CN200952046Y - 用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构 - Google Patents

Abstract

一种用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构，包括不溶性阳极主体及分别设置于不溶性阳极主体两侧的侧导电杆；不溶性阳极包括一种或多种选自以下组中的形成物：Pb、C、SUS、Pt/Ti、IrO₂/Ti、RuO₂/Ti；侧导电杆的材料为高导电性材料，可以是铜合金，优选为一种内层为铜而外层为其它高导电性且高耐化学腐蚀的金属的组合。

Description

用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构

技术领域

本发明涉及一种电镀系统，更具体而言，本发明涉及一种不溶性阳极电镀系统。

背景技术

对目前已知的电镀系统而言，根据电镀金属提供方式可分为溶解性阳极电镀系统及不溶解性阳极电镀系统。

图1所示为一种传统的溶解性阳极电镀系统的示意图。参考图1，传统的溶解性阳极电镀系统包括电镀槽100、阳极篮对110、阴极120、电镀液130及二个电镀层140。其中，阳极篮对110对立放置于电镀槽100内，而阴极120放置于该阳极篮对110之间，并与各阳极篮110保持一定距离，电镀液130覆盖阴极120及阳极篮对110一定面积，使得电镀层140形成于阴极120两侧面上被电镀液淹盖的部分。

由于阴极120的金属析出速率与阳极篮110的金属溶出速率不同，为避免无法控制电镀液中电镀金属的浓度，一般多使用大阳极小阴极的方式操作。一般将电镀金属块置入阳极篮110中作为溶解性阳极，一方面可补充电镀金属，另一方面则可达到“大阳极小阴极”的目的。随着电镀金属块溶解而逐渐缩小，阳极篮110会有电解金属因熔解而产生的金属泥以及光泽剂吸附于阳极篮等问题，使得电镀液130的稳定性及洁净度难以控制。

图2所示为一种传统的不溶性阳极电镀系统的剖面示意图。参考图2，不溶性阳极电镀系统包括电镀槽200、阳极对210、阴极220、电镀液230及电镀金属补充槽250。其中阳极对210分别对立放置于电镀槽200内，而阴极220放置于对阳极210之间并分别与各个阳极210保持一定距离。电镀液230充满电镀槽200，液面覆盖阴极所欲电镀的面积，以在阴极220的两侧上分别镀上镀层240。在该阳极对210上端分别设置导电片211，该导电片211分别与电镀金属浓度侦测器251电连接，通过电镀金属浓度侦测器251的自动取样分析来控制电镀金属的补充，并由放置在电镀槽200外的电镀金属溶槽250进行补充。当电镀金属浓度侦测器251侦测到电镀液内的金属离子浓度过低，则立即将已溶解成离子状态的电镀金属补充液加入该电镀槽200内。

由于不溶性阳极电镀系统的电镀金属供应来自电镀槽外，因此可通过过滤来提高电镀液的洁净度，且可经监测分析控制电镀金属的添加及电镀液的稳定性，因此不溶性阳极电镀系统非常适合特殊或高端产品。

不溶性阳极电镀系统的阳极本身在进行电镀时不会溶解，因此需要另外提供电镀金属来源，目前本领域所采用的供应方式大致包括电解方式溶解电解金属、氧化方式溶解电解金属及加入易形成金属离子的金属盐，其中因成本的考虑，最常被采用的是以电解及氧化方式提供金属来源。

对以电解方式溶解电镀金属的方法而言，通常需要配合离子交换膜以阻隔电镀金属从电镀金属溶槽中析出，然而，这样有不少的副作用，包括无法完全地过滤金属离子、导致少数形成金属粉末、造成不必要的废弃物；增加离子交换膜的更换及维护成本；光泽剂会因电解而消耗，由此提高了电镀液成本。

