TWI392773B - 移除基板表面過量金屬之電解裝置及應用該裝置以移除過量金屬之方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種移除基板表面過量金屬之電解裝置及應用該裝置以移除過量金屬之方法，且特別是有關於一種可連續且非接觸式地移除基板表面過量金屬之電解裝置及移除方法。
隨著全球個人電腦、消費性電子產品及通訊產品不斷要求輕薄短小更要具備高效能的趨勢下，電子晶片不但被要求電子特性要好、功能要多、整體體積也要愈小。隨著晶片級尺寸封裝(CSP)技術的成熟，目前系統封裝(System in Package，SiP)已然成為封裝技術的主流。系統封裝可將不同功能的晶片、被動元件或是其他模組進行構裝，以使電子產品具備更多的功能。系統封裝也包括了不同技術如平面型的多晶片模組封裝、或是為節省面積將不同功能晶片堆疊(Stack)起來的3D堆疊封裝等等，都屬於系統封裝(SiP)技術的發展範疇。另外，在縮小整體體積的產品趨勢下，積體化線路間距越來越小，要想在基板上高效率地佈置走線也變得越來越困難，因此將被動元件或線路設計內埋至基板內的設計係因應而生，此種具有電性功能的載板，稱為整合性基板(Integrated Substrate)或功能性基板(Functional Substrate)。
不論是使用傳統基板(如印刷電路板)、或是內埋有被動元件和/或線路設計的內埋式線路基板的電子產品，在製作產品過程的一連串步驟中，去除多餘的導電材料以使導電材料減薄或平坦化係屬常見和必要步驟之一。目前廣泛應用的幾種去除多餘導電材料的方式，例如機械式磨削(mechanical grinding)、化學液浸蝕、化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)、或接觸式電解等方式。然而這些現有操作方式各有其缺點。
以下係以一種應用兩種平坦化方式之傳統製程作說明，其步驟包括：先應用機械式磨削方式進行多餘導電材料之減薄，再應用化學液浸蝕方式蝕刻剩餘金屬部分，以達平坦化。
請參照第1～3B圖。第1圖係繪示傳統利用機械式磨削過厚金屬層之示意圖。第2A～2D圖係繪示第1圖中金屬層經多次研磨減薄步驟之示意圖。如第1和2A～2D圖所示，基板110(如印刷電路板PCB)上的介電層圖案120係被厚厚的金屬層130覆蓋，利用一磨輪(grinding wheel)140對金屬層130表面高速旋轉，以進行多次微小深度的研磨。其中沿著第1圖中線2A～2D分別代表磨輪140在金屬層130表面的不同次研磨位置，研磨後之金屬層表面係分別對應地顯示於第2A～2D圖之130a~130d。經過機械式磨削後，原本如第1、2A、2B圖所示之凹凸表面，雖然在第2C圖中已呈現平整，但為使後續平坦化製程(如化學蝕刻)更容易進行，係繼續研磨金屬層表面130c使其厚度再減薄，而呈現如第2D圖所示之金屬層表面130d。之後，將經過機械式磨削之第2D圖元件浸置於含有化學蝕刻液150之槽器，如第3A圖所示，利用化學液浸蝕方式蝕刻多餘金屬層，最後如第3B圖所示，經過化學蝕刻後之金屬層達到平坦化，即金屬層表面130d與介電層圖案120表面齊平。
然而，在進行機械式磨削以去除多餘導電材料時可能會產生研磨殘渣、產生應力不平均而集中某處使元件變形、或磨傷甚至產生裂痕等問題。而利用化學液浸蝕方式其平坦化之均勻度(uniformity)有限，且難以控制蝕刻終點及無法選擇性地進行區域蝕刻。
至於化學機械研磨(CMP)則是結合了機械式磨削和化學液浸蝕兩種特點，其作法主要是將待加工件壓在旋轉之彈性襯墊(研磨墊)上，利用相對運動加工之拋光技術，將具有腐蝕性之加工液供給到待加工件上，當工件進行腐蝕加工(化學性)時，同時供給超微磨粒(直徑100奈米以下)拋光(機械性)材料，對待加工件之凸部進行選擇性的研磨操作，故稱化學機械研磨。因此，化學機械研磨出現的缺點綜合了前述兩種方式之問題，包括產生微粒(Particle)、研磨殘渣、研漿(slurry)殘渣、磨傷(scratch)、裂痕(crack)、凹痕(recess)、浸蝕(erosion)、空洞(void)和製程不安定性等缺點，都會影響元件良率。
本發明係有關於一種移除基板表面過量金屬之電解裝置及應用該裝置以移除過量金屬之方法，利用連續但非接觸式之電解裝置進行電解反應，使過量金屬可連續地被移除，且基板不會產生變形，金屬也不會被過度蝕刻。
