PCB007中國線上雜志11月號(hào)——“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)展路線圖”刊登了馬赫內(nèi)托特殊陽極(MAGNETO special anodes)工藝工程部經(jīng)理，顧志超先生編寫的文章《鈦陽極在PCB鍍銅制程中的應(yīng)用（下）》。

　　PCB007中國線上雜志服務(wù)于PCB、EMS和設(shè)計(jì)行業(yè)的實(shí)時(shí)在線雜志。發(fā)布超過10萬余篇新聞報(bào)道、專業(yè)文章，并提供行業(yè)展會(huì)實(shí)時(shí)在線報(bào)道，是電子制造領(lǐng)域的行業(yè)咨詢領(lǐng)導(dǎo)者。

　　上個(gè)月刊登的“電子制造業(yè)的支柱”——《鈦陽極在PCB鍍銅制程中的應(yīng)用（上）》里主要介紹了不溶性鈦陽極的概念，鈦陽極在鍍銅制程中的反應(yīng)原理，不溶性陽極與可溶性陽極的區(qū)別，以及鈦陽極的優(yōu)缺點(diǎn)。本月下篇內(nèi)容里介紹了鈦陽極的使用需求、鈦陽極放電均勻性設(shè)計(jì)、鈦陽極涂層的設(shè)計(jì)三個(gè)方面分析鈦陽極的使用優(yōu)勢。同時(shí)，對(duì)于鈦陽極的使用時(shí)需要注意的地方做重點(diǎn)介紹，引發(fā)對(duì)鈦陽極新發(fā)展方向的思考。

　　以下轉(zhuǎn)載《鈦陽極在PCB鍍銅制程中的應(yīng)用（下）》原文內(nèi)容。

　　鈦陽極在PCB鍍銅制程中的應(yīng)用（下）

　　前言

　　隨著時(shí)代的進(jìn)步以及對(duì)于電子產(chǎn)品日益輕薄化的要求的提高，線路板制造工藝也在不斷的進(jìn)步。近些年來，PCB鍍銅制程中，鈦陽極也逐漸為更多人所認(rèn)識(shí)及了解。相對(duì)于傳統(tǒng)的磷銅球，其在使用過程中不斷發(fā)生溶解；而鈦陽極在使用過程中則形狀保持穩(wěn)定，不發(fā)生溶解反應(yīng)，因此稱為不溶性陽極，也稱為尺寸穩(wěn)定陽極。隨著產(chǎn)品要求的提升，PCB鍍銅制程的要求也在不斷提升，鈦陽極也漸漸展露出優(yōu)于磷銅球的優(yōu)勢，也在逐漸取代磷銅球的市場份額。本文將對(duì)鈦陽極進(jìn)行概括性的介紹，并結(jié)合馬赫內(nèi)托公司在鈦陽極研發(fā)和制造過程中幾十年的經(jīng)驗(yàn)，分上下兩篇（點(diǎn)擊此處查看上篇）對(duì)鈦陽極的設(shè)計(jì)與使用，分享一些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，使更多人能對(duì)鈦陽極有進(jìn)一步深入的了解。

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　　鈦陽極的設(shè)計(jì)

　　4.1 鈦陽極的使用需求

　　從使用者實(shí)際需求出發(fā)，當(dāng)鍍銅制程從磷銅球切換成鈦陽極以后，首要的需求就是能夠切實(shí)穩(wěn)定地提升電鍍均勻性，并由此帶來品質(zhì)的提升；其次要求鈦陽極品質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到預(yù)期的使用壽命以及在此期間穩(wěn)定的添加劑消耗量水準(zhǔn)，以保證運(yùn)行成本可控。因此，概括來說，主要的要求有以下幾點(diǎn)：優(yōu)良的電鍍均勻性、穩(wěn)定的使用壽命、可控的添加劑消耗量水準(zhǔn)。

