CN115161753A - 一种下沉式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下沉式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法，包括：镀槽；阴极板，其设置在镀槽底部；竖直中空轴，其通过竖直中空轴运动控制单元放置在镀槽上方；增压单元，其与竖直中空轴的顶端连通；阳极固定壳体，其与竖直中空轴可拆卸连接；阳极，其连接在阳极固定壳体内；脉冲电源，其与阴极板和阳极连接；竖孔阵列圆柱体，其与阳极固定壳体连接且位于阳极的下方；竖孔阵列圆柱体的底部靠近并朝向所述阴极板；且竖直中空轴的末端与竖孔阵列圆柱体的顶部连通。采用该装置实现了待电镀微球的强制转动，滚动速度快且平稳，可在较大范围内连续调节待电镀微球转动速度；制备的金属球体/球壳球形度好，表面粗糙度低。
Description
技术领域
本发明属于电化学领域及微小金属球体/球壳制备领域，具体涉及一种下沉式微小金属球体/球壳电镀装置及对微球进行电镀的方法，适用于制备球形度高、表面粗糙度低的金属球体/球壳，包括空心球壳和实心球体。基于本装置原理的电镀工艺同样适用于大尺寸球体/球壳的制备。
背景技术
在惯性约束聚变(ICF)研究中，多壳层靶是一种重要靶型，该靶型对金属壳层质量要求极高，以Au空心球壳为例，其表面粗糙度应小于10nm，厚度均匀性应大于99％。目前世界各国均采用电镀法加工该靶型的金属球壳，张林等(Study of Electrodeposited Au onHollow Polystyrene Microspheres[J].Applied Surfce Science,265(2013)465-469)设计了两种微球电镀装置，并申请了专利(漂浮式微球电镀装置，ZL201220566603.4；下沉式微球电镀装置，ZL201220566769.6)，制备的空心Au球壳表面粗糙度最低约6nm，但该装置仅能制备壁厚很小的薄壁空心球壳(Au球壳最大壁厚约10微米)。现有技术中其他相关的微球电镀装置制备的微球表面镀层普遍存在厚度均匀性差、表面粗糙度较差等问题，这严重限制了该工艺在相关领域的应用。
发明内容
为了克服现有装置和技术中的不足，本发明开发了下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，可以实现微球运动方式的直接和准确控制，使微球镀层均匀性、粗糙度、厚度等全部指标都有了极大提升。
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了包括镀槽，以及设置在镀槽内的阴极板和阳极，还包括：
竖直中空轴，其通过竖直中空轴运动控制单元放置在镀槽上方；
增压单元，其与竖直中空轴的顶端连通；
阳极固定壳体，其与竖直中空轴可拆卸连接；所述阳极连接在阳极固定壳体内；
脉冲电源，其与阴极板和阳极连接；所述阴极板设置在镀槽底部；
用于放置待电镀微球的竖孔阵列圆柱体，其与所述阳极固定壳体连接且位于阳极的下方；
其中，所述竖孔阵列圆柱体的底部靠近并朝向所述阴极板；且所述竖直中空轴的末端与竖孔阵列圆柱体的顶部连通。
优选的是，所述镀槽上设置有镀液入口和镀液出口，且所述镀液出口高于镀液入口；所述镀液入口和镀液出口之间依次连通镀液循环过滤单元和镀液加热单元。
优选的是，所述镀液循环过滤单元的出液口与增压单元连通。
优选的是，所述阴极板为平板状，其表面平整，阴极板的材质与待电镀金属相同；所述阳极固定壳体与所述竖直中空轴的下端螺纹连接且保持垂直；所述阳极为圆环片状；所述阳极固定壳体的内部设置凹槽，凹槽的底部上固定阳极，且阳极的圆心与阳极固定壳体的中心重合。
优选的是，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有多个通孔，多个所述通孔的孔径略大于球体直径；所述阳极固定壳体的凹槽的内壁设置有螺纹，所述竖孔阵列圆柱体通过螺纹与阳极固定壳体连接，且所述竖孔阵列圆柱体的顶部与凹槽底部上固定的阳极之间留有间隙，且该间隙与所述竖直中空轴的末端连通。
优选的是，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有方形排布的1～100×1～100的多个通孔或以竖孔阵列圆柱体为中心均匀分布的圆形排布的多个通孔。
优选的是，通过竖直中空轴运动控制单元使竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板平行，且竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板的间距小于待电镀微球的半径。