根據本發明，係提出一種移除基板表面過量金屬之電解裝置，包括：一電解槽(electrolysis bath)，包含一電解液；一輸送系統(transportation system)，設置於電解槽處，用以傳送一基板自輸送系統之一上游端往一下游端移動，其中基板係浸沒於該電解液中；一陽極滾輪(anode roller)，對應設置於電解槽處，且陽極滾輪係位於輸送系統之上游端；一陰極滾輪(cathode roller)，位於輸送系統上方並設置於相對陽極滾輪之下游處，且陰極滾輪之底部係部分浸漬於電解液中；至少一遮蔽板(shielding plate)，位於陰極滾輪之下游且遮蔽輸送系統之下游端。進行電解時，陽極滾輪係與基板之一表面接觸，陰極滾輪則與基板表面呈一距離。其中，與陽極滾輪接觸後之基板表面在往輸送系統之下游端時，於移動至遮蔽板之前係可與陰極滾輪之間產生一電場，以進行電解。
根據本發明，再提出一種移除基板表面過量金屬之電化學設備，至少包括兩組連續式電解裝置。每組連續式電解裝置係包括：包含一電解液之一電解槽；設置於電解槽處之一輸送系統，用以傳送一基板自輸送系統之上游端往下游端移動，其中基板係浸置於電解液中；一陽極滾輪，設置於輸送系統上方並部分浸置於電解槽內，且陽極滾輪係位於輸送系統之上游端；一陰極滾輪，位於輸送系統上方並設置於相對陽極滾輪之下游處，且陰極滾輪之底部係部分浸漬於電解液中；和至少一遮蔽板，位於陰極滾輪之下游且遮蔽輸送系統之下游端。進行電解時，陽極滾輪係與基板表面接觸，陰極滾輪則與基板表面呈一距離。其中，兩組連續式電解裝置係獨立設置，基板係於一組電解裝置內一次電解後再移至另一組電解裝置進行二次電解。
根據本發明，係提出一種移除基板表面過量金屬之方法，包括步驟：
提供一電解裝置，包括：
一電解槽，包含一電解液；
一輸送系統，設置於電解槽處並具有一上游端和一下游端；
一陽極滾輪，設置於輸送系統上方並部分浸置於電解槽內，且陽極滾輪係位於輸送系統之上游端；
一陰極滾輪，位於輸送系統上方並設置於相對陽極滾輪之下游處，且陰極滾輪之底部係部分浸漬於電解液中；和
至少一遮蔽板，位於陰極滾輪之下游且遮蔽輸送系統之下游端；
置放一基板於輸送系統處，且基板浸沒於電解液中；
使該基板自輸送系統之上游端往下游端移動；和
令陽極滾輪與基板之表面接觸使其呈陽極電性，而位於陽極滾輪後方之陰極滾輪係與基板之表面呈一距離，陰極滾輪係與呈陽極電性之基板表面之間形成一電場，以將基板表面上之過量金屬電解去除。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明係提出一種移除基板表面過量金屬之電解裝置，以及應用該裝置以移除過量金屬之方法，主要利用連續但非接觸式之電解反應，不但使過量金屬可連續地被移除，基板不會因應力集中而產生變形，且電解過程中亦不會過度蝕刻金屬，可控制蝕刻終點，因此應用本發明方法之基板在去除金屬後仍保持良好之外觀與電性，不會影響元件良率。再者，本發明所提出之連續式電解裝置，可廣泛地應用在各種尺寸和不同態樣之基板，包括大、小、厚、薄等各種基板，而電解裝置中之電解速率亦可依照欲去除之金屬厚度作適當設定和調整，以達到最大電解效率，十分彈性。
以下係根據本發明提出實施例，以詳細說明本發明之移除基板表面過量金屬之電解裝置及應用該裝置以移除過量金屬之方法。然而實施例中所提出之裝置與方法僅為舉例說明之用，並非作為限縮本發明保護範圍之用。再者，實施例之圖示僅繪示本發明技術之相關元件，省略不必要之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。另外，本發明可適用於各種態樣之基板和移除不同種類之金屬，例如移除一內埋式線路基板表面之過量金屬銅。
請參照第4圖，其繪示依照本發明第一實施例之電解裝置之示意圖。本發明用以移除基板表面過量金屬之方法主要是提供至少如第4圖所示之一連續式電解裝置20，令待處理之基板在特殊設計的電解裝置20中連續地輸送和進行電解反應後，可達到移除表面過量金屬之目的。再者，於第一實施例中係使用單一組電解裝置進行電解反應。
根據本發明之第一實施例，水平設置的連續式電解裝置20主要包括一充有電解液210之電解槽(electrolysis bath)21、一輸送系統(transportation system)22、一陽極滾輪(anode roller)23、一陰極滾輪24和至少一遮蔽板(shielding plate)25。
