CN109735894A - 能够改善电解液的离子浓度的电镀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其包括电镀处理组件、电解液循环组件和控制单元，电解液循环组件与电镀处理组件连接用于向电镀处理组件中注入电解液，控制单元与电解液循环组件连接用于控制注入电镀处理组件中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，控制单元与电镀处理组件连接用于根据电解液循环组件中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力，这样，本发明采用电解液循环组件的集中控制和电镀处理组件的独立循环的控制模式，有效地控制了每个电镀槽里面的电解液的离子浓度的一致性。

Description

能够改善电解液的离子浓度的电镀装置

技术领域

本发明属于电镀装置技术领域，具体涉及一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置。

背景技术

电镀制程已广泛地运用于各种领域中，除了传统上作为表面处理的方法外，也应用于制作电路板、半导体芯片、LED导电基板、及半导体封装等方面。电镀乃是将待镀工件浸没于含有电镀金属的离子溶液中，使电源与电镀槽内的阴极及阳极(消耗性或非消耗性)电性连接，同时将电镀金属置放于阳极、而待镀工件置放于阴极，通以直流电后便会在待镀工件的表面沉积一金属薄膜层。

电镀能够防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用，通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件，电镀装置好坏直接影响到电镀质量。

而镀层的厚度均匀性向来为评估电镀效能的重要指标；影响厚度均匀性的因子大致上可分为物理性及化学性两类，前者包含待镀工件的表面形状及表面积、电镀液温度、电镀液混合性、电极间的距离、是否使用遮蔽件、电极材料等；后者包含电镀液组成及浓度、添加剂种类等；特别地是，由于电镀是以阴阳离子(电荷)移动为媒介的电化学反应，电镀液的流场分布(电流密度)尤为重要；实际上，待镀工件在凸部区域电流密集而在凹部区域电流松散，如此极易形成厚度不均匀的镀层；但是，现有的电镀装置的电镀液浓度不均匀，导致电解层不均匀。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其包括电镀处理组件、电解液循环组件和控制单元，所述电解液循环组件与电镀处理组件连接用于向电镀处理组件中注入电解液，所述控制单元与电解液循环组件连接用于控制注入电镀处理组件中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，所述控制单元与电镀处理组件连接用于根据电解液循环组件中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力。

上述方案中，所述电镀处理组件包括依次排列的四组电镀单元、放卷单元、收卷单元、清洗单元、烘干单元，所述放卷单元、四组电镀单元、烘干单元和收卷单元依次排列，所述清洗单元设置在靠近收卷单元的两组电镀单元之间；所述放卷单元和收卷单元均与控制单元连接，用于调整铜膜在电镀处理组件中的走带速度和张力值。

上述方案中，所述电镀单元包括电镀槽、液下辊、导电辊组和导电阴极板，所述电镀槽的上侧设置第一回液口，下侧设置第一进液口，所述电镀槽的第一进液口和第一回液口通过管道与电解液循环组件形成闭合回路，所述液下辊设置在电镀槽内，每组所述电镀单元的导电辊组、导电阴极板和液下辊依次排列形成待电镀的铜膜的走带间隙。

上述方案中，所述放卷单元包括铜膜放卷、放卷张力检测辊组和放卷伺服电机，所述放卷张力检测辊组和放卷伺服电机均与控制单元连接，用于向所述控制单元传送铜膜在放卷时的走带速度和张力值。

上述方案中，所述收卷单元包括铜膜收卷、收卷张力检测辊组和收卷伺服电机，所述收卷张力检测辊组和收卷伺服电机均与控制单元连接，用于向所述控制单元传送铜膜在收卷时的走带速度和张力值。

上述方案中，所述电解液循环组件包括电解液中转池、循环进液单元、循环回液单元、搅拌单元、检测单元、外循环单元，所述电解液中转池通过循环进液单元和循环回液单元与电镀处理组件连通，所述搅拌单元设置在电解液中转池内，所述检测单元多点分布在电解液中转池内，所述外循环单元设置在电解液中转池下方，所述检测单元、搅拌单元、外循环单元均与控制单元连接。