以氧化方式提供电镀金属来源的最大优点在于没有金属杂质共析的问题产生，然而同样也存在光泽剂被氧化消耗的问题，且氧化后的裂解产物也可能造成电镀质量下降。

以加入易形成金属离子的金属盐来提供电镀金属的方式虽然相对上述二种方式而言比较没有光泽剂消耗的问题，但是因为需要外购纯度高的电镀金属，从而造成整体操作成本过高，或者是难以控制使用的回收金属盐的杂质含量而影响镀层质量。

在不溶性阳极电镀系统中，当电流从阳极顶部流至阳极底部时，其电流量会因电阻而递减，换言之，在阳极顶部，由于通过此处的电流较大，因此较多的金属离子被分解释放，而通过下方部位的电流较通过上方部位的电流少，因此较少的金属离子被分解释放出来。参考图2，M+表示从阳极释放出的金属，其箭头表示金属离子行进的方向，箭号的箭头长度表示在该处释放出的金属离子多少，长即表示金属离子多，反之亦然。当金属离子受阴极的吸引而附着于阴极表面上时，即形成了镀层。如图2中所示，靠近电镀液液面的金属离子浓度较高，越往下方，金属离子浓度越低，因此镀层厚度从靠近液面往底部递减，造成镀层厚度不均匀，使电镀质量下降。然而，为了达到最低镀层厚度的要求，往往需要延长电镀时间，从而造成操作成本增加。

电镀质量最重要的是镀层的厚度均匀，尤其对于制造高端产品的印刷电路板产业而言，更是要求严格，如何不受电镀金属来源的限制，提供质量稳定的电镀产品是电镀业技术人员所努力追求的目标。

实用新型内容

因此，本发明目的在于提供一种不溶性阳极电镀系统，利用本发明的电镀系统可获得镀层厚度均匀的电镀产品。

本发明的另一个目的在于提供一种适用于各种电镀金属供应来源的电镀工艺的不溶性阳极电镀系统。

本发明的又另一个目的在于提供一种不溶性阳极电镀系统，在不需要调整电镀系统现有其它组件的条件下，可达到镀层质量改善、降低电镀成本的效果。

根据本发明的观点，本发明的不溶性阳极电镀系统包括不溶性阳极结构，该不溶性阳极结构包括不溶性阳极主体及分别设置于所述不溶性阳极主体两侧的侧导电杆。

不溶性阳极本身在电镀时不会被分解且为良好的电导体，并且包括一种或多种选自以下组中的形成物：Pb、C、SUS、Pt/Ti，IrO₂/Ti、RuO₂/Ti。

侧导电杆的材料为高导电性材料，与不溶性阳极的材质相同或不同。侧导电杆的材料可为铜合金，优选为一种内层为铜而外层为其它高导电性且高耐化学腐蚀性的金属的组合，例如Ti/Cu。

根据本发明的另一观点，本发明的不溶性阳极电镀系统包括电镀槽、阳极对及阴极，其中所述阳极对分别对立放置于电镀槽内，二侧导电杆分别紧密连接在每个不溶性阳极主体的两侧，且阴极放置于阳极对之间并分别与各个阳极保持一定距离。

本发明的不溶性阳极电镀系统还包括充满于该电镀槽的电镀液，该电镀液的液面覆盖该阴极欲电镀的面积，以便在该阴极镀上镀层。其中，所述镀层可为一层或二层。

本发明的不溶性阳极电镀系统还包括电镀金属浓度侦测器，其中该电镀金属浓度侦测器与阳极电连接，用于控制电镀金属的补充。

在本发明的不溶性阳极电镀系统中，只需在既有的阳极板侧边加装侧导电杆，不需要改变其组件配置即可收到改善电镀质量的效果，因此本发明的不溶性阳极电镀系统可广泛用于目前各种不溶性阳极电镀系统中。