如第4圖所示，輸送系統22係設置於電解槽處，例如浸設於電解液210中，用以傳送一基板30自該輸送系統22之一上游端(如圖中之左端)往一下游端(如圖中之右端)移動，移動方向如圖中箭號R所示。輸送系統22的構件和有許多種類，在此實施例中係以常見的連續輸送方式作說明，例如包括：用以承載一待處理基板30之一支撐板(supporting plate)221；對應支撐板221兩側設置之一組導軌(guiding rail)(未顯示)；和多組間隔排列的輸送滾輪(guiding rollers)224。輸送滾輪224係對應設置於支撐板221下方，使支撐板221可沿著導軌連續地移動而水平傳送基板30。其中，放置於支撐板221上的基板30係浸沒於電解液中。然而輸送系統22之詳細構件與設計並不限於此實施例之說明，只要能使基板30在電解裝置20中能連續地輸送並配合進行以下所說明之反應，即可應用於本發明。
陽極滾輪23係設置於電解槽21處且位於輸送系統22之上游端。較佳地，陽極滾輪23係設置在相對於陰極滾輪24的上游處。陽極滾輪23之設置方式例如是位於輸送系統22上方並部分浸置於電解液210中，或如實施例圖所示全部浸置於電解液210中，本發明並沒有特別限制。
陰極滾輪24，係位於輸送系統22上方且較佳地設置於相對於陽極滾輪23之下游處，且陰極滾輪24至少一部分(例如底部部分)浸漬於電解液210中。在本發明之較佳實施例中，陰極滾輪24的軸承(shaft)241係位於電解液210的液面上方，且陰極滾輪24之半徑係大於陽極滾輪23之半徑。
另外，由於進行電解時，陽極滾輪23與基板30接觸，但陰極滾輪係與基板30表面保持一距離(即不與基板30接觸，後續會有詳細說明)，因此在電解裝置20中，陽極滾輪23到支撐板221之垂直距離係小於陰極滾輪24到支撐板221之垂直距離。至於陽極滾輪23和陰極滾輪24之間的實際水平距離D2係視不同的應用條件而定，例如可依照施於電解裝置20之電壓和總電流大小將水平距離D2調整至一最佳值，以達到其預定之應用效果。
請同時參照第4圖和第5圖。第5圖係為第4圖之陽極滾輪、陰極滾輪和基板之局部放大示意圖。進行電解時，係使浸泡於電解液210中的基板30在輸送系統22的傳送下，自上游端往下游端連續地移動，且陽極滾輪23與基板30之待處理表面(即具有待去除金屬)接觸，使基板表面之金屬呈陽極電性。而至少一部分浸漬於電解液210中的陰極滾輪24則與基板30之待處理表面相距一距離D1(兩者不接觸)。當具陽極電性的基板30表面移動至靠近陰極滾輪24的下方處，則可與陰極滾輪24之間形成一電場(如虛線箭號所示)，以將基板30表面上的多餘金屬34溶解去除，並還原沈積在陰極滾輪24之表面上(又稱反電解，de-plating)，而達到移除基板表面過量金屬的目的。
在第5圖中，係以一內埋式線路基板作為實施例說明時之基板態樣。製作內埋式線路基板時，例如是在芯板31上的厚樹脂層32處定義出溝槽321，並覆蓋導電金屬34於厚樹脂層32上方以填滿溝槽，在溝槽321內之金屬則構成基板之線路圖形。因此，在製作過程中應用本發明之實施例即可迅速且不損傷線路與基板的情況下，順利地移除基板表面過量的導電金屬34，使溝槽內之金屬和樹脂層32表面可位於同一平面，如第5圖中右方所示之基板結構(已去除基板表面過量金屬)，而形成表面平整且厚度薄之一內埋式線路基板。當然，本發明可應用在各種態樣之基板，包括如圖所示之內埋式線路基板30、或其他態樣之基板，並不特別限制何種結構之基板才可應用本發明以去除基板表面過量金屬。
另外，進行電解時，陰極滾輪24與基板30表面相距之距離D1係與反電解速率成反比，即距離D1越小，反電解速率越快。當然，通入的電流密度1越大，反電解速率越快。另外，基板30在輸送系統中的移動速度V係可根據實際應用所需之反電解速率(想去除的金屬厚度)而計算出一較佳值。因此，距離D1、電流密度I和移動速度V等多項參數在此並不限定於一定值，而是視應用所需作適當設定。
再者，由於基板30表面上的多餘金屬溶解後會往陰極滾輪24方向移動而還原沈積在陰極處，因此設置陰極滾輪24時，係使其軸承241較佳地高於電解液210之液面，不與電解液210液面接觸，以避免還原後的金屬結晶在軸承241處結塊而阻塞軸承，影響陰極滾輪24的轉動。