　　對(duì)于陽極制造商而言，如何將客戶需求轉(zhuǎn)化為內(nèi)部對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，這是陽極制造商最需要研究并給予相應(yīng)支持的地方。鈦陽極結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：鈦基材和涂層。針對(duì)具體要求分解開來，電鍍均勻性要求主要是由鈦基材的機(jī)械設(shè)計(jì)決定的，而另外兩個(gè)要求則與涂層的設(shè)計(jì)密切關(guān)聯(lián)。

　　4.2 鈦陽極放電均勻性設(shè)計(jì)

　　鈦陽極主要的機(jī)械設(shè)計(jì)由于需要與設(shè)備匹配，主要工作是由設(shè)備商完成的。面對(duì)如何優(yōu)化鈦陽極放電均勻性的設(shè)計(jì)問題，陽極制造商應(yīng)當(dāng)給予相應(yīng)的建議和支持，主要可以從以下幾個(gè)方面來考慮。

　　i.  電阻率問題

　　鈦陽極放電均勻性設(shè)計(jì)，首先需要關(guān)注的點(diǎn)就是鈦材的電阻率問題。純鈦的電阻率約為0.47 μΩ·m，接近于同等條件下純銅的30倍。使用磷銅球時(shí)，陽極電流通過鈦籃上部引入，然后在整個(gè)陽極內(nèi)部是通過銅球進(jìn)行傳導(dǎo)（本質(zhì)上可以認(rèn)為電流是經(jīng)過銅進(jìn)行傳導(dǎo)），因此上部和下部的導(dǎo)電性差異非常小，基本可以忽略不計(jì)。而使用鈦陽極的話，由于鈦材的導(dǎo)電性相對(duì)較差，尤其是當(dāng)鈦陽極工作在較高電流密度下，電流通過陽極上部傳導(dǎo)到下部時(shí)，本身鈦材的電阻會(huì)導(dǎo)致電壓從上到下存在明顯降低。這樣會(huì)導(dǎo)致在鈦陽極最下部，放電電流密度會(huì)顯著低于鈦陽極最上部。

　　在進(jìn)行陽極設(shè)計(jì)時(shí)，首要考慮的是如何減少由于鈦材的長距離傳導(dǎo)導(dǎo)致電壓降問題。主要可以通過以下兩個(gè)方面來進(jìn)行優(yōu)化：①降低傳導(dǎo)電阻率，使用更寬更厚的鈦材進(jìn)行電流傳導(dǎo)，或者使用鈦銅復(fù)合材料來輔助電流傳導(dǎo)；②分散電流傳導(dǎo)點(diǎn)，在陽極表面設(shè)置多個(gè)電流傳導(dǎo)點(diǎn)，避免傳輸距離過長。

　　ii. 陽極基材類型的針對(duì)性優(yōu)化

　　目前鈦陽極的設(shè)計(jì)中，陽極基材類型的選用基本有兩種：一種是鈦板，另一種是鈦網(wǎng)。

　　鈦網(wǎng)是由鈦板進(jìn)行沖切拉伸而成，其主要優(yōu)點(diǎn)有兩方面，一是相對(duì)鈦板來說可以節(jié)省鈦材用量；二是由于鈦網(wǎng)通常會(huì)做雙面涂覆，即使是不面對(duì)產(chǎn)品的背面，由于網(wǎng)狀材料是鏤空的結(jié)構(gòu)，背面涂層也可以參與放電，因此整個(gè)網(wǎng)狀陽極的有效放電面積比鈦板要大，這樣可以降低實(shí)際陽極工作條件的電流密度。網(wǎng)狀陽極往往機(jī)械強(qiáng)度更差，而且對(duì)比板狀陽極，電阻率也更高。針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)合適的框架并優(yōu)化焊點(diǎn)位置，可以大大改善鈦網(wǎng)陽極的平整性和放電均勻性問題。

