TW202009325A - 化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法。化學鍍裝置包括一反應單元、一承載單元以及一擾動單元，反應單元用以容納一化學鍍液，承載單元用以承載一被鍍物，且被鍍物通過承載單元以置於化學鍍液中，擾動單元設置於反應單元內，且能沿一特定方向往復移動，以均勻擾動化學鍍液，其中擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個葉片呈傾斜設置。藉此，可將被鍍物充分且均勻金屬化。

Description

化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法

本發明涉及一種化學鍍裝置，特別是涉及一種具有化學鍍液擾動功能的化學鍍裝置，以及使用此化學鍍裝置的金屬化基板的製造方法。

按化學鍍(或稱無電鍍)不需要外加電壓，其被鍍物不需為導體，可以是塑膠、陶瓷或玻璃基材，且所形成的鍍層非常均勻，近年來被廣泛用於形成功能性或裝飾性鍍層。化學鍍是將被鍍物置於含有欲鍍金屬離子(如銅離子)的化學鍍液中，並通過適當的觸媒(如鈀)引發欲鍍金屬離子的連續還原沉積，以形成金屬鍍層。

電路板是電子產品的關鍵組件之一，在電路板中通常需要內部導電結構(如導電通孔)，以建立內部線路之間或內部線路與外部線路之間的電性連接。然而，隨著電子產品愈來愈強調小型化與多功能的設計，電路板的尺寸連同其線路和內部導電結構也必須不斷縮小，現有的化學鍍技術在形成高深寬比的內部導電結構上仍面臨挑戰。例如，當微孔的孔徑越來越小，深寬比越來越大時，化學鍍液很難藉由擴散作用進入微孔內，更何況微孔內通常有空氣阻擋。

為了解決上述問題，雖然現有的化學鍍技術多採用噴流、產生氣泡或超音波震盪等方式來擾動化學鍍液，但是這些方式所產生的擾動範圍太小，化學鍍液不容易深入微孔內鍍上金屬，造成微孔內的導電結構存在缺陷(導電結構不連續)。因此，需要一種創 新的化學鍍技術，其既能在基材上形成厚度均勻的金屬鍍層，又能在基材內部形成高質量的導電結構。

本發明針對現有技術的不足提供一種具有化學鍍液擾動功能的化學鍍裝置，以解決化學鍍液很難深入高深寬比的微孔的問題。並且，提供一種使用此化學鍍裝置的金屬化基板的製造方法。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是：一種化學鍍裝置，其包括一反應單元、一承載單元以及一擾動單元。所述反應單元用以容納一化學鍍液。所述承載單元用以承載一被鍍物，且所述被鍍物通過所述承載單元以置於所述化學鍍液中。所述擾動單元設置於所述反應單元內，且能沿一特定方向往復移動，以均勻擾動所述化學鍍液，其中所述擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個所述葉片呈傾斜設置。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是：一種金屬化基板的製造方法，其包括以下步驟。首先，提供一被鍍物。然後，將所述被鍍物置於一化學鍍液中。最後，通過所述化學鍍液進行化學鍍，並在化學鍍的過程中利用一擾動單元沿一特定方向往復移動，以均勻擾動所述化學鍍液，而將所述被鍍物均勻金屬化，其中所述擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個所述葉片呈傾斜設置。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法，其能通過“擾動單元能沿一特定方向往復移動，以均勻擾動化學鍍液”以及“擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個葉片呈傾斜設置”的技術方案，以使化學鍍液充分接觸被鍍物，而提高鍍膜的質量和合格率，避免鍍膜厚度不均勻或鍍膜斷開不連續的情形發生。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參 考與說明，並非用來對本發明加以限制。

