DSA涂層鈦電極在PCB行業中的應用

　　1、前言

　　DSA (Dimensionally Stable Anode，尺寸穩定陽極)即涂層鈦陽極，被視為20世紀電化學領域中最重要的發明之一，它是一種以金屬鈦(Ti)作為基體， 在表面涂覆以鉑族金屬氧化物為主要組分的活性涂層的新型不溶性電極。它以具有耐腐蝕性、極距變化小、催化活性高、使用壽命長等突出優點而取代了傳統的不溶性石墨陽極，大量投入工業化生產， 并廣泛應用于化工、冶金、電鍍、水處理、環保、海洋、陰極保護等領域中。

　　印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)是電子產品的基本零組件， 也是現代電子構裝技術的重要環節。全世界2002年PCB總產值為3l6億美元，2003年為345億美元，同比增長9.18％。印制電路板中的電鍍是以孔金屬化為中心的綜合了前處理、化學鍍、電鍍、退鍍等技術的工藝。PCB是上世紀六十年代開始應用于電子產品的，隨著電子元件的高密度化和集成化，單面和雙面線路板已經不能滿足高密度和微型化的需求，因此多層印制線路板技術應運而生。現在，對電鍍技術要求更加高的多層板的孔化及圖形電鍍技術， 代表著一個國家電子工業的水平。

　　另一方面，隨著PCB行業的發展，它對環境產生的污染也是必然的。PCB生產過程對環境產生的污染主要是廢水、廢液、廢氣以及廢品(渣)等，由于國內的種種原兇，這些污染是存在的，而且還會越來越嚴重。在這種情況下， 清潔生產也被提上了日程。

　　目前采用電化學處理方法來處理PCB行業的廢水、廢液不會對環境產生二次污染， 得到業內人士的青睞。而DSA涂層鈦陽極作為電解環節中的電極，以其鍍件質量高、電能消耗小、尺寸穩定、電極不溶解等優勢在PCB電鍍工藝和清潔生產中必然會有廣闊的應用前景。

　　2、DSA在PCB生產中應用的可行性

　　2.1 技術成熟方面

　　2.1.1 DSA在電解行業中的技術成熟性DSA作為不溶性電極，目前應用最廣泛的行業是氯堿工業。電解食鹽水溶液制取氯氣和燒堿時，陽極上主反應為析氯反應，副反應為析氧反應，RuTi涂層電極的使用， 具有損耗量極小，析氯電位大幅度降低、尺寸形狀穩定、產生的氯氣氣泡容易脫離、在電解液中不滯留等優點，到20世紀80年代末氯堿工業用鈦電極在日本已有1×105m2以上，全世界有1×106m2以上。可以說全世界應用DSA作為不溶性陽極進行電化學反應的技術已經很成熟。

　　2.1.2 DSA在PCB生產流程中的技術可行性,對于電鍍工藝來說，目前在PCB行業中絕大部分都是采用可溶性陽極(溶解型陽極)的電鍍方法，以鍍銅來舉例說明，鍍銅中的陽極是由陽極網籃和籃內的磷銅球以及包裹在籃外的陽極袋組成，陰極則是需要鍍上銅的鍍件--線路板，在酸性鍍銅槽內，陽極籃內的銅球不斷溶解成Cu2+,當Cu2+均勻擴散到陰極后，吸收電子，還原成金屬銅，沉積在線路板上，形成均勻、光亮的鍍層。陰陽兩極發生的主要反應如下：

　　陽極：Cu— Cu2++2e-

　　陰極：Cu2++2e- 一 Cu

　　這種可溶性陽極的使用有它的優點，如可以方便連續地穩定鍍液中銅離子含量，減少勞力資源，但也有很大的缺陷:(1)對電流密度的要求很高，高密度會容易引起陽極鈍化和氧化膜的生成,從而使陽極溶解太慢或停止，形成不溶解陽極，產生氧氣，過多的消耗電鍍液銅離子和其它光亮劑；(2)可溶性陽極一般要含0.03％加0.06％的磷，目的是防止高電流密度電極的鈍化和極化，但是磷的加入，增加了生產成本；(3)使用這種可溶性的陽極，不可避免的會有一些陽極泥的產生，對電解液造成一定程度的污染，從而影響鍍件的質量：(4)銅球沒有完全裝滿或銅球之間發生“橋接”，則籃內表面保護性的鈦氧化層會受到損壞，縮短了鈦籃的使用壽命。

