TWI287631B - Electrode cartridge and a system for measuring an internal stress for a film of plating - Google Patents

Description

•1287631 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電極卡匣，特 田HbVB, 〗疋關於一種具有 用於Ϊ測一電鍍膜之内部應力的應變 有 赍技上r» β 之電極卡Ε及應用 電極卡匣進行量測之一系統。 【先前技術】 用於金屬表面處理， ’對於於電鍍薄膜的 產業，必須將電鑛的

近年來’電鍍技術已被廣泛的運 當所應用電鍍技術的物件尺寸越小時 要求及表現也越高，特別是在半導體 厚度與寬度控制在奈米的刻度。 電流密度、運動速度、 對於電子沉積如電鍍液組成、 偏離原始液體組成 以及電鍍液溫度最佳化情況是必須的，以持續獲得最佳之 電鍍膜。於習知⑽技術中，電㈣的特性會偏移，如即 使於開始電鍍之時已設定最佳化品f，電鍍液組成有時仍

因而導致出對於電鍍槽持續監控的必 須H以維持電鍍膜的穩定特性。一個用來監控電鍍槽的 情況是藉由量測電鍍膜的内部應力（下稱内電鍍應力）。習 知用於量測電鍍膜内部應力的裝置是應用螺旋應力計 (spiral stress meter)下稱螺旋電鍍應力計）。 如第7圖所示，一螺旋電鍍應力計5〇藉由具有一夾持 4 53之支撐軸52以及具有另一夾持部54之一旋轉軸 57以固定一螺旋狀的測試物51。測試物51的内表面（後表 面）塗佈有螢光樹脂，因此電鍍膜僅會形成於外表面（前表 2036-6814-PF 5 *1287631 面）。支撐軸52係具有-中空部之圓柱物件，夾持部㈣ 接於支樓軸52的較低的部分，用以固定測試物51的上部， 旋轉軸57係—細桿，以穿透支撐軸52的中空部的方式旋 轉。旋轉軸57的上部則連接於一致動器％之指針，而下 部則連接於夹持部54。藉由此連接方式，測試物5ι之扭 力可傳遞旋轉軸5 7，進而旋轉致動器5 6之指針。 當螺旋電鐘應力計50放置於一充滿電鍍液之桶中 時，藉由一電源供應器（圖中未顯示）供應—電流於應力計 5〇與一陽極板之間，使電鍍測試物51之前表面，於測試 物51上產生一内應力，且在旋轉軸57產生—最終旋轉量。 致動器56將旋轉量轉換成一扭力角（α)，應力計5〇即可量 得一内電鍍應力（σ)，可透過公式（1)轉換· a = (2k/pt)x(a/d) (1) 其中k是螺旋係數（mm.N/deg)，p是螺旋間距（mm)，t 疋螺旋板厚度（mm)，a是扭力角（deg)，d是電鍍厚度（mm)。 雖然螺旋電鍍應力計50相當高正確性的量測出電鑛 内應力’但是對於相當微小的應力量測是相當困難的，因 為必須依賴肉眼讀取致動器5 6的指針。同時，對於負責的 人將是一種負擔，當他欲應用預定之間距來讀取指針上内 部應力的變化是相當困難的，因為螺旋應力計5〇係即時反 應，再者，因為致動器56的指針係透過人眼讀取，另一個 可能的問題就是讀取錯誤。 當於用肉眼讀取螺旋應力計50上致動器56之指針 時，指針的改變量必須夠大以讓肉眼可以觀察得到，當測 2036-6814-PF 6 -1287631 試物51勁度（stiffness)越小時，則致動器56之指針之旋轉 篁越大。因此，當測試物5 1越薄，則理論上越小的應力則 越量測得到。然而，然而仍然存在一問題，即當測試物51 勁度減小時（厚度變小），無法正確量測電鐘膜的内應力， 原因在於，測試物51的形變量釋放出電鍍膜的内應力，因 而得出一錯誤的較小值，換句話說，螺旋應力計5〇對於電 鍍膜内應力之量測準確度上有其限制。 鲁 另一方面，另一種用於量測電鍍膜的内應力之方法已 被研究出來’其係應用應變規之原理，於一非專利文件中 被揭露於 Yutaka Tsuru et al·之 Measuring system f〇r Mean