　　使用板狀陽極最大的優(yōu)點(diǎn)在于，板狀陽極的基材是可以重復(fù)利用的。在陽極涂層失效以后，可以對(duì)殘余涂層剝離，并對(duì)基材表面進(jìn)行徹底清潔后，可以重新涂覆涂層，這樣今后在陽極的應(yīng)用中，可以一定程度上節(jié)省長期使用的成本（雖然一次性投入會(huì)稍大些）。另一方面，板狀陽極基材厚度通常選擇2mm和3mm，而網(wǎng)狀陽極一般適合由1mm鈦板拉制而成（中間還有鏤空），因此板狀陽極的導(dǎo)電性要好于網(wǎng)狀陽極。同時(shí)，板狀陽極相對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要比網(wǎng)狀陽極更強(qiáng)，平整度會(huì)更好。但這并不意味著板狀陽極放電均勻性一定優(yōu)于網(wǎng)狀陽極。相比而言，板狀陽極的整體機(jī)械設(shè)計(jì)會(huì)比網(wǎng)狀陽極（帶框架）更為簡單，但如果要適應(yīng)于更高的電鍍均勻性要求，板狀陽極電流接入點(diǎn)的分布還是有優(yōu)化空間的。

　　當(dāng)然，關(guān)于放電均勻性的設(shè)計(jì)，不是一個(gè)三言兩語能完全說清楚的問題。此處也只是拋磚引玉，引發(fā)相關(guān)的思考。

　　iii. 氣泡對(duì)導(dǎo)電均勻性的影響

　　由于鈦陽極在使用過程中，陽極反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氧氣，因此氧氣的產(chǎn)生會(huì)形成陰陽極之間的屏蔽效應(yīng)，并對(duì)放電均勻性造成一定的影響。氧氣更多是影響于垂直電鍍線上，這主要是由于產(chǎn)生的氧氣氣泡會(huì)上浮，導(dǎo)致陽極上部和下部累積的氧氣氣泡量形成了一定的梯度，從而造成屏蔽效果，也呈現(xiàn)了一定的梯度效應(yīng)。

　　要平衡氧氣氣泡的屏蔽作用對(duì)電鍍均勻性的影響，一方面可以改變陽極的設(shè)計(jì)方式，采用水平式電鍍的方式，這樣就可以從根本上避免氣泡上浮造成的陽極各部分屏蔽作用的差異（水平式電鍍的設(shè)備結(jié)構(gòu)會(huì)比垂直式更為復(fù)雜，同時(shí)也并不是所有產(chǎn)品都適應(yīng)水平式的電鍍方式）；另一方面，在垂直電鍍線上，可以通過改變陽極導(dǎo)電性設(shè)計(jì)，以及安裝陽極屏蔽板等多種方式來對(duì)沖其影響，從而改善由氧氣氣泡帶來的負(fù)面影響。

　　總而言之，氣泡的屏蔽效應(yīng)是設(shè)備設(shè)計(jì)中一個(gè)不能忽視的因素，尤其是對(duì)于垂直電鍍線，設(shè)備廠商可以針對(duì)這個(gè)影響因素做出相應(yīng)的考慮，特別是如果今后對(duì)于電鍍均勻性提出更高要求，任何影響電鍍均勻性的因素應(yīng)當(dāng)都需要納入考慮范圍。

　　4.3 鈦陽極涂層的設(shè)計(jì)

　　陽極涂層的設(shè)計(jì)工作，是陽極制造商的核心價(jià)值體現(xiàn)。鈦陽極是一種高度定制化的產(chǎn)品，其高度定制化不僅通過基材多變的加工形狀體現(xiàn)，更重要的是針對(duì)客戶端的需求，選取合適的涂層配方設(shè)計(jì)，以最終滿足客戶個(gè)性化需求為最終目標(biāo)。具體來說，陽極涂層設(shè)計(jì)通常從貴金屬含量和涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面來進(jìn)行考慮。針對(duì)適用于PCB鍍銅制程的陽極，貴金屬含量主要是指銥金屬的含量；而涂層結(jié)構(gòu)則包含了各式涂層具體原材料種類的選用、涂層配比的調(diào)整、涂層涂覆先后次序的改變等各種加工制造環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。

