CN102373497B - 电镀装置及电镀方法 - Google Patents

Abstract

一种电镀装置，用于对包括多个相互电绝缘的待镀区的基板进行电镀。所述电镀装置包括一个电镀槽、一个阴极固定结构、多个阳极和一个电压控制器。所述阴极固定结构包括一个安装架和多个导电固定件。所述多个导电固定件用于将基板安装于安装架并向基板传导电流。所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件。每一阳极均与安装于安装架的基板的一个待镀区相对应。所述电压控制器电连接于所述多个阳极和所述多个导电固定件。所述电压控制器用于控制每个阳极和设置于与该阳极对应的待镀区的至少一个导电固定件之间的通电状况，从而控制每个阳极和与该阳极对应的待镀区之间的电压。本技术方案还提供使用如上所述的电镀装置的电镀方法。

Description

电镀装置及电镀方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种可提高电镀均匀性的电镀装置及电镀方法。

背景技术

电镀是指采用电解装置，利用氧化还原反应原理将包括阳极金属的盐类电镀液中的阳极金属离子还原成金属单质，并使金属单质沉积于待电镀工件表面形成镀层的一种表面加工方法。所述电解装置包括与电源正极相连通的阳极、与电源负极相连通的阴极及用于盛装电镀液的电镀槽。通常，所述阳极为阳极金属棒。所述阳极金属棒浸没于电镀液中，用于生成阳极金属离子，并补充电镀液中的阳极金属离子含量，从而维持电镀液中的阳极金属离子浓度处于预定范围内。

电镀工艺广泛用于制作电路板，详情可参见文献：A.J.Cobley，D.R.Gabe；Methods for achieving high speed acid copper electroplating in the PCB industry；Circuit World；2001，Volume 27，Issue 3，Page：19-25。由于金具有优越的导电能力及抗氧化性，电路板用于与外部电路信号连接的边接头(俗称金手指)就是在导电图案上进行选择性地镀金而制成。边接头的制作通常包括以下步骤：先在电路板上贴胶带以覆盖电路板上无需镀金的部分线路；然后，对电路板暴露出来的部分线路进行镀镍，以防止导电线路与后续镀上的金层之间的原子扩散；以及最后，将电路板固定于治具，并置于电镀槽内进行电镀。电镀时，所述治具连接于电镀装置的阴极，电流可通过治具上与电路板的顶角对应的夹点到达待镀基板表面以进行电镀。然而，电流自治具流入待镀基板的过程存在电流密度不均的现象，即，电路板边缘靠近治具夹点处的电流密度较大，电路板中心远离治具夹点处的电流密度较小。根据法拉第定律，电路板表面不同区域电流密度的差异直接导致形成于电路板表面的镀层厚度分布不均，即，电路板边缘处镀层的厚度较大，中心处的厚度较小。对于面积较大的电路板而言，这种厚度分布不均的现象越发明显。

因此，有必要提供一种电镀装置及电镀方法，以提高电镀的均匀性。

发明内容

为了避免待镀基板表面的电流密度差异导致镀层厚度不均，本发明提出一种电镀装置及电镀方法，该电镀装置及电镀方法可以提高电镀的均匀性。

一种电镀装置，用于对基板进行电镀。所述基板包括多个相互电绝缘的待镀区。所述电镀装置包括一个电镀槽、一个阴极固定结构、多个阳极和一个电压控制器。所述阴极固定结构和多个阳极相对地设置于电镀槽中。所述阴极固定结构包括一个安装架和多个导电固定件。所述多个导电固定件用于将基板安装于安装架并向基板传导电流。所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件。每一阳极均与安装于安装架的基板的一个待镀区相对应。所述电压控制器电连接于所述多个阳极和所述多个导电固定件。所述电压控制器用于控制每个阳极和设置于与该阳极对应的待镀区的至少一个导电固定件之间的通电状况，从而控制每个阳极和与该阳极对应的待镀区之间的电压。

一种电镀方法，包括步骤：提供一个基板和如上所述的电镀装置，所述基板包括多个相互电绝缘的待镀区；通过所述多个导电固定件将所述基板安装于安装架并向基板传导电流，使所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件，并使每一阳极均与安装于安装架的基板的一个待镀区相对应；通过所述电压控制器控制每个阳极和与该阳极对应的待镀区设置的至少一个导电固定件的通电状况，从而控制每一阳极和与该阳极对应的待镀区之间的电压，以对所述基板的多个待镀区进行电镀。

