CN110438478A - 一种化学镀装置及金属化基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学镀装置及金属化基板的制造方法，其能够使镀膜厚度均匀且不断开。一种化学镀装置，包括：反应单元，其用于容纳化学镀液；承载单元，其用于承载被镀物，且所述被镀物通过所述承载单元置于所述化学镀液中；所述化学镀装置还包括：扰动单元，其设置于所述反应单元内，且能沿特定方向往复移动，以均匀扰动所述化学镀液，其中所述扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个所述叶片倾斜设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学镀装置及金属化基板的方法，特别是一种使用该化学镀装置的金属化基板的制造方法。
背景技术
由于化学镀（或称无电镀）不需要外加电压，因此其被镀物不需要为道题，可以是塑胶、陶瓷或玻璃基材，且所形成的镀层非常均匀，近年来被广泛用于形成功能性或装饰性镀层。化学镀是将被镀物置于含有欲镀金属离子（如铜离子）的化学镀液中，并通过适当的触媒（如钯）引发欲镀金属离子的连续还原沉积，以形成金属镀层。
电路板是电子产品的关键组件之一，在电路板中通常需要设置内部导电结构（如导电通孔），以建立内部线路之间或内部线路与外部线路之间的电性连接。然而，随着电子产品越来越强调小型化与多功能的设计，电路板的尺寸连通其线路和内部导电结构也必须不断缩小。现有的化学镀技术在形成高深宽比的内部导电结构上仍面临挑战。例如，当微孔的孔径越来越小，深宽比越来越大时，化学镀液很难藉由扩散作用进入微孔内，更何况微孔内通常有空气阻挡。
为了解决上述问题，虽然现有的化学镀技术多采用喷流、产生气泡或超音波震荡等方式来扰动化学镀液，但是这些方式所产生的扰动范围太小，化学镀液不容易进入微孔内镀上金属，造成微孔内的导电结构存在缺陷(导电结构不连续)。此外，采用超音波震荡的方式，一方面会存在损伤被镀物的风险，另一方面可能会使化学镀液裂解。因此，需要一种创新的化学镀技术，其既能在基材上形成厚度均匀的金属镀层，又能在基材内部形成高质量的导电结构。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种化学镀装置，其具有化学镀液扰动功能，能够解决化学镀液难以进入高深宽比的微孔的问题。本发明还提供了一种金属化基板的制造方法，其采用该化学镀装置。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：
一种化学镀装置，包括：
反应单元，其用于容纳化学镀液；
承载单元，其用于承载被镀物，且所述被镀物通过所述承载单元置于所述化学镀液中；
所述化学镀装置还包括：
扰动单元，其设置于所述反应单元内，且能沿特定方向往复移动，以均匀扰动所述化学镀液，其中所述扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个所述叶片倾斜设置。
优选地，所述扰动单元与所述承载单元相对设置，且所述扰动单元与所述承载单元之间具有一个预定距离，所述预定距离为0.5mm至300mm。
优选地，所述扰动单元的往复移动频率为0.1Hz至15Hz，所述扰动单元的每一次往复移动行程为0.3mm至50mm。
优选地，每一个所述叶片与所述特定方向之间具有预定倾斜角度，所述预定倾斜角度为15°至85°。
优选地，所述化学镀装置还包括用于驱动所述扰动单元往复移动的驱动单元，所述驱动单元包括驱动器、连动件及结合件，所述结合件连接所述扰动单元，所述连动件的一端连接所述驱动器且另一端连接所述结合件。
优选地，所述化学镀装置还包括：
至少一个回收单元，其与所述反应单元的顶部相互连通，用于回收从所述反应单元的顶部溢出的所述化学镀液；以及
液体循环单元，其连接于所述回收单元与所述反应单元的底部之间，用于将所述回收单元回收的所述化学镀液送入所述反应单元。