　　具體涂層設(shè)計(jì)的思路又是如何呢？

　　首先，陽極涂層的設(shè)計(jì)需要與具體的電鍍條件相適配。PCB鍍銅條件有直流電鍍和反向脈沖電鍍之分，而兩種鍍銅條件相適配的涂層設(shè)計(jì)是完全不同的。如果選用了錯(cuò)誤的涂層設(shè)計(jì)，不僅無法滿足電鍍產(chǎn)品最終的要求，陽極的壽命和表現(xiàn)也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。

　　其次，陽極涂層如何達(dá)到壽命要求，主要依靠實(shí)際使用條件，以及客戶預(yù)期壽命要求等具體情況綜合考慮。決定貴金屬含量多少，不只是根據(jù)陽極過電量多少進(jìn)行簡單轉(zhuǎn)化，還需要根據(jù)使用條件，例如藥水中有機(jī)物含量的多少，是否具有嚴(yán)重影響陽極壽命的物質(zhì)存在（例如氟），設(shè)備是否具有設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的陽極無法正常工作等多種因素確定。同時(shí)，如果對(duì)涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，也能在一定程度上降低貴金屬消耗率。因此選擇適合的涂層設(shè)計(jì)方案比簡單規(guī)定貴金屬含量更為符合實(shí)際和更為重要。

　　再次，針對(duì)添加劑消耗量的控制要求，這是陽極涂層設(shè)計(jì)最為核心的部分。簡單而言，控制添加劑消耗量，需要對(duì)具有高度催化活性的涂層進(jìn)行一定的屏蔽，使其減少對(duì)添加劑的直接接觸機(jī)會(huì)。通常，我們將這類特殊的涂層稱之為隔離涂層（barrier coating）。同時(shí)，針對(duì)各廠商的添加劑，以及添加劑性質(zhì)的不同，我們也需要對(duì)涂層設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和適配。通過改變涂層性質(zhì)（例如表面粗糙度、表面能、電荷性質(zhì)等），可以針對(duì)某些添加劑做出針對(duì)性吸附或排斥，從而一定程度上調(diào)整某些添加劑的消耗量水準(zhǔn)?？偠灾?，涂層的設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)了陽極高度定制化以及廠商核心專業(yè)能力和競爭力。

　　下表展示了陽極設(shè)計(jì)的主要思考點(diǎn)和相關(guān)性，僅供參考

　　表4.1 陽極涂層設(shè)計(jì)相關(guān)性一覽表

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　　鈦陽極的使用經(jīng)驗(yàn)

　　鈦陽極雖然設(shè)計(jì)上存在許多特殊性以及高度的定制化的問題，但是實(shí)際使用起來卻相對(duì)比較簡單。本文會(huì)著重講述和分析三個(gè)不為廣大最終使用者熟悉并了解，或者容易被忽視的問題，以大家更好的理解并使用鈦陽極。

　　5.1 關(guān)于添加劑消耗量的問題

　　使用鈦陽極，首先需要對(duì)添加劑消耗量水準(zhǔn)做出一定的心理準(zhǔn)備，因?yàn)椴还苋绾蝺?yōu)化鈦陽極，其消耗量水準(zhǔn)是無法低至磷銅球的消耗水準(zhǔn)的。下圖展示了不同種類陽極的添加劑（光亮劑）消耗量水準(zhǔn)比較（以磷銅球的添加劑作為基準(zhǔn)統(tǒng)一進(jìn)行比較）。

