CN115874247A - 一种阴极电镀移动装置及其电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阴极电镀移动装置及其电镀方法，方法包括晶圆镀膜：用电子束蒸发台将LiNbO₃晶圆表面蒸镀一层金属薄膜；晶圆光刻：将LiNbO₃晶圆表面匀胶，再烘烤固化，把涂胶好的LiNbO₃晶圆用掩膜版通过光刻机曝光，并对其进行显影出图形，检查其图形的完整性；晶圆装夹：把LiNbO₃晶圆压针位置进行定位，然后装配压针进行压片，并检测其导通性；晶圆电镀：先将装夹好的LiNbO₃晶圆预处理，再通过阴极移动装置进行电镀制作，最后将其腐蚀后处理，并检查其表面图形电镀质量。与现有技术相比，本发明具有使LiNbO₃晶圆电镀电极附着力强；电极图形边缘平整、无锯齿；电镀表面致密、光滑，金丝可焊性好，改善多项电参数指标，提高工艺的一致性等优点。

Description

一种阴极电镀移动装置及其电镀方法

技术领域

本发明涉及电镀领域，尤其是涉及一种阴极电镀移动装置及其电镀方法。

背景技术

电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，就叫电镀。电镀是属于化学变化，实质是一种电化学的过程。

目前，大部分电镀槽中，阴极都被固定，不能移动，不能保证阴极镀层的均匀性，为解决该问题，公开号为CN203007458U的发明公开了一种阴极可移动的PCB电镀槽，该PCB电镀槽包括长方形槽体，所述长方形槽体包括槽底和围设于槽底的两个宽侧壁和两个长侧壁，所述宽侧壁设有阳极插槽，所述两个长侧壁分别设有数个均匀分布的固定板卡槽，所述固定板卡槽外围设有阴极移动框，阴极移动框可平行于阳极来回移动，阴极移动框固定有阴极固定板，所述阴极固定板卡设于所述两个长侧壁的固定板卡槽内，阴极移动框平行于阳极来回移动可带动阴极固定板上的阴极板平行于阳极来回移动，使阴极板受镀均匀，能够实现填孔电镀，适用于通孔和盲孔填孔电镀。

但该方案结构复杂，需要对原有的电镀槽进行较大变动，制造成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种阴极电镀移动装置及其电镀方法，在阴极移动装置的作用下前后移动作周期性机械运动对LiNbO₃晶圆表面电极通过压针传导电流进行电镀，使LiNbO₃晶圆电镀电极附着力强；电极图形边缘平整、无锯齿；电镀表面致密、光滑，金丝可焊性好，改善多项电参数指标，提高工艺的一致性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种阴极电镀移动装置，包括固定电机、传动轴、偏心轮、伸缩杆、电镀件装夹组件和支撑整个装置的架体组件，所述固定电机、传动轴和偏心轮依次连接，偏心轮在固定电机的驱动下旋转；所述伸缩杆的一端连接在所述偏心轮的端部外环上，另一端连接所述电镀件装夹组件，在所述偏心轮旋转过程中，伸缩杆的一端随着偏心轮作椭圆形移动，另一端带动所述电镀件装夹组件前后移动，所述电镀件装夹组件用于装夹电镀阴极组件。

进一步地，所述阴极电镀移动装置还包括椭圆滑板，该椭圆滑板设置在所述偏心轮和伸缩杆之间，所述伸缩杆安装在所述椭圆滑板的长轴端部。

进一步地，所述架体组件包括隔板、导轨、导杆支架和支撑整个架体组件的主体，所述隔板设有通孔，供所述传动轴穿过，所述导杆支架交叉连接所述伸缩杆，所述导轨的数量为多个，分布在所述伸缩杆的两侧，供所述导杆支架移动。

进一步地，所述电镀件装夹组件包括锁扣和压针压片组件，所述伸缩杆通过锁扣固定所述压针压片组件。

进一步地，所述压针压片组件包括支架板和压针，所述支架板包括直柄部和装载部，所述压针固定在装载部，用于固定待电镀件，所述直柄部设有用于连接锁扣的固定孔。

进一步地，所述装载部还设有台阶槽，所述待电镀件安装在该台阶槽内。

进一步地，所述待电镀件为LiNbO₃晶圆。

本发明还提供一种采用如上所述的一种阴极电镀移动装置的Y波导集成光学器件用晶圆电镀制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

