CN115976607A - 电镀设备与电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电镀设备，包括阳极与阴极、电源供应器、调控板以及控制器。电源供应器电性连接至阳极与阴极。调控板设置于阳极与阴极之间。调控板包括绝缘网格板与多条导线。控制器电性连接至多条导线，以控制多条导线周围的电磁场状态。另提供一种电镀方法。

Description

电镀设备与电镀方法

技术领域

本发明涉及一种设备与方法，尤其涉及一种电镀设备与电镀方法。

背景技术

电镀已广泛地运用于各种领域中，除了传统上作为表面处理的方法外，亦应用于制作电路板、半导体芯片、LED导电基板、及半导体封装等方面，而电镀常具有金属镀层的电镀厚度均匀性的问题。

举例而言，如在电路板的制作过程中，阳极与阴极之间的电力线在靠近待镀基板时常会受到其上膜层特性(例如是绝缘特性或其他会影响电力分布的特性)的影响而转向，产生电力线密度分布不均的情况，如此一来，形成于待镀基板上的金属镀层便会具有电镀厚度均匀性不佳的问题。

发明内容

本发明提供一种电镀设备与电镀方法，其可以改善待镀基板上的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题并具有较佳的操作自由度。

本发明的一种电镀设备，包括阳极与阴极、电源供应器、调控板以及控制器。电源供应器电性连接至阳极与阴极。调控板设置于阳极与阴极之间。调控板包括绝缘网格板与多条导线。控制器电性连接至多条导线，以控制多条导线周围的电磁场状态。

在本发明的一实施例中，上述的绝缘网格板具有相对的第一表面与第二表面，第一表面靠近阳极，且多条导线设置于第一表面上。

在本发明的一实施例中，上述的多条导线规则排列于绝缘网格板上。

在本发明的一实施例中，上述的多条导线设置于绝缘网格板的线段交界处。

在本发明的一实施例中，上述的多条导线通过黏着剂接合于绝缘网格板上。

在本发明的一实施例中，上述的每一导线的延伸方向相同。

在本发明的一实施例中，上述的每一导线在绝缘网格板与阳极之间延伸。

在本发明的一实施例中，上述的相邻导线之间皆具有距离。

在本发明的一实施例中，上述的调控板上不具有磁性物质。

在本发明的一实施例中，上述的磁性物质包括磁铁、磁性材料或其组合。

本发明的一种电镀方法，至少包括以下步骤。提供电镀设备，其中电镀设备包括阳极与阴极、电源供应器、调控板以及控制器。电源供应器电性连接至阳极与阴极。调控板设置于阳极与阴极之间。调控板包括绝缘网格板与多条导线。控制器电性连接至多条导线。将待镀基板固定于阴极上，其中待镀基板包括干膜，且干膜至少具有第一开口与第二开口，第一开口小于第二开口。电源供应器供电后形成由阳极朝向阴极移动的多条电力线。控制器控制多条导线周围的电磁场状态，以改变通过调控板的多条电力线相对于待镀基板的入射角度，使得进入第一开口的电力线数量少于进入第二开口的所述电力线数量。形成金属镀层于待镀基板上。

在本发明的一实施例中，上述的多条电力线在通过调控板前呈现直线移动，且多条电力线在通过调控板后呈现螺旋式移动。

在本发明的一实施例中，上述的第一开口具有第一开口角度，第二开口具有第二开口角度，第一开口角度小于第二开口角度，且进入第一开口的所述电力线的入射角度皆小于等于第一开口角度，进入第二开口的电力线的入射角度皆小于等于第二开口角度。

在本发明的一实施例中，通过上述的控制器控制多条导线的电流强度，以控制电磁场状态。

在本发明的一实施例中，上述的形成金属镀层的期间，控制器多次控制多条导线的电流强度。

在本发明的一实施例中，上述的每一导线的电流强度不同。

在本发明的一实施例中，上述的多条导线的电流方向与多条电力线通过调控板前的移动方向相同。

在本发明的一实施例中，上述的多条导线的电流方向朝向阴极。

在本发明的一实施例中，上述的调控板的周围不具有由磁性物质产生的磁场。

在本发明的一实施例中，上述的磁性物质包括磁铁、磁性材料或其组合。

基于上述，本发明的电镀设备在阳极与阴极之间具有调控板的设计，其控制器可以控制调控板上多条导线周围的电磁场状态，以改变通过调控板的电力线相对于待镀基板的入射角度(通过电力线与调控板之间产生的劳伦兹力(Lorentz force)的作用)，使得进入较小尺寸的开口的电力线数量少于进入较大尺寸的开口的电力线数量，由于电力线的数量(可驱使金属离子浓度)会与形成的金属镀层的厚度正相关，因此进入开口内的电力线数量可以有效地被控制，进而使待镀基板上欲形成线路的部分拥有一致的电力线密度，改善待镀基板上的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题并具有较佳的操作自由度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依据本发明一实施例的电镀方法的流程图；