Internal Stress in Nickel Film Plated on Copper Substance page 780-784 DENKI KAGAKU Vol. 60 No.95 September 1992. 此方法係應用連接於一陰極板背面之一應變規。此應 變規量測陰極板因電鍍膜内應力所產生之扭度 φ (distortion)(微小的形變量），在此情況下，此種方法根據扭 度計算内應力。 第8圖所示為依據習知應用應變規量測電鍍膜内應力 時’在一電鍍桶中電壓分佈圖。一習知裝置6〇，用於量測 電鍍膜内應力’包括：一電鍵桶6 1、一陰極板C ' 一陽極板 A、以及一遮覆板62。電鍍桶61係充滿電鍍液，陰極板c 與陽極板A則彼此以一距離互相面對；具有特定尺寸之一 穿透孔62a之遮覆板62，則設置於陰極板c與陽極板A之 間。一應變規HG則連接於陰極板c平面部分的背面。 2036-6814-PF 7 *1287631 利用裝置60以正確量測電鍍臈内應力時，必須形成於 陰極板C上作為被電鍍的物件部份能有均勻的電鍍膜，如 第8圖所示’裝置6G因此較提供平行於陰極板c之等麼 線’這是可被理解的，藉由不僅是設置具有穿透孔心之 遮覆板62’且適當調整陰極板c與遮覆板62、以及遮覆板 ，、陽極板A之間的距離來達成。在此情況下，於桶中之 電壓为布即可適當調整，已形成均句的電鐘厚度。 日本公開公報2__G()2598，同樣揭露出—種用於量測 電鐘膜内應力之方法。 然而為了獲得均勻之電鐘厚度，必須調整⑴陰極板c 與遮覆板62、以及遮覆板62與陽極板入之間的距離⑺穿 透孔仏與陰極板C之間的寬度比，以及（3) f透孔62a ’、陰極板C之間於高度方向之幾何關係。當彼此的調整完 成時’有時必須花很多時間，且有時由於不佳的調整因而 無法得到均句的電鍍膜’這種情形在量測非常薄的電鐘膜 應力時常常發生。 P使上述（1)·(3)之調整情況已成功執行，有時會因連 續電鍍的過程中，晤扣Λ立l %極Α產生溶化而使寬度改變，這將導 致等壓線的改蠻，&么、+ μ # 而無法維持相對於陰極C的平行性。在 此情形下，便盔法彳e釗祕* Α “、套传到均勻的電鍍膜與正確量測電鍍膜内 應力。 决士 &電源供應器連接於陰極板C與陽極板Α以供應電 氣離子聚集於陰極c之表面並形成電鍍膜的凹陷 1¾ 〇 〇 々 里凹陷區產生’則無法正確量測電鍍膜内應力。 2036~6814-ρρ 8 •1287631 為解決這個問題，必須準備一用於移除於電鍍膜上所聚集 之氫離子之裝置。關於移除氳離子之方法，包括對於陰極 板c提供振動，以及對於陰極板c散佈泡泡以吹掉氫離 子，然而，使用振動的方法將對應變規的量測產生不好的 干擾，在另一面，泡泡法可能會因為注入泡泡位置的變化 而影響電鍍膜的情況。在此情況下，當針對陰極板C與注 入洞之間的幾何關係需手動調整時，由於微小的幾何差異 性將會導致量測電鍍膜内應力極大的誤差，因而报難去確 保電鍍膜的重複可靠度。 【發明内容】 本發明之目的在於克服上述缺點，且提供一電極卡 E 此卡匿不僅此針對應用應變規於量測電嫂膜内應力， 提供能夠顯示正確且容易的量測，而且提供具有電極卡匣 用於量測電鍍膜内應力之一系統。 本發明之另一目的在於提供應用於量測電鍍膜内應力 之一電極卡&。電極卡匣包括一陰極支撐、一陽極支撐、 一遮覆板、以及一陽極殼；陰極支撐於一電鍍液中支撐一 陰極板，且陰極板具有一電鍍區域背後連接有一應變規。 陽極支撐則於一電鍍液中支撐一陽極板，以使陽極板以距 離陰極板一預定距離相對設置。遮覆板設置於陽極板與陰 極板之間，陽極殼則於電鍍液中環繞陽極板的周圍和末 端。遮覆板具有一穿透孔，且穿透孔係面對電鍍區域，且 具有一幾何形狀以一預定參數相對於電鍍區域之幾何形狀 2036-6814-PF 9 Ί287631 減小設置；-開口則設置於陽極殼，且具有一幾何形狀以 另-預定參數相對於電鍍區域之幾何形狀放大設置。 述之電極卡匣之s又置使得陽極板與陰極板之間不僅 以-預定距離相對設置’並且藉由上述穿透孔與開口所提 供具有—種尺寸±的預定關係。這種設置免除了陽極板盘 陰極板上的沉積精度微調’且同時免除他們彼此間距離的 精調’因而提供對於電鍍膜㈣力較容易之量測方法。

