CN1061248A - 电解沉积金属的设备 - Google Patents

Abstract

一种电解沉积金属的设备，包括一个阳极组件和 一个具有电镀表面的可动阴极。阳极组件和阴极间 隔预定距离，其间限定一极间间隙。阳极组件由一个 支架和多个厚度均匀的可变形的金属阳极构成，支架 具有面对阴极的呈预定轮廓的不导电表面。阳极的 轮廓基本与不导电表面一致。将阳极固定到支架上， 使阳极变形到与不导电表面配接并吻合于不导电表 面的预定轮廓。还提供了将阳极连到电源上的装 置。

Description

本发明涉及电解沉积金属的技术，特别是涉及用于电解沉积金属箔的设备。本发明尤其适用于形成印刷电路板生产中所使用的铜箔，为此，下面将具体结合形成铜箔来说明本发明。当然也可以理解，本发明也可有利地应用于电解成形其它金属箔和电解沉积金属。

用于成形电解沉积箔的技术多年来没有大的变化。在这方面，一般是通过把一个转筒式阴极浸入含有铜离子的电解液中来成形出电解沉积铜箔的。一个由一个或多个导电材料的弧形段构成的阳极也浸没在电解液中，并靠近转筒式阴极设置，以便在其间限定出一个极间缝隙。通过向阳极和阴极施加电流，使电流密度低于电解液的极限电流密度，就可在转筒式阴极上成形铜箔。随着电解沉积箔从电解液中生成，将其连续地从转筒式阴极上取下，以便可以连续地生产电解沉积箔。

众所周知，在这种技术中有几个影响成形高质量和均匀厚度的沉积箔的重要因素。例如，保持转筒式阴极和阳极之间的均匀准确的间隙是生产箔的关键。在这方面，如果阳极和阴极间的距离从一个区域到另一个区域是有变化的，则具有较大距离的区域上的阴极电流密度就会减弱，这就会使沉积在这个区域上的金属减少。

在某些情况下，为了使生产出的箔具有所希望的特性，作为一种设计选择会有意地改变极间间隙。例如，在授予Parthasarathi的第4，692，221号美国专利中，公开了一种具有极间间隙不同的电镀区域的设备，它用于在刚刚生产出的箔上形成枝晶体。为了实现类似的效果（即，在原地对金属箔进行表面处理），在授予Luce等人的第4，898，647号美国专利中，公开了一种具有第一和第二阳极及大体均匀的极间间隙的设备。第一和第二阳极限定了第一和第二区域，其中第二区域中的电流密度比第一区域中的高，以便在箔上形成球状晶粒。对于上述两种设备以及其它电解成形设备来说，重要的是要保持所设计的极间间隙均匀和恒定。

利用不溶解的阳极来保持阳极和阴极间的均匀间隙是容易的，而用可溶解的阳极则难于做到这一点，因为可溶解的阳极会发生不均匀的溶解。在电解成形金属箔时，广泛采用铅制阳极，但是尽管通常将铅制阳极视为是不溶解的阳极，但是它们既不是真的不溶解，也不是永久不变的。在这方面，在阳极的使用过程中，在阳极表面上生成二氧化铅，而且氧从二氧化铅表面（而不是铅表面）析出。经过连续的使用，二氧化铅被溶解并会剥落，由此增大了阳极和阴极之间的间隙，并需要增高电压以维持给定的电流密度或维持整个浸没面积上的总电流。

有关铅制阳极的另一个问题是它们使用寿命完结之后的处置。铅及铅的副产品的正当处置是一个非常费时和费钱的过程。因此，为了维持均匀的极间间隙，就希望使用一种既不与电解液反应又最好是不产生与铅制阳极有关的处置问题的阳极材料。

有几种金属，如钛、不锈钢、铬、铌、钽或它们的合金，一般是不与电解液反应的，而且具有所需的尺寸稳定性。然而，与铅相比，这些材料的导电性较差，而且至今所知的阳极设计并不使用这些材料。在这方面，至今所知的阳极设计仅仅夸大了这些金属的较差的导电性，而且其中许多阳极一般都设计成细长的棒形，它具有平的或曲线形的轮廓。如果采用上述金属制成这种阳极，则沿着棒上面对阴极的表面的电流分布将会比铅要差。

本发明通过提供一种阳极设计来克服在电解沉积金属的设备中维持准确均匀的极间间隙的问题，这种阳极设计能够采用不与电解液反应的尺寸稳定的金属并且能克服这些金属导电性较差的问题，由此提供具有和维持特别精确和均匀的极间间隙以及具有更长的阳极使用寿命的电解成形设备。