另外，本發明之電解裝置20更包括至少一遮蔽板25，以遮蔽該輸送系統22之下游端。請見第5圖，此遮蔽板25為一絕緣材質，其設置位置可遮蓋已通過陰極滾輪24下方且往輸送系統22下游端移動之基板30。如第5圖所示，與陽極滾輪23接觸後呈陽極電性之基板30表面金屬34在往輸送系統22之下游端移動時，於移動至遮蔽板25之前的該段區域A係可與陰極滾輪24之間產生一電場，以將基板30表面過多之金屬部分電解移除。當基板30通過區域A進入遮蔽板25下方，則呈陽極電性之基板30表面受到遮蔽板的絕緣作用，僅有輕微電解效應，隨著基板30表面離陰極滾輪24越來越遠而逐漸無法進行電解，如第5圖中箭號所指之n1和n2區域處，電解反應可自動停止。因此，遮蔽板25可避免基板30表面的金屬部分被過度電解蝕刻。
在實施例中，如第4圖所示，連續式電解裝置20係裝設有多塊遮蔽板(shielding plates)25、251a~251e、252a~252e，分別位於支撐板221之上下側且間隔地設置於輸送滾輪224之間。其中，該些遮蔽板其中之一(即遮蔽板251c)亦可較佳地設置於陽極滾輪23與陰極滾輪24之間，此時陽極電性之基板30表面和陰極滾輪24之間所產生的有效電場範圍即為第5圖所示之區域A。再者，第4圖中相對於基板30上方的遮蔽板25、251d、251e係具有如上述避免基板30表面金屬過度蝕刻之遮蔽作用，而相對於基板30下方的遮蔽板252a~252e則可與基板上方遮蔽板25、251a~251e採用相同或不同之材質，本發明並不特別限制。
在實施例中，電解裝置係配置有一整流器(rectifier)(分別與陽極滾輪23、陰極滾輪24電性連接)，並可較佳地藉由一微處理器(未顯示)監視和控制其電解反應，以提供適當的電流密度進行電解，均勻地去除過量金屬，而無過度去除金屬之虞。其中，電流密度可依據基板的接觸面積、電解液濃度和欲去除之金屬厚度...等等多項參數計算出一數值，以達到最大電解效率。
另外，本發明第一實施例之電解裝置20係較佳地設置一清洗系統26(cleaning system)於鄰近陰極滾輪24處，以清洗和去除附著在陰極滾輪24表面之沈積金屬。在此實施例中，清洗系統26至少包括一第一噴嘴261、一刮刀263和一第二噴嘴265a和265b。第一噴嘴261係設置於陰極滾輪24轉出電解槽21之一側，可對陰極滾輪24之表面噴灑一清洗液。刮刀(squeeze knife)263設置於第一噴嘴261旁，且刮刀263前端可壓觸陰極滾輪24之表面。第二噴嘴則設置於該陰極滾輪24轉入該電解槽21之一側，可對陰極滾輪24之表面噴灑一微蝕液。如第4圖所示(陰極滾輪24為逆時針方向旋轉)，當陰極滾輪24自電解液轉出，刮刀263可先刮除滾輪24表面該處之金屬沈積物，接著陰極滾輪24繼續轉動，其表面該處再經第二噴嘴265a和265b噴出的微蝕液處理而將殘餘物蝕刻乾淨之後，再進入電解槽21浸漬於電解液210中。其中，第一噴嘴261噴出之清洗液例如是去離子水，第二噴嘴265a和265b噴出之微蝕液例如是包括稀釋硫酸(dilute sulfuric acid)與過氧化氫(hydrogen peroxide)之一混和液。因此，當基板30表面多餘的金屬連續地被移除時，清洗系統26也不斷地去除陰極滾輪24表面上沈積之金屬，而不需如傳統電解操作一段時間後就必需特別停機進行裝置的清理和維護，省時省力也降低操作成本。
再者，電解裝置20更較佳地包括一回收系統例如一承接盤27，係鄰近於清洗系統26設置，以收集自該陰極滾輪24表面刮除下來之金屬沈積物(如銅渣，copper debris)，並將回收之沈積物進行後處理或是再利用，以免產生污染物和浪費資源。
根據本發明，亦可使用多組如第一實施例所示之電解裝置以達到移除基板表面過量金屬之目的。第6圖係繪示依照本發明第二實施例之電化學設備之示意圖，其中電化學設備係包括兩組電解裝置。其中，每組電解裝置之細部構件請參照第一實施例，在此不再重複贅述。
第二實施例主要是提供至少兩組連續式電解裝置20，使待處理之基板在第一組電解裝置中連續地輸送和進行電解反應後，再進入第二組電解裝置中作連續電解，以達到移除表面過量金屬之目的。其中，兩組連續式電解裝置係獨立運作，如各自配置整流器(rectifier)，以獨立控制各組電解裝置之情形。再者，依照實際應用情況所需，兩組電解裝置可調整成具有相同或是不同的電解速率，以去除基板表面之過量金屬。例如使兩組連續式電解裝置具有不同的電解液濃度或相關電解參數，使兩組電解裝置具有不同的電解速率。然而，只要能達到完全去除過量金屬之目的，本發明並不特別限制電化學設備中多組電解裝置之電解速率及其相關設定。