晶圆镀膜步骤：获取待电镀晶圆，在该待电镀晶圆的表面蒸镀一层金属薄膜；

晶圆光刻步骤：将镀膜后的晶圆表面匀胶，再烘烤固化，把涂胶好的晶圆用掩膜版通过光刻机曝光，并进行显影出图形，检查图形的完整性；

晶圆装夹步骤：将经过所述晶圆光刻步骤且图形完整性满足标准的晶圆装夹到电镀件装夹组件中，进行导通性检测，调整装夹位置；

晶圆电镀步骤：对装夹好的晶圆预处理，启动阴极电镀移动装置在电镀槽内进行电镀制作，最后对电镀后的晶圆进行腐蚀后处理。

进一步地，所述晶圆为LiNbO₃晶圆。

进一步地，所述固定电机的电机转速在0-120转/分范围以内，所述伸缩杆的伸距离在0-200毫米范围以内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明阴极电镀移动装置通过伸缩杆带动电镀件装夹组件实现前后移动，只需将电镀件装夹组件放入电镀槽内即可，对原有的电镀槽改动小；对于驱动伸缩杆的伸缩，本发明为避免直接采用伸缩电机成本高、安装不便的缺陷，提出通过固定电机的传动轴带动偏心轮旋转，伸缩杆在偏心轮的驱动下做椭圆形移动，伸缩杆可调整至近似为前后移动的方案；该方案结构稳定性高，拆装方便。

(2)偏心轮的设置，使得伸缩杆的一端作椭圆形移动，本发明进一步设置椭圆滑板，将伸缩杆安装在椭圆滑板的长轴端部，能使伸缩杆一端移动的椭圆形轨迹更接近偏平形状，使得伸缩杆的移动近似为前后伸缩移动，实现带动电镀件装夹组件前后移动的目的。

(3)使用本发明的方法进行LiNbO₃晶圆电镀制作，LiNbO₃晶圆在阴极移动装置的作用下前后移动作周期性机械运动，对LiNbO₃晶圆表面电极通过压针传导电流进行电镀，使LiNbO₃晶圆电镀电极附着力强；电极图形边缘平整、无锯齿；电镀表面致密、光滑，金丝可焊性好，改善多项电参数指标，提高工艺的一致性。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种Y波导集成光学器件用晶圆电镀制作方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种阴极电镀移动装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种电镀件装夹组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的LiNbO₃晶圆电镀电极表面图；

图中，1、主体，2、固定电机，3、传动轴，4、隔板，5、偏心轮，6、椭圆滑板，7、伸缩杆，8、导杆支架，9、导轨，10、锁扣，11、支架板，12、压针，13、LiNbO₃晶圆，14、电镀电极表面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

本实施例提供一种阴极电镀移动装置，包括固定电机2、传动轴3、偏心轮5、伸缩杆7、电镀件装夹组件和支撑整个装置的架体组件，固定电机2、传动轴3和偏心轮5依次连接，偏心轮5在固定电机2的驱动下旋转；伸缩杆7的一端连接在偏心轮5的端部外环上，另一端连接电镀件装夹组件，在偏心轮5旋转过程中，伸缩杆7的一端随着偏心轮5作椭圆形移动，另一端带动电镀件装夹组件前后移动，电镀件装夹组件用于装夹电镀阴极组件，固定电机2优选为转速可调的固定电机。

本发明通过伸缩杆7带动电镀件装夹组件实现前后移动，而驱动伸缩杆7的伸缩，本发明为避免直接采用伸缩电机成本高、安装不便的缺陷，提出通过固定电机2的传动轴3带动偏心轮5旋转，伸缩杆7在偏心轮5的驱动下做椭圆形移动，伸缩杆7可调整至近似为前后移动；该方案结构稳定性高，拆装方便。

作为一种优选的实施方式，阴极电镀移动装置还包括椭圆滑板6，该椭圆滑板6设置在偏心轮5和伸缩杆7之间，伸缩杆7安装在椭圆滑板6的长轴端部。

偏心轮5的设置，使得伸缩杆7的一端作椭圆形移动，进一步设置椭圆滑板6，将伸缩杆7安装在椭圆滑板6的长轴端部，能使伸缩杆7一端移动的椭圆形轨迹更接近偏平形状，使得伸缩杆7的移动近似为前后伸缩移动，实现带动电镀件装夹组件前后移动的目的。

本实施例中，架体组件包括隔板4、导轨9、导杆支架8和支撑整个架体组件的主体1，隔板4设有通孔，供传动轴3穿过，导杆支架8交叉连接伸缩杆7，导轨9的数量为多个，分布在伸缩杆7的两侧，供导杆支架8移动。

