CN110592652A - 遮蔽组件及其应用的电解装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电解蚀刻技术领域，用于解决待蚀刻件表面反应不均匀的问题，技术方案要点包括：一种遮蔽组件，包括机架，以及设于所述机架上的遮蔽单元，设于阴极件的端部和待蚀刻件之间以减缓所述阴极件端部与所述待蚀刻件之间的电解液的流动，所述待蚀刻件与阳极导电连接；浮动遮蔽单元，由升降单元驱动在阴极件和待蚀刻件之间升降运动以调节其阻挡位置，所述浮动遮蔽单元至少对应设于所述待蚀刻件的端部以减缓所述阴极件与所述待蚀刻件端部之间的电解液的流动。

Description

遮蔽组件及其应用的电解装置

技术领域

本发明涉及电解蚀刻技术领域，具体涉及一种遮蔽组件及其应用的电解装置。

背景技术

电解蚀刻在PCB板生产过程中是首次运用，是指电解PCB板，将待蚀刻板件作为阳极，将不锈钢板或纯铜板作为阴极，将阳极连接电源的正极，阴极连接电源的负极，阳极和阴极都浸在电解质溶液中。当电流通过电极和电解质溶液时，在电极的表面及电解质溶液中发生电化学反应，利用这种反应将PCB板面裸露要蚀刻的铜去除，达到PCB板面裸露不需要的铜被腐蚀的目的。电解蚀刻装置的电源接通后，在阳极上发生氧化反应、在阴极上发生还原反应。阳极反应的结果是待蚀刻部分的金属被氧化变成金属铜离子进入电解质溶液。

由于自然状态下待蚀刻板件的边缘部分不可避免地会发生电力线的边缘效应，因此边缘部分电解蚀刻的速度会更快，若任由待蚀刻板件的边缘、中间位置都以同样的速度进行电解蚀刻，则必然会造成整体蚀刻不匀的状况。

因此，在电解蚀刻设备中，需要设置对阴极板、阳极板边缘或中心位置的反应速度进行调节的挡板机构。例如授权公告号为CN202164371U的中国专利公开的电镀装置的遮蔽装置，是在电镀槽中设置两片固定遮板，两固定遮板之间即为待电镀板件。固定遮板设置为镂空的板件，在矩形固定遮板的两条对边处设置有能够沿该对边垂直方向滑动的活动遮片，活动遮片为实体板件，因此电镀过程中，活动遮片处的药液流动受到活动遮片的阻碍，相对较平稳，而其它镂空位置的药液流动速度更快，因此待电镀板件对应活动遮片处的部分电镀速度慢，而对应镂空位置处的部分电镀速度快。

但上述结构中，活动遮片仅能够沿着垂直方向移动，待蚀刻板件顶部和底部为边缘效应的多发位置，又由于待蚀刻板件在蚀刻过程中要求完全浸没在药液中，其顶部和底部必然会同时发生边缘效应。由于此遮板只能作用于板件的底部，因此待蚀刻板件顶部的边缘效应难以通过活动遮片的结构来控制，就容易有顶部或底部与中间位置的蚀刻效果不均匀的情况出现。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中电解蚀刻板件容易发生边缘效应而影响蚀刻效果的缺陷，从而提供一种新的组合遮蔽组件。

一种遮蔽组件，包括：

机架，以及设于所述机架上的；

遮蔽单元，设于阴极件的端部和待蚀刻件之间以减缓所述阴极件端部与所述待蚀刻件之间的电解液的流动，所述待蚀刻件与阳极导电连接；

浮动遮蔽单元，由升降单元驱动在阴极件和待蚀刻件之间上下升降运动以调节其阻挡位置，所述浮动遮蔽单元至少对应设于所述待蚀刻件的端部以减缓所述阴极件与所述待蚀刻件端部之间的电解液的流动，升降单元包括固定于机架上的动力源、连接动力源与浮动遮蔽单元的连接件。

所述遮蔽单元为遮板，所述遮板包括允许电解液流通的开口部和阻碍所述电解液流通的实心部，所述实心部与所述阴极件的上下端部对应设置且上端部高度可以调节。

所述阴极件为片状阴极，所述遮蔽单元还包括框体，所述框体的上下一对边框内分别形成有所述实心部，所述实心部之间形成所述开口，一对所述实心部分别与所述片状阴极的两端部对应设置。

