CN213476138U - 一种电镀阳极 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电镀阳极，所述电镀阳极与待电镀的阴极形成电场以在所述阴极的表面形成电镀层，所述阴极的形貌凹凸不平，所述电镀阳极为一个导电板，所述导电板的形貌与所述阴极的形貌保形，所述导电板中凸出的部分与所述阴极中凹陷的部分对应，所述导电板中凹陷的部分与所述阴极中凸出的部分对应。本实用新型实施例提供一种电镀阳极，以实现阴极表面电镀均匀。

Description

一种电镀阳极

本申请为申请号201921645843.1、申请日2019年09月29日、实用新型名称“一种电镀阳极”的分案申请。

技术领域

本实用新型涉及印刷电路板电镀技术，尤其涉及一种电镀阳极。

背景技术

现时，对制造技术和工艺，最具有挑战性印刷电路板的特点如下：1.板厚度，达10厘米，或更厚。2.板面尺寸，达120厘米×120厘米，或更大。3.孔深宽比，达15:1，甚至20:1以上。4.有密集孔阵列，也有零星分布的孔；孔的高深宽比，也变化多样。高端印刷电路板制造商及其客户对上述印刷电路板质量要求或期望：1.在孔内，铜沉积的厚度达到所要求的厚度；同时在表面，铜沉积的厚度没有过厚。2.通孔内，铜的沉积实现“X”形状，甚至填满铜。3.在表面，铜的沉积分布均匀。

现有各种制造技术和工艺的比较：

总之，制备上述厚的印刷电路板，挑战在于，现有技术无法同时实现以下性能：

1.在孔内，铜沉积的厚度达到所要求的厚度；

2.同时在表面，铜沉积的厚度没有过厚；

3.通孔内，铜的沉积实现“X”形状，甚至填满铜；在表面，铜的沉积分布均匀。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电镀阳极，以实现阴极表面电镀均匀。

第一方面，本实用新型实施例提供一种电镀阳极，所述电镀阳极与待电镀的阴极形成电场以在所述阴极的表面形成电镀层，所述阴极的形貌凹凸不平，所述电镀阳极为一个导电板，所述导电板的形貌与所述阴极的形貌保形或者近似保形，所述导电板中凸出的部分与所述阴极中凹陷的部分对应，所述导电板中凹陷的部分与所述阴极中凸出的部分对应。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电镀阳极，所述电镀阳极与待电镀的阴极形成电场以在所述阴极的表面形成电镀层，所述阴极的形貌凹凸不平，包括:

绝缘背板；

多个导电单元，所述导电单元包括针杆和设置于所述针杆一端的针头，设置有所述针头的一端为所述导电单元的电镀端，所述导电单元通过所述针杆固定于所述绝缘背板上；多个所述导电单元阵列排布，且任意两个所述导电单元电绝缘。

可选地，所述针头背离所述绝缘背板一侧的表面为凸曲面，所述凸曲面沿着背离所述绝缘背板的方向凸起。

可选地，所述针头背离所述绝缘背板一侧的表面为平面。

可选地，所述针头在所述绝缘背板的垂直投影的形状为正六边形。

可选地，包括两个所述绝缘背板，所述针杆固定于两个所述绝缘背板上。

可选地，还包括电镀信号控制器和多条馈电线，一个所述导电单元通过一条所述馈电线与所述电镀信号控制器电连接，所述电镀信号控制器用于为所述导电单元施加电镀信号。

可选地，包括两个所述绝缘背板，所述针杆固定于两个所述绝缘背板上；

所述馈电线与所述导电单元电连接的部分位于两个所述绝缘背板之间。

可选地，还包括：阴极表面形貌检测器、电场分布仿真优化器和电场分布控制器；所述电场分布仿真优化器的输入端与所述阴极表面形貌检测器电连接，所述电场分布仿真优化器的输出端与所述电场分布控制器电连接，所述电场分布控制器与所述电镀信号控制器电连接；

所述电场分布仿真优化器对从阴极表面形貌检测器获取的阴极的形貌信息，以初始阳极形貌或现时阳极形貌和表面电流分布为模型，进行仿真并优化得到更为优化的表面电流分布，并将优化后表面电流分布信息传递至电场分布控制器，电场分布控制器控制电镀信号控制器输出至导电单元的电镀信号。