本发明还提供一种采用如上所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，包括以下过程：向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动，整体运动模式可采用往复平动或正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长。
优选的是，所述电镀溶液为电镀Au溶液，其组成包括：Au：5～22g/L、(NH4)2SO3：600～800mL/L、C6H5K3O7·H2O：100～120g/L；电镀溶液的pH为8.0～9.0；所述电镀的电流密度为1.0～4.0mA/cm2，频率为500～1000Hz，占空比为10％，温度为30～50℃；
或所述电镀溶液为电镀Cu溶液，其组成包括：焦磷酸铜：70～100g/L、焦磷酸钾：300～400g/L、柠檬酸铵：10～15g/L、二氧化硒：0.008～0.02g/L、2-巯基苯骈噻唑：0.002～0.004g/L、2-巯基苯骈咪唑：0.002～0.004g/L；电镀溶液的pH为8.2～8.8；所述电镀的电流密度为15～30mA/cm2，温度为30～50℃；
或所述电镀溶液为电镀Ag溶液，其组成包括：硝酸银：30～40g/L、亚氨基二磺酸铵：80～120g/L、硫酸铵：100～140g/L、柠檬酸铵：1～5g/L；电镀溶液的pH为8.2～9.0；所述电镀的电流密度为2～4mA/cm2，温度为室温；
或所述电镀溶液为电镀Ni溶液，其组成包括：硫酸镍：250～300g/L、氯化镍：30～50g/L、硼酸：35～40g/L、糖精：0.6～1.0g/L、1,4丁炔二醇：0.3～0.5g/L、十二烷基硫酸钠：0.05～0.15g/L；电镀溶液的pH为4.0～6.0；所述电镀的电流密度为15～30mA/cm2，温度为40～50℃；
所述待电镀微球为导电实心微球或导电空心微球，当所述待电镀微球为不导电实心微球或不导电空心微球时，采用磁控溅射方法在不导电实心微球或不导电空心微球表面制备导电层。
优选的是，所述待电镀微球为空心PAMS微球，其在电镀前是采用磁控溅射方法制备导电层，且导电层厚度大于1微米。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)实现了待电镀微球的强制转动，滚动速度快且平稳，可在较大范围内连续调节待电镀微球转动速度；
(2)利用流体力学作用，通过电镀溶液限制待电镀微球处在竖孔阵列圆柱体上通孔中间位置，待电镀微球不会与孔壁发生摩擦，避免镀层破损，这是本发明能够实现微球快速转动的关键之一；
(3)可通过竖孔阵列圆柱体的通孔直径和沉积时间精确控制微球直径，微球尺寸的批量均匀性可在微米量级内精确控制，镀层最大沉积厚度由增压管路压力决定，可在大范围内连续调节；
(4)制备的金属球体/球壳球形度好，表面粗糙度低；以外径约800μm的金球壳为例，厚度均匀性大于97％，表面粗糙度Ra可达25nm左右，样品如图5～7所示。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明下沉式微小金属球体/球壳电镀装置的整体结构示意图；
图2为本发明下沉式微小金属球体/球壳电镀装置的镀槽及内部结构示意图；
图3为本发明竖孔阵列圆柱体的结构示意图；
图4为本发明另一种竖孔阵列圆柱体的结构示意图；
图5为本发明实施例1制备的空心Au球的体视显微镜照片；
图6为本发明实施例1制备的空心Au球的粗糙度测试结果(Ra18.85nm)；
图7为本发明实施例1制备的空心Au球的高能CT透视图像。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1～图2为本发明的一种下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，包括：
镀槽5；
阴极板6，其设置在镀槽底部；
竖直中空轴1，其通过竖直中空轴运动控制单元2放置在镀槽5上方；
增压单元，其与竖直中空轴1的顶端连通；
阳极固定壳体4，其与竖直中空轴1可拆卸连接；
阳极3，其连接在阳极固定壳体4内；
脉冲电源，其与阴极板6和阳极3连接；
用于放置待电镀微球的竖孔阵列圆柱体7，其与所述阳极固定壳体4连接且位于阳极3的下方；
其中，所述竖孔阵列圆柱体7的底部靠近并朝向所述阴极板6；且所述竖直中空轴1的末端与竖孔阵列圆柱体7的顶部连通；
所述镀槽上设置有镀液入口8和镀液出口9，且所述镀液出口高于镀液入口；所述镀液入口和镀液出口之间依次连通镀液循环过滤单元和镀液加热单元；