根据本发明，提供了一种电解沉积金属的设备，它包括一个阳极组件和一个具有一个电镀表面的可动阴极。阳极组件和阴极间隔一预定距离，以便在其间限定一极间间隙。阳极组件由一个阳极支架和多个厚度基本均匀的可变形的金属阳极组成，该阳极支架具有面对阴极的呈预定轮廓的不导电表面。阳极的轮廓基本上与支架的不导电表面相一致。将可变形的阳极固定到所述支架上，使阳极变形到与支架上不导电表面配接并吻合于该不导电表面的预定轮廓。还提供了将阳极连到电源上的装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种生产金属箔的设备，它包括一个具有外电镀表面的筒形阴极，筒形阴极可绕一基本水平的轴线旋转。一个具有不导电材料的半圆柱表面的阳极支架面对筒形阴极设置。支架与筒形阴极的电镀表面相隔开，以便在其间限定一基本均匀的间隙。多个薄的基本可变形的钛阳极装在阳极支架的不导电表面上，使阳极与该表面轮廓相吻合。每个阳极都可单独连接到各自的电源上。在两阳极之间形成一个入口，用于迫使电解液经此入口进到筒形阴极和阳极之间限定的间隙中。

根据本发明的再一方面，提供了一种电解沉积金属的设备，它包括一个盛装电解液的电解槽，电解液中含有要沉积的金属离子。一个阴极至少部分地浸没在电解液中。一个包括具有不导电表面的阳极支架的阳极组件面对阴极设置，使电解液位于其间。阳极支架至少构成电解槽的一部分并具有多个通向电解槽的通孔。设置了至少一个柔性的、基本扁平的金属阳极它具有从其一侧伸出的连接装置。该连接装置可连到电源上，它与阳极支架中的通孔对齐并穿过该通孔。还提供了可将阳极固定到支架上的紧固装置，它可使阳极变形使之与支架上不导电表面的轮廓相吻合。

根据本发明的又一方面，提供了一种结合于一个圆柱形筒使用的阳极组件。该筒可绕一基本水平的轴线旋转，以便在一个表面上电解沉积金属。阳极组件包括一个阳极支架，支架具有面对所述筒的半圆柱形不导电表面。支架设置在筒的下面并距之有一预定距离，以便在筒和不导电表面之间形成一环形间隙。多个细长的基本为矩形的阳极板围绕着筒的周边完全设置在所述间隙中。阳极板的长度方向基本上平行于筒的轴线。提供了将阳极板固定到阳极支架的不导电表面上的安装装置。连接装置将阳极板与电源相连。

根据本发明的另一方面，提供了一种结合于一个圆柱形筒使用的阳极。该筒可绕一基本水平的轴线旋转，以便在一个表面上电解沉积金属。阳极是基本细长的薄金属板，其长度与筒的长度相对应，宽度等于筒上预定的周边部分，它还具有使它能进行有限变形的厚度。阳极成形为使它的一侧到另一侧的曲率半径大于筒的曲率半径。多个安装销从阳极板的一侧伸出，用于将阳极板安装在筒的附近。

本发明的一个目的是提供一种将金属电解沉积在一个表面上的设备。

本发明的另一目的是提供一种如上限定的设备，它可有利地用于电解成形金属箔或在现存的金属上电解沉积金属。

本发明的再一目的是提供一种如上限定的设备，它具有一个转筒和一个围绕转筒周边设置的阳极组件，其中转筒和阳极组件之间的间隙极其准确和均匀，即使长期使用后也保持均匀。

本发明的另一目的是提供一种如上限定的设备，它有多个阳极，每个阳极单独与分开的电源相连。

本发明的又一目的是提供一种如上限定的设备，它包括一个阳极组件，该阳极组件由多个薄的可变形的金属板组成，金属板的形状与其支承表面的形状相一致。

本发明的另一目的是提供一种用于电解沉积金属的尺寸稳定的阳极（DSA）。

本发明的再一目的是提供一种如上限定的阳极，这种阳极的尺寸稳定，具有更长的工作寿命，只需较少的维护。

本发明的又一目的是提供一种如上限定的阳极，它不与电解液反应。

本发明的进一步的目的是提供一种如上限定的阳极，它由钛或其它不反应的金属材料制成，当将它连接到电源上时，它能提供充足的电流密度。

本发明的另一目的是提供一种电解沉积金属的设备，它能更大程度地控制和监测极间间隙中的电解液。

本发明的另一目的是提供一种阳极设计，它能利用那些环境污染程度比铅小的金属。

本发明的这些和其它目的及优点可从下面结合附图对本发明的一个最佳实施例的说明中更清楚地看到。

下面结合附图对本发明的一个最佳实施例进行说明。

图1是作为本发明的一个最佳实施例的电解成形铜箔的设备的一个端部的局部剖视平面图;