上述方案中，所述循环进液单元包括第二进液口、进液管路和进液过滤泵，所述进液管路的一端与第二进液口连接，另一端与电镀槽的第一进液口连接，所述进液过滤泵设置在进液管路上用于向电镀槽泵入电解液；所述第二进液口设置设置有多个，多个所述第二进液口交叉分布在电解液中转池内的上侧。

上述方案中，所述循环回液单元包括第二回液口、回液管路和回液过滤泵，所述回液管路的一端与第二回液口连接，另一端与电镀槽的第一回液口连接，所述回液过滤泵设置在回液管路上用于电镀槽中的电解液回流至电解液中转池；所述第二回液口设置设置有多个，多个所述第二回液口交叉分布在电解液中转池内的下侧。

上述方案中，所述搅拌单元包括搅拌电机和搅拌桨组，所述搅拌电机设置在电解液中转池的上方，所述搅拌桨组设置电解液中转池内。

上述方案中，所述检测单元包括多个电离子浓度传感器，所述多个电离子浓度传感器均匀分布在电解液中转池内。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其包括电镀处理组件、电解液循环组件和控制单元，所述电解液循环组件与电镀处理组件连接用于向电镀处理组件中注入电解液，所述控制单元与电解液循环组件连接用于控制注入电镀处理组件中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，所述控制单元与电镀处理组件连接用于根据电解液循环组件中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力，这样，本发明采用电解液循环组件对每个电镀槽里循环的电解液统一调配，根据多点均匀分布的电离子浓度传感器采集的电离子浓度信息，控制搅拌单元和外循环单元工作使泵入每个电镀槽的浓度一致，并且，在电镀处理组件的每一个电镀槽对应设置一个独立的过滤泵，采用多点喷射的模式加注电解液，使加注过程无死角，同时也采用多点回流的模式，有效控制每个电镀槽里面的电解液的一致性；本发明采用电解液循环组件的集中控制和电镀处理组件的独立循环的控制模式，有效地控制了每个电镀槽里面的电解液的离子浓度的一致性。

附图说明

图1为本发明实施例一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置中电镀处理组件的结构示意图；

图3为本发明实施例一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置中电解液循环组件的结构示意图。

附图标记如下：

1——电镀处理组件、11——电镀单元、111——电镀槽、112——液下辊、113——导电辊组、114——导电阴极板、12——放卷单元、121——铜膜放卷、122——放卷张力检测辊组、13——收卷单元、131——铜膜收卷、132——收卷张力检测辊组、14——清洗单元、15——烘干单元、2——电解液循环组件、21——电解液中转池、22——循环进液单元、221——进液管路、222——进液过滤泵、23——循环回液单元、231——回液管路、232——回液过滤泵、24——搅拌单元、241——搅拌电机、242——搅拌桨组、25——检测单元、26——外循环单元、3——控制单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，如图1所示，包括电镀处理组件1、电解液循环组件2和控制单元3，所述电解液循环组件2与电镀处理组件1连接用于向电镀处理组件1中注入电解液，所述控制单元3与电解液循环组件2连接用于控制注入电镀处理组件1中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，所述控制单元3与电镀处理组件1连接用于根据电解液循环组件2中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力。

本发明采用电解液循环组件对每个电镀槽里循环的电解液统一调配，根据多点均匀分布的电离子浓度传感器采集的电离子浓度信息，控制搅拌单元和外循环单元工作使泵入每个电镀槽的浓度一致，并且，在电镀处理组件的每一个电镀槽对应设置一个独立的过滤泵，采用多点喷射的模式加注电解液，使加注过程无死角，同时也采用多点回流的模式，有效控制每个电镀槽里面的电解液的一致性；本发明采用电解液循环组件的集中控制和电镀处理组件的独立循环的控制模式，有效地控制了每个电镀槽里面的电解液的离子浓度的一致性。

参考图2所示，其中，电镀处理组件1包括依次排列的四组电镀单元11、放卷单元12、收卷单元13、清洗单元14、烘干单元15，所述放卷单元12、四组电镀单元11、烘干单元15和收卷单元13依次排列，所述清洗单元14设置在靠近收卷单元13的两组电镀单元11之间；所述放卷单元12和收卷单元13均与控制单元3连接，用于调整铜膜在电镀处理组件1中的走带速度和张力值。