可选地，还包括：

电场分布仿真优化器，用于根据所述阴极的形貌建立阳极模型；

电场分布控制器，与所述电镀信号控制器以及所述电场分布仿真优化器电连接，用于对获取的阴极的形貌信息，以初始阳极形貌和表面电流分布为模型，进行仿真并优化得到更为优化的表面电流分布，并将优化后表面电流分布信息传递至电场分布控制器，电场分布控制器控制电镀信号控制器输出至导电单元的电镀信号。

可选地，还包括多个驱动器，所述驱动器与所述针杆远离所述针头的一端相连接，用于控制所述针头与所述绝缘背板之间的距离。

可选地，还包括绝缘螺纹和绝缘螺母，所述绝缘螺母固定于所述绝缘背板，所述绝缘螺纹包围所述针杆，所述绝缘螺纹与所述绝缘螺母螺纹对接。

可选地，还包括模具基板、粘结层和馈电板，所述粘结层位于所述模具基板与所述绝缘背板之间，所述模具基板朝向所述绝缘背板一侧的形貌与所述阴极的形貌保形，所述模具基板中凸出的部分与所述阴极中凹陷的部分对应，所述模具基板中凹陷的部分与所述阴极中凸出的部分对应；所述馈电板与多个所述导电单元接触电连接。

可选地，包括两个所述绝缘背板，所述针杆固定于两个所述绝缘背板上；

所述馈电板位于两个所述绝缘背板之间。

本实用新型实施例中，根据阴极的形貌改变阳极几何形貌，使电镀阳极与阴极的形貌保形，即电镀阳极凸出的部分与阴极中凹陷的部分对应，电镀阳极中凹陷的部分与阴极中凸出的部分对应。从而使阴极中各个部分与电镀阳极形成的电场相一致，从而使阴极表面电镀均匀。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电镀阳极的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图3为图2中所示电镀阳极的俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图6为图5中所示电镀阳极的部分结构俯视图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图14为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图15为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图；

图16为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

研究人员发现，现有技术中，通常使用平面的板状或者网状的电镀阳极与待电镀的阴极形成电场，以在阴极表面形成需要电镀的金属。由于阴极的形貌凹凸不平，阴极中凸出的部分和电镀阳极形成的电场与阴极中凹陷的部分和电镀阳极形成的电场不同，导致阴极表面电镀不均匀。其中，需要电镀的阴极例如可以为印制电路板，阴极的形貌例如可以为印制电路板一侧表面的形貌或者两侧表面的形貌。

为了解决上述问题，本实用新型在一个总的实用新型构思下，提出了多种实施方式。该总的实用新型构思为：根据阴极的形貌改变阳极几何形貌或者电镀阳极中各个部分的电镀信号，以使阴极表面电镀均匀。

图1为本实用新型实施例提供的一种电镀阳极的结构示意图，参考图1，电镀阳极1与待电镀的阴极2形成电场以在阴极2的表面形成电镀层(图1中以阴极2的一侧表面凹凸不平为例进行示意)，阴极2的形貌凹凸不平，电镀阳极1为一个导电板，导电板的形貌与阴极2的形貌保形或者近似保形，导电板中凸出的部分与阴极2中凹陷的部分对应，导电板中凹陷的部分与阴极2中凸出的部分对应。需要说明的是，图1中所示电镀阳极1截面朝向阴极2一侧的轮廓为直折线，其仅为解释说明的一种示例，并非对实用新型的限定，可以理解的是，电镀阳极1朝向阴极2一侧可以是不连续平面、连续光滑平面、不连续曲面或者连续光滑曲面。

本实用新型实施例中，根据阴极的形貌改变阳极几何形貌，使电镀阳极与阴极的形貌保形或者近似保形，即电镀阳极凸出的部分与阴极中凹陷的部分对应，电镀阳极中凹陷的部分与阴极中凸出的部分对应。从而使阴极中各个部分与电镀阳极形成的电场相一致或者趋向一致，从而使阴极表面电镀均匀。

图2为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，图3为图2中所示电镀阳极的俯视结构示意图，参考图2和图3，电镀阳极1与待电镀的阴极2形成电场以在阴极2的表面形成电镀层，阴极2的形貌凹凸不平。电镀阳极1包括绝缘背板12和多个导电单元11。导电单元11包括针杆111和设置于针杆111一端的针头112。设置有针头112的一端为导电单元11的电镀端。导电单元11的针头112与阴极2之间形成电场，以将电镀液中的金属离子在阴极表面沉积形成对阴极2的电镀。例如可以在印制电路板上电镀形成铜层。导电单元11通过针杆111固定于绝缘背板12上。多个导电单元11阵列排布，且任意两个导电单元11电绝缘。