此外，本发明的不溶性阳极电镀系统可应用于各种金属电镀，例如镀金、铜、锡、镍等，尤其是供应电子产业需求最大的印刷电路板所需的镀铜制程。

附图说明

图1所示为一种传统的溶解性阳极电镀系统的示意图；

图2所示为一种传统的不溶性阳极电镀系统的剖面示意图；

图3所示为本发明的具体实施方案：一种应用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构的示意图；

图4所示为本发明的具体实施方案：一种不溶性阳极电镀系统的主要立体结构的示意图；及

图5所示为本发明的具体实施方案：一种不溶性阳极电镀系统的剖面示意图。

组件标号说明：

电镀槽100

阳极篮110

阴极120

电镀液130

电镀层140

电镀槽200

阳极210

导电片211

阴极220

电镀液230

电镀金属浓度侦测器251

电镀槽300

不溶性阳极主体310

侧导电杆311

枢轴式固定组件312

阴极320

电镀液330

镀层340

电镀金属溶槽350

电镀金属浓度侦测器351

主导电杆360

具体实施方式

由于在不溶性阳极电镀系统中，通过阳极的电流量会因电阻而递减，导致金属离子的浓度从顶部往底部渐减，从而造成镀层厚度从靠近液面处往底部处递减，使电镀品质下降。本发明人发现，通过阳极的电流是决定镀层是否均匀的主要关键；当电流可以均匀地通过整个阳极时，镀层的厚度便可均匀。

因此，本发明人设计出一种新颖的不溶性阳极结构。图3所示为本发明具体实施方案的一种应用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构示意图。参考图3，本发明应用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极包括不溶性阳极主体310及分别设置于不溶性阳极主体310两侧的侧导电杆311。

不溶性阳极310只要本身在电镀时不会被分解且为良好的电导体即可，例如包括一种或多种选自以下组中的形成物：Pb、C、SUS、Pt/Ti，IrO₂/Ti、RuO₂/Ti。

侧导电杆311紧密连接在不溶性阳极主体310的两侧。连接的方式可为焊接、镕接或其它可使相同材质或不同材质紧密接合的方式。侧导电杆311的材料必须为高导电性材料，可与不溶性阳极310的材质相同或不同。侧导电杆311的材料优选为铜合金，更优选内层为铜而外层为其它高导电性且高耐化学腐蚀的金属的组合，例如Ti/Cu。

图4所示为本发明具体实施方案的一种不溶性阳极电镀系统的主要立体结构的示意图。参考图4，本发明的不溶性阳极电镀系统包括电镀槽300、阳极对310及阴极320。其中对阳极310分别对立放置在电镀槽300内，二侧导电杆311分别紧密连接在每个不溶性阳极主体310的两侧。该阴极320放置在该对阳极310之间并分别与各个阳极310保持一定距离。

为使电流经固定组件进入阳极主体的损失尽可能小，固定组件的材质需采用高导电性材料，例如铜。固定组件优选与侧导电杆的宽度相同，然而并不限于一定要与侧导电杆宽度相同，可视固定组件与侧导电杆的材质及其导电性决定固定组件的宽度。

参考图4，在该实施方案里，固定组件为主要以高导电性金属制成的枢轴式固定组件312，该枢轴式导电板312包括中空部位，中空部位的两侧分别连接固定板。在主导电杆360穿过枢轴式固定组件312的中空部分后，分别将二个固定板固定后即可使阳极定位。中空部位的大小恰好与穿过的主导电杆紧密接合，使电流可顺利经主导电杆360与枢轴式固定组件312，再经阳极两侧边的侧导电杆311流过整个阳极。

图5所示为本发明具体实施方案的一种不溶性阳极电镀系统的剖面示意图。参考图5，本发明的不溶性阳极电镀系统包括电镀槽300、阳极310及阴极320。电镀液330充满于电镀槽300，电镀液的液面覆盖阴极所欲电镀的面积，以在阴极320的两侧上分别镀上镀层340。

然而，利用本发明的不溶性阳极电镀系统所形成的镀层的数量不限于两层，可根据产品所需来决定镀层数。若产品仅需一个镀层，则只要借助于控制电流只通过其中一个阳极，即可在阴极所欲电镀的那一面上形成一个镀层。

