1.本实用新型涉及电镀技术领域，具体涉及一种
药液循环系统及纯铜
阳极电镀线。
背景技术：
2.随着近年来电子设备领域的高速发展，印刷线路板在数量以及质量上的需求都在不断提高。而垂直连续电镀(vcp)是制作印刷线路板中的重要工艺，vcp所采用的药水成分、电极材料、电解方案与电解设备都将直接影响产品的产量和品质。传统vcp主要使用铜球以及不溶性材料作为阳极，不溶性阳极采用氧化铜粉作为电镀铜离子补充，氧化铜粉溶解缓慢，电镀后镀层易产生颗粒，影响产品质量，同时粉末在添加过程中容易泄漏导致污染环境，并且将铜转化成氧化铜粉的成本高、工艺流程长还会污染空气环境。
3.为解决传统vcp的弊端，三价铁溶铜技术应运而生。现有vcp技术中通过将三价铁溶铜槽和vcp电镀槽通过过滤泵浦相连，三价溶铜槽内以三价铁离子在酸性条件下作为氧化剂，氧化铜单质得到铜离子，溶出来的铜离子补充电解液内减少的铜离子，同时三价铁转化成二价铁，高铜离子浓度的电解液被泵浦抽到vcp电镀主槽，并在产品表面析出铜单质，vcp主槽内相对低铜离子浓度的电解液流向三价铁溶铜槽的方式形成一个平衡的循环系统。
4.申请公布号为cn113151880a公布了一种三价铁溶铜技术在垂直连续电镀线的应用及其装置，溶铜槽内通过溶解纯铜来析出二价铜离子，泵浦把溶铜槽里的电解液抽到电镀线槽体内，在阴极两侧以喷流的方式均匀向阴极喷射，完成电镀后，反向流入阳极区域，再由阳极区域溢流回溶铜槽，溶铜槽中为电镀槽内提供二价铁离子和铜离子，然而，溶铜槽内靠近反应区域和远离反应区域的铜离子浓度不均匀，这使得送入电镀槽内的离子浓度无法保证，直接影响电镀效果。因此，常规的vcp流程已无法满足纯铜阳极线的产品，制程选择错误也会导致产品不良或报废。亟需研发一种新的药液循环来满足应用了三价铁溶铜技术的电镀生产线。
技术实现要素：
5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的应用了三价铁溶铜技术的电镀线因药水循环不佳，离子浓度等对镀层影响较大，镀层质量难以把控的缺陷，从而提供一种药液循环系统及纯铜阳极电镀线。
6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种药液循环系统，包括铜槽和溶铜槽，还包括：第一药液交换系统；第二药液自循环系统，包括适于生成cu
2+
的溶铜区、保持铜槽所需离子浓度的上液区以及第二输送件，
所述第二输送件抽取上液区药液并输送至溶铜区，所述溶铜区药液溢流至上液区；其中，所述第一药液交换系统包括第一输送件和第四输送件，所述第一输送件抽取上液区内药液并输送至铜槽内，所述第四输送件抽取铜槽内的药液输送至溶铜区内。
7.可选的，还包括第三药液自循环系统，包括第三输送件和热交换器，所述铜槽包括
上槽和下槽，所述第三输送件抽取下槽内药液，经过热交换器输送至上槽，所述上槽内的药液溢流至所述下槽。
8.可选的，所述溶铜槽内的底部设置有第一隔板，所述第一隔板设置在溶铜区与上液区之间。
9.可选的，所述第一隔板的底部与所述溶铜槽的内壁贴合，所述第一隔板的顶部设置有适于溶铜区的药液流向上液区的通孔。
10.可选的，所述上液区设有电解装置，电解溶液内过量的cu
2+
。
11.可选的，所述上液区内设置有用于分析fe
3+
和cu
2+
浓度的铜铁在线分析装置。
12.可选的，所述铜槽内设置有阳极和阴极，所述第一输送件输送的药液喷洒在阳极。
13.可选的，所述第三药液自循环系统还包括喷淋泵，所述喷淋泵抽取上槽内的药液并喷洒在阴极。