图1B是本发明一实施例的电镀设备的侧视示意图；

图1C是本发明一实施例的电镀设备的调控板的俯视示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。

以下将参考附图来全面地描述本发明的例示性实施例，但本发明还可按照多种不同形式来实施，且不应解释为限于本文所述的实施例。在附图中，为了清楚起见，各区域、部位及层的大小与厚度可不按实际比例绘制。为了方便理解，下述说明中相同的元件将以相同的符号标示来说明。

参照本实施例的附图以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。附图中的层或区域的厚度、尺寸或大小会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。

本文所使用的方向用语(例如，上、下、右、左、前、后、顶部、底部)仅作为参看所绘附图使用且不意欲暗示绝对定向。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

图1A是依据本发明一实施例的电镀方法的流程图。图1B是本发明一实施例的电镀设备的侧视示意图。图1C是本发明一实施例的电镀设备的调控板的俯视示意图。

请参考图1A、图1B与图1C，以下通过使用附图说明本发明一实施例的电镀方法的主要流程。首先，提供电镀设备100(步骤S100)，其中电镀设备100包括阳极110与阴极120、电源供应器130、调控板140以及控制器150。进一步而言，电源供应器130电性连接至阳极110与阴极120，调控板140设置于阳极110与阴极120之间(图1B中示意地示出阳极110与阴极120之间夹有一片调控板140)，其中调控板140包括绝缘网格板142与多条导线144，且控制器150电性连接至多条导线144。

此外，电镀设备100还可以包括容置有电解液(包括待镀的金属离子Y)的电镀槽(未示出)，而阳极110与阴极120皆设置于电镀槽内。在此，电解槽、电解液、阳极110、阴极120的材料与种类可以依照实际待镀金属(如镀铜)的种类而调整，本发明不加以限制。应说明的是，电镀设备100的其他具体细节会于下方进一步说明。

接着，将待镀基板S固定于阴极120上，其中待镀基板S包括干膜40，且干膜40至少具有第一开口42A与第二开口42B，第一开口42A小于第二开口42B(步骤S200)。在此，干膜40的材料例如是绝缘材料，而其厚度可以视实际设计上需求而定。然后，电源供应器130供电后形成由阳极110朝向阴极120移动的多条电力线L(可以是阳极110通电后游离出的电子移动方向)(步骤S300)。此外，控制器150控制多条导线144周围的电磁场状态，以改变通过调控板140的多条电力线L相对于待镀基板S的入射角度，使得进入第一开口42A的电力线L数量少于进入第二开口42B的电力线L数量(步骤S400)。然后，形成金属镀层10于待镀基板S上(步骤S500)。在此，“周围”可以由通电后的导线144会在其周围产生磁场的电流磁效应现象(电磁场)所定义，且导线144所产生的磁场方向可以以安培右手定则进行判断，如图1B中围绕导线的旋转方向所示。

据此，本实施例的电镀设备100在阳极110与阴极120之间具有调控板140的设计，其控制器150可以控制调控板140上多条导线144周围的电磁场状态，以改变通过调控板140的电力线L相对于待镀基板S的入射角度(通过电力线L与调控板140之间产生的劳伦兹力的作用)，使得进入较小尺寸的开口(如图1B的第一开口42A)的电力线L数量少于进入较大尺寸的开口(如图1B的第一开口42B)的电力线L数量，由于电力线L的数量(可驱使金属离子Y浓度)会与形成的金属镀层10的厚度正相关，因此进入开口内的电力线L数量可以有效地被控制，而使待镀基板S上欲形成线路的部分拥有一致的电力线密度，改善待镀基板S上的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题并具有较佳的操作自由度。应说明的是，图1B中通过调控板140后的螺旋电力线L具有相同的螺旋电力线L仅为示意示出，不代表实际螺旋电力线L的螺旋角度，亦即通过调控板140后的螺旋电力线L应可以是具有不同螺旋角度的电力线L。