此外，上述電極卡匿可維持陽極殼之開口之固定寬度 (尺寸），儘管由力溶化作用戶斤造成對於陽㈣的寬度= 變’可保持電鍍液裡的電·分布在陰極板的附近保持平 行’換句話說’不會因為陽極板的溶化作用所造成的不好 的結果而來影響電鍍膜的均勻厚度表現。因此，正確且容 易的量測電鍍膜内應力是可能的，陽極板的寬度較佳地、 非必須地5周整大於開口的寬度，以致於陽極板可完全地佔 據開口寬度，即使在因溶化作用而使得陽極板的寬度減小 的情形下。 在此種連結下，電極卡匡之遮覆穿透孔之高度與寬 度軚佳地但非必須地，分別調整至相對於〇·4-〇·8倍的電 鍍區域的部分。同時，陽極殼之開口之高度與寬度，較佳 地但非必須地，分別調整至相對於1.1-1 ·3倍的電鍍區域的 部分，透過這些設置能防止電鍍膜厚度於電鍍區域的附近 形成厚於其他部分的現象。 本發明之另一目的在於提供電極卡匣，更包括一氣泡 應4置’氣泡供應裝置由陰極支撐向相反於陰極板下端 2036-6814-pf 10 •1287631 之一部分延伸，且由此部分注入氣泡。 述可避免㉟整陰極板與氣泡間之相對位置之電極卡 匿，能持續地針對陰極板散佈氣泡，因為可 的Γ兄下防止凹㈣產ϋ確保電_的重複性，= 且谷易的量測電鍍膜内應力。 本發明之另一目的在於提供具有電極卡®用於量測電 :膜内應力之一系統，包括:一電鍍桶、一電源供應器、一

量測裝置、以及-電腦。電鐘桶用於儲存電鑛液，於其中 電極卡Ε支撐陰極板，而陽極板則浸泡於其中，電源供應 裔則電性連接於陰極板與陽極板，且量測裝置則電性連接 於接合於陰極板的應變規，電腦則不僅根據陰極板及電鍍

膜的特性，且根據來自於量測裝置的結果，以計算出電鍍 膜内應力。 X 上述設置有電極卡匣之系統，可提供正確且容易的量 測電鍍膜内應力，歸功於僅將電極置放於電極卡匣内，而 % 無須繁雜的將電極與遮覆板定位即有可能形成均勻的電鍍 膜厚度，在此情況下，系統可提供正確且容易的方式量測 出電鍍膜内應力。 此外，此系統具有電腦可較藉由肉眼觀測之一螺旋電 鑛應力計量測出更微小的内應力的變化，因為由應變規所 發出的訊號係電性進入量測裝置，系統可以電子資料的形 式獲得内應力之改變，再者，由於系統免除了人為錯誤， 因而可提供正確且容易之電鍍膜内應力量測值。 再此種連結下’電源供應器包括如一脈衝式電源供應 2036-6814-PF 11 1287631 器、一父流電源供應器、以及一直流電源供應器。對於電 腦而言將可利用下面（2)之關係式算出電鍍膜之内應力，此 電月1¾可為商用個人電腦或相類似物。 σ= Et26/[3(l-v)dl2] ⑺ 其中σ電鍍膜内應力1陰極板電鍍區域長度（陰極 板厚度E陰極板之揚氏係數v陰極板之波松比^陰極板 之偏量d電鍍膜之厚度 _ 電極卡匣及其系統針對應用應變規於量測電鍍膜内應 力時，提供了能夠顯示正確且容易的量測，在此情況下， 如果能夠根據系統所量測的結果來進行電鍍，必定能持續 獲得最佳電鍍膜之情況。 由於應變規能量測微小的陰極板的形變量，因而可準 確且容易的量測到應用所謂奈米科技所形成的電鍍膜之應 力。 ^ 為使本發明之上述及其他目的、特徵和優點能更明顯 •易丨重，下文特舉具體之較佳實施例，並配合所附圖式做詳 細說明。 _ 【實施方式】 本發明之實施例以下參考圖示進行敘述，相同物件於 不同圖示吟，使用符號係為一致，且並無重複使用情形。； 用於量測電鍍膜之内應力之系統的結構描述 如第1圖所示，用於量測電鍍膜之内應力之—系統 100，包括：一電極卡匣1〇、一電鍍桶20、一量測裝置

2036-6814-PF 12 1287631 以及一筆記型個人電腦4〇。電極卡匣iq設置有一陰極c、 、及陽極A。電鍍桶20用於儲存電鍍液，且量測裝置3 〇 、】電〖生連接於接合於陰極板C的應變規，電腦40則根 據里測裝置30的結果，以計算出電鍍膜内應力，此種連結 係假定量測裝置30具有一直流電源供應器以供應電鍍所 須之電源。