14.可选的，所述上槽内还包括：第一喷管，与所述第一输送件连接，适于朝向阳极喷洒药液；第二喷管，与所述喷淋泵连接，适于朝向阴极喷射药液。
15.本实用新型还提供一种纯铜阳极电镀线，包括上述的药液循环系统，还包括上料架、前处理装置、镀铜装置、后处理装置、下料架、烘干装置以及收板机，所述镀铜装置包括药液循环系统。
16.可选的，所述前处理装置中还包括闪镀机构。
17.可选的，所述烘干装置为垂直和/或水平烘干。
18.本实用新型具有以下优点：
19.1、本方案公开了药液循环系统，包括铜槽和溶铜槽，溶铜槽消耗fe
3+
溶解纯铜并生成fe
2+
和cu
2+
，铜槽上设置第三药液自循环系统，使铜槽药液自循环，并对铜槽的药液进行加热或冷却，控制药液的温度；溶铜槽上设置第二药液自循环系统，使溶铜槽内部分区域的药液离子浓度保持一定范围，控制输送到铜槽内的药液中离子浓度；第一药液交换系统往来输送铜槽与溶铜槽之间的药液，不断输送含有大量fe
3+
的药液和大量cu
2+
、fe
2+
的药液。通过三个药液循环系统，使铜槽内的药液保持平衡，提升电镀的品质。
20.2、铜槽的上槽内设置第一喷管和第二喷管，其中，第一喷管适于朝向阳极喷洒药液，fe
2+
首先与阳极附近的氧气反应，消耗氧气，以减少过多的氧气对电镀的不利影响；第二喷管适于朝向阴极喷洒药液，对阴极进行电镀。通过将喷洒药液的顺序改变，使得药液首先消耗氧气，减少电镀时过量氧气的不利影响。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了本实用新型实施例的药液循环系统铜槽与溶铜槽的俯视图；
23.图2示出了本实用新型实施例的铜槽与溶铜槽之间药液循环的示意图；
24.图3示出了本实用新型实施例的溶铜槽的示意图；
25.图4示出了本实用新型实施例的第一隔板的示意图；
26.图5示出了本实用新型实施例的铜槽与溶铜槽之间的正视图；
27.图6示出了本实用新型实施例的多个铜槽之间的药液流通示意图；
28.图7示出了本实用新型实施例的纯铜阳极电镀线的示意图。
29.附图标记说明：
30.1、铜槽；2、溶铜槽；3、第三药液自循环系统；4、第二药液自循环系统；5、第一药液交换系统；6、上料架；11、上槽；111、阴极；112、阳极；12、下槽；13、第一喷管；14、第二喷管；15、喷淋泵；16、过滤桶；21、第一隔板；211、通孔；22、纯铜颗粒；23、网板；24、电解装置；241、整流机；31、第三输送件；32、热交换器；41、溶铜区；42、上液区；43、第二输送件；51、第一输送件；52、第四输送件；61、前处理装置；611、闪镀机构；62、镀铜装置；63、后处理装置；64、下料架；65、烘干装置；66、收板机。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.本实用新型公开了一种药液循环系统，参照图1至图7，包括铜槽1和溶铜槽2，铜槽1与溶铜槽2之间具有第一药液交换系统5，溶铜槽2上具有第二药液自循环系统4，铜槽1上有第三药液自循环系统3。其中，第三药液自循环系统3对铜槽1内的药液循环，并对药液进行加热或冷却；第二药液自循环系统4对溶铜槽2内的药液进行循环，调节溶铜槽2部分区域的离子浓度；第一药液交换系统5将溶铜槽2与铜槽1内的药液进行交换，使铜槽1内的离子浓度保持在使用范围内。三个药液循环系统共同构成电镀线的药液循环，保证铜槽1内药液具有一定的温度以及相应离子的浓度，从而保证镀层的品质。
36.本方案以三价铁溶铜技术为例，说明电镀过程中的药液循环，参照图1和图2，图2以框图的形式展示了本方案的药液循环，溶铜槽2内溶解纯铜，fe