另外，本發明上述第一、二實施例所使用之電解液，係可包括金屬離子(metal ion)、硫酸(sulfuric acid)、磷酸鹽(phosphate)、酸鹼值緩衝劑(pH buffer)和有機抑制劑(organic leveler)。當基板表面具有過量金屬銅待去除時，電解液之金屬離子係為銅離子(copper ion)。其中，磷酸鹽可保護產品導電圖案，避免過度反電解金屬而造成導電圖案的蝕刻；有機抑制劑則是利用有機物質來改善金屬表面的電場分佈，使陰極滾輪和陽性金屬表面之間的反電解作用更為均勻。但應用本發明時，電解液的實際組成並不限於上述物質，而應視應用情況所需而作成分之適當選擇與調配。再者，電解液也可依電解反應狀況進行補充或調整成分比例。
相較傳統去除基板表面過量金屬之方式和上述實施例所提出之電解裝置和方法，本發明係具有多項優點，例如：
(1)陰極滾輪和基板表面維持一距離(非接觸式電解)，沒有傳統使用機械式磨削時直接施以一應力於基板而造成應力不均和基板變形等問題，因此應用本發明方法之基板在去除金屬後仍保持良好之外觀與電性，不會影響元件良率；
(2)本發明之非接觸式電解反應係發生於基板上方，傳輸系統係設置於基板下方，透過實施例所提出之傳輸系統，可允許一厚度較薄之基板穩定地在本發明之電解裝置中傳送和進行多餘金屬去除反應，沒有損害或造成基板彎曲變形、甚至破片之虞。
(3)陰極滾輪和基板表面維持一距離(非接觸式電解)，可穩定地供給一電流密度即可；
(4)本發明提出之水平式連續操作之電解裝置，可彈性地應用在各種尺寸之基板，而電解裝置中之輸送系統各參數(如基板傳輸速度)亦可依照欲去除之金屬厚度作適當調整，十分彈性。
(5)配置有整流器之電解裝置可藉由一微處理器監視和控制其電解反應，以提供適當的電流密度進行電解，均勻地去除過量金屬，而無過度去除金屬之虞；其中電流密度可依據基板的接觸面積、電解液濃度等多項參數計算出一數值，以達到最大電解效率。
(6)電解裝置之遮蔽板可避免基板表面的金屬部分被過度電解蝕刻，且當基板表面離陰極滾輪越來越遠將逐漸無法進行電解，電解反應自動停止，可控制蝕刻終點。
(7)電解裝置中較佳地配置清洗系統，可使陰極滾輪表面常保乾淨而無金屬沈積物堆積殘留，因此可連續進行去除反應，無須特別停機進行清理，省時省力，也沒有傳統產生金屬殘渣而磨傷基板或使基板產生裂痕等問題；
(8)電解裝置中較佳地配置回收系統，達到資源回收再利用之目的。
(9)清洗系統和回收系統較佳地配置於電解槽上方，可順利回收金屬殘渣，不但符合環保不造成污染，電解液亦可一再使用。
(10)電解裝置中較佳地使陰極滾輪之軸承高於電解液，可避免還原後的金屬結晶在軸承處結塊而阻塞軸承，影響陰極滾輪之轉動。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110．．．基板
120．．．介電層圖案
130．．．金屬層
130a~130d．．．金屬層表面
140．．．磨輪
150．．．化學蝕刻液
20．．．連續式電解裝置
21．．．電解槽
210．．．電解液
22．．．輸送系統
221．．．支撐板
224．．．輸送滾輪
23．．．陽極滾輪
24．．．陰極滾輪
241．．．陰極滾輪之軸承
25、251a~251e、252a~252e．．．遮蔽板
26．．．清洗系統
261．．．第一噴嘴
263．．．刮刀
265a、265b．．．第二噴嘴
27．．．承接盤
30．．．基板
31．．．芯板
32．．．厚樹脂層
321．．．溝槽
34．．．基板表面之過量導電金屬
R．．．基板移動方向
D2．．．陽極滾輪和陰極滾輪之間的水平距離
A．．．有效電場範圍之區域
n1、n2．．．電解反應停止區域
第1圖係繪示傳統利用機械式磨削過厚金屬層之示意圖。
第2A～2D圖係繪示第1圖中金屬層經多次研磨減薄步驟之示意圖。
第3A圖繪示利用化學液浸蝕方式蝕刻多餘金屬層之示意圖。
第3B圖繪示第3A圖之化學蝕刻後金屬層達到平坦化之示意圖
第4圖繪示依照本發明第一實施例之電解裝置之示意圖。
第5圖係為第4圖之陽極滾輪、陰極滾輪和基板之局部放大示意圖。
第6圖係繪示依照本發明第二實施例之電化學設備之示意圖，其中電化學設備係包括兩組電解裝置。
20．．．連續式電解裝置
21．．．電解槽
