CN114836808A - 一种电镀装置及电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电镀技术领域，公开了一种电镀装置及电镀方法，该电镀装置包括电解槽、阳极、工件、挡板、第一直流电源组件、第二直流电源组件；阳极与工件在电解槽内相对设置；第一直流电源组件的正极与阳极连接，第一直流电源组件的负极与工件连接；挡板位于阳极与工件之间、且与阳极和工件之间具有间隔，用于使阳极与工件之间的电场线均匀分布；第二直流电源组件的正极与工件连接，第二直流电源组件的负极与挡板连接，第二直流电源组件具有导通状态和断开状态；当第二直流电源组件处于断开状态时，挡板上未施加电压；当第二直流电源组件处于导通状态时，工件上施加正电压，挡板上施加负电压。该电镀装置能够更好的提高电镀金属层厚度的均匀性。

Description

一种电镀装置及电镀方法

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，特别涉及一种电镀装置及电镀方法。

背景技术

随着高像素(PPI)、MLED产品的广泛应用，对于背板数据线(SD线)驱动能力提出了更高要求，也就是需要更大厚度的背板SD线来承受更大驱动电流，传统的刻蚀技术刻蚀深度浅且刻蚀边缘不平整，不能满足新需求。化学电镀是一种应用广泛的厚铜工艺，其原理是电镀时镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做工件，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。

电镀均匀性是检验镀层质量好坏的重要指标，对生产而言，板面镀铜均匀性好坏直接影响后续精细线路的制作与形成。由于电流丛聚效应，电镀时工件边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形往往会出现镀层偏厚现象。为了降低最小铜厚与最大铜厚之间的差异，提高电镀均匀性，最普遍的方式包括印刷电路板(PCB)版图增加陪镀片以及阴阳极之间放置挡板等。增加陪镀片的方式即通过在PCB版图边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形位置增加陪镀区域，减小边缘效应对电镀均匀性的影响，但陪镀片的位置、大小往往依据PCB版图进行设计，不具有普遍性。而阴阳极之间放置挡板的方式可将挡板设计为通用式挡板，满足不同设计的PCB版图，不过通用型挡板虽适用范围广，但其电镀均匀性改善效果较差。

发明内容

本发明提供了一种电镀装置及电镀方法，上述电镀装置能够更好的提高工件上电镀金属层厚度的均匀性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种电镀装置，包括电解槽、阳极、工件、挡板、第一直流电源组件、第二直流电源组件；其中，

所述电解槽用于盛放电解液；

所述阳极与工件在所述电解槽内相对设置；

所述第一直流电源组件的正极与所述阳极连接，所述第一直流电源组件的负极与所述工件连接；

所述挡板位于所述阳极与所述工件之间、且与所述阳极和所述工件之间具有间隔，用于使所述阳极与所述工件之间的电场线均匀分布；

所述第二直流电源组件的正极与所述工件连接，所述第二直流电源组件的负极与所述挡板连接，所述第二直流电源组件的电压大于所述第一直流电源组件的电压，所述第二直流电源组件具有导通状态和断开状态；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述挡板上未施加电压；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述工件上施加正电压，所述挡板上施加负电压。

上述电镀装置中，包括电解槽、阳极、工件、挡板、第一直流电源组件、第二直流电源组件，其中，阳极与工件在电解槽内相对设置，第一直流电源组件的正极与阳极连接，第一直流电源组件的负极与工件连接，即工件为阴极，在第二直流电源组件处于断开状态时，阳极和工件浸没至电解液中，第一直流电源组件可以使阳极和工件之间产生电场，能够进行电镀工艺，以在工件上形成电镀金属层，挡板位于阳极与工件之间，挡板具有约束电场，使阳极与工件之间的电场线均匀分布的作用，能够提升电镀均匀性，而在第二直流电源组件处于导通状态时，第二直流电源组件使得工件上施加正电压，挡板上施加负电压，工件成为“新阳极”，挡板成为“新阴极”，工件表面上的电镀金属层会发生氧化反应，电镀金属层会发生溶解，第二直流电源组件的电压大于第一直流电源组件的电压，可以通过设置第二直流电源组件输出的电压大小以及第二直流电源组件处于导通状态的时间长短，使得工件上电流分布的局部化得到增强，工件上电镀金属层较厚的位置(工件边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形)金属溶解速率较其他位置更快。这样上述电镀装置在进行电镀工艺期间，通过周期性的调节第二直流电源组件的状态的切换，能够更好的提高工件上电镀金属层厚度的均匀性。