3+
与纯铜反应生成一定浓度的fe
2+
和cu
2+
，第二药液自循环系统4在溶铜槽2内进行药液循环，使溶铜槽2内部分区域的fe
2+
和cu
2+
浓度控制在铜槽1所需的范围内。铜槽1内设置阳极112和阴极111，溶铜槽2内
的fe
2+
和cu
2+
进入铜槽1内，并喷洒在阴极111，cu
2+
发生还原反应电镀至阴极111上，fe
2+
发生氧化反应生成fe
3+
，反应过后的fe
3+
再输送至溶铜槽2与纯铜反应，继续生成fe
2+
和cu
2+
，第一药液交换系统5完成铜槽1与溶铜槽2之间的药液交换，整个过程中，不断消耗纯铜，将铜电镀至阴极111上。第三药液自循环系统3对铜槽1内的药液进行加热或冷却，确保电镀液的温度在一定范围内，保证镀层的质量。三个药液循环共同作用，使铜槽1内的药液保持一定温度，以及保持反应所需的fe
2+
和cu
2+
浓度，从而确保镀层的质量。
37.结合图3和图4，溶铜槽2呈长方体状，内部设置有第一隔板21。第二药液自循环系统4包括溶铜区41、上液区42以及第二输送件43，第二输送件43为泵浦，适于将上液区42内的药液输送至溶铜区41。第一隔板21设置在溶铜区41和上液区42之间，并将溶铜区41和上液区42分隔，溶铜区41内反应生成fe
2+
和cu
2+
，生成的药液流动到上液区42，等待输送到铜槽1内。具体的，溶铜区41的底部与铜槽1连接，铜槽1中含有fe
3+
的溶液从溶铜区41的底部向上喷射，溶铜区41内部设置有纯铜以及用于放置纯铜的网板23，纯铜设置为颗粒形态，网板23具有0.5-3mm的孔，防止纯铜颗粒22掉下，含有fe
3+
的药液流经各个纯铜颗粒22的表面，增大了纯铜颗粒22的反应面积。第一隔板21的底部与溶铜槽2的内壁贴合，第一隔板21靠近其顶部的位置设置有通孔211，反应生成的含有fe
2+
和cu
2+
的溶液可以从通孔211内流向上液区42，通孔211的设置使得含有fe
2+
和cu
2+
的溶液从溶铜槽2内较高的位置流动，可以隔挡底部含有fe
3+
的溶液，防止大量fe
3+
从底部混入上液区42，再次回流到铜槽1内。
38.上液区42内含有一定浓度的fe
2+
、cu
2+
以及fe
3+
，而fe
3+
的浓度过高会导致铜槽1电镀效率降低，cu
2+
浓度过高或过低会影响镀层的质量，如镀层太薄或不均匀。因此，上液区42还设置有铜铁在线分析装置(图中未全部示出)，铜铁在线分析装置为现有的设备，可用于分析fe
3+
和cu
2+
的浓度，本方案中的fe
3+
浓度控制在2.5g/l以下，cu
2+
浓度控制在30-100g/l以下。
39.当fe
3+
浓度过高时，第二药液自循环系统4启动，第二输送件43将上液区42内的药液输送至溶铜区41，使fe
3+
继续与纯铜反应，直至fe
3+
浓度符合要求。上液区42内还设置有电解装置24，其包括阳极、阴极以及整流机241等，以电镀的方式控制溶液内过量的cu
2+
，当cu
2+
浓度过高时，整流机241开启，过量的cu
2+
通过电解反应镀到阴极钢板上；当cu
2+
浓度过低时，控制系统提示需要添加纯铜颗粒22。
40.第一药液交换系统5包括第一输送件51和第四输送件52，第一输送件51为过滤机，过滤机可以为现有的设备，连接铜槽1和溶铜槽2，适于将溶铜槽2上液区42的药液抽送至铜槽1内，第四输送件52为循环泵，第四输送件52将铜槽1内的溶液输送至溶铜槽2内。值得注意的是，第一输送件51可三通切换，其出口处还可以切换至溶铜区41，当第二输送件43损坏而无法工作或输送流量不足时，第一输送件51与溶铜区41打通；常态下，该管路的球阀为常闭状态。