210．．．電解液
22．．．輸送系統
221．．．支撐板
224．．．輸送滾輪
23．．．陽極滾輪
24．．．陰極滾輪
241．．．陰極滾輪之軸承
25、251a~251e、252a~252e．．．遮蔽板
26．．．清洗系統
261．．．第一噴嘴
263．．．刮刀
265a、265b．．．第二噴嘴
27．．．承接盤
30．．．基板
R．．．基板移動方向
D2．．．陽極滾輪和陰極滾輪之間的水平距離
Claims (36)
- 一種移除基板表面過量金屬之電解裝置，包括：一電解槽(electrolysis bath)，包含一電解液；一輸送系統(transportation system)，設置於該電解槽處，用以傳送一基板自該輸送系統之一上游端往一下游端移動，其中該基板係浸沒於該電解液中；一陽極滾輪(anode roller)，對應設置於該電解槽處，且該陽極滾輪係位於該輸送系統之該上游端，其中進行電解時，該陽極滾輪係與該基板之一表面接觸；一陰極滾輪(cathode roller)，位於該輸送系統上方並設置於相對該陽極滾輪之下游處，且該陰極滾輪之底部係部分浸漬於該電解液中，其中進行電解時，該陰極滾輪則與該基板之該表面呈一距離；和至少一遮蔽板(shielding plate)，位於該陰極滾輪之下游且遮蔽該輸送系統之該下游端；其中，與該陽極滾輪接觸後之該基板表面在往該輸送系統之該下游端時，於移動至該遮蔽板之前係可與該陰極滾輪之間產生一電場，以進行電解。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中該輸送系統包括：一支撐板(supporting plate)，用以承載該基板；一組導軌(guiding rail)，對應該支撐板之兩側設置；及複數個輸送滾輪(guiding rollers)，對應設置於該支撐板下方，使該支撐板沿著該組導軌連續地移動以水平傳送該基板。
- 如申請專利範圍第2項所述之電解裝置，係包括複數個遮蔽板，分別位於該支撐板之上下側且間隔設置於該些輸送滾輪之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之電解裝置，該些遮蔽板其中之一係位於該陽極滾輪與該陰極滾輪之間。
- 如申請專利範圍第2項所述之電解裝置，其中該陽極滾輪到該支撐板之垂直距離係小於該陰極滾輪到該支撐板之垂直距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中該陰極滾輪之半徑係大於該陽極滾輪之半徑。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中該陰極滾輪之軸承係高於該電解液之液面。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中該電解裝置更包括一清洗系統，鄰近於該陰極滾輪設置，以清洗該陰極滾輪之表面。
- 如申請專利範圍第8項所述之電解裝置，其中該清洗系統包括：一第一噴嘴，設置於該陰極滾輪轉出該電解槽之一側，以對該陰極滾輪之表面噴灑一清洗液；一刮刀(squeeze knife)，設置於該第一噴嘴旁，且該刮刀之前端係壓觸該陰極滾輪之表面，以刮除該陰極滾輪表面之金屬沈積物；和一第二噴嘴，設置於該陰極滾輪轉入該電解槽之一側，以對該陰極滾輪表面噴灑一微蝕液。
- 如申請專利範圍第9項所述之電解裝置，更包括一回收系統鄰近該清洗系統設置，以收集自該陰極滾輪表面刮除下來之金屬沈積物。
- 如申請專利範圍第9項所述之電解裝置，其中該清洗液為去離子水，該微蝕液為稀釋硫酸(dilute sulfuric acid)與過氧化氫(hydrogen peroxide)之混和液。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中該電解液係包括金屬離子(metal ion)、硫酸(sulfuric acid)、磷酸鹽(phosphate)、酸鹼值緩衝劑(pH buffer)和有機抑制劑(organic leveler)。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中當該基板之該表面具過量金屬銅待去除時，該電解液之金屬離子係為銅離子(copper ion)。