可选地，所述第一直流电源组件包括第一直流电源和第一开关，所述第一直流电源与所述第一开关串联连接于所述阳极与所述工件之间；

所述第二直流电源组件包括第二直流电源和第二开关，所述第二直流电源与所述第二开关串联连接于所述工件与所述挡板之间；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述第一开关断开，所述第二开关闭合。

可选地，所述第一直流电源组件包括第一直流电源；

所述第二直流电源组件包括第二直流电源和第二开关，所述第二直流电源与所述第二开关串联连接于所述工件与所述挡板之间；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述第二开关断开；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述第二开关闭合。

可选地，还包括控制单元，所述控制单元与第一直流电源组件和第二直流电源组件信号连接，用于根据预设时序规律控制所述第一直流电源组件和第二直流电源组件的状态。

可选地，所述挡板上设置有呈阵列分布的沿所述工件与所述阳极的排列方向延伸的多个通孔。

可选地，所述阳极、挡板以及所述工件之间相互平行且间隔设置。

可选地，所述挡板在所述工件上的正投影覆盖所述工件。

可选地，还包括悬挂支架组件，所述悬挂支架组件用于使得所述工件、阳极以及挡板悬空设置在所述电解槽中。

可选地，所述悬挂支架组件包括在所述电解槽的槽口处并排设置的第一悬挂杆、第二悬挂杆和第三悬挂杆，所述阳极通过挂钩悬挂于所述第一悬挂杆上，所述挡板通过挂钩悬挂于所述第二悬挂杆上，所述工件通过挂钩悬挂于所述第三悬挂杆上。

可选地，所述第一悬挂杆、第二悬挂杆、第三悬挂杆以及挂钩的材料为导电材料，所述阳极通过所述第一悬挂杆与所述第一直流电源组件的正极电连接，所述挡板通过所述第二悬挂杆与所述第二直流电源组件的负极电连接，所述工件通过所述第三悬挂杆与所述第一直流电源组件的负极和所述第二直流电源组件的正极电连接。

本发明还提供一种电镀方法，包括：

连续多个时序周期对电解槽内阳极、工件以及挡板施加电压控制；其中，阳极与工件相对设置，挡板位于阳极与工件之间，每个时序周期分为依次衔接的第一时段和第二时段，所述第一时段的时长大于所述第二时段的时长；

在第一时段内，对阳极施加第一正电压，对工件施加负电压，对挡板不施加电压；

在第二时段内，对工件施加第二正电压，对挡板施加负电压，所述第二正电压大于所述第一正电压。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电镀装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电镀装置的电路结构图；

图3为本发明实施例提供的另一种电镀装置的电路结构图；

图4为本发明实施例提供的一种电镀装置的电场分布图；

图5为现有技术中的一种电镀装置中电场线的分布示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电镀装置的电场线的分布示意图；

图7为本发明实施例提供的一种挡板上电压变化时序图。

图标：

1-电解槽；11-卡扣；2-阳极；3-工件；4-挡板；41-通孔；51、53-第一直流电源；52-第一开关；61、63-第二直流电源；62、64-第二开关；71-第一悬挂杆；72-第二悬挂杆；73-第三悬挂杆；8-挂钩。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参考图1、图2以及图3，本发明提供一种电镀装置，包括电解槽1、阳极2、工件3、挡板4、第一直流电源组件、第二直流电源组件；其中，

电解槽1用于盛放电解液；

阳极2与工件3在电解槽1内相对设置；

第一直流电源组件的正极与阳极2连接，第一直流电源组件的负极与工件3连接；

挡板4位于阳极2与工件3之间、且与阳极2和工件3之间具有间隔，用于使阳极2与工件3之间的电场线均匀分布；

第二直流电源组件的正极与工件3连接，第二直流电源组件的负极与挡板4连接，第二直流电源组件的电压大于第一直流电源组件的电压，第二直流电源组件具有导通状态和断开状态；