41.结合图6，本方案中以8个铜槽1为一组，说明第三药液自循环系统3，8个铜槽1顺序排布，以1-8命名，每一铜槽1包括上槽11和下槽12，上槽11位于下槽12的上方，上槽11内进行电镀，下槽12内储存药液。第三药液自循环系统3包括第三输送件31和热交换器32，热交换器32为板式热交换器32，第三输送件31为过滤机，适于抽取下槽12内的药液，经过热交换器32输送至上槽11内，上槽11内的药液通过回流槽溢流至下槽12，使铜槽1内的药液保持平衡。相邻两个铜槽1之间设置一个过滤机，共四个过滤机，以a、b、c、d顺序命名。其中，过滤机
b抽取第三和第四下槽12药液，送入第三和第四上槽11，过滤机c抽取第五和第六下槽12的药液，送入第五和第六的上槽11。过滤机a抽取第一和第二下槽12的药液，经过热交换器32，加热或冷却，分别送入第一、三、五、七的上槽11；过滤机d抽取第七和第八下槽12药液，经过热交换器32，分别送入第二、四、六、八的上槽11。而铜槽1的上槽11两侧设置溢流口，上槽11药液上升到一定高度时会从上槽11两端溢流口流入下槽12，实现动态平衡。
42.铜槽1呈长方体状，铜槽1内沿其长度方向设置两排阳极112，阳极112为氧化铱钛网，每排共八个阳极112，阴极111在两排阳极112中间，铜槽1内还设置第一喷管13、第二喷管14以及喷淋泵15，第一喷管13与第三输送件51连接，适于朝向阳极112喷洒药液，第二喷管14与喷淋泵15连接，适于朝向阴极111喷射药液，喷淋泵15上还连接有过滤桶16，过滤桶16的另一端与铜槽1的上槽11连接。溶铜槽2的药液进入铜槽1内时，首先，含有fe
2+
和cu
2+
的药液从第一喷管13内喷出，喷撒在阳极112，fe
2+
与阳极112的氧气反应，消耗氧气，防止过多的氧气影响电镀品质。喷淋泵15从上槽11的底部抽取药液，经过过滤桶16过滤，从第二喷管14喷出，喷射在阴极111，cu
2+
电镀至阴极111上。
43.参照图7，本技术还提供一种纯铜阳极112电镀线，用于线路板的镀铜，沿电镀方向依次设置有上料架6、前处理装置61、镀铜装置62、后处理装置63、下料架64、烘干装置65以及收板机66，其中，镀铜装置62包括上述的药液循环系统。
44.线路板在电镀前都需要进行孔金属化，它的核心作用，就是通过在孔壁镀铜，实现pcb层与层之间的导通，它是双面板、多层板能够发挥作用的核心关键点，目前主流的电镀铜前准备工艺，主要有三种：沉铜、黑孔、黑影。
45.当采用沉铜工艺时，纯铜阳极112电镀线的前处理装置61中还可以增加闪镀机构611；当采用黑孔或黑影等物理处理方式时，无需增加闪镀机构611。
46.后处理的区别主要在于选择吹烘干的方式，线路板在电镀过后需要清洗并吹烘干，由于生产中需要将处理后的线路板存放几个小时才留至下一道工序，倘若板面吹烘干效果不好，很可能板面很快就会被氧化，所以吹烘干制程也至关重要。目前吹烘干方式主要有两种：1.在线垂直吹烘干；2.水平吹烘干。
47.垂直吹烘干的方式主要用于板厚0.3-1.0mm的线路板，最小孔径0.3mm，纵横比不超过12:1；水平吹烘干适用范围更广，可用于板厚0.3-3.2mm甚至更厚的线路板，最小孔径0.2mm，纵横比最大20:1。劣势就是垂直吹烘干长度在2米左右，而水平吹烘干长度在4到6米。另外效果方面水平吹烘干会更好，因为垂直吹烘干上部需要夹具夹持，夹点处会有水渍残留，无法做到彻底烘干，而水平吹烘干没有此问题。