作为一种优选的实施方式，电镀件装夹组件包括锁扣10和压针压片组件，伸缩杆7通过锁扣10固定压针压片组件。

压针压片组件包括支架板11和压针12，支架板11包括直柄部和装载部，压针12固定在装载部，用于固定待电镀件，直柄部设有用于连接锁扣10的固定孔。优选地，装载部还设有台阶槽，待电镀件安装在该台阶槽内。

作为一种优选的实施方式，所述待电镀件为LiNbO₃晶圆。

阴极电镀移动装置的作用是因为LiNbO₃晶圆电镀的过程要快，以免光刻爱尔兰被碱性溶液反应、被显影。质量要好，要求电镀液的含金量要高，电镀电流要大，就必须对电镀液进行搅拌，目的降低电镀液中阴极的电位极化和浓差极化，阴极电镀移动装置可以达到这个目的。

直流电通过阴极时，阴极电位偏离平衡电位而向负方向移动的现象，称为阴极极化。在某一电流密度下，阴极电位ФK与平衡电位之差，称为阴极过电位，通常用ΔФK表示。

电镀的阴极电镀效率E＝实际平均电镀厚度Z`/理论电镀厚度Z

一般镍的阴极电镀效率都在90％以上，90/10锡铅的阴极电镀效率约在80％以上，黄金电镀则视药水金属离子含量多寡而有很大的差异。若无法达到应有的阴极电镀效率，则可以从搅拌能力的提升或检查电镀药水的组成。

随阴极电流密度的不断增大，阴极电位也不断变负。若阴极电流密度DK改变同一值ΔDK。通常把ΔФK与ΔDK的比值称为阴极极化度，曲线愈陡，阴极极化度愈大。比较阴极极化度即可判断电镀溶液的分散能力和覆盖能力，提高极化度可提高镀液的这两种能力。

极化度对镀层质量影响相当大，它直接影响到电流在阴极上的分布。若阴极极化度的值大，能使电流在阴极表面上的实际分布比初次分布更均匀，这表明电解液的分散能力和深镀能力好，从而可使镀层更均匀。

将上述优选的实施方式进行组合可以得到一种最优的实施方式，下面对该最优的实施方式进行具体描述。

如图2所示，本实施例中，用于对LiNbO₃晶圆进行电镀，阴极电镀移动装置包括一主体1、设置在主体1内固定电机2，电机2上设置固定有传动轴3，传动轴3上装配有隔板4并连有偏心轮5，偏心轮5上装有椭圆滑板6，在偏心轮5上连接有伸缩杆7，在伸缩杆7上装有导杆支架8，该导杆支架8的两侧配有导轨9，装配时，将电镀件装夹组件连接在伸缩杆7上，且保持电镀件装夹组件与伸缩杆7的连接由锁扣10过渡，通过锁扣10固定，通过阴极移动装置的作用下前后移动作周期性机械运动对LiNbO₃晶圆表面电极通过压针传导电流进行电镀。

如图3所示，电镀件装夹组件包括一支架板11，设置在支架板11与压针12之间，实现LiNbO₃晶圆13装夹的定位，支架板11中间开设LiNbO₃晶圆装置孔及台阶槽，LiNbO₃晶圆13装夹在台阶槽上，压针12四端设置贯通固定孔，固定支加板11与压针12夹持LiNbO₃晶圆13，待LiNbO₃晶圆装夹固定后测量电极其导通性。