更优选地，所述反应单元的底部具有第一液体入口，所述回收单元具有第一液体出口，所述液体循环单元包括液体回流管路、循环泵以及过滤器，所述液体回流管路的一端与所述第一液体入口相互连通，且另一端部与所述第一液体出口相互连通，所述循环泵设置于所述液体回流管路上，所述过滤器设置于所述液体回流管路上，且位于所述循环泵与所述第一液体入口之间。
优选地，所述化学镀装置还包括供液单元，所述供液单元内储存有新的化学镀液，且所述供液单元通过液体输送单元以与所述反应单元的底部相互连通，用于供应新的化学镀液至所述反应单元。
更优选地，所述反应单元的底部具有第二液体入口，所述供液单元具有第二液体出口，所述液体输送单元包括液体输送管路以及输送泵，所述液体输送管路的一端与所述第二液体入口相互连通，且另一端与所述第二液体出口相互连通，所述输送泵设置于所述液体输送管路上。
优选地，所述反应单元为反应槽，且所述反应槽的顶部具有槽口，所述回收单元为暂存槽，所述暂存槽设置于所述反应槽的一侧，且与所述槽口相互连通。
优选地，所述反应单元为反应槽，且所述反应槽的顶部具有槽口，所述回收单元为暂存槽，所述暂存槽围绕所述反应槽的外周，且与所述槽口相互连通。
本发明采用的另一种技术方案为：
一种金属化基板的制造方法，其包括：
提供被镀物；以及
将所述被镀物置于化学镀液中；
通过所述化学镀液进行化学镀；
在化学镀的过程中利用扰动单元沿特定方向往复移动，以均匀扰动所述化学镀液，而将所述被镀物均匀金属化，其中所述扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个所述叶片倾斜设置。
优选地，在进行化学镀的步骤中，所述扰动但愿的往复移动频率为0.1Hz至15Hz，所述扰动单元的每一次往复移动形成为0.3mm至50mm。
优选地，每一个所述叶片与所述特定方向之间具有预定倾斜角度，所述倾斜角度为15°至85°。
优选地，在进行化学镀的步骤中，所述被镀物的表面上形成有第一金属层。
更优选地，在进行化学镀的步骤之后，还包括通过电镀液进行电镀的步骤，以在所述第一金属层上形成第二金属层。
优选地，在进行化学镀的步骤中，所述被镀物的高深宽比的孔内形成有第三金属层。
本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本发明的化学镀装置及金属化基板的制造方法，通过扰动单元沿特定方向往复移动，均匀扰动化学镀液，且扰动单元的多个叶片倾斜设置，使化学镀液充分接触被镀物，尤其是能够使化学镀液充分进入高深宽比的微孔内，而提高镀膜的质量和合格率，避免镀膜厚度不均匀或镀膜断开不连续的情形发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种化学镀装置的立体示意图；
图2为一种化学镀装置的俯视图；
图3为一种化学镀装置可采用的一种扰动单元的立体示意图；
图4为图3中IV处的局部放大图；
图5为一种化学镀装置可采用的另一种扰动单元的立体示意图；
图6为一种化学镀装置的一种实施方式的剖视图；
图7为一种的化学镀装置的另一种实施方式的剖视图；
图8为另一种化学镀装置的局部的剖视图；
图9为又一种化学镀装置的立体示意图；
图10为本发明的金属化基板的制造方法的流程图；
图11为金属化基板的制造方法的其中一个制造过程的示意图；
图12为金属化基板的制造方法的另一个制造过程的示意图。
其中：
D、化学镀装置；
1、反应单元；100、槽口；101、第一液体入口；102、第二液体入口；
2、承载单元；
3、扰动单元；31、基座；32、叶片；
4、回收单元；400、第一液体出口；401、侧向开口；
5、液体循环单元；51、液体回流管路；52、循环泵；53、过滤器；
6、供液单元；600、第二液体出口；
7、液体输送单元；71、液体输送管路；72、输送泵；
8、驱动单元；81、驱动器；82、连动件；83、结合件；
W1、被镀物；W11、第一金属层；W12、第二金属层：W13、孔；W14、第三金属层；W15、内部线路；
d、预定距离；
θ、预定倾斜角度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