　　圖5.1 光亮劑消耗水準(zhǔn)比較

　　i. 添加劑消耗量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

　　鍍銅添加劑都是有機(jī)添加劑，按照功能基本可以分為三種：光亮劑、整平劑、載劑（或者也叫抑制劑）。其中，光亮劑通常為小分子的含硫有機(jī)物，以聚二硫丙基磺酸（SPS）為代表；整平劑通常為含氮陽離子表面活性劑，一般為季銨鹽類或雜環(huán)類表面活性劑；載劑多為聚醚類物質(zhì)，較為常見的是聚乙二醇（PEG）。在這三種物質(zhì)中，以光亮劑單體分子量最小，因此，也更容易被鈦陽極分解。

　　以杰希優(yōu)VL系列填孔藥水作為基本參照：使用表現(xiàn)較好的低耗量涂層鈦陽極，在正常的設(shè)備狀況以及運(yùn)行條件下，光亮劑的消耗量正常水平通常在100~200 mL/KAH，而整平劑和載劑的消耗率水平通常50~100 mL/KAH。當(dāng)然上述的數(shù)據(jù)只是作為一般的參考范圍，根據(jù)電鍍?cè)O(shè)備的設(shè)計(jì)差異，以及陽極制造水準(zhǔn)的差異，或者終端客戶使用和維護(hù)水平，鍍銅添加劑的消耗量水準(zhǔn)還是存在一定的變化。但是，與磷銅球相比，即使是表現(xiàn)最好的鈦陽極，其消耗量水準(zhǔn)（尤其是光亮劑）還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磷銅球的，大約至少是2~3倍的消耗量水準(zhǔn)（以同一款添加劑進(jìn)行比較）。通常而言，添加劑供應(yīng)商會(huì)針對(duì)不溶性陽極推出特定的添加劑，并對(duì)不溶性陽極的添加劑有效成分進(jìn)行一定的優(yōu)化，以保證其適合不溶性陽極的使用，以及將運(yùn)行成本控制在合理范圍內(nèi)。

　　ii. 添加劑消耗原理

　　從鈦陽極工作時(shí)的反應(yīng)原理來看，在電鍍反應(yīng)發(fā)生時(shí)，鈦陽極是通過鈦基材進(jìn)行導(dǎo)電，然后通過涂覆在鈦基材表面的貴金屬涂層最終進(jìn)行反應(yīng)。在這個(gè)過程中，貴金屬涂層本質(zhì)上是催化劑。而貴金屬涂層在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，具有很強(qiáng)的電化學(xué)活性。因此，電鍍液中的添加劑在接觸到貴金屬涂層表面時(shí)，也就很容易被貴金屬涂層分解。

　　同時(shí)，另一方面，由于鈦陽極在反應(yīng)過程中的陽極反應(yīng)，是一個(gè)電解水的反應(yīng)，前面也介紹過，在這個(gè)反應(yīng)過程中，一些具有強(qiáng)氧化性的中間產(chǎn)物，雖然存在時(shí)間較短，但也會(huì)導(dǎo)致鍍液中一部分有機(jī)物的分解。

　　以上兩個(gè)主要原因比較，主要還是添加劑直接接觸分解占主導(dǎo)地位。這也就為陽極涂層優(yōu)化提供了指引方向，即前文提到的制作隔離涂層的方法。

　　具體到不同添加劑組分消耗量水準(zhǔn)差異的問題上來，光亮劑一方面分子量較小，同時(shí)其在水溶液中通常會(huì)電離并以帶有磺酸根的狀態(tài)存在（以SPS為例）。這樣，光亮劑分子就更容易吸附到陽極表面，從而造成較為大量的分解。

　　相反的，整平劑由于是陽離子型表面活性劑，在鍍液中往往是以帶正電的形式存在，因而也就很大程度上避免了向陽極表面遷移或吸附造成大量分解。而載劑由于分子量巨大，通常不是很容易被陽極完全分解。同時(shí)，載劑如果只是局部斷裂發(fā)生，剩余的仍然可以起作用，因而消耗量水準(zhǔn)也會(huì)相對(duì)較低。

