TWI413708B - 電鍍裝置及電鍍方法 - Google Patents

Description

電鍍裝置及電鍍方法

本發明涉及電鍍技術，尤其涉及一種可提高電鍍均勻度之電鍍裝置及電鍍方法。

電鍍係指採用電解裝置，利用氧化還原反應原理將包括陽極金屬之鹽類電鍍液中之陽極金屬離子還原成金屬單質，並使金屬單質沈積於待電鍍工件表面形成鍍層之一種表面加工方法。所述電解裝置包括與電源正極相連通之陽極、與電源負極相連通之陰極及用於盛裝電鍍液之電鍍槽。通常，所述陽極為陽極金屬棒。所述陽極金屬棒浸沒於電鍍液中，用於生成陽極金屬離子，並補充電鍍液中之陽極金屬離子含量，從而維持電鍍液中之陽極金屬離子濃度處於預定範圍內。

電鍍製程廣泛用於製作電路板，詳情可參見文獻：A.J.Cobley,D.R.Gabe；Methods for achieving high speed acid copper electroplating in the PCB industry；Circuit World；2001,Volume 27,Issue 3,Page：19-25。由於金具有較強導電能力及抗氧化性，電路板用於與外部電路訊號連接之邊接頭(俗稱金手指)係於導電圖案上進行選擇性地鍍金而製成。邊接頭之製作通常包括以下步驟：先於電路板上貼膠帶以覆蓋電路板上無需 鍍金之部分線路；然後，對電路板暴露出來之部分線路進行鍍鎳，以防止導電線路與後續鍍上之金層之原子擴散；以及最後，將電路板固定於治具，並置於電鍍槽內進行電鍍。電鍍時，所述治具連接於電鍍裝置之陰極，電流可藉由治具上與電路板之頂角對應之夾點到達待鍍基板表面以進行電鍍。惟，電流自治具流入待鍍基板之過程存於電流密度不均之現象，即，電路板邊緣靠近治具夾點處之電流密度較大，電路板中心遠離治具夾點處之電流密度較小。根據法拉第定律，電路板表面不同區域電流密度之差異直接導致形成於電路板表面之鍍層厚度分佈不均，即，電路板邊緣處鍍層之厚度較大，中心處之厚度較小。對於面積較大之電路板而言，這種厚度分佈不均之現象愈發明顯。

有鑑於此，提供一種電鍍裝置及電鍍方法，以提高電鍍之良率及均勻度實屬必要。

一種電鍍裝置，用於對基板進行電鍍。所述基板包括複數相互電絕緣之待鍍區。所述電鍍裝置包括一電鍍槽、一陰極固定結構、複數陽極與一電壓控制器。所述陰極固定結構與複數陽極相對地設置於電鍍槽中。所述陰極固定結構包括一安裝架與複數導電固定件。所述複數導電固定件用於將基板安裝於安裝架並向基板傳導電流。所述基板之每一待鍍區均設置有至少一導電固定件。每一陽極均與安裝於安裝架之基板之一待鍍區相對應。所述電壓控制器電連接於所述複數陽極與所述複數導電固定件。所述電壓控制器用於控制每一陽極與設置於與該陽極對應之待鍍區之至少一 導電固定件間之通電狀況，從而控制每一陽極及與該陽極對應之待鍍區之間之電壓。

一種電鍍方法，包括步驟：提供一基板與如上所述之電鍍裝置，所述基板包括複數相互電絕緣之待鍍區；藉由所述複數導電固定件將所述基板安裝於安裝架並向基板傳導電流，使所述基板之每一待鍍區均設置有至少一導電固定件，並使每一陽極均與安裝於安裝架之基板之一待鍍區相對應；藉由所述電壓控制器控制每一陽極及與該陽極對應之待鍍區設置之至少一導電固定件之通電狀況，從而控制每一陽極及與該陽極對應之待鍍區之間之電壓，以對所述基板之複數待鍍區進行電鍍。

本技術方案之電鍍裝置具有可控制每一陽極及與所述陽極相對應之基板之一待鍍區之間電壓之電壓控制器，從而使用該電鍍裝置之電鍍方法可對基板之每一待鍍區分別進行電鍍，減小基板之邊緣與中心處沈積金屬之厚度差異，可提高電鍍均勻性。