当第二直流电源组件处于断开状态时，挡板4上未施加电压；

当第二直流电源组件处于导通状态时，工件3上施加正电压，挡板4上施加负电压。

上述发明实施例提供的电镀装置中，包括电解槽1、阳极2、工件3、挡板4、第一直流电源组件、第二直流电源组件，其中，阳极2与工件3在电解槽1内相对设置，第一直流电源组件的正极与阳极2连接，第一直流电源组件的负极与工件3连接，即工件3为阴极，在第二直流电源组件处于断开状态时，阳极2和工件3浸没至电解液中，第一直流电源组件可以使阳极2和工件3之间产生电场，能够进行电镀工艺，以在工件3上形成电镀金属层，挡板4位于阳极2与工件3之间，挡板4具有约束电场，使阳极2与工件3之间的电场线均匀分布的作用，能够提升电镀均匀性，而在第二直流电源组件处于导通状态时，第二直流电源组件使得工件3上施加正电压，挡板4上施加负电压，工件3成为“新阳极”，挡板4成为“新阴极”，工件3表面上的电镀金属层会发生氧化反应，电镀金属层会发生溶解，第二直流电源组件的电压大于第一直流电压组件的电压，可以通过设置第二直流电源组件输出的电压大小以及第二直流电源组件处于导通状态的时间长短，使得工件3上电流分布的局部化得到增强，工件3上电镀金属层较厚的位置(工件边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形)金属溶解速率较其他位置更快。这样上述电镀装置在进行电镀工艺期间，通过周期性的调节第二直流电源组件的状态的切换，能够更好的提高工件3上电镀金属层厚度的均匀性。

其中，电镀金属层可以为镀铜，也可以为其它金属，在这里不做限制。

具体地，如图2所示，第一直流电源组件可以包括第一直流电源51和第一开关52，第一直流电源51与第一开关52串联连接于阳极2与工件3之间，第一直流电源51的正极和负极分别与第一直流电源组件的正极和负极相对应，能够通过第一开关52的闭合和断开状态调节阳极2与工件3之间是否施加电压，实现对第一直流电源组件的状态的调节；第二直流电源组件包括第二直流电源61和第二开关62，第二直流电源61与第二开关62串联连接于工件3与挡板4之间，第二直流电源61的正极和负极分别与第二直流电源组件的正极和负极相对应，能够通过第二开关62的闭合和断开状态调节工件3与挡板4之间是否施加电压，实现对第二直流电源组件的状态的调节；其中，当第二直流电源组件处于断开状态时，第一开关52闭合，第二开关62断开，第一直流电源51为阳极2与工件3之间施加电压，第二直流电源组件未工作，挡板4上未施加电压，能够进行电镀工艺；而当第二直流电源组件处于导通状态时，第一开关52断开，第二开关62闭合，第一直流电源组件未工作，第二直流电源为工件3和挡板4之间施加电压，工件3上施加正电压，挡板4上施加负电压，能够使得工件3上电镀金属层较厚的位置金属溶解速率较其它位置更快。

其中，如图2所示，第一开关52可以连接于工件3与第一直流电源51的负极之间，或者可以连接于第一直流电源51正极与阳极2之间，在这里不做限制，根据实际情况而定；第二开关62可以连接于工件3与第二直流电源61的正极之间，或者可以连接于第二直流电源61的负极与挡板4之间，在这里不做限制，根据实际情况而定。

可选地，如图3所示，第一直流电源组件还可以包括第一直流电源53，第一直流电源53直接与工件3和阳极2连接；第二直流电源组件包括第二直流电源63和第二开关64，第二直流电源63与第二开关64串联连接于工件3与挡板4之间，能够通过第二开关64的闭合和断开状态调节工件3与挡板4之间是否施加电压，实现对第二直流电源组件的状态的调节；其中，当第二直流电源组件处于断开状态时，第二开关64断开，第一直流电源63为阳极2与工件3之间施加电压，第二直流电压组件未工作，例如，挡板4上电压0V，阳极2和工件3正常工作，挡板4起到约束电场线的作用，能够进行电镀工艺；而当第二直流电源组件处于导通状态时，第二开关64闭合，第二直流电源63为工件3和挡板4之间施加电压，工件3上施加正电压，挡板4上施加负电压，如图4所示为电解槽1中电场分布情况，图6中电场可以等效于阳极2接正电压，工件3接0V电压，挡板4接负电压，第二直流电源的电压大于第一直流电源的电源，能够使得工件3上电镀金属层较厚的位置金属溶解速率较其它位置更快。

其中，如图3所示，第二开关64可以连接于工件3与第二直流电源63的正极之间，或者可以连接于第二直流电源63的负极与挡板4之间，在这里不做限制，根据实际情况而定。

上述发明实施例提供的电镀装置中，还包括控制单元，控制单元与第一直流电源组件和第二直流电源组件信号连接，可以用于根据预设时序规律控制第一直流电源组件和第二直流电源组件的状态，以提高工件3上电镀金属层厚度的均匀性。例如，上述预设时序规律可以为连续多个时序周期对第二直流电源组件的状态进行切换，每个时序周期的第一时段控制第一电源组件工作，然后第二时段再控制第二电源组件工作，第一时段的时长可以远大于第二时段的时长，这样连续多个时序周期对第二电源组件状态进行切换能够更好的提高工件3上电镀金属层厚度的均匀性。