- 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，更包括配置一整流器，該整流器係與該陽極滾輪和該陰極滾輪電性連接，以監控和調整去除過量金屬時之電解反應。
- 一種移除基板表面過量金屬之電化學設備，至少包括兩組連續式電解裝置，每組連續式電解裝置係包括：一電解槽(electrolysis bath)，包含一電解液；一輸送系統(transportation system)，設置於該電解槽處，用以傳送一基板自該輸送系統之一上游端往一下游端移動，其中該基板係浸置於該電解液中；一陽極滾輪(anode roller)，設置於該輸送系統上方並部分浸置於該電解槽內，且該陽極滾輪係位於該輸送系統之該上游端，其中進行電解時，該陽極滾輪係與該基板之一表面接觸；一陰極滾輪(cathode roller)，位於該輸送系統上方並設置於相對該陽極滾輪之下游處，且該陰極滾輪之底部係部分浸漬於該電解液中，其中進行電解時，該陰極滾輪則與該基板之該表面呈一距離；和至少一遮蔽板(shielding plate)，位於該陰極滾輪之下游且遮蔽該輸送系統之該下游端；其中，該兩組連續式電解裝置係獨立設置，該基板係於一組電解裝置內一次電解後再移至另一組電解裝置進行二次電解。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中該兩組連續式電解裝置係獨立配置一整流器，以分別獨立監控和調整該兩組電解裝置之電解反應。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中該兩組連續式電解裝置係具有不同之電解速率。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中該兩組連續式電解裝置係具有不同之電解液濃度。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置之該輸送系統係包括：一支撐板(supporting plate)，用以承載該基板；一組導軌(guiding rail)，對應該支撐板之兩側設置；及複數個輸送滾輪(guiding rollers)，對應設置於該支撐板下方，使該支撐板沿著該組導軌連續地移動以水平傳送該基板。
- 如申請專利範圍第19項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置係包括複數個遮蔽板，分別位於該支撐板之上下側且間隔設置於該些輸送滾輪之間。
- 如申請專利範圍第20項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置的該些遮蔽板其中之一係位於該陽極滾輪與該陰極滾輪之間。
- 如申請專利範圍第19項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置的該陽極滾輪到該支撐板之垂直距離係小於該陰極滾輪到該支撐板之垂直距離。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置的該陰極滾輪之半徑係大於該陽極滾輪之半徑。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置的該陰極滾輪之軸承係高於該電解液之液面。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置更包括：一清洗系統，鄰近於該陰極滾輪設置，以清洗該陰極滾輪之表面；和一回收系統，鄰近該清洗系統設置，以收集自該陰極滾輪表面清除下來之金屬沈積物。
- 如申請專利範圍第25項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置之該清洗系統包括：一第一噴嘴，設置於該陰極滾輪轉出該電解槽之一 側，以對該陰極滾輪之表面噴灑一清洗液；一刮刀(squeeze knife)，設置於該第一噴嘴旁，且該刮刀之前端係壓觸該陰極滾輪之表面，以刮除該陰極滾輪表面之金屬沈積物；和一第二噴嘴，設置於該陰極滾輪轉入該電解槽之一側，以對該陰極滾輪表面噴灑一微蝕液。
- 如申請專利範圍第26項所述之電化學設備，其中該清洗液為去離子水，該微蝕液為稀釋硫酸(dilute sulfuric acid)與過氧化氫(hydrogen peroxide)之混和液。