应当可以理解的是，虽然本文中使用到了“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
参阅图1及图2，实施例提供一种化学镀装置D，其主要包括一个反应单元1、一个承载单元2及一个扰动单元3。反应单元1用以容纳化学镀液，承载单元2用以承载被镀物W1，且被镀物W1通过承载单元2置于化学镀液中，扰动单元3设置于反应单元1内，且能沿一个特定方向往复移动，以扰动均匀化学镀液，藉此，可以缩短化学镀的时间，且可以使被镀物W1与化学镀液充分接触，从而在被镀物W1上形成高质量的镀层。在本实施例中，被镀物W1可以是电子装置的一部分（如外壳或零组件等），但本发明不以此为限。被镀物W1的材质可以是金属、塑料、玻璃或陶磁，但本发明不以此为限。
实际上，为了维持化学镀液的活性和稳定性，以确保所形成镀层的均匀性和致密性，化学镀装置D另外还包括至少一个回收单元4、一个液体循环单元5、一个供液单元6及一个液体输送单元7。回收单元4与反应单元1的顶部相互连通，用以回收从反应单元1的顶部溢出的化学镀液。液体循环单元5连接于回收单元4与反应单元1的底部之间，用以将回收单元4所回收的化学镀液沿送入反应单元1。供液单元6内储存有配置好的新化学镀液，且供液单元6通过液体输送单元7以与反应单元1的底部相互连通，用以供应新的化学镀液至反应单元1。
值得注意的是，化学镀装置D通过回收单元4将仍包含有效成分的化学镀液予以回收，并通过液体循环单元5将回收化学镀液再利用，可以减少化学镀液的成本。虽然在化学镀的过程中，反应单元1内化学镀液中的欲镀金属离子会不断的被消耗掉，但是反应单元1可以通过液体输送单元7从供液单元6导入新化学镀液，以将欲镀金属离子的浓度控制在一定的浓度范围内。
参阅图1及图2，反应单元1可以是反应槽，其顶部具有一槽口100，且底部具有一第一液体入口101及一第二液体入口102，如此，可使化学镀液在反应单元1内再生并循环使用，此部分细节容后详述。在本实施例中，反应单元1可包括一加热器（图中未显示），用以加热化学镀液至所需的温度，例如20-90℃，从而提高化学镀的效率。反应单元1还可包括多个感测组件（图中未显示），例如温度传感器、pH传感器及导电度传感器等。温度传感器能测出化学镀液的温度，pH传感器测出化学镀液的pH值，导电度传感器能测出化学镀液中金属离子的浓度。然而，本发明不以上述所举的例子为限。
承载单元2可具有至少一个固定部（图中未显示），用以固定被镀物W1。固定部可具有本领域技术人员所熟知的构造，例如，固定部可通过夹持的方式将被镀物W1固定在承载单元2上，原则上固定部的数量与承载单元2上被镀物W1的数量相同，即每一个固定部配合一个被镀物W1。承载单元2也可具有一镂空区域（图中未显示），藉此，被扰动的化学镀液可通过镂空区域与被镀物W1相接触。
结合图2、图6及图7所示，扰动单元3可与承载单元2相对设置，且扰动单元3与承载单元2之间具一个预定距离d，预定距离d 优选为0.5mm至300mm。扰动单元3可被一个驱动单元8驱动而沿着水平或垂直方向往复移动。进一步来说，驱动单元8可具有本领域技术人员所熟知的构造，例如，驱动单元8可包括一个驱动器81(如马达)、一个连动件82及一个结合件83。其中结合件83用以连接扰动单元3，并带动扰动单元3做往复移动。连动件82的一端连接驱动器81且另一端连接结合件83，藉此，连动件82能受到驱动器81的控制以推动结合件83，使其带动扰动单元3向前或向上移动一定行程。或者，连动件82能受到驱动器81的控制以拉动结合件83，使其带动扰动单元3向后或向下移动一定行程。
参阅图3至图5，并结合图6及图7所示，在本实施例中，扰动单元3的往复移动频率优选为0.1Hz至15Hz，且扰动单元3的每一次往复移动行程优选为0.3mm至50mm。扰动单元3可包括一基座31及多个间隔排列于基座31上的叶片32。基座31可为框架形式，但本发明不以此为限，且基座31的一侧连接驱动单元8的结合件83。藉此，多个叶片32可与基座31一起被驱动单元8驱动。进一步来说，如图3所示，当扰动单元3是沿着垂直方向往复移动时，每一个叶片32皆沿着水平方向延伸，且呈向下倾斜设置。如图5所示，当扰动单元3是沿着水平方向往复移动时，每一个叶片32皆沿着垂直方向延伸，且呈向左或向右倾斜设置。