D‧‧‧化學鍍裝置

1‧‧‧反應單元

100‧‧‧槽口

101‧‧‧第一液體入口

102‧‧‧第二液體入口

2‧‧‧承載單元

3‧‧‧擾動單元

31‧‧‧基座

32‧‧‧葉片

4‧‧‧回收單元

400‧‧‧第一液體出口

401‧‧‧側向開口

5‧‧‧液體循環單元

51‧‧‧液體回流管路

52‧‧‧循環幫浦

53‧‧‧過濾器

6‧‧‧供液單元

600‧‧‧第二液體出口

7‧‧‧液體輸送單元

71‧‧‧液體輸送管路

72‧‧‧輸送幫浦

8‧‧‧驅動單元

81‧‧‧驅動器

82‧‧‧連動件

83‧‧‧結合件

W1‧‧‧被鍍物

W11‧‧‧第一金屬層

W12‧‧‧第二金屬層

W13‧‧‧通孔

W14‧‧‧第三金屬層

W15‧‧‧內部線路

d‧‧‧預定距離

θ‧‧‧預定傾斜角度

圖1為本發明第一實施例的化學鍍裝置的立體示意圖。

圖2為本發明第一實施例的化學鍍裝置的平面示意圖。

圖3為本發明第一實施例的化學鍍裝置中的擾動單元的其中一實施方式的立體示意圖。

圖4為圖3中IV部分的局部放大圖。

圖5為本發明第一實施例的化學鍍裝置中的擾動單元的另外一實施方式的立體示意圖。

圖6為本發明第一實施例的化學鍍裝置的其中一實施方式的部分平面示意圖。

圖7為本發明第一實施例的化學鍍裝置的另外一實施方式的部分平面示意圖。

圖8為本發明第二實施例的化學鍍裝置的部分平面示意圖。

圖9為本發明第三實施例的化學鍍裝置的立體示意圖。

圖10為本發明的金屬化基板的製造方法的流程圖。

圖11為本發明的金屬化基板的製造方法的的其中一製造過程示意圖。

圖12為本發明的金屬化基板的製造方法的的另外一製造過程示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明 本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1及圖2，本發明一實施例提供一種化學鍍裝置D，其主要包括一反應單元1、一承載單元2及一擾動單元3。反應單元1用以容納化學鍍液，承載單元2用以承載被鍍物W1，且被鍍物W1通過承載單元2以置於化學鍍液中，擾動單元3設置於反應單元1內，且能沿一特定方向往復移動，以擾動均勻化學鍍液，藉此，可以縮短化學鍍的時間，且可以使被鍍物W1與化學鍍液充分接觸，從而在被鍍物W1上形成高質量的鍍層。在本實施例中，化學鍍液可以是化學鍍銅液、化學鍍鎳液或化學鍍磷鎳合金的鍍液，但本發明不以此為限。被鍍物W1可以是電子裝置的一部分(如外殼或零組件等)，但本發明不以此為限。被鍍物W1的材質可以是金屬、塑膠、玻璃或陶磁，但本發明不以此為限。

實際上，為了維持化學鍍液的活性和穩定性，以確保所形成鍍層的均勻性和緻密性，化學鍍裝置D另外還包括至少一回收單元4、一液體循環單元5、一供液單元6及一液體輸送單元7。回收單元4與反應單元1的頂部相互連通，用以回收從反應單元1的頂部溢出的化學鍍液。液體循環單元5連接於回收單元4與反應單元1的底部之間，用以將回收單元4所回收的化學鍍液沿一反重力方向送入反應單元1。供液單元6內儲存有配置好的新化學鍍液，且供液單元6通過液體輸送單元7以與反應單元1的底部相互連通，用以供應新的化學鍍液至反應單元1。

值得注意的是，化學鍍裝置D通過回收單元4將仍包含有效成分的化學鍍液予以回收，並通過液體循環單元5將回收化學鍍液再利用，可以減少化學鍍液的成本。雖然在化學鍍的過程中，反應單元1內化學鍍液中的欲鍍金屬離子會不斷的被消耗掉，但是反應單元1可以通過液體輸送單元7從供液單元6導入新化學鍍液，以將欲鍍金屬離子的濃度控制在一定的濃度範圍內。

請複參閱圖1及圖2，反應單元1可以是反應槽，其頂部具有一槽口100，且底部具有一第一液體入口101及一第二液體入口102，如此，可使化學鍍液在反應單元1內再生並循環使用，此部分細節容後詳述。在本實施例中，反應單元1可包括一加熱器(圖中未顯示)，用以加熱化學鍍液至所需的溫度，例如20-90℃，從而提高化學鍍的效率。反應單元1還可包括多個感測元件(圖中未顯示)，例如溫度感測器、pH感測器及導電度感測器等。溫度感測器能測出化學鍍液的溫度，pH感測器測出化學鍍液的pH值，導電度感測器能測出化學鍍液中金屬離子的濃度。然而，本發明不以上述所舉的例子為限。