在这种技术方案中，竖直中空轴运动控制单元2为顶置式电子搅拌器(具有正反转程序控制功能)，其搅拌轴与竖直中空轴连接，并带动竖直中空轴1、阳极固定壳体4、阳极3、竖孔阵列圆柱体7一起运动，并控制阴极板平面与竖孔阵列圆柱体7的下端面保持固定距离，竖直中空轴内部通道为镀液循环通道，镀液至上而下流动，阳极固定壳体用于固定阳极和竖孔阵列圆柱体；阳极是阴极和微球的对电极，进行阳极反应；竖孔阵列圆柱体将微球限制在通孔中，并提供电镀液循环通道；阴极板6作为集流体与微球接触，使微球导电，微球在阴极板6上滚动；脉冲电源与阴极板和阳极连接，为电镀反应提供电压；增压单元增加镀液循环管路内的溶液压强，压力传导至竖孔阵列圆柱体的通孔，增大通孔中的微球与阴极板之间的正压力，同时通过流体力学作用抑制微球与孔壁之间发生摩擦；镀液循环过滤单元用于过滤电镀溶液，去除溶液中的固体污染物(镀液循环过滤单元在电镀的过程中不断的将镀液进行循环)；镀液加热单元用于加热电镀溶液，控制溶液温度在电镀工艺要求的范围内；镀槽用于盛放电镀溶液和其它结构；
在上述技术方案中，所述镀液循环过滤单元的出液口与增压单元连通，增压单元增加镀液循环管路内的溶液压强，压力传导至竖孔阵列圆柱体的通孔，增大通孔中的微球与阴极板之间的正压力；同时通过流体力学作用抑制微球与孔壁之间发生摩擦。
在上述技术方案中，所述阴极板为平板状，其表面平整，阴极板的材质与待电镀金属相同；所述阳极固定壳体与所述竖直中空轴的下端螺纹连接且保持垂直；所述阳极为圆环片状；所述阳极固定壳体的内部设置凹槽，凹槽的底部上固定阳极，且阳极的圆心与阳极固定壳体的中心重合。
在上述技术方案中，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有多个通孔，多个所述通孔的孔径略大于球体直径；所述阳极固定壳体的凹槽的内壁设置有螺纹，所述竖孔阵列圆柱体通过螺纹与阳极固定壳体连接，且所述竖孔阵列圆柱体的顶部与凹槽底部上固定的阳极之间留有间隙10，且该间隙与所述竖直中空轴的末端连通，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，进而通过该间隙将镀液注入竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，以增大通孔中的微球与阴极板之间的正压力。
在上述技术方案中，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有方形阵列排布的1～100×1～100的多个通孔(如图3)或以竖孔阵列圆柱体为中心均匀分布的圆形阵列排布的多个通孔(如图4)，通孔的分布依据竖直中空轴运动控制单元所控制的运动模式选择。
在上述技术方案中，通过竖直中空轴运动控制单元使竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板平行，且竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板的间距小于待电镀微球的半径。
在上述技术方案中，电镀时，首先向镀槽注入足量电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的通孔中，一个通孔盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大与其连通的竖孔阵列圆柱体的通孔中的微球与阴极板之间的正压力(一是增大微球与阴极板之间的正压力，二是通过流体力学作用限制微球的位置，防止微球与孔壁发生摩擦)，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动竖孔阵列圆柱体旋转，进而带动待电镀微球在阴极板上滚动，整体运动模式可采用往复平动或正反向交替旋转，开启脉冲电源，即可实现微球镀层的生长，电沉积层厚度通过时间控制。在本发明中，通过微球相对阴极的快速转动，既保证了微球持续导电，又缩短了微球和阴极的固定接触时间，抑制了导电接触点/面处镀层的不良沉积现象。微球的快速转动使镀液冲刷微球表面镀层，有效降低浓差极化，提高镀层质量和沉积速率。镀层仅在微球上部沉积是实现微球镀层整体均匀沉积的关键，微球的快速转动带来的随机性本身可以提高镀层沉积均匀性，同时又可以显著提高均化生长的作用效率。
实施例1：
采用上述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，包括以下过程：
向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力(0.1MPa)，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动(竖直中空轴运动控制单元的转速是30rpm)，整体运动模式采用正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长；(镀层生长速度约1微米/小时，电镀时间由需要的厚度决定；镀液镀液循环过滤流速约2升/分钟)，竖孔阵列圆柱体选择的是圆形阵列分布；
所述电镀溶液的组成包括：Au：22g/L、(NH4)2SO3：800mL/L、C6H5K3O7·H2O：120g/L；电镀溶液的pH为8.5；
所述电镀的电流密度为3mA/cm2，频率为1000Hz，占空比为10％，温度为50℃；