值得注意的是，每一个叶片32与上述的特定方向（即扰动单元的移动方向）之间具有一预定倾斜角度θ，且预定倾斜角度θ优选为15°至85°。藉此，在特定的往复移动频率和行程下，可以使化学镀液产生适当程度的扰动。一旦化学镀液的扰动程度过大，所形成镀层的表面平整度会降低。一旦化学镀液的扰动程度不足，其将难以深入高深宽比沟槽、通孔或类似结构内，造成内部导电结构断开不连续，存在部分无法导电的缺陷。
请参阅图8，为了大规模处理被镀物W1，化学镀装置D可包括多个承载单元2及多个扰动单元3，扰动单元3的数量可与承载单元2的数量相等，亦即每一个承载单元2配合一个扰动单元3。藉此，每一个承载单元2上的被镀物W1附近的化学镀液都可被相对应的扰动单元3所扰动，以提高化学镀的效率和质量。
参阅图1，并结合图2及图9所示，回收单元4可以是回收槽，其具有一第一液体出口400。液体循环单元5包括一个液体回流管路51、一个循环泵52及一个过滤器53。其中液体回流管路51的一端与反应单元1底部的第一液体入口101相互连通，且另一端与回收单元4的第一液体出口400相互连通。循环泵52设置于液体回流管路51上，用以将收集于回收单元4内的化学镀液重新导入反应单元1。过滤器53设置于液体回流管路51上，且位于循环泵52与第一液体入口101之间，用以将化学镀液中的沉淀物滤除。
在本实施例中，如图1及图2所示，化学镀装置D可包括两个回收单元4，且其分别设置于反应单元1的左右两侧，其中每一个回收单元4皆具有一侧向开口401，其与反应单元1的槽口100相互连通。或者，如图9所示，化学镀装置D可包括单一回收单元4，且其围绕反应单元1的外周设置。藉此，当化学镀液从反应单元1的槽口100溢出时，便可以流入回收单元4而被收集起来。
供液单元6可以是原料槽，其具有一第二液体出口600。液体输送单元7包括一液体输送管路71及一输送泵72。其中液体输送管路71的一端口与反应单元1底部的第二液体入口相互连通，且另一端与供液单元6的第二液体出口600相互连通。输送泵72设置于液体输送管路71上，用以将新化学镀液导入反应单元1与回收化学镀液调和后，作为反应液进行化学镀。
请参阅图10，并配合图11及图12所示，前述之化学镀装置D可以在一被镀物W1上形成镀层，因此，本发明另提供一种金属化基板的制造方法。首先，执行步骤S100，提供一被镀物。然后，执行步骤S102，将被镀物置于一化学镀液中。最后，执行步骤S104，通过化学镀液进行化学镀，并在化学镀的过程中利用一扰动单元沿一特定方向往复移动，以扰动化学镀液。
进一步来说，如图11所示，在进行化学镀时，被扰动的化学镀液可以充分接触到被镀物W1，同时化学镀液中的金属离子会还原成金属单质析出，而在被镀物W1的一表面上形成一连续均匀且致密的第一金属层W11。实际上，在进行化学镀之前，可利用喷涂、旋涂、浸涂、网板印刷或转印等方式，先在被镀物W1的一表面上形成一触媒层（图中未显示），用以促进欲镀金属离子的还原沈积。触媒层可根据欲镀的金属来选择适当的触媒，以镍或铜镀层为例，触媒层可使用贵金属触媒，其具体可举出金（Au）、银（Ag）、钯（Pd）、铂（Pt）、钌（Ru）等。触媒层中的触媒在化学镀时是作为起始触媒，一旦有欲镀金属离子被还原的金属单质，便可以进行自催化反应，以继续催化附近尚未被还原的欲镀金属离子。
在形成第一金属层W11之后，可将带有第一金属层W11的被镀物W1置于一电镀液中，并在适当的条件下通过第一金属层W11进行电镀，以形成一第二金属层W12。关于电镀的参数条件，例如温度、时间、电流密度等，本领域技术人员可根据实际需要进行调整。在本实施例中，第一金属层W11的材质可以是镍，第二金属层W12的材质可以是铜，但本发明不以此为限。