图2是图1所示设备的部分放大剖视图，示出了表示本发明另一方面的阴极-阳极电解槽;

图3是用于图1所示设备中的一个阳极片的放大平面图;

图4是构成用于图1所示设备中的阳极板的两个阳极片的平面图;

图5A和图5B是剖面图，以夸大的方式示出了阳极片在图1所示设备中的安装方式;

图6是沿图2中的线6-6所看到的视图;

图7是沿图2中的线7-7所截取的放大剖面图;

图8和图9是放大剖面图，表示了一个阳极片在设备上的安装方式;

图10是安装在一个阳极片上的电接头的放大剖视图;

图11是电解液供给管的放大剖视图;

图12是电解液溢流槽的放大剖视图。

现在参见附图，其中所作的图示仅仅是为了表示本发明的一个最佳实施例，绝非是要限制本发明。图1表示了一个用于电解成形金属箔的电解成形设备10，它作为本发明的一个最佳实施例。本发明特别适用于成形铜箔，下面就结合成形铜箔进行描述，当然也应理解，本发明也可用来成形其它金属箔或者在现存的金属表面上电解沉积金属。

一般地说，电解成形设备10包括一个筒形阴极12和一个阳极组件14。阳极组件14包括一个阳极支架16和多个固定在支架上的阳极18。阳极组件14设置在筒形阴极12的下面并距之有一定距离，阳极18的周边以一个均匀的距离靠近筒形阴极12，以使在其间限定一环形空间或间隙20。一个电解液供给导管22设置在阳极组件14的最下部，用于将电解液供到间隙20中。根据本发明，非常重要的一点是，阳极组件能限制住间隙20中的电解液。换句话说，除了将阳极18支承和定位在筒形阴极12附近以外，阳极组件14实质上还作为盛装电解液的槽。为此，阳极组件14的尺寸设计成让筒形阴极12的大约一半浸入间隙20中的电解液。设置了一个壳体24（如图1中虚线所示）用来作筒形阴极12、阳极组件14以及电解成形设备10的其它部件的安装台。壳体24支承一个卷绕辊26和一个中间张紧辊28，由电解成形设备10生产出的电解成形金属箔就卷绕在卷绕辊26上。一个配电网30装在壳体24中，用于向筒形阴极12和阳极组件14供电，其供电方式下面将详细说明。

筒形阴极12大体为圆柱形并用适当的常规方法安装在壳体24上，以便绕一大体水平的轴转动。在所示的实施例中，筒形阴极12可在轴32上转动，轴32的两端由架座34（如图1和图2中虚线所示）支承，架座34固定到壳体24的一个水平面上。筒形阴极12可由任何适宜的导电金属或合金制成，其中包括铅、不锈钢、铌、钽、钛或它们的合金。根据本发明，筒形阴极12最好是不锈钢筒，它具有抛光的电镀表面36，该电镀表面可以由钛、铬、铌、钽或它们的合金形成。筒形阴极12可由本领域中已知的任何适宜的马达驱动装置（未示出）带着旋转。筒形阴极12最好以这样一个圆周速度旋转，即允许电镀表面能与间隙20中的电解液保持足够长时间的接触，以便形成所希望的金属箔的厚度。

如图7所示，一个密封结构40设置在筒形阴极12的端部。密封结构40大体由位于圆环44和46之间的密封件42构成。密封件42具有一个限制在环44和46之间的大致矩形的部分48，和一个延伸出筒形阴极12的电镀表面36的外伸臂50。外环44由常规的紧固装置紧固到内环46上，以便在其间支承和限制密封件42。内环46由已知的常规紧固装置紧固到筒形阴极12的端板52上。