所述待电镀微球为空心PAMS微球，该空心微球电镀前采用磁控溅射方法制备Au导电层，厚度不小于1微米。
图5为本发明实施例1制备的空心Au球的体视显微镜照片；图6为本发明实施例1制备的空心Au球的粗糙度测试结果(Ra 18.85nm)；图7为本发明实施例1制备的空心Au球的高能CT透视图像。
实施例2：
采用上述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，包括以下过程：
向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力(0.1MPa)，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动(竖直中空轴运动控制单元的转速是30rpm)，整体运动模式采用正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长；(镀层生长速度约1微米/小时，电镀时间由需要的厚度决定；镀液镀液循环过滤流速约2升/分钟)，竖孔阵列圆柱体选择的是圆形阵列分布；
所述电镀溶液为电镀Cu溶液，其组成包括：焦磷酸铜：80g/L、焦磷酸钾：350g/L、柠檬酸铵：13g/L、二氧化硒：0.01g/L、2-巯基苯骈噻唑：0.003g/L、2-巯基苯骈咪唑：0.003g/L；电镀溶液的pH为8.5；
所述电镀的电流密度为20mA/cm2，温度为50℃。所述待电镀微球为空心PAMS微球，该空心微球电镀前采用磁控溅射方法制备Cu导电层，厚度不小于1微米。
实施例3：
采用上述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，包括以下过程：
向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力(0.1MPa)，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动(竖直中空轴运动控制单元的转速是30rpm)，整体运动模式采用正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长；(镀层生长速度约1微米/小时，电镀时间由需要的厚度决定；镀液镀液循环过滤流速约2升/分钟)，竖孔阵列圆柱体选择的是圆形阵列分布；
所述电镀溶液为电镀Ag溶液，其组成包括：硝酸银：35g/L、亚氨基二磺酸铵：100g/L、硫酸铵：120g/L、柠檬酸铵：3g/L；电镀溶液的pH为8.5；
所述电镀的电流密度为3mA/cm2，温度为室温。所述待电镀微球为空心PAMS微球，该空心微球电镀前采用磁控溅射方法制备Ag导电层，厚度不小于1微米。
实施例4：
采用上述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，包括以下过程：
向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力(0.1MPa)，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动(竖直中空轴运动控制单元的转速是30rpm)，整体运动模式采用正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长；(镀层生长速度约1微米/小时，电镀时间由需要的厚度决定；镀液镀液循环过滤流速约2升/分钟)，竖孔阵列圆柱体选择的是圆形阵列分布；
所述电镀溶液为电镀Ni溶液，其组成包括：硫酸镍：280g/L、氯化镍：40g/L、硼酸：38g/L、糖精：0.8g/L、1,4丁炔二醇：0.4g/L、十二烷基硫酸钠：0.1g/L；电镀溶液的pH为5；
所述电镀的电流密度为20mA/cm2，温度为45℃。所述待电镀微球为空心PAMS微球，该空心微球电镀前采用磁控溅射方法制备Ni导电层，厚度不小于1微米。
所述电镀的电流密度为3mA/cm2，频率为1000Hz，占空比为10％，温度为50℃。所述待电镀微球为空心PAMS微球，该空心微球电镀前采用磁控溅射方法制备Ni导电层，厚度不小于1微米。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，包括镀槽，以及设置在镀槽内的阴极板和阳极，其特征在于，还包括：
竖直中空轴，其通过竖直中空轴运动控制单元放置在镀槽上方；
增压单元，其与竖直中空轴的顶端连通；
阳极固定壳体，其与竖直中空轴可拆卸连接；所述阳极连接在阳极固定壳体内；
脉冲电源，其与阴极板和阳极连接；所述阴极板设置在镀槽底部；
用于放置待电镀微球的竖孔阵列圆柱体，其与所述阳极固定壳体连接且位于阳极的下方；
其中，所述竖孔阵列圆柱体的底部靠近并朝向所述阴极板；且所述竖直中空轴的末端与竖孔阵列圆柱体的顶部连通。