在此，劳伦兹力可以用F＝q(E+v×B)表示，其中F是劳伦兹力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度。此外，在本发明中的电力线的移动方向皆可视为电解液中的金属离子Y的运动方向。另一方面，开口的尺寸可以是通过开口线宽所界定，如第一开口42A的线宽可以是20微米(micrometer)，而第二开口42B的线宽可以是40微米，但本发明不限于此。

在一些实施例中，多条电力线L在通过调控板140前呈现直线移动，且多条电力线L在通过调控板140后呈现螺旋式移动，也就是说，多条电力线L可以是平行且均匀地由阳极120发出，然后，通过调控板140后以螺旋式移动驱动电解液中的金属离子Y抵达待镀基板S上的开口内以形成金属镀层10，但本发明不限于此。

在一些实施例中，通过控制器150控制多条导线144的电流强度，以控制电磁场状态，由于导线144上的电流强度会直接地影响其对应的磁场强度，进而会影响劳伦兹力的大小，因此通过前述设计就可以控制通过调控板140的电力线L相对于待镀基板S的入射角度。在此，绝缘网格板142上的每一导线144代表可以控制相应数量位置上的角度。

在一些实施例中，形成金属镀层10的期间，控制器150可以是多次控制多条导线144的电流强度，举例而言，多次控制可以是多次改变导线144的电流强度变化的频率，也就是说，在形成金属镀层10的期间，例如是可以每秒变换1000次电流强度，且每次电流强度可以都不同(类似于交流电的调频概念)，而前述设定皆可以依照实际设计上的需求而定。此外，也可以在不同区域上设定不同电流强度，且每一导线144的电流强度可以不同(部分导线144不同且部分导线144相同或全部导线144完全不同)，如此一来，每一导线144可以弹性地操作电流强度变化的频率，因此通过控制器150可以更好地提升操作自由度，但本发明不限于此，控制器150亦可以是仅单次控制每一导线144的电流强度，而不进行调频的动作。

在本实施例中，第一开口42A具有第一开口角度θ，第二开口42B具有第二开口角度δ，第一开口角度θ小于第二开口角度δ，且进入第一开口42A的电力线L的入射角度皆小于等于第一开口角度θ，进入第二开口42B的电力线L的入射角度皆小于等于第二开口角度δ，也就是说，第二开口角度δ大于第一开口角度θ因此可以接收范围较大的入射角度的电力线L，但本发明不限于此。

在一些实施例中，待镀基板S还包括第三开口42C第三开口42C大于第一开口42A与第二开口42B，而控制器150亦可以控制多条导线144周围的电磁场状态，以改变通过调控板140的多条电力线L相对于待镀基板S的入射角度，使得进入第三开口42C的电力线L数量大于进入第一开口42A的电力线L数量与进入第二开口42B的电力线L数量，举例而言，第三开口42C具有第三开口角度

第三开口角度

大于第一开口角度θ与第二开口角度δ，且进入第三开口42C的电力线L的入射角度皆小于等于第三开口角度

也就是说，第三开口角度

可以接收范围较大的入射角度的电力线L，但本发明不限于此。在此，第三开口42C的线宽可以是120微米，但本发明不限于此。

在一些实施例中，待镀基板S上的欲形成线路的部分可以包括线路密集区与线路空旷区(未示出)，而在线路密集区的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题会更加明显，因此本实施例的电镀设备100可以更显著地改善待镀基板S的线路密集区的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题，但本发明不限于此，在线路空旷区亦可以具有改善效果。

在一些实施例中，多条导线144的电流方向与多条电力线L通过调控板140前的移动方向相同，举例而言，多条导线144的电流方向朝向阴极120，但本发明不限于此。

以下进一步说明电镀设备100的具体细节。绝缘网格板142具有相对的第一表面142a与第二表面142b，第一表面142a靠近阳极110，且多条导线144设置于第一表面142a上。进一步而言，多条导线144可以是规则排列于绝缘网格板142上，举例来说，如图1C所示，多条导线144可以设置于绝缘网格板142的线段交界处(如线段142A、142B)。此外，多条导线144可以通过黏着剂20接合于绝缘网格板142上，其中黏着剂20可以是任何适宜的黏结材料，本发明不加以限制。