现在参见图2，如上所述，阳极组件14由阳极支架16和多个细长的、大致为矩形的阳极18构成。阳极支架16大致为半圆柱形的槽，其尺寸足以接纳筒形阴极12。在这方面，阳极支架16实际上由两个支架段16A和16B组成。支架段16A和16B基本上呈镜面对称，因此下面仅对一个支架段进行详细说明，而这种说明同样适用于另一支架段。由图2清楚可见，支架段16A大体上由一个弧形的结构板54和多个固定于其上的加强肋56构成。板54的曲率半径最好与筒形阴极12的电镀表面36的曲率半径大体相同。加强肋56由板54径向向外伸出，并在纵向上从支架段16A的一端延伸到另一端。板54具有一个上边缘60和一个下边缘62。一个大致矩形的槽64（由图12清楚可见）在靠近上边缘60的地方从板54向外伸出。槽64固定在板54上并从阳极支架16的一端延伸至另一端。槽64的尺寸设计成收集由间隙20溢出上边缘60的电解液。为此，槽64具有可与电解液池（未示出）相连的排放口66，以收集溢出的电解液。阳极支架板54的下边缘62具有一个安装结构68，该安装结构包括多个紧固在一起的结构件。安装结构68具有一个安装凸缘70，它用于将阳极支架16连接到电解液供给导管22。为了构成一个电解槽，支架板54的每端都固定到一个大体竖直的端板72上，（如图7清楚可见）。如图7所示，弧形的支架板54的端部（其端部与端板72相连）具有一个凹陷部分74，用于接收安装在筒形阴极12每端的密封件42。这样，阳极支架段16A和16B的板54以及端板72一起构成了一个半圆柱形的电解槽，如上所述，该槽的尺寸可以接纳筒形阴极12。在这方面，由弧形板54和端板72构成的槽相对于筒形阴极12的轴线大体是对称的。

根据本发明，弧形支架板54具有多个细长槽76（见图8），它们大致从板54的一端延伸到另一端。槽76用于将阳极18安装到支架16上，它们设置在板54中，基本上沿平行于筒形阴极12轴线的方向延伸。在这方面，槽76彼此平行并且在支架板54的上边缘60和下边缘62之间最好是等间隔地分布。

至今所述的构成阳极支架16的部件都最好由金属制成，并最好紧固成一个整体结构。在所示的实施例中，各个部件都由热轧钢板制成并由常规的焊接技术焊接起来。

根据本发明，金属阳极支架结构的整个外表面由一坚硬的、不导电材料的覆盖层80覆盖。在所示的实施例中，覆盖层80由厚度为1/8至3/16英寸的半硬化橡胶（硬度为90-97）构成。可以理解，这种橡胶覆盖的目的是防止焊接成的钢支架与酸性电解液接触。

重要的是，位于阳极支架16的内凹面侧（也即位于阳极支架16面对筒形阴极12的一侧）的覆盖层80最好被加工成用于安装阳极的光滑的圆柱形安装表面82。在这方面，位于阳极支架16内侧的覆盖层80最好由绕筒形阴极12的轴线旋转的刀具（未示出）加工，以提供尽可能真实和准确的圆柱形安装表面82。通过以这种方式加工安装表面82，在安装表面82和筒形阴极12的电镀表面36之间限定的环形间隙就变为极其准确和均匀。

在阳极支架16上安装了多个细长的、大致为矩形的阳极18。如图8-10所示，阳极18大体由阳极板90构成，阳极板90具有多个固定到其一侧的、对齐的、间隔开的安装销92。安装销92沿板90对齐并设置在板90上，以便插到阳极支架16中的槽76内。

阳极板90是由导向材料制成的矩形薄板，它具有直的纵端96和侧边98，如图3和图4所示。在所示的实施例中，阳极板90由两个对齐的阳极片100和102构成，两阳极片沿一条接合线104拼接。阳极板90最好制成为一个整体件，但也可做成分片式（如图所示），以便于成形、镀膜或根据设备10和板90自身的尺寸加以组装。阳极板90可由本领域中已知的任何适宜的导电材料制成，例如铅或其合金，但是它最好由那些在电解液中真正具有尺寸稳定性且不产生与铅或其合金材料有关的环境问题的材料制成。在这方面，阳极板90可由钛、铬、铌、钽、铂、不锈钢或它们的合金制成。在所示的实施例中，阳极板90是由钛制成的。

根据本发明，阳极板90侧面从一侧边到另一侧边有不大的弧形。在这方面，阳极板90侧面从一侧边到另一侧边的曲率半径稍大于阳极支架16的安装表面82的曲率半径。换句话说，如果将阳极板90纵放在安装表面82上，使阳极板90基本上平行于其轴线延伸，则阳极板90的侧边98将搭靠在安装表面82上（如图5A所示）。在图5A中，为了清楚起见夸大了阳极板90和安装表面82间的曲率半径的差异。阳极板90具有均匀的预定厚度。在这方面，阳极板90的曲率半径和厚度一般与制成板90的材料的物理性质有关。从对最佳实施例的进一步说明中可以理解，阳极板90最好具有这样的厚度，即当它受到沿安装销92的轴线施加的力时，它可在一定范围内变形。