本技术方案的电镀装置具有可控制每一阳极和与所述阳极相对应的基板的一个待镀区之间电压的电压控制器，从而使用该电镀装置的电镀方法可对基板的每一待镀区分别进行电镀，减小基板的边缘与中心处沉积金属的厚度差异，可提高电镀均匀性。

附图说明

图1是本技术方案第一实施例提供的电镀装置的俯视图。

图2是本技术方案第一实施例提供的阴极固定结构的结构示意图。

图3是本技术方案第二实施例提供的阴极固定结构的结构示意图。

图4是本技术方案第三实施例中使用第一实施例的电镀装置对基板进行电镀的俯视图。

图5是本技术方案第三实施例中的阴极固定结构与多个阳极相对的结构示意图。

主要元件符号说明

电镀装置                  10

电镀槽                    11

阴极固定结构              12、22

阳极                      13

电压控制器                14

驱动器                    15

第一侧板                  111

第二侧板                  112

第三侧板                  113

第四侧板                  114

安装架                    120、220

安装区                    1201、2201

安装孔                    1202、2202

导电固定件                121、221

第一安装杆            122、222

第一连接杆            123、223

第二安装杆            124、224

第二连接杆            125、225

导电部                127

固定部                128

第三安装杆            227

基板                  100

待镀区                101

第一端                102

第二端                103

固定孔                104

具体实施方式

以下将结合附图和多个实施例，对本技术方案提供的电镀装置及电镀方法进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，本技术方案第一实施例提供一种电镀装置10，用于对基板的多个相互电绝缘的待镀区进行电镀。所述电镀装置10包括一个电镀槽11、一个阴极固定结构12、多个阳极13、一个电压控制器14和一个驱动器15。

所述电镀槽11可为长方体形槽。所述电镀槽11包括首尾相接的第一侧板111、第二侧板112、第三侧板113和第四侧板114，其中，所述第一侧板111与第三侧板113相对，第二侧板112与第四侧板114相对。所述电镀槽11内盛有电镀液。所述电镀液可含金氰化钾(Potassium Gold Cyanide，PGC)。

所述阴极固定结构12位于所述电镀槽11内并浸没于电镀液。所述阴极固定结构12包括一个安装架120和多个导电固定件121(图中仅绘示一个，其余的因结构相同省略)。所述多个导电固定件121用于将所述基板固定于所述安装架120，并向所述基板的多个待镀区传导电流。所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件121。具体地，每一待镀区对应的导电固定件的数量可根据待镀区预定形成镀层处的形状大小情况而作相应设计。若预定形成镀层处面积较小，仅需一个导电固定件121即可。若预定形成镀层处面积较大，可在待镀区分散设置多个导电固定件121以向预定形成镀层处均匀地传导电流。所述阴极固定结构12位于所述电镀槽11内靠近所述第四侧板114的一侧。

所述安装架120具有多个安装区1201，每个安装区1201用于安装基板的一个待镀区，并与一个阳极13相对应。每个安装区1201开设有至少一个安装孔1202，每个安装孔1202均用于与一个导电固定件121配合。具体地，所述安装孔1202可为螺孔。本实施例中，所述安装架120具有三个并排排列的安装区1201。每个安装区1201均开设有四个安装孔1202。

所述安装架120可为方形框体，其为绝缘材质，可采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)等制成。所述安装架120包括包括首尾相接的第一安装杆122、第一连接杆123、第二安装杆124和第二连接杆125。所述第一安装杆122、第一连接杆123、第二安装杆124和第二连接杆125均为长方体形杆。所述第一安装杆122与第二安装杆124平行相对。所述第一连接杆123和第二连接杆125平行相对，且均垂直连接于所述第一安装杆122和第二安装杆124之间。所述第一连接杆123靠近所述电镀槽11的第一侧板111，第二连接杆125靠近所述电镀槽11的第三侧板113。所述多个安装区1201均由第一安装杆122和第二安装杆124构成。每个安装区1201的多个安装孔1202中，一部分并排开设于第一安装杆122，另一部分并排开设于第二安装杆124。本实施例中，每个安装区1201开设的四个安装孔1202中，两个并排开设于第一安装杆122，另外两个排开设于第二安装杆124。