2.如权利要求1所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，所述镀槽上设置有镀液入口和镀液出口，且所述镀液出口高于镀液入口；所述镀液入口和镀液出口之间依次连通镀液循环过滤单元和镀液加热单元。
3.如权利要求2所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，所述镀液循环过滤单元的出液口与增压单元连通。
4.如权利要求1所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，所述阴极板为平板状，其表面平整，阴极板的材质与待电镀金属相同；所述阳极固定壳体与所述竖直中空轴的下端螺纹连接且保持垂直；所述阳极为圆环片状；所述阳极固定壳体的内部设置凹槽，凹槽的底部上固定阳极，且阳极的圆心与阳极固定壳体的中心重合。
5.如权利要求4所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有多个通孔，多个所述通孔的孔径略大于球体直径；所述阳极固定壳体的凹槽的内壁设置有螺纹，所述竖孔阵列圆柱体通过螺纹与阳极固定壳体连接，且所述竖孔阵列圆柱体的顶部与凹槽底部上固定的阳极之间留有间隙，且该间隙与所述竖直中空轴的末端连通。
6.如权利要求5所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，所述竖孔阵列圆柱体上均匀分布有方形排布的1～100×1～100的多个通孔或以竖孔阵列圆柱体为中心均匀分布的圆形排布的多个通孔。
7.如权利要求1所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置，其特征在于，通过竖直中空轴运动控制单元使竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板平行，且竖孔阵列圆柱底部端面与阴极板的间距小于待电镀微球的半径。
8.一种采用如权利要求1～7任一项所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀金属壳的方法，其特征在于，包括以下过程：向镀槽中注入电镀溶液，使液面超过镀液出口，开启镀液加热单元和镀液循环过滤单元，将待电镀微球放置于竖孔阵列圆柱体的多个通孔中，每个通孔中盛放一个微球，通过竖直中空轴运动控制单元控制竖孔阵列圆柱体的底部端面与阴极板平行，其间距小于待电镀微球半径，通过增压单元将部分镀液注入竖直中空轴，以增大多个通孔中的待电镀微球与阴极板之间的正压力，同时通过流体力学作用抑制待电镀微球与孔壁之间发生摩擦，然后再通过竖直中空轴运动控制单元带动微球在阴极板上滚动，整体运动模式可采用往复平动或正反向交替旋转，开启脉冲电源进行电镀，即实现待电镀微球表面镀层的生长。
9.如权利要求8所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀的方法，其特征在于，
所述电镀溶液为电镀Au溶液，其组成包括：Au：5～22g/L、(NH4)2SO3：600～800mL/L、C6H5K3O7·H2O：100～120g/L；电镀溶液的pH为8.0～9.0；所述电镀的电流密度为1.0～4.0mA/cm2，频率为500～1000Hz，占空比为10％，温度为30～50℃；
或所述电镀溶液为电镀Cu溶液，其组成包括：焦磷酸铜：70～100g/L、焦磷酸钾：300～400g/L、柠檬酸铵：10～15g/L、二氧化硒：0.008～0.02g/L、2-巯基苯骈噻唑：0.002～0.004g/L、2-巯基苯骈咪唑：0.002～0.004g/L；电镀溶液的pH为8.0～8.8；所述电镀的电流密度为15～30mA/cm2，温度为30～50℃；
或所述电镀溶液为电镀Ag溶液，其组成包括：硝酸银：30～40g/L、亚氨基二磺酸铵：80～120g/L、硫酸铵：100～140g/L、柠檬酸铵：1～5g/L；电镀溶液的pH为8.2～9.0；所述电镀的电流密度为2～4mA/cm2，温度为室温；
或所述电镀溶液为电镀Ni溶液，其组成包括：硫酸镍：250～300g/L、氯化镍：30～50g/L、硼酸：35～40g/L、糖精：0.6～1.0g/L、1,4丁炔二醇：0.3～0.5g/L、十二烷基硫酸钠：0.05～0.15g/L；电镀溶液的pH为4.0～6.0；所述电镀的电流密度为15～30mA/cm2，温度为40～50℃；
所述待电镀微球为导电实心微球或导电空心微球，当所述待电镀微球为不导电实心微球或不导电空心微球时，采用磁控溅射方法在不导电实心微球或不导电空心微球表面制备导电层。
10.如权利要求9所述的下沉式微小金属球体/球壳电镀装置对微球进行电镀的方法，其特征在于，所述待电镀微球为空心PAMS微球，其在电镀前是采用磁控溅射方法制备导电层，且导电层厚度大于1微米。
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