在一些实施例中，每一导线144的延伸方向可以相同，举例而言，每一导线144在绝缘网格板142与阳极110之间延伸，但本发明不限于此。

在一些实施例中，相邻导线144之间皆具有距离d，换句话说，相邻导线144之间不会互相接触，但本发明不限于此。

在一些实施例中，调控板140上不具有磁性物质，其中磁性物质包括磁铁、磁性材料或其组合，因此调控板140的周围不具有由磁性物质产生的磁场，但本发明不限于此。

在一些实施例中，调控板140与待镀基板S之间的距离可以介于2毫米(mm)至8厘米(cm)之间，但本发明不限于此。

在一些实施例中，待镀基板S可以还包括晶种层(seed layer)30，因此金属镀层10可以是上镀于晶种层30上，但本发明不限于此。

综上所述，本发明的电镀设备在阳极与阴极之间具有调控板的设计，其控制器可以控制调控板上多条导线周围的电磁场状态，以改变通过调控板的电力线相对于待镀基板的入射角度(通过电力线与调控板之间产生的劳伦兹力的作用)，使得进入较小尺寸的开口的电力线数量少于进入较大尺寸的开口的电力线数量，由于电力线的数量(可驱使金属离子浓度)会与形成的金属镀层的厚度正相关，因此进入开口内的电力线数量可以有效地被控制，而使待镀基板上欲形成线路的部分拥有一致的电力线密度，改善待镀基板上的金属镀层的电镀厚度均匀性不佳的问题并具有较佳的操作自由度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (20)

1.一种电镀设备，其特征在于，包括：

阳极与阴极；

电源供应器，电性连接至所述阳极与所述阴极；

调控板，设置于所述阳极与所述阴极之间，其中所述调控板包括绝缘网格板与多条导线；以及

控制器，电性连接至所述多条导线，以控制所述多条导线周围的电磁场状态。

2.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述绝缘网格板具有相对的第一表面与第二表面，所述第一表面靠近所述阳极，且所述多条导线设置于所述第一表面上。

3.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述多条导线规则排列于所述绝缘网格板上。

4.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述多条导线设置于所述绝缘网格板的线段交界处。

5.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述多条导线通过黏着剂接合于所述绝缘网格板上。

6.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，每一所述导线的延伸方向相同。

7.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，每一所述导线在所述绝缘网格板与所述阳极之间延伸。

8.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，相邻所述导线之间皆具有距离。

9.根据权利要求1所述的电镀设备，其特征在于，所述调控板上不具有磁性物质。

10.根据权利要求9所述的电镀设备，其特征在于，所述磁性物质包括磁铁、磁性材料或其组合。

11.一种电镀方法，其特征在于，包括：

提供电镀设备，其中所述电镀设备包括：

阳极与阴极；

电源供应器，电性连接至所述阳极与所述阴极；

调控板，设置于所述阳极与所述阴极之间，其中所述调控板包括绝缘网格板与多条导线；以及

控制器，电性连接至所述多条导线；

将待镀基板固定于所述阴极上，其中所述待镀基板包括干膜，且所述干膜至少具有第一开口与第二开口，所述第一开口小于所述第二开口；

所述电源供应器供电后形成由所述阳极朝向所述阴极移动的多条电力线；

所述控制器控制所述多条导线周围的电磁场状态，以改变通过所述调控板的所述多条电力线相对于所述待镀基板的入射角度，使得进入所述第一开口的所述电力线数量少于进入所述第二开口的所述电力线数量；以及

形成金属镀层于所述待镀基板上。

12.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，所述多条电力线在通过所述调控板前呈现直线移动，且所述多条电力线在通过所述调控板后呈现螺旋式移动。

13.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，所述第一开口具有第一开口角度，所述第二开口具有第二开口角度，所述第一开口角度小于所述第二开口角度，且进入所述第一开口的所述电力线的所述入射角度皆小于等于所述第一开口角度，进入所述第二开口的所述电力线的所述入射角度皆小于等于所述第二开口角度。

14.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，通过设定所述多条导线的电流强度，以控制所述电磁场状态。

15.根据权利要求14所述的电镀方法，其特征在于，形成所述金属镀层的期间，所述控制器多次控制所述多条导线的所述电流强度。

16.根据权利要求14所述的电镀方法，其特征在于，每一所述导线的所述电流强度不同。

17.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，所述多条导线的电流方向与所述多条电力线通过所述调控板前的移动方向相同。

18.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，所述多条导线的电流方向朝向所述阴极。

19.根据权利要求11所述的电镀方法，其特征在于，所述调控板的周围不具有由磁性物质产生的磁场。

20.根据权利要求19所述的电镀方法，其特征在于，所述磁性物质包括磁铁、磁性材料或其组合。

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