承載單元2可具有至少一個固定部(圖中未顯示)，用以固定被鍍物W1。固定部可具有本領域技術人員所熟知的構造，例如，固定部可通過夾持的方式將被鍍物W1固定在承載單元2上，原則上固定部的數量與承載單元2上被鍍物W1的數量相同，即每一個固定部配合一個被鍍物W1。承載單元2也可具有一鏤空區域(圖中未顯示)，藉此，被擾動的化學鍍液可通過鏤空區域與被鍍物W1相接觸。

請複參閱圖2，並配合圖6及圖7所示，擾動單元3可與承載單元2呈相對設置，且擾動單元3與承載單元2之間具一預定距離d，預定距離d優選為0.5mm至300mm。擾動單元3可被一驅動單元8驅動而沿著水平或垂直方向往復移動。進一步來說，驅動單元8可具有本領域技術人員所熟知的構造，例如，驅動單元8 可包括一驅動器81(如馬達)、一連動件82及一結合件83。其中結合件83用以連接擾動單元3，並帶動擾動單元3做往復移動。連動件82的一端連接驅動器81且另一端連接結合件83，藉此，連動件82能受到驅動器81的控制以推動結合件83，使其帶動擾動單元3向前或向上移動一定行程。或者，連動件82能受到驅動器81的控制以拉動結合件83，使其帶動擾動單元3向後或向下移動一定行程。

請複參閱圖3至圖5，並配合圖6及圖7所示，在本實施例中，擾動單元3的往復移動頻率優選為0.1Hz至15Hz，且擾動單元3的每一次往復移動行程優選為0.3mm至50mm。擾動單元3可包括一基座31及多個間隔排列於基座31上的葉片32。基座31可為框架形式，但本發明不以此為限，且基座31的一側連接驅動單元8的結合件83。藉此，多個葉片32可與基座31一起被驅動單元8驅動。進一步來說，如圖3所示，當擾動單元3是沿著垂直方向往復移動時，每一個葉片32皆沿著水平方向延伸，且呈向下傾斜設置。如圖5所示，當擾動單元3是沿著水平方向往復移動時，每一個葉片32皆沿著垂直方向延伸，且呈向左或向右傾斜設置。

值得注意的是，每一個葉片32與一相對應的水平面之間具有一預定傾斜角度θ，且預定傾斜角度θ優選為15°至85°。藉此，在特定的往復移動頻率和行程下，可以使化學鍍液產生適當程度的擾動。一旦化學鍍液的擾動程度過大，所形成鍍層的表面平整度會降低。一旦化學鍍液的擾動程度不足，其將難以深入高深寬比溝槽、通孔或類似結構內，造成內部導電結構斷開不連續，存在部分無法導電的缺陷。

請參閱圖8，為了大規模處理被鍍物W1，化學鍍裝置D可包括多個承載單元2及多個擾動單元3，擾動單元3的數量可與承載單元2的數量相等，亦即每一個承載單元2配合一個擾動單元3。藉此，每一個承載單元2上的被鍍物W1附近的化學鍍液都可被 相對應的擾動單元3所擾動，以提高化學鍍的效率和質量。

請複參閱圖1，並配合圖2及圖9所示，回收單元4可以是回收槽，其具有一第一液體出口400。液體循環單元5包括一液體回流管路51、一循環幫浦52及一過濾器53。其中液體回流管路51的一端與反應單元1底部的第一液體入口101相互連通，且另一端與回收單元4的第一液體出口400相互連通。循環幫浦52接設於液體回流管路51上，用以將收集於回收單元4內的化學鍍液重新導入反應單元1。過濾器53接設於液體回流管路51上，且位於循環幫浦52與第一液體入口101之間，用以將化學鍍液中的沉澱物濾除。

在本實施例中，如圖1及圖2所示，化學鍍裝置D可包括兩個回收單元4，且其分別設置於反應單元1的左右兩側，其中每一個回收單元4皆具有一側向開口401，其與反應單元1的槽口100相互連通。或者，如圖9所示，化學鍍裝置D可包括單一回收單元4，且其圍繞反應單元1的外周設置。藉此，當化學鍍液從反應單元1的槽口100溢出時，便可以流入回收單元4而被收集起來。