10‧‧‧電鍍裝置

11‧‧‧電鍍槽

12、22‧‧‧陰極固定結構

13‧‧‧陽極

14‧‧‧電壓控制器

15‧‧‧驅動器

150‧‧‧輸出軸

111‧‧‧第一側板

112‧‧‧第二側板

113‧‧‧第三側板

114‧‧‧第四側板

120、220‧‧‧安裝架

1201、2201‧‧‧安裝區

1202、2202‧‧‧安裝孔

121、221‧‧‧導電固定件

122、222‧‧‧第一安裝桿

123、223‧‧‧第一連接桿

124、224‧‧‧第二安裝桿

125、225‧‧‧第二連接桿

127‧‧‧導電部

128‧‧‧固定部

227‧‧‧第三安裝桿

100‧‧‧基板

101‧‧‧待鍍區

102‧‧‧第一端

103‧‧‧第二端

104‧‧‧固定孔

圖1係本技術方案第一實施例提供之電鍍裝置之俯視圖。

圖2係本技術方案第一實施例提供之陰極固定結構之結構示意圖。

圖3係本技術方案第二實施例提供之陰極固定結構之結構示意圖。

圖4係本技術方案第三實施例中使用第一實施例之電鍍裝置對基板進行電鍍之俯視圖。

圖5係本技術方案第三實施例中之陰極固定結構與複數陽極相對之結構示意圖。

以下將結合附圖及複數實施例對本技術方案之電鍍裝置及電鍍方法進行詳細說明。

請一併參閱圖1與圖2，本技術方案第一實施例提供一種電鍍裝置10，用於對基板之複數相互電絕緣之待鍍區進行電鍍。所述電鍍裝置10包括一電鍍槽11、一陰極固定結構12、複數陽極13、一電壓控制器14與一驅動器15。

所述電鍍槽11可為長方體形槽。所述電鍍槽11包括首尾相接之第一側板111、第二側板112、第三側板113與第四側板114，其中，所述第一側板111與第三側板113相對，第二側板112與第四側板114相對。所述電鍍槽11內盛有電鍍液。所述電鍍液可含金氰化鉀(Potassium Gold Cyanide,PGC)。

所述陰極固定結構12位於所述電鍍槽11內並浸沒於電鍍液。所述陰極固定結構12包括一安裝架120與複數導電固定件121(圖中僅繪示一導電固定件121，其餘導電固定件121因結構相同省略)。所述複數導電固定件121用於將所述基板固定於所述安裝架120，並向所述基板之複數待鍍區傳導電流。所述基板之每一待鍍區均設置有至少一導電固定件121。具體地，每一待鍍區對應之導電固定件之數量可根據待鍍區預定形成鍍層處之形狀大小情況而作相應設計。若預定形成鍍層處面積較小，僅需一導電固定件121即可。若預定形成鍍層處面積較大，可於待鍍區分散設置複數導 電固定件121以向預定形成鍍層處均勻地傳導電流。所述陰極固定結構12位於所述電鍍槽11內靠近所述第四側板114之一側。

所述安裝架120具有複數安裝區1201，每一安裝區1201用於安裝基板之一待鍍區，並與一陽極13相對應。每一安裝區1201開設有至少一安裝孔1202，每一安裝孔1202均用於與一導電固定件121配合。具體地，所述安裝孔1202可為螺孔。本實施例中，所述安裝架120具有三個並排排列之安裝區1201。每一安裝區1201均開設有四個安裝孔1202。

所述安裝架120可為方形框體，其為絕緣材質，可採用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)等製成。所述安裝架120包括包括首尾相接之第一安裝桿122、第一連接桿123、第二安裝桿124與第二連接桿125。所述第一安裝桿122、第一連接桿123、第二安裝桿124與第二連接桿125均為長方體形桿。所述第一安裝桿122與第二安裝桿124平行相對。所述第一連接桿123與第二連接桿125平行相對，且均垂直連接於所述第一安裝桿122與第二安裝桿124之間。所述第一連接桿123靠近所述電鍍槽11之第一側板111，第二連接桿125靠近所述電鍍槽11之第三側板113。所述複數安裝區1201均由第一安裝桿122與第二安裝桿124構成。每一安裝區1201之複數安裝孔1202中，一部分並排開設於第一安裝桿122，另一部分並排開設於第二安裝桿124。本實施例中，每一安裝區1201開設之四個安裝孔1202中，兩個並排開設於第一安裝桿122，另外兩個排開設於第二安裝桿124。

所述導電固定件121包括相連接之導電部127與固定部128。所述導電部127電連接於電壓控制器14，用於向基板之待鍍區傳導電流。所述固定部128用於與一安裝孔1202相配合以固定基板。具體地，所述導電固定件121可為與所述安裝孔1202相匹配之導電螺釘。所述基板上亦開設有與所述導電固定件121相匹配之固定孔。所述導電固定件121與基板之固定孔與安裝架120之安裝孔1202相配合從而可將基板固定於所述安裝架120。