上述发明实施例提供的电镀装置中，挡板4上可以设置有呈阵列分布的沿工件3与阳极2的排列方向延伸的多个通孔41，能够约束电场，使得阳极2与工件3之间的电场线均匀分布。例如，如图5所示，电镀装置中无挡板4，阳极01和工件02之间电场未经约束，电解液中电场线分布图，可以发现在边缘位置电场线密度较大，所以电镀时工件02边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形往往会出现镀层偏厚现象。为了降低镀层各个区域厚度的差异，提高电镀均匀性，在工件3与阳极2之间设置挡板4，能够起约束电场线作用，此时电解液中电场线分布如图6所示，对比图5可明显发现阴极部分电场线更加均匀。

上述电镀装置中，阳极2、挡板4以及工件3之间相互平行且间隔设置，能够更好的提高电镀的均匀性。

上述电镀装置中，挡板4在工件3上的正投影可以覆盖工件3，能够保证挡板4对整个工件3上的电场线的约束作用。

上述电镀装置中，还包括悬挂支架组件，悬挂支架组件用于使得工件3、阳极2以及挡板4悬空设置在电解槽1中，使得工件3、阳极2以及挡板4能够浸没在电解液中。

具体地，如图1所示，悬挂支架组件可以包括在电解槽1的槽口处并排设置的第一悬挂杆71、第二悬挂杆72和第三悬挂杆73，阳极2通过挂钩8悬挂于第一悬挂杆71上，挡板4通过挂钩8悬挂于第二悬挂杆72上，工件3通过挂钩8悬挂于第三悬挂杆73上，结构简单，易于实现。

具体地，上述第一悬挂杆71、第二悬挂杆72和第三悬挂杆73均与设置于电解槽1的上的卡扣11配合卡合，以实现与电解槽1的固定连接，能够实现悬挂支架组件与电解槽1之间的固定连接。

具体地，第一悬挂杆71、第二悬挂杆72、第三悬挂杆73以及挂钩8的材料可以为导电材料，阳极2通过第一悬挂杆71与第一直流电源组件的正极电连接，挡板4通过第二悬挂杆72与第二直流电源组件的负极电连接，工件3通过第三悬挂杆73与第一直流电源组件的负极和第二直流电源组件的正极电连接，方便第一直流电源、第二直流电源与工件3、阳极2以及挡板4之间的电连接，结构简单，易于实现。

本发明还提供一种电镀方法，包括：

连续多个时序周期对电解槽内阳极、工件以及挡板施加电压控制；其中，阳极与工件相对设置，挡板位于阳极与工件之间，每个时序周期分为依次衔接的第一时段和第二时段，所述第一时段的时长大于所述第二时段的时长；

在第一时段t1内，对阳极施加第一正电压V1，对工件施加负电压，对挡板不施加电压；

在第二时段t2内，对工件施加第二正电压V2，对挡板施加负电压，所述第二正电压大于所述第一正电压。

上述发明实施例提供的电镀方法中，通过连续多个时序周期对电解槽内阳极、工件以及挡板施加电压控制；其中，每个时序周期分为依次衔接的第一时段和第二时段，在第一时段内，对阳极施加第一正电压，对工件施加负电压，对挡板不施加电压，则阳极与工件之间形成电场，挡板的作用为约束电场线，提高电场线的均匀性，进而提高工件上电镀金属层厚度的均匀性；而在第二时段内，对工件施加第二正电压，对挡板施加负电压，电场方向与第一时段的相反，工件表面上的电镀金属层会发生氧化反应，电镀金属层会发生溶解，第二正电压的数值大于第一正电压的数值，第一时段的时长大于第二时段的时长，通过调整第二正电压的数值以及第二时段的时长，能够使得工件上电流分布的局部化得到增强，工件上电镀金属层较厚的位置(工件边缘位置或被大块绝缘区域所包围的导电图形)金属溶解速率较其他位置更快，这样在多个时序周期的作用下，能够使得工件上的电镀金属层厚度均匀性明显提高。

具体地，上述在第二时段内，可以仅对工件施加第二正电压，对挡板施加负电压；或者，也可以在对阳极施加第一正电压，对工件施加负电压的基础上，继续对工件施加第二正电压，对挡板施加负电压，在这里不做限制，根据实际情况而定。