安装销92大致为圆柱形，它固定到阳极板90的凸起侧并垂直于板90延伸。安装销92由适用的导电材料制成并以能导电的方式固定在阳极板90上。在所示的实施例中，安装销92由与阳极板90相同的金属材料制成，即由钛制成，并焊接在阳极板90上。安装销92的尺寸设计成穿过阳极支架16中的槽76。安装销92的自由端有一螺纹部分106。

现参见图6和图8-10，一根由导电材料制成的连接棒110连接到每个阳极18，以便将阳极18与电源相连。连接棒110最好由铜或其合金制成。连接棒110的尺寸要使它能固定到阳极18上并装在阳极支架16的槽76中。为此，连接棒110为具有大致矩形横截面的细长棒，它具有第一边112和第二边114，其中第一边112与阳极板90的凸起侧导电接触。为了使阳极板90和连接棒110之间构成良好的导电连接，连接棒的第一边112最好具有一定的曲率半径，当阳极板90安装在阳极支架16上时，该曲率半径与阳极板90的曲率半径是相同的。换句话说，第一边112的曲率半径基本上等于安装表面82的曲率半径。为了加强阳极板90和连接棒110之间的电连接，连接棒110的第一边112或阳极板90的凸起表面可以镀上金、银或铂。连接棒110具有多个孔116，孔116沿棒的长度设置，以便与阳极18上的安装销92对齐。孔116的尺寸设计成可接收安装销92，为此，孔116可以是沿第一边112设置的锥口孔或埋头孔，以便接纳安装销92与阳极板90的焊接区域（如图6和7所示）。连接棒110由常规的垫圈和螺纹紧固件连接到阳极18上，如图9所示。

连接棒110通过一根或多根固定在连接棒110第二边114上的电缆118与一个电源连接，如图10所示。电缆118具有接线头120，它由穿过接线头120伸入螺纹孔122的常规螺纹紧固件固定在连接棒110上（如图10所示）。可以沿着连接棒设置一条或多条电缆118，如图6所示。当多于一条的电缆118装在连接棒110上时，电缆118最好沿连接棒110间隔设置，以便使电流在阳极板90上均匀一致地分布。电缆118从图1所示的配电网30将电力提供给连接棒110。

在所示的实施例中，配电网30是一个网格状组件，它具有多根主汇流条124，主汇流条124由在其间延伸的汇流条（母线）交插件126连接。主汇流条124的上端连接到U形的汇流条接头128，接头128本身与电源（未示出）连接。配电网30自身的结构对于本发明并不是关键所在，唯一重要的是配电网30要具有足够的电量，以满足设备10所需的电力和电力分配。

阳极18和连接棒110由一个或多个压板130和垫片132紧固到阳极支架16上，如图6和9所示。一个由覆盖阳极支架16的材料制成的隆起垫134沿着阳极支架16中的槽76的侧壁成形。每个垫片132大致为薄的金属板，其尺寸设计成可压在垫134上，并且它具有一个尺寸与支架16中的槽76相对应的细孔136，以便让连接棒110从中穿过。在所示的实施例中，各压板130大体为U形且具有不同的长度，其上具有一或多个孔138，以便让一或多个安装销92从中穿过。在安装销92的螺纹部分106上设置常规的螺纹紧固件和垫圈，以便将阳极18固定到阳极支架16上，如图9所示。在这方面，由于阳极板90的曲率半径大于安装表面82的曲率半径，所以拧紧安装销92的螺纹部分106上的紧固件就会导致阳极板90变形，使它与安装表面82的轮廓基本吻合。为了确保阳极板90和安装表面82之间的流体密封，板90的下侧最好覆盖一层密封材料。在所示的实施例中，是使用了薄的（约为1/32英寸）均匀的纯硅酮粘结剂层。

重要的是，由于每块阳极板90具有均匀的预定厚度，所以当它装在安装表面82上时，阳极18就和筒形阴极12的电镀表面36一起限定了一个具有已知尺寸的极其精确的环形极间间隙20。根据本发明，阳极18的尺寸最好设计成基本上覆盖住阳极支架16的安装表面82。重要的是，相邻阳极板90的侧边98相互接近，但彼此并不接触。在这方面，在相邻阳极板90的侧边98之间留有一个小间隙142，如图2和6所示。如上所述，阳极支架16中的槽76对齐并平行于筒形阴极12的轴线延伸。因此，阳极板90大体上平行于筒形阴极12的轴线对齐。