當然，所述陰極固定結構12之形狀並不限於為方形，可視基板之形狀而作相應設計。並且，所述陰極固定結構12上並不限於僅固定一塊基板。

所述複數陽極13均固設於所述電鍍槽11內並浸沒於電鍍液110，且與所述陰極固定結構12相對設置。每一陽極13均與固定於所述安裝架120之基板之一待鍍區相對應。具體地，所述複數陽極13位於所述電鍍槽11內靠近所述第二側板112之一側。所述複數陽極13均為不溶性陽極，可為鈦網或鉭網。本實施例中，所述複數陽極13依次排列，且位於同一平面內。優選地，每一陽極13之正對所述基板之表面之形狀大小及與該陽極13相對應之待鍍區之形狀大小大致相同。

所述電壓控制器14電連接於所述複數陽極13與所述複數導電固定件121，用於控制每一陽極13及與其對應之待鍍區設置之至少一導電固定件121之通電狀況，從而控制每一陽極13及與其對應之待鍍區之間之電壓。所述電壓控制器14可為可編程邏輯控制器，其可根據預設之程式，控制電鍍過程中之每一時間段，每一陽極 13及與其對應之待鍍區設置之至少一導電固定件121之間之導通與斷開情況。如此，僅需於電鍍過程中，藉由控制每一陽極13及與所述陽極13相對應之待鍍區之導通時間，使各個陽極13及與所述陽極13相對應之待鍍區經過之電量均等，即可使基板之複數待鍍區之鍍層厚度均等，減小基板邊緣與中心處形成鍍層之厚度差異。

所述驅動器15機械連接於所述陰極固定結構12，用於驅動所述陰極固定結構12移動。所述驅動器15設置於第一側板111，並具有延伸入電鍍槽11內之垂直於第一側板111之輸出軸150。所述輸出軸150機械連接於所述陰極固定結構12之安裝架120。所述驅動器15可為氣缸。所述安裝架120於所述驅動器15之驅動下沿輸出軸150之軸線方向作直線往復運動，即，所述安裝架120於驅動器15之驅動下，沿垂直於第一側板111與第三側板113之方向，於第一側板111與第三側板113之間往復移動。亦即，輸出軸150向所述電鍍槽11之第一側板111處運動一段距離後，回到原來之位置，又向第三側板113處運動一段距離，最後回到原來之位置。反復進行上述過程，可使得於電鍍過程中，所述安裝架120上之基板每一待鍍區之各處相對於與之對應之陽極13之位置輪流變化，每一待鍍區之各處所經歷之電場環境趨於一致，從而每一待鍍區上經過之電量趨於均勻化，以進一步避免待鍍區之邊緣相較於中心處沈積較多金屬。

本技術方案第一實施例提供之電鍍裝置10具有可控制每一陽極13及與所述陽極13相對應之待鍍區之間電壓之電壓控制器14，從而 可對基板之每一待鍍區分別進行電鍍，減小基板之邊緣與中心處沈積金屬之厚度差異。此外，驅動器15可帶動固定於陰極固定結構12之基板之每一待鍍區相對於對應之陽極13往復運動，進一步使得待鍍區之各處沈積金屬之厚度均勻化。

請一併參閱圖1與圖3，本技術方案第二實施例提供之電鍍裝置與第一實施例之電鍍裝置10大致相同，其區別在於，所述複數陽極於所述電鍍槽內靠近所述第二側板之一側成陣列式排布。所述陰極固定結構22之安裝架220還包括位於所述第二安裝桿224與第一安裝桿222之間之第三安裝桿227。所述第三安裝桿227亦為長方體形桿，其連接於所述第一連接桿223與第二連接桿225之間。所述第一安裝桿222與第三安裝桿227構成之複數安裝區2201位於同一排，且並排排列。所述第二安裝桿224與第三安裝桿227構成之複數安裝區2201位於另一排，亦並排排列。如此，所述安裝架220具有複數成陣列式排布之安裝區2201。由第一安裝桿222與第三安裝桿227構成之每一安裝區2201之複數安裝孔2202中，一部分並排開設於第一安裝桿222，另一部分並排開設於第三安裝桿227。由第二安裝桿224與第三安裝桿227構成之每一安裝區2201之複數安裝孔2202中，一部分並排開設於第二安裝桿224，另一部分並排開設於第三安裝桿227。如此，於第三安裝桿227上開設之安裝孔2202內亦設置導電固定件221，安裝於所述安裝架220之複數安裝區2201之基板之複數待鍍區亦成陣列式排布。