　　通過各種添加劑特性的分析，也就可以為陽極涂層提供針對(duì)性的設(shè)計(jì)開發(fā)方向。

　　iii. 消耗量異常波動(dòng)的原因

　　在陽極正常使用過程中，陽極結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，雖然涂層在使用過程中會(huì)有一定程度的耗損，但是整個(gè)過程相對(duì)比較緩慢。由于陽極涂層正常衰減和劣化造成的添加劑消耗量的波動(dòng)，通常需要以月為單位來統(tǒng)計(jì)才能表現(xiàn)出來。因此，添加劑在幾天內(nèi)發(fā)生劇烈變化的情形，很大程度上是由于其他原因造成的。

　　當(dāng)出現(xiàn)添加劑消耗量異常狀況時(shí)，首先可以判斷異常狀況是突然出現(xiàn)的還是持續(xù)長時(shí)間惡化的。如果是突然惡化的，很大概率是由鍍液受到污染所致。此時(shí)可以進(jìn)行鍍液靜置測試，來甄別藥水中是否有氧化性物質(zhì)對(duì)添加劑造成分解?？蓪⑺幩雍竺芊忪o置24小時(shí)，測試添加劑前后濃度變化，來進(jìn)行判斷。通常在沒有污染物的情況下，前后濃度是非常接近的。在我們經(jīng)歷過的案例中，有因?yàn)樘砑拥牧蛩嶂谢烊腚p氧水造成的，有微蝕液混入電鍍槽造成，也有氧化銅粉中因?yàn)橄跛岣幕烊朐斐傻摹鹊榷喾矫嬖?。這些都是可借鑒的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可以通過鍍液靜置測試甄別出來。

　　當(dāng)然，如果上述問題已經(jīng)排除，可以將目光轉(zhuǎn)向陽極本身。此時(shí)可以觀察陽極涂層狀況：例如涂層顏色是否均一、涂層黏附性是否良好等。當(dāng)然，向?qū)I(yè)的陽極供應(yīng)商尋求幫助也能更好提供專業(yè)性建議。

　　5.2 陰極化問題

　　i. 陰極化問題的定義

　　所謂陰極化問題，這是指陽極在使用過程中，由于受到相鄰的陽極影響，導(dǎo)致陽極無法正常發(fā)生陽極反應(yīng)，轉(zhuǎn)而發(fā)生陰極反應(yīng)的問題（通常發(fā)生在陽極邊緣位置）。發(fā)生陰極化問題的根本原因在于相鄰陽極間存在較高電壓差。

　　圖5.2 陰極化問題示意圖

　　陰極化問題通常出現(xiàn)在連續(xù)線上，也并不只是在PCB鍍銅設(shè)備中產(chǎn)生。主要原因有以下一些可能性：不合適的電流設(shè)定（產(chǎn)品需要梯度設(shè)定電流，而相鄰電流差異較大造成的電壓較大差異）、整流器老化或損壞、缺乏屏蔽等。

　　陽極出現(xiàn)陰極化以后，并不是說這個(gè)陽極會(huì)一直處于陰極反應(yīng)。這是由于當(dāng)陽極出現(xiàn)陰極化以后，銅離子會(huì)沉積到陽極表面，從而使陽極表面鍍上薄薄一層銅。此時(shí)，當(dāng)電流通過鈦陽極傳導(dǎo)到陽極表面時(shí)，會(huì)使這部分陽極表面的銅發(fā)生溶解（原因在于此情況下，鈦陽極相當(dāng)于在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄躁枠O）。在陽極發(fā)生陰極化作用時(shí)，這種實(shí)際的陰極化的反應(yīng)處于周期性發(fā)生的狀態(tài)。這樣，就導(dǎo)致了陽極狀態(tài)一直在陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)中來回切換。由于陽極涂層的設(shè)計(jì)是針對(duì)陽極反應(yīng)的，因此正常產(chǎn)品的陽極涂層是無法應(yīng)對(duì)陰極化反應(yīng)的。出現(xiàn)陰極化問題會(huì)顯著降低陽極壽命。