所述阴极件为阴极板，所述遮蔽单元还包括框体，所述框体的四条边框内分别形成有所述实心部，四个所述实心部之间形成所述开口，四个所述实心部分别与所述阴极板的四条边对应设置。

所述阴极板为不锈钢板或纯铜板，所述待蚀刻件为PCB板。

所述开口处覆盖有允许铜离子单向流动的阳离子膜或特制滤布。

所述框体上还设有与电解槽侧壁连接的固定连接件。

所述固定连接件包括设于所述边框的对应两条边外的限位块，以及设于电解槽侧壁上的适于所述限位块卡入的锁紧槽。

所述固定连接件包括分别设于所述边框和电解槽侧壁上的互相锁紧的锁紧扣。

本发明的另一目的是解决现有的电镀装置电镀得到的待蚀刻件的镀层厚度不均匀的问题，提供一种电解装置。

一种电解装置，其包括：

电解槽，所述电解槽中容纳有电解液；

伸入所述电解液中的阴极件和待蚀刻件，所述待蚀刻件与阳极导电连接；

以及遮蔽组件，为如上述权利要求任意一项所述的遮蔽组件，设于所述阴极与所述待蚀刻件之间。

所述待蚀刻件为PCB板。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的遮蔽组件中的遮蔽单元，其顶部的实心部位于阴极件和待蚀刻件之间，阻碍了阴极件和待蚀刻件之间的电解液流动，电解液流速越慢，待蚀刻件上的蚀刻反应越慢，由于实心部对应的是待蚀刻件顶部位置，待蚀刻件顶部为电力线边缘效应发生处，因此降低此处的反应速度，能够与待蚀刻件的中间位置的反应速度尽量持平，使得整个待蚀刻件上的顶部蚀刻效果和中间位置蚀刻效果更均匀。

2.由于待蚀刻件的底部也易发生电力线边缘效应，浮动遮蔽单元的作用即是遮蔽待蚀刻件底部，降低待蚀刻件底部的反应速度。由于每一批待蚀刻件的尺寸各有不同，因此浮动遮蔽单元的浮动结构能够上升至不同高度遮蔽不同尺寸的待蚀刻件的底部。与遮蔽单元配合使用时，将待蚀刻件的两端遮住，减缓两端的反应速度，使整个待蚀刻件上的蚀刻效果更均匀。

3.本发明提供的升降单元，用于带动浮动遮蔽单元竖直方向上上下运动，在调整高度过程中，安全性高，调节到预期高度后固定，同一批次的待蚀刻件电解过程中就无需再调整。

4.本发明提供的遮蔽单元的遮板上设有的开口部，不影响除了实心部外其他位置的电解液的流动，也就是待蚀刻件的中间位置还是正常发生电解反应，实心部仅仅限制了端部的电解速度。

5.本发明提供的两种方式的遮蔽单元，分别适用于阴极杆和阴极板，其中阴极杆多为圆柱形，若采用杆状阴极，则电力线边缘效应仅发生在阴极杆的两端，只需对阴极杆竖直方向的两端进行遮蔽；若采用板状阴极，那么阴极板的四条棱边处均可能发生电力线的边缘效应，因此采用四条棱边处均有实心部的遮蔽组件，除了能够有效控制整个待蚀刻件的蚀刻均匀程度外，还能对阴极的电力线边缘效应有所缓解，令阳极的电解效果更均匀。

6.本发明所使用的阳离子膜，令溶解在电解液中的铜离子单向流动，以便溶解出来的阳离子都移向阴极板，便于附着在阴极板上。

7.本发明提供的固定连接件，锁紧槽和限位块分别用于固定遮蔽单元的顶部和底部，使得遮蔽单元不易发生晃动。

8.本发明提供的锁紧扣，在固定连接件作用的前提下，提高遮蔽单元的稳定性，若仅采用固定连接件，遮蔽单元仍可能在锁紧槽内小幅度晃动，锁紧扣通常采用卡扣结构，能够进一步缩小遮蔽单元的晃动范围。