所述导电固定件121包括相连接的导电部127和固定部128。所述导电部127电连接于电压控制器14，用于向基板的待镀区传导电流。所述固定部128用于与一个安装孔1202相配合以固定基板。具体地，所述导电固定件121可为与所述安装孔1202相匹配的导电螺钉。所述基板上也开设有与所述导电固定件121相匹配的固定孔。所述导电固定件121与基板的固定孔和安装架120的安装孔1202相配合从而可将基板固定于所述安装架120。

当然，所述阴极固定结构12的形状并不限于为方形，可视基板的形状而作相应的设计。并且，所述阴极固定结构12上并不限于只固定一块基板。

所述多个阳极13均固设于所述电镀槽11内并浸没于电镀液110，且与所述阴极固定结构12相对设置。每一阳极13均与固定于所述安装架120的基板的一个待镀区相对应。具体地，所述多个阳极13位于所述电镀槽11内靠近所述第二侧板112的一侧。所述多个阳极13均为不溶性阳极，可为钛网或钽网。本实施例中，所述多个阳极13依次排列，且位于同一平面内。优选地，每一阳极13的正对所述基板的表面的形状大小与与该阳极13相对应的待镀区的形状大小大致相同。

所述电压控制器14电连接于所述多个阳极13和所述多个导电固定件121，用于控制每个阳极13和与其对应的待镀区设置的至少一个导电固定件121的通电状况，从而控制每一阳极13和与其对应的待镀区之间的电压。所述电压控制器14可为可编程逻辑控制器，其可根据预设的程序，控制电镀过程中的每一个时间段，每一阳极13和与其对应的待镀区设置的至少一个导电固定件121之间的导通和断开情况。如此，仅需在电镀过程中，通过控制每一阳极13和与所述阳极13相对应的待镀区的导通时间，使各个阳极13和与所述阳极13相对应的待镀区通过的电量均等，即可使基板的多个待镀区的镀层厚度均等，减小基板边缘与中心处形成镀层的厚度差异。

所述驱动器15机械连接于所述阴极固定结构12，用于驱动所述阴极固定结构12移动。所述驱动器15设置于第一侧板111，并具有延伸入电镀槽11内的垂直于第一侧板111的输出轴150。所述输出轴150机械连接于所述阴极固定结构12的安装架120。所述驱动器15可为气缸。所述安装架120在所述驱动器15的驱动下沿输出轴150的轴线方向作直线往复运动，即，所述安装架120在驱动器15的驱动下，沿垂直于第一侧板111与第三侧板113的方向，在第一侧板111与第三侧板113之间往复移动。也就是说，输出轴150向所述电镀槽11的第一侧板111处运动一段距离后，回到原来的位置，又向第三侧板113处运动一段距离，最后回到原来的位置。反复进行上述过程，可使得在电镀过程中，所述安装架120上的基板每一待镀区的各处相对于与之对应的阳极13的位置轮流变化，每一待镀区的各处所经历的电场环境趋于一致，从而每一待镀区上通过的电量趋于均匀化，以进一步避免待镀区的边缘相较于中心处沉积较多金属。

本技术方案第一实施例提供的电镀装置10具有可控制每一阳极13和与所述阳极13相对应的待镀区之间电压的电压控制器14，从而可对基板的每一待镀区分别进行电镀，减小基板的边缘与中心处沉积金属的厚度差异。此外，驱动器15可带动固定于阴极固定结构12的基板的每一待镀区相对于对应的阳极13往复运动，进一步使得待镀区的各处沉积金属的厚度均匀化。