電極卡匣10於電鍍液中支撐陰極C、以及陽極A。電 °卡匣10係浸泡於充滿電鍍桶20的儲藏部22之電鍍液 中。詳見後述。陰極板c以及陽極A的下部則對應的浸泡 於電鍍液中。電極卡厘1〇藉由由電極卡g ι〇邊側延伸之 凸緣以支撐於儲藏部22之—上表面22a，藉由這種方式， 丟°板C以及陽極A的上部則曝露於電鍍液之上。關於電 鍍卡匣10之結構細部描述則參考第2圖後述。 電源線E電性連接於陰極板c以及陽極a的上部，以 供應«於陰極板c以及陽極A。應變規hg連接於陰極 板見第2圖），且電性連接於量測裝置％，關於陰極板^ 以及陽極A之結構細部描述則參考第2圖後述。 電錢捅20,内設有電極卡厘1〇作為館存電鑛液之桶 子’且包括：一基座21、以及一儲藏部22,其中基座21是 用於支撐儲藏部22之一基座結構，且儲藏部Μ是具有一 上開D之直角平行管型之結構’並具有一中空部22b，以 充滿電鍍液（未顯示）。 电徑下度10以及電鐘 、 w %叫—π平父住地，但非必須地， 由玻璃或塑膠材料所組成， 取坆二材枓並不易受電鍍液如丙