9.本发明提供的电解装置，在电解过程中，采用遮蔽组件和浮动遮蔽组件两者组合的方式，降低不同尺寸的待蚀刻件上蚀刻效果不匀的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明用于体现阴极和待蚀刻件之间相对位置关系的侧视图；

图2为用于体现机架与浮动遮蔽单元之间的相对位置关系图；

图3为用于体现遮蔽单元的主视图；

图4为实施例2中用于体现电解槽与遮蔽单元、阴极、阳极之间的相对位置关系的主视图。

附图标记说明：

1、遮蔽单元；2、浮动遮蔽单元；3、限位块；6、电解槽；7、机架；8、浮板；9、升降外管；10、升降内管/杆；4、钢丝；11、开口部；12、实心部；13、框体；14、离子膜；51、第一卡扣；52、第二卡扣；61、阴极件；62、待蚀刻件；63、阳极。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明记载了一种电解装置，如图4所示，其包括电解槽6、伸入电解槽6内电解液中的阴极件61和待蚀刻件62；其中电解槽6中容纳有电解液，阴极件61和待蚀刻件62均伸入电解槽6内、浸泡于电解液中，待蚀刻件62与阳极63导电连接以实现对电解液的导电连通。

阴极件61和待蚀刻件62均浸没在电解液中，通电后，待蚀刻件62上的阳离子被氧化电解出来附着到阴极件61上，本实施例中的待蚀刻件62为PCB板，通过电解将PCB板表层的裸露部分的铜转移至阴极件61上，由此电解蚀刻掉PCB板上裸露的铜层形成所需的线路。

本实施例中还设有设于阴极件61与待蚀刻件62之间的遮蔽组件。待蚀刻件62顶部和底部的反应速度由于遮蔽组件降低了电解液流速而减缓，使得整个待蚀刻件62上的蚀刻效果趋于均匀。

其中，阴极件61采用夹持结构例如导电夹，或螺钉锁紧结构与电解槽6口部位置连接，机架7上设有传动链，传动链通过旋转驱动电机带动传动轮，传动轮带动传动链，阳极63与传动链上的链节固定连接，阳极63上连接有导电夹，用于夹持待蚀刻件62。

如图1所示，为本实施例的一种遮蔽组件，其包括机架7、遮蔽单元1和浮动遮蔽单元2，遮蔽单元1位于阴极件61和待蚀刻件62之间，遮蔽单元1的作用是减缓阴极件61和待蚀刻件62顶部或底部之间电解液流动速度，因此遮蔽单元1起到遮蔽作用的部分位于阴极件61上下两端和待蚀刻件62上下两端之间。遮蔽单元1可采用的限位方式有：固定于电解槽6的底部或侧壁上，固定方式可采用卡扣连接。

其中如图2所示，机架7设置为顶部高于阴极件61和阳极63的固定架子，在机架7上设有阳极63，阳极63与待蚀刻件62之间通过导电夹相连，通电后待蚀刻件62就充当了阳极63的作用；在阳极63两侧还有阴极件61，阴极件61被机架7上引出的夹持结构如导电夹、螺钉等固定限位。阴极件61的位置固定不动，阳极63处的导电夹处连接有用于带动导电夹行走的拖链、传动链等结构，因此待蚀刻件62是在电解液中直线运动的。

本实施例中的遮蔽单元1为遮板，遮板包括允许电解液流通的开口部11和阻碍电解液流通的实心部12，实心部12为成型于遮板上的一部分，开口部为在遮板上的开口，实心部12与阴极件61的端部对应设置。其中实心部12用于阻碍电解液的流动，而开口部处的电解液能够正常流动，实心部12遮挡住的阴极件端部的反应速度就变慢。本实施例中的阴极件61为杆状阴极，本实施例中的杆状阴极采用纯铜管。如图3所示，具体地遮板为中空的板件，其包括框体13，框体13的上下一对边框内侧分别形成有实心部12(内侧指靠近板体中心的一侧)，上下实心部12之间形成有开口，其中一对实心部12分别与杆状阴极的两端部对应设置，以遮挡在阴极杆的端部。