其中，所述电镀单元11包括电镀槽111、液下辊112、导电辊组113和导电阴极板114，所述电镀槽111的上侧设置第一回液口，下侧设置第一进液口，所述电镀槽111的第一进液口和第一回液口通过管道与电解液循环组件2形成闭合回路，所述液下辊112设置在电镀槽内，每组所述电镀单元11的导电辊组113、导电阴极板114和液下辊112依次排列形成待电镀的铜膜的走带间隙。

具体地，电镀工艺一共分为四个电镀单元11，具体为，顺序排列的第一电镀单元、第二电镀单元、第三电镀单元和第四电镀单元，每个电镀单元11的电镀槽对应有不同电流的导电辊组113和不同厚度的导电阴极板114，铜膜在走带过程中紧贴导电辊组113的每个导电辊，且正反两面对导电辊的包角一致；正极电流通过导电辊组113传递给了铜膜，使铜膜的正反面积聚了等量的正极电离子，导电阴极板114接通电流负极，电镀液为调配好的含等量负离子浓度的电解液，当接通电源后电流走向为铜膜→电解液→阴极导电板，同时电解液中的负离子积聚到铜膜中，完成电镀工艺。

放卷单元12和收卷单元13的设置，是为了控制收放卷的张力，从而使铜膜电镀过程中走带的速度和张力保持恒定；

其中，放卷单元12包括铜膜放卷121、放卷张力检测辊组122和放卷伺服电机，所述放卷张力检测辊组122和放卷伺服电机均与控制单元3连接，用于向控制单元3传送铜膜在放卷时的走带速度和张力值；

所述收卷单元13包括铜膜收卷131、收卷张力检测辊组132和收卷伺服电机，所述收卷张力检测辊组132和收卷伺服电机均与控制单元3连接，用于向控制单元3传送铜膜在收卷时的走带速度和张力值；

具体地，通过放卷张力检测辊组122和收卷张力检测辊组132对铜膜走带过程中的张力的实时检测反馈，控制单元3能够精确的控制放卷伺服电机的转速的变化，而收卷伺服电机的转速变化又反过来精确控制了铜膜走带过程中的张力值，整个过程自动闭环控制，从而控制单元3根据预先设定的铜膜的走带速度和张力值，对铜膜走带过程中的张力值和走带进行自动调节并控制在工艺要求范围。

另外，由于电镀槽里的电解液与电解液中转池21里的电解液是在不停的循环中，所以电镀槽里的电解液的离子含量与电解液中转池21里的电解液的离子含量相当；

当检测到电解液离子浓度下降时控制单元3自动调节走带速度，让铜膜在电解液里停留的时间加长，最终达到电镀层厚度一致的目的；

并且，电镀电流的调节也是控制电镀层厚度的一种方式，当电离子浓度传感器检测到电解液里的离子浓度下降时，控制单元3自动调节电镀的电流大小，最终达到电镀层厚度的一致性；这两种调节方式可以单独使用也可以合并使用，使得在整个电镀过程中同一卷料从头至尾的电镀层厚度均匀平稳；

其中，第三电镀单元和第四电镀单元之间还设置清洗单元，清洗单元14为清洗喷淋装置。

其中，烘干单元15设置在第四电镀单元的后面。

参考图3所示，电解液循环组件2包括电解液中转池21、循环进液单元22、循环回液单元23、搅拌单元24、检测单元25、外循环单元26，所述电解液中转池21通过循环进液单元22和循环回液单元23与电镀处理组件1连通，所述搅拌单元24设置在电解液中转池21内，所述检测单元25多点分布在电解液中转池21内，所述外循环单元26设置在电解液中转池21下方，所述检测单元25、搅拌单元24、外循环单元26均与控制单元3连接。

其中，循环进液单元22包括第二进液口、进液管路221和进液过滤泵222，所述进液管路221的一端与第二进液口连接，另一端与电镀槽111的第一进液口连接，所述进液过滤泵222设置在进液管路221上用于向电镀槽111泵入电解液；所述第二进液口设置设置有多个，多个所述第二进液口交叉分布在电解液中转池21内的上侧；