本技術方案第二實施例提供之電鍍裝置之複數陽極成陣列式排布，陰極固定結構22之複數安裝區2201分成兩排，每一排之複數安 裝區2201並排排列。安裝於複數安裝區2201之基板可被分成複數成陣列式排布之待鍍區。分成之每一待鍍區之面積愈小，可使得基板之表面各處電鍍厚度之差異亦愈小，更有利於提高電鍍之均勻性。

請一併參閱圖1、圖4及圖5，本技術方案第三實施例提供一種電鍍方法，其包括以下步驟：

首先，提供一基板100與如第一實施例所述之電鍍裝置10，所述基板100包括複數相互電絕緣之待鍍區101。所述基板100包括相對之第一端102與第二端103。所述第一端102與第二端103均開設有複數貫穿基板100之固定孔104。所述固定孔104為與所述導電固定件121相匹配之螺孔。本實施例中，所述基板100為方形之電路板，其包括三個並排排列之待鍍區101。所述待鍍區101亦均為方形，每一待鍍區101均具有四個頂角，每一頂角處均對應一固定孔104。所述基板100具有導電線路，導電線路可包括保護區與暴露區。保護區不需要形成鍍層，可貼上膠帶進行遮蔽。暴露區暴露於所述膠帶，一般為導電線路中需要形成鍍層之焊墊或接頭之部分。所述基板100之複數待鍍區101靠近固定孔104處均有導線電連接於暴露區。

然後，藉由所述複數導電固定件121將所述基板100安裝於所述安裝架120，使所述基板100之每一待鍍區101均設置有至少一導電固定件121，並使每一陽極13均與安裝於所述安裝架120之基板100之一待鍍區101相對應。本實施例中，藉由六個導電固定件121將所述基板100之第一端102固定於第一安裝桿122，藉由六個 導電固定件121將所述基板100之第二端103固定於第二安裝桿124。每一待鍍區101均對應固定於所述安裝架120之一安裝區1201，並與一陽極13相對。每一待鍍區101藉由位於其頂角處之四個導電固定件121傳導電流。每一導電固定件121之固定部128均依次與基板100之一固定孔104及安裝架120之一安裝孔1202相配合，從而將基板固定於安裝架120。由於基板100之每一待鍍區101靠近固定孔104處均有導線電連接於暴露區，導電固定件121之導電部127與所述導線相接觸，從而使得導電固定件121之電流可藉由所述導線傳導至該待鍍區101之暴露區。

最後，藉由所述電壓控制器14控制每一陽極13及與該陽極13對應之待鍍區101設置之至少一導電固定件121之通電狀況，從而控制每一陽極13及與該陽極13對應之待鍍區101之間之電壓，以對所述基板100之複數待鍍區101進行電鍍。本實施例中，對基板100之三個待鍍區101及與該待鍍區101對應之陽極13依次供電，即，先僅對靠近電鍍槽11之第一側板111之一陽極13及對應之待鍍區101供電一段時間，然後僅對位於中間之一陽極13及對應之待鍍區101供電一段時間，再僅對靠近電鍍槽11之第三側板113之一陽極13及對應之待鍍區101供電一段時間，然後又僅對靠近電鍍槽11之第一側板111之一陽極13及對應之待鍍區101供電一段時間，如此反復多次直至每一待鍍區101沈積之鍍層厚度達到預定值。當然，亦不一定要求採取上述步驟依次供電。還可先僅對靠近電鍍槽11之第一側板111之一陽極13及對應之待鍍區101供電，再僅對靠近電鍍槽11之第三側板113之一陽極13及對應之待鍍區101供 電，最後僅對位於中間之一陽極13及對應之待鍍區101供電。或者，先僅對位於中間之一陽極13及對應之待鍍區101供電，再僅對位於靠近第一側板111或第三側板113之一陽極13及對應之待鍍區101供電。再或者，先僅對位於靠近第一側板111之一陽極13及對應之待鍍區101以及靠近第三側板113之一陽極13及對應之待鍍區101同時供電，再僅對位於中間之一陽極13及對應之待鍍區101供電。僅需滿足相鄰之兩個待鍍區101不同時供電，並且每一待鍍區101於電鍍過程中經過之電量相等即可。

上述電鍍之過程中，所述驅動器15亦被啟動，輸出軸150驅動所述安裝架120帶動固定於其上之基板100於電鍍槽11之第一側板111與第三側板113之間往復移動，從而可使得每一待鍍區101之各處沈積金屬之厚度均勻化。