2036-6814-PF 13 1287631 烯（acryl)、聚丙烯（p〇iypropyiene)、氟樹脂（flu〇r〇resin)所 腐蚀0 1測裝置30用於根據連接於陰極板c之應變規HG(見 第2圖）電阻值之改變（電壓訊號）來量測陰極板c之扭曲 值’ ϊ測裝置30設置有等效電路（惠斯同電橋Wheatstone bridge)具有應變規HG，例如可根據應變規HG電阻值之改 變來量測陰極板C之扭曲值，再者，量測裝置3〇係可以透 _ 過連接線K將測得知扭曲訊號傳輸至個人電腦4 〇。 藉由設置一直流電源供應器，量測裝置3〇能供應電流 至陰極板C及陽極板A。一供應電流及其週期時間則傳送 至個人電腦40，以用於計算一電鍍膜之一厚度等等。藉由 控制量測裝置30之直流電源供應器可進一步根據電流及 其週期時間以決定供應電源，來使所形成之電及其週期時 間至個人電腦40。電腦4〇則根據量測裝置3〇量侧陰極板 c扭曲的結果，以計算出電鍍膜内應力。個人電腦透過 • 連接線&電性連接於量測裝置30,可接收量測裝置3〇所 量測到之資料。個人電腦40藉由前述之表達式（2)，並根 據應文規HG之量測結果（扭曲值）、陰極板c(電鑛區域cp) 之特徵值（厚度、長度、揚氏係數、波松比等）、以及電鍍 膜之特徵值（厚度），來計算出電鍍膜之内應力。内應力口 以圖表形式顯示以幫助量測人員對於電鍍膜内應力有較佳 之了解。 田在此連結下，個人電腦40可選擇性地根據量測裝置 3〇 1得之一扭曲量（ε)以計算出偏移量（δ)，所使用的關係式 2036-6814-PF 14 1287631 係進一步藉由實驗得到。 電極卡匣之結構 參考第2-6圖，描述電極卡匣1〇之結構，如第2_6圖 所不，電極卡匣10包括一陰極支撐u、一陽極支撐12、 一遮覆板13、一陽極殼14(見第5圖）、一氣泡供應裝置15、 以及連接11 _ 1 5元件之一連接部16。 φ 陰極支撐U包括一主要部Ua、凸緣llb，llc、一陰極 缝iid、以及一螺桿lle，當電極卡匣1〇浸泡於電鍍液中 時，陰極支撐11用於支撐插在陰極縫Ud上之陰極板c。 主要部11a，相似於直角平行管狀，具有凸緣ub，llc, 由他們的側向端縱向延伸。當電極卡匣1〇浸泡於電鍍桶 20中時，凸緣llb，Uc位在儲藏部22之上部，以支撐 電極卡匣10(主要部lla)。 陰極縫iid上之插有陰極板c，於主要部Ua之中間 φ有鑽孔（見第4A圖），且主要部lla具有螺桿lle，用於調 整陰極板C垂直位置的調整與固定。 藉由凸緣iib，iic，具有插在陰極縫lld上之陰極板c 之陰極支撐11，透過螺桿11 e固定，位於電鍍桶2〇之上部 22a。藉由這這種方式，可將主要部Ua安裝至儲藏部22 之中空部22b上。陰極板c係藉由主要部丨丨a所支撐，以 使陰極板C下部浸泡於電鍍液中而上部位於電鍍液表面之 上。 以下描述藉由陰極支撐11所支撐之陰極板C。 2036-6814-PF 15 ^287631 陰極板C形狀類似於長條板（長方條），由導電材料製 程以作為電鍍物件。於電鍍板C之一端，欲電鍍之一電㉟ 區域CP形成於上，以使電鍍模形成於其上。電鍍區域Cp， 舉例來說，可藉由應用一電鍍絕緣層於陰極板C上，但除 了電鍍區域CP外。電鍍區域CP的背面則接有應變規HG， 用於置測陰極板C之扭曲度。陰極板C係裝置於陰極縫工Η 上，以使電鍍區域CP直接朝向下方。陰極板C的位置係 可藉由螺桿Ue調整，以致於電鍍區域CP位置以垂直面對 於遮覆板13之穿透孔13a。在此連結關係下，可選擇地準 備一突出物至陰極板c的上部來免除垂直調整。此突出物 係較佳地，但非必要地形成以當突出物進入舆主要部Ua t表面接觸時，使得電鍍區域cp之中心於垂直方向上，同a 時與穿透孔13a與陽極殼14之一開口 14a中心一致。電源 線E來自於量測裝置3〇之直流 、/、 Ρ ^ σ 电你伢應盗，連接於陰極板 L之另一端上。 雖然陰極板C之-厚度⑴於本發明中並未限制，一較 貫施值為25mm。至於揚氏係數⑻與 板C材料本> ㈣p 训為陰極 =支樓12，包括:一主要部12a、凸緣12b，i ，一％極縫12d。陽極支擇12用於切於電鑛 在陽極縫12d上之陽極板A。 托士 W , 牙1 2結構上相似於陰 °支撐11除螺桿lie之外，陽極支 物。 牙12並不具有此對應 陽極支撐12之主要部12a，形 類似於矩形平面六方 2036-6814-PF 16 Ί287631 ^透過—連接部16〇6a，i6b見第3圖）以—敎距離機械 連、，，。於陰極支撐11之主要部山。此距離係可調整以使電 鍍膜厚度均勻。由主要部12a兩端延伸之凸、緣12匕，仏，則 4於電鍍桶22之上端部22ae陽極縫12d於垂直方向穿越 主要部⑴，面對陰極縫lld。當陽極板A插入於陽極縫 12d時’將會面對陰極板c。 以下描述藉由陽極支撐Π所支撐之陽極板c。 一陽極板A形狀係由導電材料製成之長條板(長方條)之 -電極，相類似於一般可溶解於電鍍液之材料。例如 韓電鐘的情況下則選用鎳金屬家族，如果陽極板A不可溶 =則可選用不同於電鍍液之材料。當接觸形成於陽極縫 下的陽極殼14(第5圖）時，陽極板A係被垂直支擇。 m為—板狀構件，且放置於陽極板入與陰極板 之間，於-特定位置具有一穿㈣i3a(_ 4a 於電鍍區域〇>之於陰極板c的幾何形狀。具有穿透孔= 板連1Γ周整電錢液中電遷分布以平行陰極板C，且遮 覆板連接於連接部16c及16d的邊面，而連 _下端部都連接於-連接部％。遮覆板13之垂直$ =等於-長度由陰㉟支樓u主要部iu之下表面到連' /而/之—上表面的距離。在此情形下，相對於陽極板 …’-封袋形狀除了由主要部Ua，再加上連接^ 16C，16d，16g所形成係受到遮覆，除了穿透孔13a之外一 電鍍液的表面低於遮覆板13的上端時，或許不 ： 13之上端接觸主要部Ua之下表面。 ‘，、、是板