循环回液单元23包括第二回液口、回液管路231和回液过滤泵232，所述回液管路232的一端与第二回液口连接，另一端与电镀槽111的第一回液口连接，所述回液过滤泵232设置在回液管路231上用于电镀槽111中的电解液回流至电解液中转池21；所述第二回液口设置设置有多个，多个所述第二回液口交叉分布在电解液中转池21内的下侧。

电解液中转池21通过进液管路221和回液管路231分别与每个电镀槽111连接，并且与每个电镀槽111连接的进液管路221上均设置进液过滤泵222，与每个电镀槽111连接的回液管路231上均设置回液过滤泵232，以使每一个电镀槽由一个独立的泵加注电解液，并且，电镀槽设置多个第一进液口，保证电解液在电镀槽里的出口采用多点喷射的模式，使加注过程无死角，电镀槽设置多个第一回液口，回流也采用多点回流的模式，同时由于电离子浓度高的电解液的比重比电离子浓度低的电解液的比重大，第一进液口设置在电镀槽的下面，第一回液口设置在电镀槽的上面，这样，电解液循环组件2与电镀处理组件1配合，使每一个电镀槽独立循环，从而有效地控制每个电镀槽里面的电解液的一致性；

同时，电解液中转池21的第二进液口和第二回液口也是采用多点交叉分布的模式，第二进液口在上方，第二回液口在下方，且呈90°交叉布局，第二进液口和第二回液口均为多点分布，包括加注至每个电镀槽的电解液浓度一致，因此，采用电解液循环组件2对电镀处理组件1中的每个电镀槽里循环的电解液集中进行集中控制，使电解液在电解液中转池21循环后统一调配至每个电镀槽；因此，每个电镀槽里面的电解液的浓度一致。

其中，所述搅拌单元24包括搅拌电机241和搅拌桨组242，所述搅拌电机241设置在电解液中转池21的上方，所述搅拌桨组242设置电解液中转池21内；

具体地，搅拌桨组242包括第一搅拌桨、第二搅拌桨、第三搅拌桨，第一搅拌桨设置在电解液中转池21的中心，第二搅拌桨、第三搅拌桨环绕第一搅拌桨设置，第一搅拌桨位于电解液中转池21上侧，第二搅拌桨、第三搅拌桨靠近电解液中转池21的底部，第一搅拌桨、第二搅拌桨、第三搅拌桨分散设置能够有效搅拌电解液中转池21中的电解液。

其中，电解液中转池21外侧还设置外循环单元26，外循环单元26采用外循环过滤泵。

其中，电解液循环组件2具有离子浓度检测功能，在电镀液中转池21里设置用于检测电解液离子含量的检测单元25，检测单元25包括多个电离子浓度传感器，具体地，在电解液中转池21里设置多个专门检测电解液离子含量的电离子浓度传感器，多个电离子浓度传感器多点均匀分布在电解液中转池21，能够采集电解液中转池21中不同位置的电解液的电离子浓度，并将多个电离子浓度传感器采集的浓度信息传送至控制单元3，控制单元3对多个电离子浓度传感器采集的浓度信息进行比较，若多个电离子浓度传感器采集的浓度信息不一致，则控制搅拌单元24和外循环单元26工作，直至多个电离子浓度传感器采集的浓度信息一致，这样就有效的解决了电解液离子浓度源头的一致性。

同时，由于电镀槽里的电解液与电解液中转池21里的电解液是在不停的循环中，所以电镀槽里的电解液的离子含量与电解液中转池21里的电解液的离子含量相当；

当检测到电解液离子浓度下降时控制单元3自动调节走带速度，让铜膜在电解液里停留的时间加长，最终达到电镀层厚度一致的目的；

并且，电镀电流的调节也是控制电镀层厚度的一种方式，当电离子浓度传感器检测到电解液里的离子浓度下降时，控制单元3自动调节电镀的电流大小，最终达到电镀层厚度的一致性；这两种调节方式可以单独使用也可以合并使用，使得在整个电镀过程中同一卷料从头至尾的电镀层厚度均匀平稳。