现在参见图11，其中示出了电解液供给导管22。导管22大体由管道组件146和喷嘴148组成。喷嘴148具有并排倾斜的板150和152，板150和152设置在阳极支架段16A和16B之间，且它们最好由钛这样的不腐蚀的材料制成。板150和152限定了一个楔形空腔154，其上端具有一个与极间间隙20连通的入口156。入口156大致延伸到筒形阴极12的整个长度。

管道组件146大体包括一个管件158，管件158具有矩形横截面并在安装法兰160和162间延伸。沿着管件158成对地设置有加强板164和166，以便给管件158提供结构支承。第一安装法兰160利用常规的紧固装置固定在阳极支架16的凸缘70上。第二安装法兰162连接到一根电解液供给管（由图11中虚线所示），该电解液供给管又可连到电解液池和泵（未示出），该泵可将电解液泵入环形极间间隙20中。

现在来说明设备10的操作情况。每个阳极18通过配电网30连到电源上，任何已知的适宜的电源都可被采用。如上所述，在所示的实施例中，阳极18由导电性较差的钛制成。本发明解决这一问题的措施是提供其上具有多个相隔的电接点的薄阳极板。阳极上的多个电接点可沿阳极板提供充足的电流分配，以克服钛的导电性较差的缺陷。与此同时，由钛的不反应性所带来的阳极18的尺寸稳定性结合由于将阳极板90安装在经机加工的圆柱表面上而导致的阳极板90在筒形阴极12周边附近的准确定位，就可以提供极其均匀的极间间隙20，而且即使是在长期使用后也能保持这一间隙均匀。

在设备10的工作期间，电解液以受控的流量从电解液池（未示出）连续地泵送到阳极18和转筒形阴极12之间的极间间隙20中。随着向阳极18施加电流，金属从电解液中沉积到筒形阴极12的电镀表面36上。电解液从电解液供给导管22泵入间隙20，并且当电解液溢出阳极支架16的上边缘60时，由槽64收集。可采用本领域中任何已知的适用方式将成形好的金属箔从筒形阴极12上取下。例如，可以用一个刀片（未示出）从筒形阴极上剥离成形出的金属箔，然后可将其卷绕在卷绕辊26上。

重要的是，设备10可以更高程度地监测和控制影响金属箔成形的因素。间隙20基本上限制在阳极18、筒形阴极12的电镀表面36以及设置在筒形阴极12端部的密封件42之间。在这方面，限定了一个具有已知体积的、预定的、可识别的空间。通过监控电解液的浓度以及电解液通过间隙20的流动，就能将金属箔成形过程监控到理想的金属箔生产过程。具体地说，可以按照建立在阳极18上的电流值以及筒形阴极12的转动来制订具有已知的离子浓度的电解液的预定流量。

尽管上面所述的本发明具有多个阳极，且它们由一个公共电源供电，但是每个阳极也可连接到各自单独的电源上，以便沿筒形阴极12的路径建立起不同的电流密度。例如，某些选定的阳极可具有较极限电流密度低的基础电流密度，以便在电镀表面36上沉积出厚度均匀的较为光滑的金属层;而同时后面的阳极（沿筒形阴极12的方向）可由一单独的电源施加上比极限电流密度高的第二电流，以便在前面形成的铜箔上形成球粒或枝晶体。由此可见，本发明不仅可以提高对影响金属箔成形的参数的监控，而且还提供了处理这种金属箔的灵活性。

应该懂得，尽管结合电解成形金属箔对本发明进行了描述，但是本发明公开的阳极结构还可用于进一步处理已成形的金属箔-即在已成形的金属箔上再沉积下一层金属。

因此，虽然结合一个最佳实施例对本发明作了说明，但是对于他人来说，在阅读了本说明书后及根据对发明内容的理解，可以做出修改和变换，所有这些都将属于本发明的保护范围。

Claims (36)

1、一种生产金属箔的设备，包括：

用于盛装电解液的槽，它具有一个半圆柱形内表面，

一个安装在所述槽的内表面上的不导电的衬里，

一个具有一个电镀表面的筒形阴极，它装在所述槽中，在所述筒形阴极的电镀表面和所述槽的衬里之间限定了一个基本均匀的间隙，

多个可变形的阳极，它们围绕着所述筒形阴极的周边安装在所述间隙中，所述阳极安装在所述槽的不导电衬里上，其中所述阳极与所述衬里的轮廓相吻合，且相对于所述筒形阴极保持一均匀距离，