待蚀刻件62运动过程既能够是持续行进，也能够是行进一段距离后停顿，这种停顿式行进方式通过步进电机的间断输出实现。待蚀刻件62持续行进的工况中，更适用于杆状阴极。待蚀刻件62在运动过程中，待蚀刻件62的上下两端都能被遮蔽单元1遮住，以此达到降低待蚀刻件62端部反应速度、阴极的上下两端与阴极中间位置上的镀层厚度趋于均等的要求。作为可替换的实施方式，阴极件61还可设置为阴极板，此时遮板为框体13，框体13的四条边框内侧分别形成有四个实心部12，四个实心部12之间形成开口，四个实心部12分别遮挡于阴极板的四条边。在该实施方式中阴极板采用不锈钢或纯铜板，不锈钢板作为简单易得、成本低的材质，被广泛应用。

需要说明的是，若采用板状阴极，则更适用于待蚀刻件62是停顿式行进的工况，尤其是当待蚀刻件62行进过程中，停顿位置正好对应在阴极板处，而遮蔽单元1的框体13四边处的实心部12正好遮蔽在阴极板和待蚀刻件62的棱边处，那么阴极板和待蚀刻件62的四条棱边处的边缘效应就都有所缓解了。

如图3所示，本实施例中在开口处覆盖有允许阳离子单向流动的阳离子膜14。本实施例中的离子膜14采用阳离子交换膜。阳离子膜14能够将离子的流动方向控制为单向通过，使得离子在流动过程中，一旦流到阴极件61处，就难以再回到待蚀刻件62处，提高离子附着在阴极件61上的效率，降低了离子在电解液中的游离量。

本实施例中为固定遮板，如图1和3所示，在框体13上还设有与电解槽6连接的固定连接件。通过设置有固定连接件降低了遮蔽单元1在电解液中的晃动幅度。本实施例中的固定连接件包括分别设于边框和电解槽6侧壁上的互相锁紧的锁紧扣。锁紧扣包括设于边框左右两侧边的若干第一卡扣51和对应设于电解槽6侧壁上的若干第二卡扣52，第一卡扣51与第二卡扣52卡合锁紧。同时也可将边框的另一侧边，例如下侧边卡入电解槽6侧壁上的锁紧槽。锁紧扣的卡紧作用在锁紧槽的基础上更降低了遮蔽板晃动的幅度，本实施例中的锁紧扣采用PVC材质的插扣或卡扣，插扣或卡扣的两个分支扣片分别固连于框体的竖直棱边位置、框体所在槽体的内壁，两个分支扣片配合后，与锁紧槽一起限定了遮蔽板的位置。

作为可替换的实施方式，如图1所示，固定连接件也可设置为包括固定于边框外的限位块3，以及设于电解槽6侧壁上的适于限位块3卡入的锁紧槽。例如，在上下两条边上设置有凸出的限位块3，同时在电解槽6侧壁上与之对应的位置设有适于遮板卡入的锁紧槽。当然限位块3也能够设置于边框的两条竖直边外，防止遮蔽单元1在晃动时发生偏移。该实施方式中的限位块3可采用玻璃纤维、尼龙或者树脂制成，相比于金属材质在电解液中容易被腐蚀成离子溶解，非金属材质在电解液中更稳定、形状不易发生改变。

如图1和2所示，浮动遮蔽单元21能够在竖直方向上上下运动，浮动遮蔽单元21设置为两个镂空结构的立方矩形，两立方矩形之间预留间隙，由于待蚀刻件62为板件，能够在两立方矩形之间的缝隙中移动。镂空结构为达到节省材料的目的，但面向待蚀刻件62的一面为实心板，以达到阻碍电解液流动的目的。

如图2所示，带动浮动遮蔽单元2的结构为升降单元，升降单元包括用于提供动力的旋转驱动装置，例如电机、卷扬机；旋转驱动装置的转轴或转轮上连接有绳索或钢丝4，本实施例中采用钢丝4；在旋转驱动装置和浮动遮蔽单元之间连接有至少一处伸缩管结构，本实施例中采用三组伸缩管结构，线性阵列在浮动遮蔽单元的顶面上。每个伸缩管结构都包括升降外管9、套设在升降外管9内的升降内管/杆10，升降内管/杆10与升降外管9之间能够发生相对伸缩运动。为了节省成本和减小对旋转驱动装置的载荷，本实施例中的升降内管/杆10采用管体。升降外管9或升降内管/杆10与浮动遮蔽单元的顶部固定连接，浮动遮蔽单元顶部设置有浮板8，本实施例中，采用浮板8与升降外管9固定连接的结构，钢丝4背离旋转驱动装置一端与升降外管9顶部相连。升降外管9靠近地面一端与浮板8螺纹相连，升降内管/杆10的两端分别与电解槽的底部、机架7高于电解槽的位置螺纹相连，且升降内管/杆10竖直设置。