请一并参阅图1和图3，本技术方案第二实施例提供的电镀装置20与第一实施例的大致相同，其区别在于，所述多个阳极在所述电镀槽内靠近所述第二侧板的一侧成阵列式排布。所述阴极固定结构22的安装架220还包括位于所述第二安装杆224与第一安装杆222之间的第三安装杆227。所述第三安装杆227也为长方体形杆，其连接于所述第一连接杆223和第二连接杆225之间。所述第一安装杆222与第三安装杆227构成的多个安装区2201位于同一排，且并排排列。所述第二安装杆224与第三安装杆227构成的多个安装区2201位于另一排，也并排排列。如此，所述安装架220具有多个成阵列式排布的安装区2201。由第一安装杆222和第三安装杆227构成的每个安装区2201的多个安装孔2202中，一部分并排开设于第一安装杆222，另一部分并排开设于第三安装杆227。由第二安装杆224和第三安装杆227构成的每个安装区2201的多个安装孔2202中，一部分并排开设于第二安装杆224，另一部分并排开设于第三安装杆227。如此，在第三安装杆227上开设的安装孔2202内也设置导电固定件221，安装于所述安装架220的多个安装区2201的基板的多个待镀区也成阵列式排布。

本技术方案第二实施例提供的电镀装置的多个阳极成阵列式排布，阴极固定结构22的多个安装区2201分成两排，每一排的多个安装区2201并排排列。安装于多个安装区2201的基板可被分成多个成阵列式排布的待镀区。分成的每一待镀区的面积越小，可使得基板的表面各处电镀厚度的差异也越小，更有利于提高电镀的均匀性。

请一并参阅图1、图4及图5，本技术方案第三实施例提供一种电镀方法，其包括以下步骤：

首先，提供一个基板100和如第一实施例所述的电镀装置10，所述基板100包括多个相互电绝缘的待镀区101。所述基板100包括相对的第一端102和第二端103。所述第一端102和第二端103均开设有多个贯穿基板100的固定孔104。所述固定孔104为与所述导电固定件121相匹配的螺孔。本实施例中，所述基板100为方形的电路板，其包括三个并排排列的待镀区101。所述待镀区101也均为方形，每一待镀区101均具有四个顶角，每一顶角处均对应一个固定孔104。所述基板100具有导电线路，导电线路可包括保护区和暴露区。保护区不需要形成镀层，可以贴上胶带进行遮蔽。暴露区暴露于所述胶带，一般为导电线路中需要形成镀层的焊垫或接头的部分。所述基板100的多个待镀区101靠近固定孔104处均有导线电连接于暴露区。

然后，通过所述多个导电固定件121将所述基板100安装于所述安装架120，使所述基板100的每一待镀区101均设置有至少一个导电固定件121，并使每一阳极13均与安装于所述安装架120的基板100的一个待镀区101相对应。本实施例中，通过六个导电固定件121将所述基板100的第一端102固定于第一安装杆122，通过六个导电固定件121将所述基板100的第二端103固定于第二安装杆124。每一待镀区101均对应固定于所述安装架120的一个安装区1201，并与一个阳极13相对。每一待镀区101通过位于其顶角处的四个导电固定件121传导电流。每一导电固定件121的固定部128均依次与基板100的一个固定孔104及安装架120的一个安装孔1202相配合，从而将基板固定于安装架120。由于基板100的每一待镀区101靠近固定孔104处均有导线电连接于暴露区，导电固定件121的导电部127与所述导线相接触，从而使得导电固定件121的电流可通过所述导线传导至该待镀区101的暴露区。

最后，通过所述电压控制器14控制每个阳极13和与该阳极13对应的待镀区101设置的至少一个导电固定件121的通电状况，从而控制每一阳极13和与该阳极13对应的待镀区101之间的电压，以对所述基板100的多个待镀区101进行电镀。本实施例中，对基板100的三个待镀区101及与该待镀区101对应的阳极13依次供电，即，先仅对靠近电镀槽11的第一侧板111的一个阳极13及对应的待镀区101供电一段时间，然后仅对位于中间的一个阳极13及对应的待镀区101供电一段时间，再仅对靠近电镀槽11的第三侧板113的一个阳极13及对应的待镀区101供电一段时间，然后又仅对靠近电镀槽11的第一侧板111的一个阳极13及对应的待镀区101供电一段时间，如此反复多次直至每一待镀区101沉积的镀层厚度达到预定值。当然，也不一定要求采取上述步骤依次供电。还可以先仅对靠近电镀槽11的第一侧板111的一个阳极13及对应的待镀区101供电，再仅对靠近电镀槽11的第三侧板113的一个阳极13及对应的待镀区101供电，最后仅对位于中间的一个阳极13及对应的待镀区101供电。或者，先仅对位于中间的一个阳极13及对应的待镀区101供电，再仅对位于靠近第一侧板111或第三侧板113的一个阳极13及对应的待镀区101供电。再或者，先仅对位于靠近第一侧板111的一个阳极13及对应的待镀区101以及靠近第三侧板113的一个阳极13及对应的待镀区101同时供电，再仅对位于中间的一个阳极13及对应的待镀区101供电。仅需满足相邻的两个待镀区101不同时供电，并且每一待镀区101在电镀过程中通过的电量相等即可。