　　ii. 陰極化問題的危害

　　陽極陰極化會(huì)對(duì)陽極的壽命會(huì)造成極大的損害，主要原因在于，陽極涂層的設(shè)計(jì)是針對(duì)陽極反應(yīng)的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化的。由于陽極發(fā)生陰極化以后，會(huì)造成陽極端出現(xiàn)陰極反應(yīng)。陰極反應(yīng)不僅會(huì)發(fā)生銅沉積反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)一定程度發(fā)生析氫反應(yīng)。鈦陽極之所以能在各種環(huán)境下保持化學(xué)穩(wěn)定性，其中一個(gè)非常重要的原因在于，鈦材表面形成的致密的氧化層（氧化鈦）。發(fā)生陰極反應(yīng)則會(huì)導(dǎo)致基材表面氧化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)闅浠?。氫化鈦并不穩(wěn)定，一方面容易從表面剝落，另一方面，即使后續(xù)重新轉(zhuǎn)化為氧化鈦，也將不再是原先致密的氧化膜。由于陰極反應(yīng)的影響，鈦陽極涂層會(huì)輕易從基材處發(fā)生脫落，導(dǎo)致鈦陽極提前失效。

　　由于陽極涂層部分提前失效，就會(huì)導(dǎo)致陽極放電均勻性出現(xiàn)異常，從而會(huì)對(duì)產(chǎn)品電鍍均勻性造成重大影響。

　　5.3 鈦陽極的維護(hù)保養(yǎng)

　　關(guān)于鈦陽極維護(hù)方面，前面也提到鈦陽極基本具有免維護(hù)的屬性，即如果連續(xù)使用，就基本不需要定期清理。反而是長時(shí)間的停機(jī)需要引起重視。設(shè)備一旦長時(shí)間停機(jī)，需要對(duì)鈦陽極表面進(jìn)行清潔，通常只需使用純水將表面殘留的電鍍液清洗干凈。

　　清洗的關(guān)鍵在于將鈦陽極表面硫酸和硫酸銅兩種物質(zhì)清理干凈。這是因?yàn)殡婂円褐辛蛩釙?huì)附著在鈦陽極涂層表面，并隨著蒸發(fā)，硫酸濃度會(huì)顯著提高，導(dǎo)致了硫酸腐蝕性的增強(qiáng)。同時(shí)，殘留在鈦陽極表面的硫酸銅也會(huì)結(jié)晶析出。電鍍液中的硫酸銅，會(huì)深入鈦陽極表面涂層的微孔中，并在結(jié)晶析出，從而對(duì)涂層結(jié)構(gòu)造成一定的破壞作用。

　　另一個(gè)需要提醒的問題是，在設(shè)備投入使用前或者大保養(yǎng)時(shí)，避免使用強(qiáng)堿溶液對(duì)鈦陽極進(jìn)行清洗。強(qiáng)堿溶液不僅對(duì)涂層也會(huì)對(duì)鈦基材具有一定的腐蝕作用，容易造成涂層的剝落，導(dǎo)致鈦陽極壽命的提前失效。

　　鈦陽極新的發(fā)展和展望

　　6.1 高電流密度填孔電鍍的應(yīng)用

　　使用不溶性鈦陽極，可以提升電鍍的電流密度，從而增加電鍍?cè)O(shè)備的產(chǎn)能，這只是鈦陽極具備生產(chǎn)效率的前提條件。但是，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)要真正落地，需要設(shè)備設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的電鍍添加劑的配合。原先由于電鍍添加劑的限制，使用鈦陽極并沒有能真正提升很多填孔制程的電流密度（高電流密度無法完成填孔），因此鈦陽極并沒有真正在提高生產(chǎn)效率上與磷銅球拉開差距。最近二三年來，隨著高電流密度填孔藥水的成熟和推廣，可以將填孔電流密度提升2~3倍（從原先不超過2 ASD提升到5~6 ASD）。