用于将每个阳极连接到一个或多个独立的电源上的装置，

用于将电解液供入所述间隙中的装置。

2、根据权利要求1的设备，其特征是所述阳极是基本上平行于所述筒形阴极延伸的、基本为矩形的细长金属板。

3、根据权利要求2的设备，其特征是所述阳极可在其长度方向上的几个位置与电源相连。

4、根据权利要求2的装置，其特征是：

所述阳极具有从所述板的一侧伸出的安装装置，

所述槽由一块弧形板构成，该弧形板具有一个或多个用于接收所述安装装置的通孔。

5、根据权利要求4的设备，其特征是所述安装装置是固定在所述阳极板上的销。

6、根据权利要求1的设备，其特征是所述阳极是基本为矩形的细长金属板，在常态下，从它的一侧到另一侧的曲率半径大于所述槽的内表面的曲率半径。

7、根据权利要求6的设备，其特征是：

所述阳极具有多个从所述板的一侧伸出的安装销，

所述槽由一块弧形板构成，该弧形板具有至少一个用于接收所述安装销的通孔。

8、根据权利要求1的设备，其特征是还包括设置在所述间隙端部的收容装置，用于接收从所述间隙中溢出的电解液。

9、一种生产金属箔的设备，包括：

一个具有外电镀表面的筒形阴极，它可绕一基本水平的轴线旋转，

一个阳极支架，它具有面对所述筒形阴极的不导电材料的半圆柱形表面，它与所述筒形阴极的电镀表面间隔开，以便在其间限定一基本均匀的间隙，

多个安装在所述支架表面上的薄的可变形的钛阳极，其中，所述阳极与所述支架表面轮廓相吻合，每个阳极都可与一个或多个独立的电源相连接，

一个形成在两个所述阳极之间的入口，

用于迫使电解液通过所述入口进入所述间隙的装置。

10、根据权利要求9的设备，其特征是所述阳极的一部分穿过所述阳极支架，所述部分可与所述电源相连。

11、根据权利要求10的设备，其特征是：

所述阳极支架基本上由一弧形金属板构成，该金属板由不导电材料覆盖，

所述阳极具有穿过所述阳极支架的安装销。

12、根据权利要求9的设备，其特征是还包括用于接收从所述间隙溢出的电解液的溢流装置。

13、根据权利要求9的设备，其特征是所述阳极是基本上平行于所述筒形阴极纵向延伸的基本为矩形的薄板，每块所述板可在板长度方向上的几个位置与一个电源相连。

14、根据权利要求13的设备，其特征是所述板在常态下从其一侧到另一侧的曲率半径大于所述阳极支架的半圆柱形表面的曲率半径。

15、根据权利要求9的设备，其特征是所述阳极支架基本是一个成形为半圆柱形的扁平金属板，其外面覆盖着基本均匀的不导电的衬里。

16、一种电解沉积金属的设备，包括：

一个阳极和一个具有一个电镀表面的可动阴极，所述阳极和阴极间隔开并在其间限定一个极间间隙，

所述阳极包括：

一个阳极支架，它具有面对所述阴极的具有预定轮廓的不导电表面，

多个厚度基本均匀的可变形的金属件，所述金属件具有基本上与所述阳极支架表面的轮廓相吻合的形状，

用于将所述金属件连到电源上的装置，

用于将所述金属件固定到所述阳极支架上的装置，其中所述金属件被拉到与所述不导电表面配接并与其预定轮廓相吻合。

17、根据权利要求16的设备，其特征是：

所述阴极是一个圆柱形筒，它可绕一基本水平轴线旋转，

所述阳极支架呈半圆柱形并基本上与所述阴极的形状相吻合，

所述金属件是基本上平行于所述阴极轴线的对齐的基本为矩形的细长板。

18、根据权利要求17的设备，其特征是所述用于将所述金属件固定到所述支架上的装置由所述金属件的一侧延伸穿过所述阳极支架的螺纹杆构成。

19、根据权利要求16的设备，其特征是所述阳极支架基本上是成形为半圆柱形的扁平金属板，它的外面具有厚度基本均匀的不导电的衬里。

20、根据权利要求16的设备，其特征是：

所述金属件是由下列一种金属制成的：钛、铂、铬、钽、铌、不锈钢或它们的合金，所述金属件具有一个或多个从其一侧伸出的安装销，

所述阳极支架具有多个用于接收所述安装销的通孔。

21、一种电解沉积金属的设备，包括：

一个装有电解液的电解槽，电解液中含有要沉积的金属离子，