48.本方案中，上料架6、前处理装置61、后处理装置63、下料架64、烘干装置65以及收板机66均可以采用现有的设备。
49.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
技术特征：
1.一种药液循环系统，包括铜槽(1)和溶铜槽(2)，其特征在于：还包括：第一药液交换系统(5)；第二药液自循环系统(4)，包括适于生成cu
2+
的溶铜区(41)、保持铜槽(1)所需离子浓度的上液区(42)以及第二输送件(43)，所述第二输送件(43)抽取上液区(42)药液并输送至溶铜区(41)，所述溶铜区(41)药液溢流至上液区(42)；其中，所述第一药液交换系统(5)包括第一输送件(51)和第四输送件(52)，所述第一输送件(51)抽取上液区(42)内药液并输送至铜槽(1)内，所述第四输送件(52)抽取铜槽(1)内的药液输送至溶铜区(41)内。2.根据权利要求1所述的药液循环系统，其特征在于：还包括第三药液自循环系统(3)，包括第三输送件(31)和热交换器(32)，所述铜槽(1)包括上槽(11)和下槽(12)，所述第三输送件(31)抽取下槽(12)内药液，经过热交换器(32)输送至上槽(11)，所述上槽(11)内的药液溢流至所述下槽(12)。3.根据权利要求1所述的药液循环系统，其特征在于：所述溶铜槽(2)内的底部设置有第一隔板(21)，所述第一隔板(21)设置在溶铜区(41)与上液区(42)之间。4.根据权利要求3所述的药液循环系统，其特征在于：所述第一隔板(21)的底部与所述溶铜槽(2)的内壁贴合，所述第一隔板(21)的顶部设置有适于溶铜区(41)的药液流向上液区(42)的通孔(211)。5.根据权利要求4所述的药液循环系统，其特征在于：所述上液区(42)设有电解装置(24)，适于电解溶液内过量的cu
2+
。6.根据权利要求5所述的药液循环系统，其特征在于：所述上液区(42)内设置有用于分析fe
3+
和cu
2+
浓度的铜铁在线分析装置。7.根据权利要求2所述的药液循环系统，其特征在于：所述铜槽(1)内设置有阳极(112)和阴极(111)，所述第一输送件(51)输送的药液喷洒在阳极(112)。8.根据权利要求7所述的药液循环系统，其特征在于：所述第三药液自循环系统(3)还包括喷淋泵(15)，所述喷淋泵(15)抽取上槽(11)内的药液并喷洒在阴极(111)。9.根据权利要求8所述的药液循环系统，其特征在于：所述上槽(11)内还包括：第一喷管(13)，与所述第一输送件(51)连接，适于朝向阳极(112)喷洒药液；第二喷管(14)，与所述喷淋泵(15)连接，适于朝向阴极(111)喷射药液。10.一种纯铜阳极电镀线，包括权利要求1-9任意一项所述的药液循环系统，其特征在于：还包括上料架(6)、前处理装置(61)、镀铜装置(62)、后处理装置(63)、下料架(64)、烘干装置(65)以及收板机(66)，所述镀铜装置(62)包括药液循环系统。11.根据权利要求10所述的纯铜阳极电镀线，其特征在于：所述前处理装置(61)中还包括闪镀机构(611)。12.根据权利要求10或11所述的纯铜阳极电镀线，其特征在于：所述烘干装置(65)为垂直和/或水平烘干。
技术总结
本实用新型涉及电镀技术领域，具体涉及一种药液循环系统及纯铜阳极电镀线，药液循环系统包括铜槽和溶铜槽，溶铜槽消耗Fe
技术研发人员：
罗冬华 许昌浩 李伦
受保护的技术使用者：
广德东威科技有限公司
技术研发日：
2022.09.15
技术公布日：
2023/2/20