　　針對(duì)高速填孔電鍍的需求，鈦陽極的涂層設(shè)計(jì)上也需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，主要針對(duì)兩方面：一方面是需要設(shè)計(jì)出適應(yīng)這種新型電鍍添加劑的涂層，使電鍍添加劑的消耗量維持在合理水平（由于新的電鍍條件使用了更高的電流密度和更高的藥水溫度，使電鍍添加劑尤其是光亮劑的消耗量水準(zhǔn)有了顯著的增加，這就需要陽極本身對(duì)于電鍍添加劑的消耗量水準(zhǔn)需要進(jìn)行一定的削減以平衡電鍍成本）；另一方面，更高的電流密度導(dǎo)致涂層壽命的縮短，這就需要對(duì)涂層設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，使涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并延長涂層的使用壽命。

　　6.2 析氧脈沖電鍍的應(yīng)用

　　反向脈沖電鍍技術(shù)，是PCB鍍銅制程中針對(duì)高縱橫比通孔獲得良好貫通能力的最主要手段。自上世紀(jì)90年代安美特開發(fā)出一整套水平脈沖電鍍流程并申請(qǐng)專利以來，受限于專利保護(hù)，其他公司無法應(yīng)用這套電鍍技術(shù)。在這個(gè)水平脈沖電鍍工藝中，電鍍液中添加了一定量的鐵離子以后，巧妙地將陽極反應(yīng)由電解水的析氧反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閬嗚F（II價(jià)）離子氧化為鐵（III價(jià)）離子的反應(yīng)。針對(duì)鐵離子體系，適用于反向脈沖電鍍條件的鈦陽極，大規(guī)模投入使用已超過十年時(shí)間。然而，正是由于大量鐵離子的存在，導(dǎo)致了最終鍍銅層外觀的光亮度不足，一定程度上影響了產(chǎn)品的外觀，因此最近三四年，不含鐵離子的析氧反向脈沖的需求重新浮出水面。

　　析氧反向脈沖應(yīng)用對(duì)于陽極的設(shè)計(jì)提出了非常高的要求，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：鈦陽極涂層必須適用于反向脈沖電鍍條件，達(dá)到一定的使用壽命；鈦陽極涂層必須能在析氧反應(yīng)條件下做到對(duì)添加劑消耗量的削減和控制，維持合理的電鍍成本。由于這兩個(gè)要求在涂層設(shè)計(jì)上是兩個(gè)完全不同的方向，如何對(duì)鈦陽極涂層進(jìn)行設(shè)計(jì)是非常大的挑戰(zhàn)。

　　大約3年前，我司在市場上開始進(jìn)行小規(guī)模的測試和驗(yàn)證。從最近一年的反饋結(jié)果看，推出的適用于析氧反向脈沖的鈦陽極，已經(jīng)可以做到運(yùn)行成本（添加劑消耗量）和陽極使用壽命的平衡。同時(shí)，析氧脈沖電鍍的應(yīng)用市場正一步步被打開，在今后幾年中，有望逐漸提升市場占比并取代部分水平脈沖電鍍的市場份額。

　　總結(jié)

　　總而言之，隨著PCB產(chǎn)品要求的提升，以及PCB鍍銅制程要求的提升，鈦陽極憑借其優(yōu)秀的性能，將會(huì)逐漸取代磷銅球在PCB鍍銅制程中的地位。同時(shí)一些新應(yīng)用的出現(xiàn)，也對(duì)鈦陽極的產(chǎn)品開發(fā)提出了新要求。這對(duì)于鈦陽極的設(shè)計(jì)開發(fā)，既是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)。

　　對(duì)于陽極制造商而言，應(yīng)當(dāng)砥礪前行，迅速應(yīng)對(duì)市場多變的需求，把完善的產(chǎn)品推出市場，響應(yīng)終端客戶以及設(shè)備商、藥水商的需求，為PCB事業(yè)盡一份綿薄之力。