本技術方案第三實施例提供之電鍍方法可對基板100之每一待鍍區101分別進行電鍍，減小基板100之邊緣與中心處沈積金屬之厚度差異，可提高電鍍均勻性。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧電鍍裝置

11‧‧‧電鍍槽

12‧‧‧陰極固定結構

13‧‧‧陽極

14‧‧‧電壓控制器

15‧‧‧驅動器

150‧‧‧輸出軸

111‧‧‧第一側板

112‧‧‧第二側板

113‧‧‧第三側板

114‧‧‧第四側板

120‧‧‧安裝架

121‧‧‧導電固定件

Claims (10)

1. 一種電鍍裝置，用於對基板進行電鍍，所述基板包括複數相互電絕緣之待鍍區，所述電鍍裝置包括一電鍍槽、一陰極固定結構、複數陽極與一電壓控制器，所述陰極固定結構與複數陽極相對地設置於所述電鍍槽中，所述陰極固定結構包括一安裝架與複數導電固定件，所述複數導電固定件用於將所述基板安裝於所述安裝架並向所述基板傳導電流，所述基板之每一待鍍區均設置有至少一導電固定件，每一所述陽極均與安裝於所述安裝架之基板之一待鍍區相對應，所述電壓控制器電連接於所述複數陽極與所述複數導電固定件，所述電壓控制器用於控制每一所述陽極與設置於與該陽極對應之待鍍區之至少一導電固定件間之通電狀況，從而控制每一陽極及與該陽極對應之待鍍區間之電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍裝置，其中，所述安裝架具有複數安裝區，每一所述安裝區用於安裝所述基板之一待鍍區，並與一所述陽極相對應，每一所述安裝區開設有至少一安裝孔，每一所述安裝孔均用於與一所述導電固定件配合。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電鍍裝置，其中，所述安裝架包括第一安裝桿及與第一安裝桿相對之第二安裝桿，所述複數安裝區並排排列，均由所述第一安裝桿與第二安裝桿構成，每一所述安裝區均開設有複數安裝孔，每一所述安裝區之複數安裝孔中，一部分並排開設於所述第一安裝桿，另一部分並排開設於所述第二安裝桿。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電鍍裝置，其中，所述安裝架包括相互平行之第一安裝桿、第二安裝桿及第三安裝桿，所述第三安裝桿位於所述第二安裝桿與第一安裝桿之間，所述複數安裝區並排排列，均由所述第一安裝桿與第三安裝桿構成，或者由所述第二安裝桿與第三安裝桿構成，每一所述安裝區均開設有複數安裝孔，由所述第一安裝桿與第三安裝桿構成之每一安裝區之複數安裝孔中，一部分並排開設於所述第一安裝桿，另一部分並排開設於所述第三安裝桿，由所述第二安裝桿與第三安裝桿構成之每一安裝區之複數安裝孔中，一部分並排開設於所述第二安裝桿，另一部分並排開設於所述第三安裝桿。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電鍍裝置，其中，每一所述導電固定件均包括相連接之導電部與固定部，所述導電部電連接於所述電壓控制器，用於向所述基板之待鍍區傳導電流，所述固定部用於與一所述安裝孔相配合以固定所述基板。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電鍍裝置，其中，所述電鍍裝置還包括一驅動器，所述驅動器機械連接於所述安裝架，用於驅動所述安裝架移動。
7. 一種電鍍方法，包括步驟：提供一基板與如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之電鍍裝置，所述基板包括複數相互電絕緣之待鍍區；藉由所述複數導電固定件將所述基板安裝於所述安裝架並向所述基板傳導電流，使所述基板之每一待鍍區均設置有至少一所述導電固定件，並使每一所述陽極均與安裝於所述安裝架之基板之一待鍍區相對應； 藉由所述電壓控制器控制每一所述陽極及與該陽極對應之待鍍區設置之至少一導電固定件之通電狀況，從而控制每一所述陽極及與該陽極對應之待鍍區之間之電壓，以對所述基板之複數待鍍區進行電鍍。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電鍍方法，其中，對所述基板之複數待鍍區進行電鍍之過程中，每一所述待鍍區經過之電量相等。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電鍍方法，其中，對所述基板之複數待鍍區進行電鍍之過程中，相鄰之兩個所述待鍍區不同時供電。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電鍍方法，其中，對所述基板之複數待鍍區進行電鍍之過程中，所述驅動器驅動所述安裝架帶動固定於所述安裝架上之基板往復移動。