另外，如图12所示，即便被镀物W1上具有高深宽比的孔W13，化学镀液在扰动单元3的作用下，可以进入通孔W13内，并在通孔W13内形成一连续的第三金属层W14，而第三金属层W14可以将内部线路W15可靠地向外导通。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供化学镀装置及金属化基板的制造方法，其能通过“扰动单元能沿一特定方向往复移动，以均匀扰动化学镀液”以及“扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个叶片呈倾斜设置”的技术方案，以使化学镀液充分接触被镀物，而提高镀膜的质量和合格率，避免镀膜厚度不均匀或镀膜断开不连续的情形发生。
更进一步来说，扰动单元上每一个叶片与一相对应的水平面之间具有一预定倾斜角度，因而，其在特定的往复移动频率和行程下，可以使化学镀液产生适当程度的扰动，而深入高深宽比沟槽、通孔或类似结构内反应并沉积出高质量的导体结构。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种化学镀装置，包括：
反应单元，其用于容纳化学镀液；
承载单元，其用于承载被镀物，且所述被镀物通过所述承载单元置于所述化学镀液中；
其特征在于，所述化学镀装置还包括：
扰动单元，其设置于所述反应单元内，且能沿特定方向往复移动，以均匀扰动所述化学镀液，其中所述扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个所述叶片倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于：所述扰动单元与所述承载单元相对设置，且所述扰动单元与所述承载单元之间具有一个预定距离，所述预定距离为0.5mm至300mm；所述扰动单元的往复移动频率为0.1Hz至15Hz，所述扰动单元的每一次往复移动行程为0.3mm至50mm。
3.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于：每一个所述叶片与所述特定方向之间具有预定倾斜角度，所述预定倾斜角度为15°至85°。
4.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于：所述化学镀装置还包括用于驱动所述扰动单元往复移动的驱动单元，所述驱动单元包括驱动器、连动件及结合件，所述结合件连接所述扰动单元，所述连动件的一端连接所述驱动器且另一端连接所述结合件。
5.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于，所述化学镀装置还包括：
至少一个回收单元，其与所述反应单元的顶部相互连通，用于回收从所述反应单元的顶部溢出的所述化学镀液；以及
液体循环单元，其连接于所述回收单元与所述反应单元的底部之间，用于将所述回收单元回收的所述化学镀液送入所述反应单元。
6.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于：所述化学镀装置还包括供液单元，所述供液单元内储存有新的化学镀液，且所述供液单元通过液体输送单元以与所述反应单元的底部相互连通，用于供应新的化学镀液至所述反应单元。
7.根据权利要求1所述的化学镀装置，其特征在于：所述反应单元为反应槽，且所述反应槽的顶部具有槽口，所述回收单元为暂存槽，所述暂存槽设置于所述反应槽的一侧或围绕所述反应槽的外周，且与所述槽口相互连通。
8.一种金属化基板的制造方法，其包括：
提供被镀物；以及
将所述被镀物置于化学镀液中；
通过所述化学镀液进行化学镀；
其特征在于，在化学镀的过程中利用扰动单元沿特定方向往复移动，以均匀扰动所述化学镀液，而将所述被镀物均匀金属化，其中所述扰动单元包括多个间隔排列的叶片，且每一个所述叶片倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：在如权利要求1-7任一项所述的化学镀装置中进行化学镀。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：在进行化学镀的步骤中，所述被镀物的表面上形成有第一金属层；在进行化学镀的步骤之后，还包括通过电镀液进行电镀的步骤，以在所述第一金属层上形成第二金属层。
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