供液單元6可以是原料槽，其具有一第二液體出口600。液體輸送單元7包括一液體輸送管路71及一輸送幫浦72。其中液體輸送管路71的一端□與反應單元1底部的第二液體入口相互連通，且另一端與供液單元6的第二液體出口600相互連通。輸送幫浦72接設於液體輸送管路71上，用以將新化學鍍液導入反應單元1與回收化學鍍液調和後，作為反應液進行化學鍍。

請參閱圖10，並配合圖11及圖12所示，前述之化學鍍裝置D可以在一被鍍物W1上形成鍍層，因此，本發明另提供一種金屬化基板的製造方法。首先，執行步驟S100，提供一被鍍物。然後，執行步驟S102，將被鍍物置於一化學鍍液中。最後，執行步驟S104，通過化學鍍液進行化學鍍，並在化學鍍的過程中利用一擾動單元沿一特定方向往復移動，以擾動化學鍍液。

進一步來說，如圖11所示，在進行化學鍍時，被擾動的化學鍍液可以充分接觸到被鍍物W1，同時化學鍍液中的金屬離子會還原成金屬單質析出，而在被鍍物W1的一表面上形成一連續均勻且緻密的第一金屬層W11。實際上，在進行化學鍍之前，可利用噴塗、旋塗、浸塗、網板印刷或轉印等方式，先在被鍍物W1的一表面上形成一觸媒層(圖中未顯示)，用以促進欲鍍金屬離子的還原沈積。觸媒層可根據欲鍍的金屬來選擇適當的觸媒，以鎳或銅鍍層為例，觸媒層可使用貴金屬觸媒，其具體可舉出金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、釕(Ru)等。觸媒層中之觸媒在化學鍍時是作為起始觸媒，一旦有欲鍍金屬離子被還原的金屬單質，便可以進行自催化反應，以繼續催化附近尚未被還原的欲鍍金屬離子。

在形成第一金屬層W11之後，可將帶有第一金屬層W11的被鍍物W1置於一電鍍液中，並在適當的條件下通過第一金屬層W11進行電鍍，以形成一第二金屬層W12。關於電鍍的參數條件，例如溫度、時間、電流密度等，本領域技術人員可根據實際需要進行調整。在本實施例中，第一金屬層W11的材質可以是鎳，第二金屬層W12的材質可以是銅，但本發明不以此為限。

另外，如圖12所示，即便被鍍物W1上具有高深寬比的通孔W13，化學鍍液在擾動單元3的作用下，仍然可以深入通孔W13內，並在通孔W13內形成一連續的第三金屬層W14，而第三金屬層W14可以將內部線路W15可靠地向外導通。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供化學鍍裝置及金屬化基板的製造方法，其能通過“擾動單元能沿一特定方向往復移動，以均勻擾動化學鍍液”以及“擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個葉片呈傾斜設置”的技術方案，以使化學鍍液充分接觸被鍍物，而提高鍍膜的質量和合格率，避免鍍膜厚度 不均勻或鍍膜斷開不連續的情形發生。

更進一步來說，擾動單元上每一個葉片與一相對應的水平面之間具有一預定傾斜角度，因而，其在特定的往復移動頻率和行程下，可以使化學鍍液產生適當程度的擾動，而深入高深寬比溝槽、通孔或類似結構內反應並沉積出高質量的導體結構。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

D‧‧‧化學鍍裝置

1‧‧‧反應單元

100‧‧‧槽口

101‧‧‧第一液體入口

102‧‧‧第二液體入口

2‧‧‧承載單元

3‧‧‧擾動單元

4‧‧‧回收單元

400‧‧‧第一液體出口

401‧‧‧側向開口

5‧‧‧液體循環單元

51‧‧‧液體回流管路

52‧‧‧循環幫浦

53‧‧‧過濾器

6‧‧‧供液單元

600‧‧‧第二液體出口

7‧‧‧液體輸送單元

71‧‧‧液體輸送管路

72‧‧‧輸送幫浦

W1‧‧‧被鍍物

Claims (16)