不溶性阳极电镀系统的主导电杆分别与电镀金属浓度侦测器351电连接，通过电镀金属浓度侦测器351的自动取样分析来控制电镀金属的补充，从放置在电镀槽300外的电镀金属溶槽350补充。当电镀金属浓度侦测器351侦测到电镀液内的金属离子浓度过低时，则立即将已溶解成离子状态的电镀金属补充液加入该电镀槽300内。

电镀金属溶槽350中的电镀金属补充液可通过将固体金属氧化物或其它形式的金属粉末加入电镀金属溶槽350内或在加入电镀金属溶槽350前先完全溶解在适当溶剂中而得到。

由于侧导电杆的设置，使电流得以均匀地从阳极顶部流到阳极底部，不会发生如通常因电流不均匀所造成的问题，请继续参考图5，当电流可以均匀地流经整个阳极主体时，被分解释放出来的金属离子浓度从上到下都可以很均匀，金属离子可以均匀地被吸附到阴极上，因此形成均匀厚度的镀层，借此提高电镀质量。

在本发明的不溶性阳极电镀系统中，只需在既有的阳极板侧边加装侧导电杆，不需要改变其组件配置即可收到改善电镀质量的效果，因此本发明的不溶性阳极电镀系统可广泛用于目前各种不溶性阳极电镀系统中。

此外，本发明的不溶性阳极电镀系统可应用于各种金属电镀，例如镀金、铜、锡、镍等，尤其是供应电子产业需求最大的印刷电路板所需的镀铜制程。

虽然本发明已参照优选的实施方案来加以描述，但应该理解的是，本发明并不受限于其详细描述的内容。替换方式及修改样式已描述在先的描述中，并且其它替换方式及修改样式可以由本领域技术人员所考虑到。特别地，本发明的装置结构所有具有的实质等同于本发明的组件结合，而达成与本发明实质上相同的结果都不脱离本发明的精神范畴。因此，所有的替换方式及修改样式都落在本发明与随附权利要求的范围及其等价物所界定的范畴中。

Claims (11)

1.一种用于不溶性阳极电镀系统的不溶性阳极结构，其特征在于所述不溶性阳极结构包括不溶性阳极及分别设置于所述不溶性阳极两侧的侧导电杆。

2.权利要求1的不溶性阳极结构，其特征在于所述不溶性阳极在电镀时不会被分解且为良好的电导体。

3.根据权利要求1的不溶性阳极结构，其特征在于所述不溶性阳极包括一种或多种选自以下组中的形成物：Pb、C、SUS、Pt/Ti、IrO₂/Ti、RuO₂/Ti。

4.根据权利要求1的不溶性阳极结构，其特征在于所述侧导电杆的材料为高导电性材料，并与不溶性阳极的材质相同或不同。

5.根据权利要求1的不溶性阳极结构，其特征在于所述侧导电杆的材料为铜合金。

6.根据权利要求1的不溶性阳极结构，其特征在于所述侧导电杆为内层为铜而外层为其它高导电性且高耐化学腐蚀性的金属的组合。

7.根据权利要求6的不溶性阳极结构，其特征在于所述侧导电杆为Ti/Cu。

8.一种不溶性阳极电镀系统，其特征在于包括电镀槽、阳极对及阴极，其中所述阳极对分别对立放置于所述电镀槽内，二侧导电杆分别紧密连接每个不溶性阳极主体的两侧，且所述阴极放置在所述阳极对之间并分别与各个阳极保持一定距离。

9.根据权利要求8的电镀系统，其特征在于进一步包括充满于所述电镀槽的电镀液，该电镀液的液面覆盖该阴极欲电镀的面积，以在该阴极镀上镀层。

10.根据权利要求9的电镀系统，其特征是在所述阴极的两面上分别形成一个镀层。

11.根据权利要求8的电镀系统，其特征在于进一步包括电镀金属浓度侦测器，其中所述电镀金属浓度侦测器与所述阳极电连接，以用于控制电镀金属的补充。

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