本实施例还提供一种采用如上所述的一种阴极电镀移动装置的Y波导集成光学器件用晶圆电镀制作方法，包括以下步骤：

晶圆镀膜步骤：获取待电镀晶圆，在该待电镀晶圆的表面蒸镀一层金属薄膜；

晶圆光刻步骤：将镀膜后的晶圆表面匀胶，再烘烤固化，把涂胶好的晶圆用掩膜版通过光刻机曝光，并进行显影出图形，检查图形的完整性；

晶圆装夹步骤：将经过所述晶圆光刻步骤且图形完整性满足标准的晶圆装夹到电镀件装夹组件中，进行导通性检测，调整装夹位置；

晶圆电镀步骤：对装夹好的晶圆预处理，启动阴极电镀移动装置在电镀槽内进行电镀制作，最后对电镀后的晶圆进行腐蚀后处理。

如图1所示，本实施例中将上述制作方法用于LiNbO₃晶圆的电镀，具体过程如下：

(1)晶圆镀膜：用电子束蒸发台将3英寸LiNbO₃晶圆表面蒸镀一层金属薄膜，其膜厚均匀、表面无针孔；

(2)晶圆光刻：将LiNbO₃晶圆表面匀胶，再烘烤固化，把涂胶好的LiNbO₃晶圆用掩膜版通过光刻机曝光，并对其进行显影出图形，检查其图形的完整性；

(3)晶圆装夹：把LiNbO₃晶圆压针位置进行定位，然后装配压针进行压片，并检测其导通性；

(4)晶圆电镀：先将装夹好的LiNbO₃晶圆预处理，再通过阴极移动装置进行电镀制作，使LiNbO₃晶圆电镀电极附着力强；电极图形边缘平整、无锯齿；电镀表面致密、光滑。

步骤(3)中，装夹是通过电镀件装夹组件实现的，步骤(4)中，电镀制作是通过阴极电镀移动装置实现的。

步骤(4)中，LiNbO₃晶圆电镀电极表面图如图4所示，电镀电极表面14、LiNbO₃晶圆13表面电极图形边缘平整、无锯齿；电镀表面致密、光滑。

电镀过程中，阴极电镀移动装置的电机转速在0-120转/分范围以内，伸缩杆的伸距离在0-200毫米范围以内，可根据电镀工艺可选择不同的伸缩距离、伸缩速度，通用工艺的伸缩杆伸距离为100mm，电机转速为每次/3秒。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阴极电镀移动装置，其特征在于，包括固定电机(2)、传动轴(3)、偏心轮(5)、伸缩杆(7)、电镀件装夹组件和支撑整个装置的架体组件，所述固定电机(2)、传动轴(3)和偏心轮(5)依次连接，偏心轮(5)在固定电机(2)的驱动下旋转；所述伸缩杆(7)的一端连接在所述偏心轮(5)的端部外环上，另一端连接所述电镀件装夹组件，在所述偏心轮(5)旋转过程中，伸缩杆(7)的一端随着偏心轮(5)作椭圆形移动，另一端带动所述电镀件装夹组件前后移动，所述电镀件装夹组件用于装夹电镀阴极组件。

2.根据权利要求1所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述阴极电镀移动装置还包括椭圆滑板(6)，该椭圆滑板(6)设置在所述偏心轮(5)和伸缩杆(7)之间，所述伸缩杆(7)安装在所述椭圆滑板(6)的长轴端部。

3.根据权利要求1所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述架体组件包括隔板(4)、导轨(9)、导杆支架(8)和支撑整个架体组件的主体(1)，所述隔板(4)设有通孔，供所述传动轴(3)穿过，所述导杆支架(8)交叉连接所述伸缩杆(7)，所述导轨(9)的数量为多个，分布在所述伸缩杆(7)的两侧，供所述导杆支架(8)移动。

4.根据权利要求1所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述电镀件装夹组件包括锁扣(10)和压针压片组件，所述伸缩杆(7)通过锁扣(10)固定所述压针压片组件。

5.根据权利要求4所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述压针压片组件包括支架板(11)和压针(12)，所述支架板(11)包括直柄部和装载部，所述压针(12)固定在装载部，用于固定待电镀件，所述直柄部设有用于连接锁扣(10)的固定孔。

6.根据权利要求5所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述装载部还设有台阶槽，所述待电镀件安装在该台阶槽内。

7.根据权利要求5所述的一种阴极电镀移动装置，其特征在于，所述待电镀件为LiNbO₃晶圆。

8.一种采用如权利要求1所述的一种阴极电镀移动装置的Y波导集成光学器件用晶圆电镀制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

晶圆镀膜步骤：获取待电镀晶圆，在该待电镀晶圆的表面蒸镀一层金属薄膜；

晶圆光刻步骤：将镀膜后的晶圆表面匀胶，再烘烤固化，把涂胶好的晶圆用掩膜版通过光刻机曝光，并进行显影出图形，检查图形的完整性；

晶圆装夹步骤：将经过所述晶圆光刻步骤且图形完整性满足标准的晶圆装夹到电镀件装夹组件中，进行导通性检测，调整装夹位置；

晶圆电镀步骤：对装夹好的晶圆预处理，启动阴极电镀移动装置在电镀槽内进行电镀制作，最后对电镀后的晶圆进行腐蚀后处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述晶圆为LiNbO₃晶圆。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固定电机(2)的电机转速在0-120转/分范围以内，所述伸缩杆(7)的伸距离在0-200毫米范围以内。

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