1. 一種化學鍍裝置，其包括：一反應單元，其用以容納一化學鍍液；一承載單元，其用以承載一被鍍物，且所述被鍍物通過所述承載單元以置於所述化學鍍液中；以及一擾動單元，其設置於所述反應單元內，且能沿一特定方向往復移動，以均勻擾動所述化學鍍液，其中所述擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個所述葉片呈傾斜設置。
2. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其中，所述擾動單元與所述承載單元呈相對設置，且所述擾動單元與所述承載單元之間具一預定距離，所述預定距離為0.5mm至300mm。
3. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其中，所述擾動單元的往復移動頻率為0.1Hz至15Hz，所述擾動單元的每一次往復移動行程為0.3mm至50mm。
4. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其中，每一個所述葉片與一相對應的水平面之間具有一預定傾斜角度，所述預定傾斜角度為15°至85°。
5. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其還包括：至少一回收單元，其與所述反應單元的頂部相互連通，用以回收從所述反應單元的頂部溢出的所述化學鍍液；以及一液體循環單元，其連接於所述回收單元與所述反應單元的底部之間，用以將所述回收單元所回收的所述化學鍍液沿一反重力方向送入所述反應單元。
6. 如請求項5所述的化學鍍裝置，其中，所述反應單元的底部具有一第一液體入口，所述回收單元具有一第一液體出口，所述液體循環單元包括一液體回流管路、一循環幫浦以及一過濾器，所述液體回流管路的一端與所述第一液體入口相互連通， 且另一端與所述第一液體出口相互連通，所述循環幫浦接設於所述液體回流管路上，所述過濾器接設於所述液體回流管路上，且位於所述循環幫浦與所述第一液體入口之間。
7. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其還包括一供液單元，所述供液單元內儲存有新的所述化學鍍液，且所述供液單元通過一液體輸送單元以與所述反應單元的底部相互連通，用以供應新的所述化學鍍液至所述反應單元。
8. 如請求項7所述的化學鍍裝置，其中，所述反應單元的底部具有一第二液體入口，所述供液單元具有一第二液體出口，所述液體輸送單元包括一液體輸送管路以及一輸送幫浦，所述液體輸送管路的一端與所述第二液體入口相互連通，且另一端與所述第二液體出口相互連通，所述輸送幫浦接設於所述液體輸送管路上。
9. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其中，所述反應單元為一反應槽，且所述反應槽的頂部具有一槽口，所述回收單元為一暫存槽，所述暫存槽設置於所述反應槽的一側，且與所述槽口相互連通。
10. 如請求項1所述的化學鍍裝置，其中，所述反應單元為一反應槽，且所述反應槽的頂部具有一槽口，所述回收單元為一暫存槽，所述暫存槽圍繞所述反應槽的外周，且與所述槽口相互連通。
11. 一種金屬化基板的製造方法，其包括：提供一被鍍物；將所述被鍍物置於一化學鍍液中；以及通過所述化學鍍液進行化學鍍，並在化學鍍的過程中利用一擾動單元沿一特定方向往復移動，以均勻擾動所述化學鍍液，而將所述被鍍物均勻金屬化，其中所述擾動單元包括多個間隔排列的葉片，且每一個所述葉片呈傾斜設置。
12. 如請求項11所述的金屬化基板的製造方法，其中，在進行化學鍍的步驟中，所述擾動單元的往復移動頻率為0.1Hz至15Hz，所述擾動單元的每一次往復移動行程為0.3mm至50mm。
13. 如請求項11所述的金屬化基板的製造方法，其中，每一個所述葉片與一相對應的水平面之間具有一預定傾斜角度，所述預定傾斜角度為15°至85°。
14. 如請求項11所述的金屬化基板的製造方法，其中，在進行化學鍍的步驟中，所述被鍍物的一表面上形成有一第一金屬層。
15. 如請求項14所述的金屬化基板的製造方法，其中，在進行化學鍍的步驟之後，還包括通過一電鍍液進行電鍍，以形成一第二金屬層於所述第一金屬層上。
16. 如請求項11所述的金屬化基板的製造方法，其中，在進行化學鍍的步驟中，所述被鍍物的一高深寬比的通孔內形成有一第三金屬層。

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