本实用新型实施例中，电镀阳极被离散化为多个互不接触的导电单元，即，连续的大的面被离散成小的点面。从而可以通过改变导电单元的针头到阴极的距离，和/或，改变导电单元上施加的电镀信号的大小或者模式，以根据阴极的形貌改变阳极几何形貌或者电镀阳极中各个“小的点面”的电镀信号，以使阴极表面电镀均匀。其中，电镀信号例如可以为电流、电压或者功率，可以为直流电流或脉冲电流。

本实用新型实施例至少能够实现：

1、深宽比达15:1甚至20:1以上的孔内，实现物质有效传输；实现孔内填满电镀物(例如铜)。

2、电镀阳极的板面尺寸达120厘米×120厘米，板的表面电场分布或者表面电流分布可精确控制；实现表面电镀物分布均匀，实现表面电镀物厚度可控。

3.快速电镀。

可选地，参考图3，针头112在绝缘背板12的垂直投影的形状为正六边形。多个针头112阵列排布。多个针头112依次排列为一行，且相邻两行针头112之间错位排列。在其他实施方式中，针头112在绝缘背板12的垂直投影的形状还可以为正方形、长方形、圆形或者椭圆形等形状，本实用新型实施例对此不作限定。

图4为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图4，电镀阳极1包括两个绝缘背板12，针杆111固定于两个绝缘背板12上。两个绝缘背板12增加了绝缘背板12与针杆111之间的牢固性，使针杆111不容易晃动，从而更精确地控制针头112的位置，以及针头112与阴极2之间的电场，以提高阴极2的电镀效果。

图5为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图5，针头112背离绝缘背板12一侧的表面为凸曲面。凸曲面沿着背离绝缘背板12的方向凸起。本实用新型实施例中，凸曲面的针头112具有较大的表面积，从而增加了针头112与阴极2之间形成电场强度。在其他实施方式中，针头112背离绝缘背板12一侧的表面还可以为其他形状。

图6为图5中所示电镀阳极的部分结构俯视图，参考图5和图6，电镀阳极1还包括绝缘螺纹114和绝缘螺母113，绝缘螺母113固定于绝缘背板12，绝缘螺纹113包围针杆111，绝缘螺纹114与绝缘螺母113螺纹对接。本实用新型实施例中，可以通过在绝缘螺113中旋转绝缘螺纹114，以控制每个针头112与绝缘背板12之间的距离，进而控制每个针头112与阴极2之间的距离。

可选地，参考图5，电镀阳极1还可以包括接线柱115，接线柱115位于针杆111远离针头112的一端，导电单元11的针杆111以及针头112可以通过与之电连接的接线柱115与馈电线电连接。

图7为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图7，针头112背离绝缘背板12一侧的表面为平面。由于针头112的形状为平面，针头112与阴极2形成的是局域均匀的电场，因此降低导电单元11的设置难度，降低成本。

图8为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图8，电镀阳极1还包括电镀信号控制器13和多条馈电线132，一个导电单元11通过一条馈电线132与电镀信号控制器13电连接，电镀信号控制器13用于为导电单元11施加电镀信号。

可选地，参考图8，电镀阳极1包括两个绝缘背板12，针杆111固定于两个绝缘背板12上。馈电线132与导电单元11电连接的部分位于两个绝缘背板12之间。本实用新型实施例中，一方面，馈电线132与导电单元11电连接的部分位于两个绝缘背板12之间，可以使用两个绝缘背板12保护馈电线132。另一方面，馈电线132与导电单元11电连接的部分位于两个绝缘背板12之间，馈电线132与导电单元11电连接的部分利用两个绝缘背板12之间的空间，不占用两个绝缘背板12之外的空间，从而增加了空间利用率，提高了电镀阳极1中部件的集成度。

可选地，参考图8，电镀阳极1还包括阴极表面形貌检测器17、电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入端与阴极表面形貌检测器17电连接，电场分布仿真优化器16的输出端与电场分布控制器15电连接，用于对从阴极表面形貌检测器17获取的阴极的形貌信息，以初始或现时阳极形貌和表面电流分布为模型，进行仿真并优化得到更为优化的阳极形貌和表面电流分布，并将优化后的阳极形貌和表面电流分布信息传递至电场分布控制器15，电场分布控制器15控制电镀信号控制器13输出至导电单元11的电镀信号。本实用新型实施例中，根据实时采集的阴极表面电镀物即时厚度及分布，根据电镀仿真软件对设定目标求解而得的较优的阳极几何形貌及馈电大小、模式及分布的结果，而实时调整阳极几何形貌和馈电大小、模式及分布，以这种方式工作的系统称之为“智能自适应可调节阳极”。