综上所述，本发明实施例提供一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其包括电镀处理组件、电解液循环组件和控制单元，所述电解液循环组件与电镀处理组件连接用于向电镀处理组件中注入电解液，所述控制单元与电解液循环组件连接用于控制注入电镀处理组件中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，所述控制单元与电镀处理组件连接用于根据电解液循环组件中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力，这样，本发明采用电解液循环组件对每个电镀槽里循环的电解液统一调配，根据多点均匀分布的电离子浓度传感器采集的电离子浓度信息，控制搅拌单元和外循环单元工作使泵入每个电镀槽的浓度一致，并且，在电镀处理组件的每一个电镀槽对应设置一个独立的过滤泵，采用多点喷射的模式加注电解液，使加注过程无死角，同时也采用多点回流的模式，有效控制每个电镀槽里面的电解液的一致性；本发明采用电解液循环组件的集中控制和电镀处理组件的独立循环的控制模式，有效地控制了每个电镀槽里面的电解液的离子浓度的一致性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，其包括电镀处理组件、电解液循环组件和控制单元，所述电解液循环组件与电镀处理组件连接用于向电镀处理组件中注入电解液，所述控制单元与电解液循环组件连接用于控制注入电镀处理组件中多个电镀槽中的电解液的电离子浓度一致，所述控制单元与电镀处理组件连接用于根据电解液循环组件中电解液的浓度调整铜膜在电镀过程中的走带速度和张力。

2.根据权利要求1所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述电镀处理组件包括依次排列的四组电镀单元、放卷单元、收卷单元、清洗单元、烘干单元，所述放卷单元、四组电镀单元、烘干单元和收卷单元依次排列，所述清洗单元设置在靠近收卷单元的两组电镀单元之间；所述放卷单元和收卷单元均与控制单元连接，用于调整铜膜在电镀处理组件中的走带速度和张力值。

3.根据权利要求2所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述电镀单元包括电镀槽、液下辊、导电辊组和导电阴极板，所述电镀槽的上侧设置第一回液口，下侧设置第一进液口，所述电镀槽的第一进液口和第一回液口通过管道与电解液循环组件形成闭合回路，所述液下辊设置在电镀槽内，每组所述电镀单元的导电辊组、导电阴极板和液下辊依次排列形成待电镀的铜膜的走带间隙。

4.根据权利要求2所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述放卷单元包括铜膜放卷、放卷张力检测辊组和放卷伺服电机，所述放卷张力检测辊组和放卷伺服电机均与控制单元连接，用于向所述控制单元传送铜膜在放卷时的走带速度和张力值。

5.根据权利要求2所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述收卷单元包括铜膜收卷、收卷张力检测辊组和收卷伺服电机，所述收卷张力检测辊组和收卷伺服电机均与控制单元连接，用于向所述控制单元传送铜膜在收卷时的走带速度和张力值。

6.根据权利要求3所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述电解液循环组件包括电解液中转池、循环进液单元、循环回液单元、搅拌单元、检测单元、外循环单元，所述电解液中转池通过循环进液单元和循环回液单元与电镀处理组件连通，所述搅拌单元设置在电解液中转池内，所述检测单元多点分布在电解液中转池内，所述外循环单元设置在电解液中转池下方，所述检测单元、搅拌单元、外循环单元均与控制单元连接。

7.根据权利要求6所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述循环进液单元包括第二进液口、进液管路和进液过滤泵，所述进液管路的一端与第二进液口连接，另一端与电镀槽的第一进液口连接，所述进液过滤泵设置在进液管路上用于向电镀槽泵入电解液；所述第二进液口设置设置有多个，多个所述第二进液口交叉分布在电解液中转池内的上侧。

8.根据权利要求6所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述循环回液单元包括第二回液口、回液管路和回液过滤泵，所述回液管路的一端与第二回液口连接，另一端与电镀槽的第一回液口连接，所述回液过滤泵设置在回液管路上用于电镀槽中的电解液回流至电解液中转池；所述第二回液口设置设置有多个，多个所述第二回液口交叉分布在电解液中转池内的下侧。

9.根据权利要求6或7或8所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述搅拌单元包括搅拌电机和搅拌桨组，所述搅拌电机设置在电解液中转池的上方，所述搅拌桨组设置电解液中转池内。

10.根据权利要求9所述的能够改善电解液的离子浓度的电镀装置，其特征在于，所述检测单元包括多个电离子浓度传感器，所述多个电离子浓度传感器均匀分布在电解液中转池内。