当需要拉动浮动遮蔽单元向上运动时，旋转驱动装置转动，带动钢丝4收卷，钢丝4拉动浮板8，带动浮动遮蔽单元向上运动至预期高度。浮动遮蔽单元上移得越高，越适用于尺寸小的待蚀刻件；需要将浮动遮蔽单元下放时，旋转驱动装置反转，放出钢丝4，浮动遮蔽单元下沉，适用于尺寸较大的待蚀刻件。由于待蚀刻件的顶部始终被限位在同一高度，因此浮动遮蔽单元仅需配合不同尺寸的待蚀刻件、在待蚀刻件底部进行遮挡。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种遮蔽组件，其特征在于，包括：

机架(7)，以及设于所述机架(7)上的；

遮蔽单元(1)，设于阴极件(61)的端部和待蚀刻件(62)之间以减缓所述阴极件(61)端部与所述待蚀刻件(62)之间的电解液的流动，所述待蚀刻件(62)与阳极(63)导电连接；

浮动遮蔽单元(2)，由升降单元驱动在阴极件(61)和待蚀刻件(62)之间升降运动以调节其阻挡位置，所述浮动遮蔽单元(2)至少对应设于所述待蚀刻件(62)的端部以减缓所述阴极件(61)与所述待蚀刻件(62)端部之间的电解液的流动，升降单元包括固定于机架(7)上的动力源、连接动力源与浮动遮蔽单元(2)的连接件。

2.根据权利要求1所述的遮蔽组件，其特征在于，所述遮蔽单元(1)为遮板，所述遮板包括允许电解液流通的开口部(11)和阻碍所述电解液流通的实心部(12)，所述实心部(12)与所述阴极件(61)的上下端部对应设置。

3.根据权利要求2所述的遮蔽组件，其特征在于：所述阴极件(61)为杆状阴极，所述遮蔽单元(1)还包括框体(13)，所述框体(13)的上下一对边框内分别形成有所述实心部(12)，所述实心部(12)之间形成所述开口，一对所述实心部(12)分别与所述片状阴极的上下两端部对应设置。

4.根据权利要求2所述的遮蔽组件，其特征在于，所述阴极件(61)为阴极板，所述遮蔽单元(1)还包括框体(13)，所述框体(13)的四条边框内分别形成有所述实心部(12)，四个所述实心部(12)之间形成所述开口，四个所述实心部(12)分别与所述阴极板的四条边对应设置。

5.根据权利要求4所述的遮蔽组件，其特征在于，所述阴极板为不锈钢板或纯铜板，所述待蚀刻件(62)为PCB板。

6.根据权利要求3或4所述的遮蔽组件，其特征在于：所述开口处覆盖有允许金属离子单向流动的离子膜(14)或滤布。

7.根据权利要求6所述的遮蔽组件，其特征在于，所述框体(13)上还设有与电解槽侧壁连接的固定连接件。

8.根据权利要求7所述的遮蔽组件，其特征在于，所述固定连接件包括设于所述边框的对应两条边外的限位块(3)，以及设于电解槽侧壁上的适于所述限位块(3)卡入的锁紧槽。

9.根据权利要求7所述的遮蔽组件，其特征在于：所述固定连接件包括分别设于所述边框和电解槽侧壁上的互相锁紧的锁紧扣。

10.一种电解装置，其包括：

电解槽(6)，所述电解槽(6)中容纳有电解液；

伸入所述电解液中的阴极件(61)和待蚀刻件(62)，所述待蚀刻件(62)与阳极(63)导线连接；

以及遮蔽组件，为如权利要求1-9任意一项所述的遮蔽组件，设于所述阴极与所述待蚀刻件(62)之间。

11.根据权利要求10所述的电解装置，其特征在于，所述待蚀刻件(62)为PCB板。