2036-6814-PF 17 1287631 士第5圖所不，具有底座環繞陽極板a及 陽極殼Η為-桶狀構件，且由陽極支㈣之主要= 之:表面延伸。陽極殼14之一中空部^，用於聯繫於主 要邛12a中之陽極縫12d，能環繞於透過陽極縫ud之一 :開口插入之陽極板A。在其面對陰極板c之邊面，陽極 殼μ具有一開口 14a，幾何形狀類似於電鍍區域(本實 細例中為矩形），且與中空部14b聯繫。開π 14a以面對遮 覆板13之牙透孔13 a之形式形成（中心相一致） 、 以下藉由第ό圖描述陰極板c之電鍍區域cp、遮覆板 13之穿透孔13a、以及陽極殼14之開口 14a之幾何關係。 第6圖描述電鍍區域CP、穿透孔na、以及開口 重疊情形之前視圖。 如第6圖所示，電鍍區域cP、穿透孔i3a、以及開口 14a位置設置由電極卡匣1〇前端視之係彼此一致。 遮覆板13之穿透孔13a經調整以一特定減小刻度類似 於電鍍區域cp之幾何形狀，在此連結下，穿透孔13a之寬 度與南度較佳地，但非必須地，適合用〇·4_〇·8倍之電鍍區 域之大小。例如，假定一減小刻度為0·7時，穿透孔13a 之高度與寬度為： ^2^0.7xbj 5 其中ai是電鍍區域CP之縱向長度（寬度），bi是電鍍 區域CP之侧向長度（寬度），a2是穿透孔13a之縱向長度（寬 度）’ h是穿透孔13a之側向長度（寬度見第6圖）。 2036-6814-PF 18 1287631 陽極殼14之開口 14a係以一特定放大刻度調整類似於 電鍍區域CP的幾何形狀。在此連結下，開口 14a之寬度與 高度較佳地，但非必須地，適合用1 · 1 -1.3倍之電鍍區域之 大小。例如，假定一放大刻度為1.2時，開口 14a之高度 與寬度為： 汪3== 1 · 2 X ai ， b3 = 1.2xbi » 其中是開口 14a之縱向長度（寬度），b3是開口 Ma 之側向長度（寬度）（見第6圖）。 應用於電鍍區域CP之一進階設置，穿透孔i 3a與開口 14a由上述刻度組成，只要陰極板c安裝於電極卡匣ι〇 内，即可得到電鍍膜之均勻厚度。 氣泡供應裝置1 5，由相對於陰極板c之下端之相反位 置注入氣泡，包括一筒狀連接埠15a、一空氣供應路徑 15b、以及注入孔15c。 如第2圖所示，筒狀連接埠15a為一圓柱狀構件，由 陰極支撐U主要部lla之上表面突出。筒狀連接埠Ha採 用來自於一空氣幫浦（未顯示）之一圓筒（未顯示）。透過空氣 供應路徑15b，空氣可由空氣幫浦傳送至陰極板。之下端 部’由筒狀連接埠15a之一中空部，經過主要部山、連接 部延伸至連接部m孔15e則由空器供應路徑 15b牙透面對於陰極板c下端部之連接部％。藉此方心 注入孔15c可用於朝向陰極板c注入氣泡。 當氣泡透過注人孔15e撞擊f㈣域⑺時，將會帶有 2036-6814-PF 19 1287631 聚集於電鍍膜表面之氫離子。因此將可防止氫離子聚集於 電鏡膜的表面，亦即可防止凹陷產生。當注入孔i 5 C位置 固定時，便不怕陰極板C與注入孔i 5c之相對位置改變偏 移’可改善電鍍膜之重複性。 如第2圖所示’連接部1 6係為連接構件及組合構件， 並以特定距離的情況設置。一為陰極支撐n與陽極支撐 12之組合、一陰極支撐11與遮覆板13之組合，另一則為 φ 陽極支撐12與遮覆板之組合，只要用於固定及附著之 材料不會溶於電鍍液中，則可選擇任何形式之連接方式， 如黏著、嵌合、以及用螺桿固定等。 連接部16a及1 6b以一特定距離連接陰極支撐丨丨與陽 極支撐12，因而提供一所需距離位於陰極支撐u與陽極 支撐12之間。在此連結下，如果陰極支撐η與陽極支撐 12係一體成形製作，則免除連接部i6a及16b之設置，不 同於本實施例中所示之兩支撐u及12分開設置的情形。 φ 在之前的情況，縫lld，12d的位置係可調整以使陰極板c 與陽極板A獲得所需距離。 連接部16a及16b由主要部11a下表面延伸向下，以 支撐遮覆板13，連接部16a及16b下端藉由連接部igg連 接，於本實施例中，空氣供應路徑1 5b及注入孔1 5c形成 於連接部16c及16g。並不需要精緻構件以供應氣泡，因 而卡匣10結構得以簡化及方便製造。 連接部16e及16f主要部12a下表面延伸向不，連接 部16h及16i則連接16c及16d與16e及I6f之端點，藉此 2036-6814-PF 20 1287631 情況，連接於16c及I6d之遮覆板13則更安全地被支撐 住，連接部16e及I6f之較低端及陽極殼14之下端並未連 接，但分別有極深的裂缝形成於連接部l6e與陽極殼14之 間，以及連接部16f與楊極殼14之間。若一陽極袋（an〇de bag)(未顯示）利用這些裂縫而安裝於陽極殼14上，則可防 止陽極黏液（anode slime)於電鍍過程中產生於陽極板上。 使用電極卡匣之方法 以下參考第2-6圖描述使用電極卡匣1〇之方法。