一个至少部分地浸没在所述电解液中的阴极，

一个阳极，它包括：

一个阳极支架，它具有一个面对所述阴极和电解液的不导电表面，并且至少构成所述电解槽的一部分，所述支架具有多个延伸到所述电解槽中的孔，

至少一个可变形的基本扁平的金属阳极，它具有从其一侧伸出的连接装置，所述连接装置可与电源相连，并与所述孔对齐以便穿过该孔，

紧固装置，它可将所述阳极固定到所述支架上，其中所述阳极与所述不导电表面的轮廓一致。

22、根据权利要求21的设备，其特征是：所述阴极是一个可绕一基本水平的轴线旋转的筒，而所述阳极支架是一个半圆柱形的槽，所述筒和槽之间限定了一个环形间隙。

23、根据权利要求22的设备，其特征是还包括用加压将电解液供入所述间隙的装置。

24、根据权利要求23的设备，其特征是所述设备还包括将所述电解液限制在所述间隙中的装置。

25、根据权利要求24的设备，其特征是所述限制电解液的装置由设置在所述筒端部的环形密封件构成，所述密封件与所述阳极支架密封接触。

26、根据权利要求21的设备，其特征是所述阳极由下列一种金属制成：钛、铂、铬、钽、铌、不锈钢或它们的合金。

27、根据权利要求21的设备，其特征是所述连接装置是固定在所述阳极上的销，所述销穿过所述阳极支架中的孔。

28、一种阳极组件，它与一个圆柱形筒结合使用，该筒可绕一基本水平的轴线旋转，以便在一个表面上电解沉积金属，所述阳极组件包括：

一个阳极支架，它具有面对所述筒的半圆柱形不导电表面，所述支架设置在所述筒下面距之有预定距离的地方，以便在所述筒和所述不导电表面之间形成一环形间隙，

多个细长的基本为矩形的阳极板，它们围绕着所述筒的周边完全设置在所述间隙中，所述阳极板的长度方向基本上平行于所述筒的轴线，

用于将所述阳极板固定到所述阳极支架的不导电表面上的安装装置，

用于将所述阳极板连到电源上的连接装置。

29、根据权利要求28的阳极组件，其特征是所述阳极板的长度基本上等于所述筒的长度且具有预定的厚度，其中所述阳极板是可轻微变形的，其一侧到另一侧的曲率半径稍大于所述不导电表面的曲率半径，所述连接装置使所述阳极板变形并使它与所述不导电表面的曲率相一致。

30、根据权利要求29的阳极组件，其特征是所述安装装置包括一个或多个从所述阳极板伸出并穿过所述不导电表面的销，和能将所述阳极板拉到与所述不导电表面配接并吻合的紧固装置。

31、根据权利要求28的阳极组件，其特征是：

所述阳极支架具有多个连通到所述间隙的通孔，

所述阳极板具有多个从其一侧伸出的安装销，所述安装销与所述通孔对齐并穿过所述通孔，

所述安装装置可以液密的方式将所述阳极板安装到所述不导电表面上，其中电解液可保持在所述间隙中。

32、根据权利要求31的阳极组件，其特征是所述安装销可与电源相连。

33、根据权利要求28的阳极组件，其特征是：

所述阳极板上从其一侧到另一侧的曲率半径大于所述阳极支架上不导电表面的曲率半径，所述阳极板具有一定的厚度，以允许该板进行有限的变形，

所述安装装置能使所述阳极板变形，使阳极板与所述不导电表面的曲率半径相一致。

34、根据权利要求33的阳极组件，其特征是所述安装装置包括一个或多个从所述阳极板伸出并穿过所述不导电表面的销，和能将所述阳极板拉到与所述不导电表面配接并吻合的紧固装置。

35、一种阳极，它和一个圆柱形筒结合使用，该筒可绕一基本水平的轴线旋转，以便在一个表面上电解沉积金属，所述阳极包括：

一个基本细长的薄金属板，它的长度与所述筒的长度相对应，宽度等于所述筒上预定的圆周部分，它还具有允许它进行有限的变形的厚度，所述阳极成形为使它的一侧到另一侧的曲率半径大于所述筒的曲率半径，

多个从所述金属板一侧伸出的安装销。

36、根据权利要求35的阳极，其特征是所述金属板是由下列一种金属制成的：钛、铂、铬、钽、铌、不锈钢或它们的合金。

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