图9为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图9，电镀阳极1还包括电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入为阴极2的形貌信息和初始的阳极形貌信息，进行仿真并优化，得到优化的阳极形貌和表面电流分布。电场分布控制器15与电镀信号控制器13以及电场分布仿真优化器16电连接，用于根据从电场分布仿真优化器16获取的优化的阳极形貌和表面电流分布，控制电镀信号控制器13。本实用新型实施例中，根据电镀仿真软件对设定目标求解而得的较优的阳极几何形貌及馈电大小、模式及分布的结果，从而调整阳极几何形貌及馈电大小、模式及分布，以这种方式工作的系统称之为“智能可调节阳极”。

可选地，参考图8和图9，电镀阳极1还包括多个驱动器141，驱动器141与针杆111远离针头112的一端相连接，用于控制针头112与绝缘背板12之间的距离，进而可以控制针头112与阴极1之间的距离。

示例性地，参考图8和图9，导电单元11的针杆111和针头112由钛合金制作或者由钛合金表面包覆导电层制作。针杆111垂直插在绝缘背板12的孔里，组成阵列。所有针头112在绝缘背板12的同一侧。在绝缘背板12的另一侧，每个针杆111与一个驱动器141连接，驱动器141驱动针杆111线性运动，从而决定针头112离绝缘背板12的相对距离。所有驱动器141由一个驱动器控制器14控制，驱动器控制器14向每个驱动器141传送不同的控制信号，包括每个针杆111不同的伸出或缩进距离。每个针头112通过针杆111及馈电线132馈入电镀信号，所有馈电线132连接到电镀信号控制器13，电镀信号控制器13决定每个针头112馈入电镀信号。驱动器控制器14和电镀信号控制器13由电场分布控制器15控制。

图10为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图10，所有的针头112与绝缘背板12之间的距离相等。电镀阳极1还包括电镀信号控制器13和多条馈电线132，一个导电单元11通过一条馈电线132与电镀信号控制器13电连接，电镀信号控制器13用于为导电单元11施加电镀信号。本实用新型实施例中，针头112离绝缘背板12的距离相同，即各个针头112端面组成一个大的平面，针头112端面的电镀信号(例如表面电流密度)各不相同。

示例性地，参考图10，电镀阳极1还包括阴极表面形貌检测器17、电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入端与阴极表面形貌检测器17电连接，电场分布仿真优化器16的输出端与电场分布控制器15电连接，用于对从阴极表面形貌检测器17获取的阴极的形貌信息，以初始或现时阳极形貌和表面电流分布为模型，进行仿真并优化得到更为优化的表面电流分布，并将优化后表面电流分布信息传递至电场分布控制器15，电场分布控制器15控制电镀信号控制器13输出至导电单元11的电镀信号。

图11为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，与图10相同之处在此不再赘述，参考图11，电镀阳极1还包括电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入为阴极2的形貌信息和初始的阳极形貌信息，进行仿真并优化，得到优化的表面电流分布。电场分布控制器15与电镀信号控制器13以及电场分布仿真优化器16电连接，用于根据从电场分布仿真优化器16获取的优化的表面电流分布，控制电镀信号控制器13。

图12为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图12，导电单元11镶嵌固定于绝缘背板12中。

示例性地，参考图12，绝缘背板12的一侧表面设置有凹槽，所有导电单元11的针头12固定于凹槽中，所有导电单元11的针头12与绝缘背板12具有相同的距离。导电单元11的针杆111的一端与针头112电连接，导电单元11的针杆111的另一端由绝缘背板12的另一侧表面露出。需要说明的是，本实用新型实施中的电镀阳极还可以包括电镀信号控制器13、电场分布控制器15、电场分布仿真优化器16或者阴极表面形貌检测器17，本实用新型实施例对此不作限定。

图13为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图13，电镀阳极1还包括多个驱动器141，驱动器141与针杆111远离针头112的一端相连接，用于控制针头112与绝缘背板12之间的距离，进而可以控制针头112与阴极1之间的距离。本实用新型实施例中，各个针头112离绝缘背板12的距离不同，针头112端面的电镀信号(例如表面电流密度)相同。

示例性地，参考图13，电镀阳极1还包括馈电板191，所有的导电单元11与馈电板191电连接。通过馈电板191为所有的针头112提供相同的电镀信号，使所有针头112端面的电镀信号(例如表面电流密度)相同。