- 如申請專利範圍第15項所述之電化學設備，其中每組連續式電解裝置之該電解液係包括金屬離子(metal ion)、硫酸(sulfuric acid)、磷酸鹽(phosphate)、酸鹼值緩衝劑(pH buffer)和有機抑制劑(organic leveler)。
- 一種移除基板表面過量金屬之方法，包括步驟：提供一電解裝置，包括：一電解槽(electrolysis bath)，包含一電解液；一輸送系統(transportation system)，設置於該電解槽處並具有一上游端和一下游端；一陽極滾輪(anode roller)，設置於該輸送系統上方並部分浸置於該電解槽內，且該陽極滾輪係位於該輸送系統之該上游端；一陰極滾輪(cathode roller)，位於該輸送系統上方並設置於相對該陽極滾輪之下游處，且該陰極滾輪之底部係部分浸漬於該電解液中；和 至少一遮蔽板(shielding plate)，位於該陰極滾輪之下游且遮蔽該輸送系統之該下游端；置放一基板於該輸送系統處，且該基板浸沒於該電解液中；使該基板自該輸送系統之該上游端往該下游端移動；和令該陽極滾輪與該基板之表面接觸使其呈陽極電性，而位於該陽極滾輪後方之該陰極滾輪係與該基板之表面呈一距離，該陰極滾輪係與呈陽極電性之該基板表面之間形成一電場，以將該基板表面上之過量金屬電解去除。
- 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中與該陽極滾輪接觸後呈陽極電性之該基板表面在往該輸送系統之該下游端時，於移動至該遮蔽板之前係可與該陰極滾輪之間產生該電場，以進行電解。
- 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該輸送系統包括：承載該基板之一支撐板；對應該支撐板之兩側設置之一組導軌；和設置於該支撐板下方之複數個輸送滾輪；當該支撐板沿著該組導軌連續地移動以水平傳送該基板，可使該基板自該輸送系統之該上游端往該下游端移動。
- 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中當該基板被傳送進入該遮蔽板下方後，該基板表面之電解效應隨著離該陰極滾輪之距離越遠而越輕微。
- 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該電解裝置更包括一清洗系統，鄰近於該陰極滾輪設置，該方 法更包括：當該陰極滾輪自該電解液轉出後，該清洗系統係清洗該陰極滾輪表面，再轉入該電解槽中。
- 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該清洗系統係包括：一第一噴嘴，設置於該陰極滾輪轉出該電解槽之一側並噴灑一清洗液；一刮刀(squeeze knife)，設置於該第一噴嘴旁，且該刮刀之前端係壓觸該陰極滾輪之表面；和一第二噴嘴，設置於該陰極滾輪轉入該電解槽之一側並噴灑一微蝕液；當該陰極滾輪自該電解液轉出，該第一噴嘴係對該陰極滾輪表面噴灑該清洗液，且該刮刀刮除該陰極滾輪表面之金屬沈積物，接著該陰極滾輪繼續轉動，其該陰極滾輪表面再經該第二噴嘴噴出的該微蝕液清理後，再進入該電解液中。
- 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該電解裝置更包括一回收系統鄰近該清洗系統設置，當該清洗系統清理該陰極滾輪表面之金屬沈積物後，係由該回收系統收集和排除。
- 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該電解裝置更配置一整流器，係與該陽極滾輪和該陰極滾輪電性連接，該方法更包括：利用該整流器監控和調整去除過量金屬時之電解反應。
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| CN1174252A (zh) * | 1996-08-16 | 1998-02-25 | 柯建信 | 滚轮输送式印刷电路板铜表面反电解清洁粗化法 |
| CN101210344A (zh) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | 财团法人精密机械研究发展中心 | 滚筒式电化学反应装置 |
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