首先，一陰極板C，具有一應變規HG連接於電鍍區 域CP 之後表面，插入於一陰極支撐u之陰極縫lld，在此 過程中，陰極板C於插入時，除了接近電鍍區域的一 端直接向下，同時，電鍍區域cp係面對於一陽極板A。而 且陰極板C藉由一螺桿i i e調整以致於電鍍區域cp中心 φ 與遮覆板13之穿透孔i3a以及陽極殼14之開口 14a之中 心一致0 陽極板A插入於一陽極支撐12之陽極鏠12d，陽極板 A接著插入陽極殼14之與陽極縫i2d聯繫之一中空部14b 中。當位於中空部14b之底面時，陽極板A係藉由陽極支 撐12所支撐。 因此，陽極板A與陰極板C之間不僅以一預定距離相 對設置，並且電鍍區域CP、穿透孔13a、以及開口 ua以 滿足一特定幾何關係之方式設置，這種設置免除了陽極板 2036-6814-PF 21 1287631 身 A與陰極板C上的沉積精度微調，且同時免除他們彼此間 距離的精調，因而提供對於電鍍膜内應力較容易之量測方 法。 當電鍍液與陰極板C之間得溫度差很大時，較佳地， 將陰極板C之溫度調整至接近電鍍液之溫度。一預熱例子 — 為透過將陰極板C泡於一裝有水之管内，在浸泡至充滿電 鍍液之電鍍桶20中。藉此方式，可減小由於溫度變化所造 φ 成陰極板C之變化形變，而可量測到純粹來自於電鍍膜厚 度所造成之形變變化。於電鍍桶20中預熱管之設置容許陰 極板C可具有接近於電鍍液之溫度而無須精細的裝置。 接著，陽極C與陰極A設置於内之電極卡匣i 〇，浸泡 於儲存於電鍍桶20中之電解液内。電極卡匣1〇之凸緣 Ub，llc，12b，12c位於儲藏部22之一上端部…，以致於僅 有電極卡匿之一下部浸泡於電鍍液中，但是其上部接有電 源線E來自於-電源供應器，且連接至陰極板〇及陽極板 φ A之上端部，保持於電鍍液面之上。 用於篁測電鍍膜内應力系統之方法 乂下將藉由第1圖描述藉由量測電鍍膜内應力 100之方法。 首先電I緣E來自於一直流電源供應器（量測裝置 3曰0)’連接至置於電鍍桶2G中之電極卡g 1G之陰極板c及 曰-板《上端4，可供應電源至陰極板C及陽極板A之 間0

2036-6814-PF 22 *1287631 連接於陰極板c之—應變規hg 置3〇,因此，可量測陰極板c之-扭曲1連接於置側裝 來自於一空氣幫浦（未顯示）之一 一圓筒連接埠15a。而用私欲 ®涛（未顯示）連接於 於陰極板下端部之注入孔15c以 、匕相反 /主入’可防止凹陷报土、 電源藉由量側裝置30之運作 '。 板A，進而開始量測陰極板c ^ ㈣ 連接緩κ值、、， 又。里測資料將透過 逆稷綠Κ傳达至個人電腦4〇。 個人電腦40將利用下面⑺之關係式，並藉 之資料與是先輸入關於電鍍液與陰極板。之特徵值，以: 出電鍍膜之内應力。 # σ= Et25/[3(l.v)dl2] ⑺ 其中σ電鍍膜内應力i陰極板電錢區域長度士陰極 板厚度E陰極板之揚氏係數v陰極板之波松比s陰極板 之偏量d電鍍膜之厚度。 上述裝設有-應變規HG之一系統100能夠顯示正確 且容易的量測。 因為不需要如螺旋電鍍壓力計5〇 一樣用肉眼讀刻 度，系統100將可得到較佳之準確度。 由於應變規能量測微小的陰極板的形變量，因而可準 確且容易的量測到應用所謂奈米科技所形成的電鍍膜之應 Λ ° Λ 本發明並不限定於上述之實施例中，且可能應用於修 改模式。 ' 2036-6814-PF 23 1287631 舉例來說，雖然電極卡匠10具有分為複數個部分之一 連接部16，亦可省略連接部16e、l6f、i6h、w，只要遮 覆板被安全地支樓。 雖然本發明之電極卡匿10具有凸緣llb、uc、m、 12c，亦可省略這些凸緣，只要電極卡厘1〇受到支撐，以 使陰極板C與陽極板A之端部能保持於電鐘液表面之上。 雖然本發明電極卡匣1 〇之陽扠如t & υ之刼極殼14截面積為矩形， 亦可能應用任何形狀如圓形、橢圓形、多邊形只要開口w 的尺寸與幾何關係能是當調整即可。 更不用說，本實施例之系統100，具有一電源供應裝 置於-量測裝置30内，事實上，可以分開設置。 雖然於本發明之系統1〇〇内，由量測裝置3〇所量得之 陰極板c之扭曲量⑷被送至個人電腦4〇，仍有許多其他選 擇方式。 ' 一為當計算形變量⑷時’量測裝置送出一電阻改變量 (▽ R)至個人電腦40 ;另一鐘引丨或旦、目丨姑m 曰 卜 为種則為里測裝置30根據一扭曲 量值⑷計算出一形變量（δ)在送至個人電腦4〇。 雖然於本實施例φ夕·^ ，Λ Λ , JT之糸統100,個人電腦根據公式（2) 來計异電鐘膜的厚度，亦可應用其他關係式，只要能藉由 一扭曲量（形變量）換算出一應力值。 曰 雖然本發明所使用之電極卡E 10並非一般典型使用 物’但是亦可應用於當非電鐘應用時，僅用於支推陰極板 C於電鍍液中。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以