　　在PCB電鍍中使用不溶解性陽極的新工藝，一般都要求提供一個Cu2+補充系統，用來維持Cu2+濃度的穩定。用HDI(高密度互連板)的電鍍銅來說，比較典型的是在不溶性陽極系統之外再添加一個裝有銅球的銅再生槽,由再生槽將銅溶解再通過泵輸送到電鍍槽中去。

　　2.2 提高產品質量方面：使用不溶的涂層鈦陽極后，是從以下三個方面來提高產品質量的：(1)對于鍍件表面分布來說，很大程度上取決于陽極條件，當陽極得到很好的維護時，其結果是可以接受的，但是溶解型陽極容易鈍化，隨著每小時電鍍的進行,鈍化越來越明顯，使得鍍層的分布變差，不溶性電極就不存在這個問題，鍍件的表面分布不會受電鍍時間的延長而變差,即提高了鍍件的質量。(2)陽極不溶解，不會有陽極污泥的生成，進而就不會污染電鍍溶液,再加上對循環的電解液進行了過濾循環，鍍件質量更高。(3)DSA涂層鈦陽極尺寸穩定，在電解過程中；電極間距離不變化，可保證電解操作在槽電壓穩定;情況下進行，對兩極提供了一個穩定的反應體系，有利于提高鍍件的質量。

　　2.3 增加經濟效益方面：(1)采用DSA涂層鈦陽極的電鍍系統以后，不需要使用磷銅球，而改為使用造價低的銅球，同時也可以利用生產中再生的銅，減少了生產成本,也就增加了經濟效益。(2)把硫酸亞鐵加入到鍍電解液中去，陽極的反應變為Fe2+氧化生成Fe3+，從而消滅了陽極表面處任何氧氣的逸出，并減少了電鍍液銅離子和其它添加劑的消耗，節約了成本。(3)DSA陽極的工作電壓低，因此電能消耗小，可節省電能的消耗，減少生產成本。

　　2．4 加強生產管理方面: 采用新的系統之后，有以下幾個管理方面的優點：(1) 采用獨立的兩個系統，對電流密度的要求大大降低， 高密度的電流密度不存在對銅球表面造成鈍化和形成氧化膜，減去了定期清洗磷銅球的工作。(2) 兩個獨立的系統，電鍍系統中沒有電解污泥產生，電解液管理更加方便。(3) 目前使用陽極袋，要經常清洗并檢查(大約每周一次)其是否破損，操作比較繁瑣，陽極袋一旦破損，對生產造成的損失也是很大的，同時也給生產的管理帶來很大的不便，新系統中無陽極袋，省去了一些管理上的麻煩。

　　3、結語

　　在PCB生產過程中，電鍍工藝采用DSA涂層鈦陽極，不僅可以提高鍍件的質量，而且可以減低生產成本、提高經濟效益，方便生產管理。同時，在PCB清潔生產過程中,采用DSA的電解方法來處理蝕刻廢液，回收銅并且實現蝕刻廢液的再生同樣可行，這種做法不僅可以減少對環境的污染，同時也可以給企業帶來很大一部分的經濟效益。DSA涂層鈦陽極至發明以來，在世界各個工業的電解行業中得到了廣泛的應用，而作為電子行業主要產品的PCB,幾乎在所有的電子產品中使用，其發展的速度也是非常快速的，近十幾年來，我國PCB工業每年以1 5％以上的高速度發展，已跨進世界PCB大國之列一，兩者的有機結合必然會帶來極大的效益。