具体地，为了保证电镀金属层厚度较厚的区域溶解速率更快，第二正电压V2可以设置为远大于第一正电压V1，例如第二正电压V2可以设置为第一正电压V1的10倍左右大小，且第一时段的时长可以设置为远大于第二时段的时长，例如，第一时段的时长与第一时段的时长之比可以为9∶1，其中，第一正电压、第二正电压、第一时段的时长和第二时段的时长的具体数值在这里不做限制，可以根据实际情况而定。如图7所示为在连续多个时序周期内挡板上电压的变化时序图，其中，一个时序周期内，第一时段t1的时长可以设置为远大于第二时段t2的时长，第二正电压V2可以设置为远大于第一正电压V1的数值，这样由于挡板施加的负脉冲电压脉宽窄，强度大，工件上电流分布的局部化得到增强，工件上电镀金属层较厚位置溶解速率较其他位置为更快，多个时序周期作用后，电镀效果可以有明显改善。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种电镀装置，其特征在于，包括电解槽、阳极、工件、挡板、第一直流电源组件、第二直流电源组件；其中，

所述电解槽用于盛放电解液；

所述阳极与工件在所述电解槽内相对设置；

所述第一直流电源组件的正极与所述阳极连接，所述第一直流电源组件的负极与所述工件连接；

所述挡板位于所述阳极与所述工件之间、且与所述阳极和所述工件之间具有间隔，用于使所述阳极与所述工件之间的电场线均匀分布；

所述第二直流电源组件的正极与所述工件连接，所述第二直流电源组件的负极与所述挡板连接，所述第二直流电源组件的电压大于所述第一直流电源组件的电压，所述第二直流电源组件具有导通状态和断开状态；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述挡板上未施加电压；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述工件上施加正电压，所述挡板上施加负电压。

2.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述第一直流电源组件包括第一直流电源和第一开关，所述第一直流电源与所述第一开关串联连接于所述阳极与所述工件之间；

所述第二直流电源组件包括第二直流电源和第二开关，所述第二直流电源与所述第二开关串联连接于所述工件与所述挡板之间；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述第一开关闭合，所述第二开关断开；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述第一开关断开，所述第二开关闭合。

3.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述第一直流电源组件包括第一直流电源；

所述第二直流电源组件包括第二直流电源和第二开关，所述第二直流电源与所述第二开关串联连接于所述工件与所述挡板之间；

当所述第二直流电源组件处于断开状态时，所述第二开关断开；

当所述第二直流电源组件处于导通状态时，所述第二开关闭合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电镀装置，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与第一直流电源组件和第二直流电源组件信号连接，用于根据预设时序规律控制所述第一直流电源组件和第二直流电源组件的状态。

5.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，所述挡板上设置有呈阵列分布的沿所述工件与所述阳极的排列方向延伸的多个通孔。

6.根据权利要求5所述的电镀装置，其特征在于，所述阳极、挡板以及所述工件之间相互平行且间隔设置。

7.根据权利要求6所述的电镀装置，其特征在于，所述挡板在所述工件上的正投影覆盖所述工件。

8.根据权利要求1所述的电镀装置，其特征在于，还包括悬挂支架组件，所述悬挂支架组件用于使得所述工件、阳极以及挡板悬空设置在所述电解槽中。

9.根据权利要求8所述的电镀装置，其特征在于，所述悬挂支架组件包括在所述电解槽的槽口处并排设置的第一悬挂杆、第二悬挂杆和第三悬挂杆，所述阳极通过挂钩悬挂于所述第一悬挂杆上，所述挡板通过挂钩悬挂于所述第二悬挂杆上，所述工件通过挂钩悬挂于所述第三悬挂杆上。

10.根据权利要求9所述的电镀装置，其特征在于，所述第一悬挂杆、第二悬挂杆、第三悬挂杆以及挂钩的材料为导电材料，所述阳极通过所述第一悬挂杆与所述第一直流电源组件的正极电连接，所述挡板通过所述第二悬挂杆与所述第二直流电源组件的负极电连接，所述工件通过所述第三悬挂杆与所述第一直流电源组件的负极和所述第二直流电源组件的正极电连接。

11.一种电镀方法，其特征在于，包括：

连续多个时序周期对电解槽内阳极、工件以及挡板施加电压控制；其中，阳极与工件相对设置，挡板位于阳极与工件之间，每个时序周期分为依次衔接的第一时段和第二时段，所述第一时段的时长大于所述第二时段的时长；

在第一时段内，对阳极施加第一正电压，对工件施加负电压，对挡板不施加电压；

在第二时段内，对工件施加第二正电压，对挡板施加负电压，所述第二正电压大于所述第一正电压。

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