上述电镀的过程中，所述驱动器15也被启动，输出轴150驱动所述安装架102带动固定于其上的基板100在电镀槽11的第一侧板111和第三侧板113之间往复移动，从而可以使得每一待镀区101的各处沉积金属的厚度均匀化。

本技术方案第三实施例提供的电镀方法可对基板100的每一待镀区101分别进行电镀，减小基板100的边缘与中心处沉积金属的厚度差异，可提高电镀均匀性。

以上对本技术方案的电镀装置进行了详细描述，但不能理解为是对本技术方案构思的限制。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有改变与变形都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种电镀装置，用于对基板进行电镀，所述基板包括多个相互电绝缘的待镀区，所述电镀装置包括一个电镀槽、一个阴极固定结构、多个阳极和一个电压控制器，所述阴极固定结构和多个阳极相对地设置于电镀槽中，所述阴极固定结构包括一个安装架和多个导电固定件，所述多个导电固定件用于将基板安装于安装架并向基板传导电流，所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件，每一阳极均与安装于安装架的基板的一个待镀区相对应，所述电压控制器电连接于所述多个阳极和所述多个导电固定件，所述电压控制器用于控制每个阳极和设置于与该阳极对应的待镀区的至少一个导电固定件之间的通电状况，从而控制每个阳极和与该阳极对应的待镀区之间的电压。

2.如权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述安装架具有多个安装区，每个安装区用于安装基板的一个待镀区，并与一个阳极相对应，每个安装区开设有至少一个安装孔，每个安装孔均用于与一个导电固定件配合。

3.如权利要求2所述的电镀装置，其特征在于，所述安装架包括第一安装杆和与第一安装杆相对的第二安装杆，所述多个安装区并排排列，均由第一安装杆和第二安装杆构成，每个安装区均开设有多个安装孔，每个安装区的多个安装孔中，一部分并排开设于第一安装杆，另一部分并排开设于第二安装杆。

4.如权利要求2所述的电镀装置，其特征在于，所述安装架包括相互平行的第一安装杆、第二安装杆及第三安装杆，所述第三安装杆位于所述第二安装杆与第一安装杆之间，所述多个安装区并排排列，均由第一安装杆和第三安装杆构成，或者由第二安装杆和第三安装杆构成，每个安装区均开设有多个安装孔，由第一安装杆和第三安装杆构成的每个安装区的多个安装孔中，一部分并排开设于第一安装杆，另一部分并排开设于第三安装杆，由第二安装杆和第三安装杆构成的每个安装区的多个安装孔中，一部分并排开设于第二安装杆，另一部分并排开设于第三安装杆。

5.如权利要求2所述的电镀装置，其特征在于，每个导电固定件均包括相连接的导电部和固定部，所述导电部电连接于所述电压控制器，用于向基板的待镀区传导电流，所述固定部用于与一个安装孔相配合以固定基板。

6.如权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述电镀装置还包括一个驱动器，所述驱动器机械连接于所述安装架，用于驱动所述安装架移动。

7.一种电镀方法，包括步骤：

提供一个基板和如权利要求1至6中任一项所述的电镀装置，所述基板包括多个相互电绝缘的待镀区；

通过所述多个导电固定件将所述基板安装于安装架并向基板传导电流，使所述基板的每一待镀区均设置有至少一个导电固定件，并使每一阳极均与安装于安装架的基板的一个待镀区相对应；

通过所述电压控制器控制每个阳极和与其对应的待镀区设置的至少一个导电固定件的通电状况，从而控制每一阳极和与其对应的待镀区之间的电压，以对所述基板的多个待镀区进行电镀，对所述基板的多个待镀区进行电镀的过程中，每一待镀区通过的电量相等。

8.如权利要求7所述的电镀方法，其特征在于，对所述基板的多个待镀区进行电镀的过程中，相邻的两个待镀区不同时供电。

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