示例性地，参考图13，电镀阳极1还包括阴极表面形貌检测器17、电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入端与阴极表面形貌检测器17电连接，电场分布仿真优化器16的输出端与电场分布控制器15电连接，用于对从阴极表面形貌检测器17获取的阴极的形貌信息，以初始阳极形貌或现时阳极形貌和表面电流分布为模型，进行仿真并优化得到更为优化的阳极形貌，并将优化后的阳极形貌信息传递至电场分布控制器15，电场分布控制器15控制驱动器控制器14控制，驱动器控制器14向每个驱动器141传送不同的控制信号，包括每个针杆111不同的伸出或缩进距离。

图14为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，与图13相同之处在此不再赘述，参考图14，电镀阳极1还包括电场分布仿真优化器16和电场分布控制器15。电场分布仿真优化器16的输入为阴极2的形貌信息和初始的阳极形貌信息，进行仿真并优化，得到优化的阳极形貌。电场分布控制器15控制驱动器控制器14控制，驱动器控制器14向每个驱动器141传送不同的控制信号，包括每个针杆111不同的伸出或缩进距离。。

图15为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图15，电镀阳极1还包括模具基板192、粘结层193和馈电板191，粘结层193位于模具基板192与绝缘背板12之间，模具基板192朝向绝缘背板12一侧的形貌与阴极2的形貌保形或近似保形，模具基板192中凸出的部分与阴极2中凹陷的部分对应，模具基板192中凹陷的部分与阴极2中凸出的部分对应。模具基板192例如可以为聚合物模具。馈电板191与多个导电单元11接触电连接。本实用新型实施例中，各个针头112离绝缘背板12的距离不同，针头112端面的电镀信号(例如表面电流密度)相同。粘结层193为聚合物粘结剂或固化剂以固定针，聚合物粘结剂或固化剂不溶于电解液，但可溶于非电解液成分的一些溶剂，在这些溶剂中模具基板192和背板12不溶，这使得如果使用这些溶剂，可使得模具基板192与背板12和导电单元11脱开，从而可反复使用背板12和导电单元11。需要说明的是，图15中所示模具基板192截面朝向绝缘背板12一侧的轮廓为直折线，其仅为解释说明的一种示例，并非对实用新型的限定，可以理解的是，模具基板192朝向绝缘背板12一侧可以是不连续平面、连续光滑平面、不连续曲面或者连续光滑曲面。

可选地，参考图15，电镀阳极1包括两个绝缘背板12，针杆111固定于两个绝缘背板12上。馈电板191位于两个绝缘背板12之间。本实用新型实施例中，一方面，馈电板191位于两个绝缘背板12之间，可以使用两个绝缘背板12保护馈电板191。另一方面，馈电板191位于两个绝缘背板12之间，馈电板191利用两个绝缘背板12之间的空间，不占用两个绝缘背板12之外的空间，从而增加了空间利用率，提高了电镀阳极1中部件的集成度。

图16为本实用新型实施例提供的另一种电镀阳极的结构示意图，参考图16，阴极2包括第一表面21和第二表面22。两个电镀阳极1分别为第一电镀阳极D1和D2。第一电镀阳极D1与阴极2的第一表面21相对，并与阴极2的第一表面21的形貌保形。第二电镀阳极D2与阴极2的第二表面22相对，并与阴极2的第二表面22的形貌保形。可以使用第一电镀阳极D1与第二电镀阳极D2同时对待电镀的阴极2的第一表面21以及第二表面22电镀。或者，也可以先使用第一电镀阳极D1对阴极2的第一表面21电镀，然后再使用第二电镀阳极D2对阴极2的第二表面22电镀。或者，也可以先使用第二电镀阳极D2对阴极2的第二表面22电镀，然后再使用第一电镀阳极D1对阴极2的第一表面21电镀。其中，电镀阳极1(包括第一电镀阳极D1和第二电镀阳极D2)可以采用上述任一实施例中的电镀阳极。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (1)

1.一种电镀阳极，所述电镀阳极与待电镀的阴极形成电场以在所述阴极的表面形成电镀层，所述阴极的形貌凹凸不平，其特征在于，所述电镀阳极为一个导电板，所述导电板的形貌与所述阴极的形貌保形，所述导电板中凸出的部分与所述阴极中凹陷的部分对应，所述导电板中凹陷的部分与所述阴极中凸出的部分对应。

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