2036-6814-PF 24 ^87631 限疋本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 7 =範圍内，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保 痩範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示本發明用於量測電鍍膜内應力之系統的 不意圖； 鲁 图係表示裝没有陰極板與陽極板之電極卡匣及電 鍍桶之示意圖；

A-A 孔、 第3圖係表示電極卡匣之六個視角圖； 第4A 4C圖係分別表示由第3圖中之上視圖沿著 、Β·Β、C-C線之剖面圖；^圖係表不第4C圖中沿著D_D線之示意圖； 十 圖係表不於陰極板電鍍區域部分、遮覆板穿透 以及陽極殼開口彼此間之幾何關係圖；

;以及 變規於電鍍桶中量 ，丁、々疋电緞m 第8圖係表示應用習知裝置i 測電鑛膜内應力之電壓分布圖。 【主要元件符號說明】 10〜電極卡g 11〜陰極支撐 1 la〜主要部 llb，llc〜凸緣

2036-6814-PF 25 •1287631 lid〜陰極缝 lie〜螺桿 12〜陽極支撐 12a〜主要部 12b，12c〜凸緣 12d〜陽極缝 13〜遮覆板 13a〜穿透孔 14 a〜開口 14b〜中空部 15〜氣泡供應裝置 15a〜筒狀連接埠 15b〜空氣供應路徑 15c〜注入孔 16(16a-j)〜連接部 20〜電鍍桶 2 1〜基座 22〜儲藏部 22a〜上端部 22b〜中空部 3 0〜量測裝置 40〜個人電腦 50〜螺旋電鍍應力計 51〜測試物 2036-6814-PF 26 1287631 52〜支撐軸 53〜夾持部 5 4〜夹持部 5 6〜致動器 57〜旋轉軸 60〜習知裝置 61〜電鍍桶 62〜遮覆板

6 2 a〜穿透孔 100〜系統 al〜電鐘區域之縱向長度（寬度） a2〜穿透孔之縱向長度（寬度） a3〜開口之縱向長度（寬度） A〜陽極板 C〜陰極板 CP〜電鍍區域 HG〜應變規 E〜電源傳輸線

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Claims (1)

1. -1287631 十、申請專利範圍： 1. 一種電極卡E，用於量測_電鑛膜之_内應力，包括· 一陰極支撑，用於-電鑛液中切—陰極板，其中該陰 極板具有一電鍍區域且背後連接有一應變規； 一陽極支撐’用於該電㈣中支#_陽極板，以使該陽 極板以距離該陰極板一預定距離相對設置； 一遮覆板，設置於該陽極板與陰極板之間；以及 -陽極殼’環繞於該電鍍液中該陽極板的周圍和末端， 其中該遮覆板具有一穿透孔’且該穿透孔除面對該電鍍區 域外’並具有一幾何形狀以一第—預定參數相對於電鑛區 域之幾何形狀減小設置，且其中一開口設置於該陽極殼 上且具有-幾何形狀以第二預定參數相對於電鑛區域之 幾何形狀放大設置。 、2·如中請專利範圍第1JS所述之電極切，更包括一氣 泡供應袭f #中該氣泡供應裝置由該陰極支撐向相反於 該陰極板之-下部延伸，且由該下部注入氣泡。 3.種用來里測電鍍膜之内部應力的系統，該電鍍膜電 鐘於如中請專利範圍1或2之該電極卡E，包括： ▲電鍍桶肖於儲存一電鑛液，於其中該電極卡ϋ支撑 該陰極板，且該陽極板浸泡於該電鍍液中； 電源i、應為，電性連接於該陰極板與該陽極板； 里測裝置，電性連接於接合於該陰極板的一應變規， 以及 2036-6814-PF 28 1287631 一電腦，用於根據來自於該量測裝置的結果、該陰極板 與該電鍍膜的特性以計算出該電鍍膜之該内應力。

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