳极均采用含磷量适中的磷铜。但磷铜价格高，且其制作和使用过程中会产生有毒的含磷废水，进入人体对肝脏等器官危害极大，为使废水达到排放指标，需要增加电镀废液的处理成本。

不溶性阳极是指在电化学反应过程中不发生或极少发生阳极溶解反应的阳极，在酸性镀铜工艺中通常选用涂覆贵金属氧化物的钛、石墨、铂金或铅合金材料。

一种常见的使用不溶性阳极的酸性镀铜工艺以主成分为硫酸铜和硫酸的水溶液作为电镀液，水在阳极反应分解生成氢离子和氧气，电镀液中的铜离子在阴极上还原成金属铜。随着铜的电镀析出，电镀液中的硫酸浓度越来越高，可加入氧化铜与其反应来补充电镀液中失去的铜离子并能消耗对应当量的硫酸：

阳极上的电化学反应：2H₂O - 4e^- → O₂↑ + 4H⁺

阴极上的电化学反应：Cu²⁺ + 2e^- → Cu↓

硫酸铜电镀液再生的反应：CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

此方法不足之处在于：由于阳极上发生水的电解析出氧气，溶于电镀液中的氧气会附在阴极镀件上影响镀层质量。

另一种常见的使用不溶性阳极的酸性镀铜工艺是在主成分为硫酸铜和硫酸水溶液的电镀液基础上加入铁离子，阳极上的电化学反应为二价铁离子氧化成为三价铁离子，铜离子在阴极还原成金属铜：

阳极上的电化学反应：Fe²⁺ - e^- → Fe³⁺

阴极上的电化学反应：Cu²⁺ + 2e^- → Cu↓

硫酸铜电镀液再生的反应：Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺+2 Fe²⁺