1、前言
DSA (Dimensionally Stable Anode，尺寸穩(wěn)定陽極)即涂層鈦陽極，被視為20世紀(jì)電化學(xué)領(lǐng)域中最重要的發(fā)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(yōu)點(diǎn)而取代了傳統(tǒng)的不溶性石墨陽極，大量投入工業(yè)化生產(chǎn)， 并廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電鍍、水處理、環(huán)保、海洋、陰極保護(hù)等領(lǐng)域中。
印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)是電子產(chǎn)品的基本零組件， 也是現(xiàn)代電子構(gòu)裝技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。全世界2002年P(guān)CB總產(chǎn)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(xué)鍍、電鍍、退鍍等技術(shù)的工藝。PCB是上世紀(jì)六十年代開始應(yīng)用于電子產(chǎn)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(jīng)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(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)在，對(duì)電鍍技術(shù)要求更加高的多層板的孔化及圖形電鍍技術(shù)， 代表著一個(gè)國家電子工業(yè)的水平。
另一方面，隨著PCB行業(yè)的發(fā)展，它對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染也是必然的。PCB生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染主要是廢水、廢液、廢氣以及廢品(渣)等，由于國內(nèi)的種種原兇，這些污染是存在的，而且還會(huì)越來越嚴(yán)重。在這種情況下， 清潔生產(chǎn)也被提上了日程。
目前采用電化學(xué)處理方法來處理PCB行業(yè)的廢水、廢液不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染， 得到業(yè)內(nèi)人士的青睞。而DSA涂層鈦陽極作為電解環(huán)節(jié)中的電極，以其鍍件質(zhì)量高、電能消耗小、尺寸穩(wěn)定、電極不溶解等優(yōu)勢在PCB電鍍工藝和清潔生產(chǎn)中必然會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。
2、DSA在PCB生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性
2.1 技術(shù)成熟方面
2.1.1 DSA在電解行業(yè)中的技術(shù)成熟性DSA作為不溶性電極，目前應(yīng)用最廣泛的行業(yè)是氯堿工業(yè)。電解食鹽水溶液制取氯氣和燒堿時(shí)，陽極上主反應(yīng)為析氯反應(yīng)，副反應(yīng)為析氧反應(yīng)，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(wěn)定、產(chǎn)生的氯氣氣泡容易脫離、在電解液中不滯留等優(yōu)點(diǎn)，到20世紀(jì)80年代末氯堿工業(yè)用鈦電極在日本已有1×105m2以上，全世界有1×106m2以上?？梢哉f全世界應(yīng)用DSA作為不溶性陽極進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)很成熟。
2.1.2 DSA在PCB生產(chǎn)流程中的技術(shù)可行性,對(duì)于電鍍工藝來說，目前在PCB行業(yè)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(wǎng)籃和籃內(nèi)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(nèi)，陽極籃內(nèi)的銅球不斷溶解成Cu2+,當(dāng)Cu2+均勻擴(kuò)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(fā)生的主要反應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，如可以方便連續(xù)地穩(wěn)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(duì)電流密度的要求很高，高密度會(huì)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(chǎn)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(chǎn)成本；(3)使用這種可溶性的陽極，不可避免的會(huì)有一些陽極泥的產(chǎn)生，對(duì)電解液造成一定程度的污染，從而影響鍍件的質(zhì)量：(4)銅球沒有完全裝滿或銅球之間發(fā)生“橋接”，則籃內(nèi)表面保護(hù)性的鈦氧化層會(huì)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(gè)Cu2+補(bǔ)充系統(tǒng)，用來維持Cu2+濃度的穩(wěn)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(tǒng)之外再添加一個(gè)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(chǎn)品質(zhì)量方面：使用不溶的涂層鈦陽極后，是從以下三個(gè)方面來提高產(chǎn)品質(zhì)量的：(1)對(duì)于鍍件表面分布來說，很大程度上取決于陽極條件，當(dāng)陽極得到很好的維護(hù)時(shí)，其結(jié)果是可以接受的，但是溶解型陽極容易鈍化，隨著每小時(shí)電鍍的進(jìn)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(gè)問題，鍍件的表面分布不會(huì)受電鍍時(shí)間的延長而變差,即提高了鍍件的質(zhì)量。(2)陽極不溶解，不會(huì)有陽極污泥的生成，進(jìn)而就不會(huì)污染電鍍?nèi)芤?再加上對(duì)循環(huán)的電解液進(jìn)行了過濾循環(huán)，鍍件質(zhì)量更高。(3)DSA涂層鈦陽極尺寸穩(wěn)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(wěn)定;情況下進(jìn)行，對(duì)兩極提供了一個(gè)穩(wěn)定的反應(yīng)體系，有利于提高鍍件的質(zhì)量。
2.3 增加經(jīng)濟(jì)效益方面：
(1)采用DSA涂層鈦陽極的電鍍系統(tǒng)以后，不需要使用磷銅球，而改為使用造價(jià)低的銅球，同時(shí)也可以利用生產(chǎn)中再生的銅，減少了生產(chǎn)成本,也就增加了經(jīng)濟(jì)效益。
(2)把硫酸亞鐵加入到鍍電解液中去，陽極的反應(yīng)變?yōu)镕e2+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(jié)約了成本。
(3)DSA陽極的工作電壓低，因此電能消耗小，可節(jié)省電能的消耗，減少生產(chǎn)成本。
2．4 加強(qiáng)生產(chǎn)管理方面: 采用新的系統(tǒng)之后，有以下幾個(gè)管理方面的優(yōu)點(diǎn)：
(1) 采用獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)，對(duì)電流密度的要求大大降低， 高密度的電流密度不存在對(duì)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(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，電鍍系統(tǒng)中沒有電解污泥產(chǎn)生，電解液管理更加方便。
(3) 目前使用陽極袋，要經(jīng)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(duì)生產(chǎn)造成的損失也是很大的，同時(shí)也給生產(chǎn)的管理帶來很大的不便，新系統(tǒng)中無陽極袋，省去了一些管理上的麻煩。
3、結(jié)語
在PCB生產(chǎn)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(zhì)量，而且可以減低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，方便生產(chǎn)管理。同時(shí)，在PCB清潔生產(chǎn)過程中,采用DSA的電解方法來處理蝕刻廢液，回收銅并且實(shí)現(xiàn)蝕刻廢液的再生同樣可行，這種做法不僅可以減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也可以給企業(yè)帶來很大一部分的經(jīng)濟(jì)效益。DSA涂層鈦陽極至發(fā)明以來，在世界各個(gè)工業(yè)的電解行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而作為電子行業(yè)主要產(chǎn)品的PCB,幾乎在所有的電子產(chǎn)品中使用，其發(fā)展的速度也是非常快速的，近十幾年來，我國PCB工業(yè)每年以1 5％以上的高速度發(fā)展，已跨進(jìn)世界PCB大國之列一，兩者的有機(jī)結(jié)合必然會(huì)帶來極大的效益。
