TWI534302B - 隔膜裝置 - Google Patents

Description

隔膜裝置

本發明是有關於一種隔膜裝置，且特別是有關於一種不溶性電鍍陽極的隔膜裝置。

電鍍的基本過程是將待電鍍物件作為陰極，把欲鍍上去的金屬作為陽極，或者，當使用不溶性電鍍陽極時，會把待鍍金屬的可溶性鹽添加在電鍍液中。接著，將陰極與陽極置於電鍍液內，連接直流電源後，便可在欲被電鍍物件上沉積出所需的鍍層。

以電路板的電鍍過程為例，陽極可採用鈦板或是鈦網以作為不溶性電鍍陽極，並使用硫酸銅溶液作為電鍍液，以在陰極上沉積出銅層。然而，在電鍍過程中，不溶性陽極電極會電解水而產生氧氣。從陽極析出的氧氣容易與添加在電解液中的鍍銅添加劑反應，而使得鍍銅添加劑快速地被消耗。並且，鍍銅添加劑與氧氣反應的生成物也會損耗陽極的氧化銥塗層等保護膜塗層，使得不溶性電鍍陽極容易老化而常需更換。

本發明提供一種隔膜裝置，其可阻隔自陽極析出的氧氣與鍍銅添加劑反應，以避免鍍銅添加劑被快速地消耗且可延長不溶性陽極使用壽命。

本發明的一種隔膜裝置，適用於一不溶性電鍍陽極。隔膜裝置包括一殼體及一隔膜。殼體具有一空腔及連通空腔的一第一開口，其中空腔適於容置不溶性電鍍陽極，且空腔的深度接近不溶性電鍍陽極的厚度。隔膜接著於第一開口。

在本發明的一實施例中，上述的殼體更具有一第二開口，位於空腔上方，不溶性電鍍陽極適於該第二開口進入或離開空腔。

在本發明的一實施例中，上述的殼體包括一板體部、相對的兩側牆及兩限位部，兩側牆凸出於板體部，兩限位部凸出於兩側牆且往彼此的方向延伸，板體部、兩側牆及兩限位部界定出空腔，且隔膜與板體部相對。

在本發明的一實施例中，上述的殼體包括一板體部、相對的兩U型凹部，兩U型凹部連接板體部且開口朝向彼此方向，板體部、兩U型凹部界定出空腔，且隔膜與板體部相對。

在本發明的一實施例中，上述的殼體更包括兩插槽部，分別配置於板體部與兩限位部之間，其中各插槽部的延伸方向平行於不溶性電鍍陽極的插入方向。

在本發明的一實施例中，上述的殼體更包括多個凸塊，位於兩側牆之間且凸出於板體部。

在本發明的一實施例中，上述的不溶性電鍍陽極固定於一支撐架，殼體包括一凸穴，凸陷於空腔，且凸穴與板體部之間的相對位置對應於支撐架與不溶性電鍍陽極之間的相對位置。

本發明提供另一種隔膜裝置，適用於一不溶性電鍍陽極，隔膜裝置包括一隔膜袋體及一背板。背板配置於隔膜袋體內，其中不溶性電鍍陽極適於放置在隔膜袋體內且接觸背板。

在本發明的一實施例中，上述的隔膜袋體由兩隔膜貼合而成或是一體成型袋體。

在本發明的一實施例中，上述的不溶性電鍍陽極固定於一支撐架，背板包括一凸穴，且凸穴與背板之間的相對位置對應於支撐架與不溶性電鍍陽極之間的相對位置。

在本發明的一實施例中，上述的背板的材質包括塑膠或是絕緣硬質材料。

基於上述，本發明之隔膜裝置藉由殼體及隔膜之間的空腔容置不溶性電鍍陽極或是使用隔膜袋體容置並由背板略為固定不溶性電鍍陽極之後，再一起放入電鍍槽中，如此一來，位於隔膜裝置內的不溶性電鍍陽極不會直接接觸位於隔膜裝置外的鍍膜添加劑，而減少在陽極析出的氧氣與鍍膜添加劑反應的機率，有效地降低鍍膜添加劑的消耗量，並且可延長不溶性電鍍陽極的壽命。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧不溶性電鍍陽極

20‧‧‧支撐架

30‧‧‧電鍍槽

40‧‧‧陰極

100、200、300、400‧‧‧隔膜裝置

110、210‧‧‧殼體

C‧‧‧空腔

O1‧‧‧第一開口

O2‧‧‧第二開口

P‧‧‧凸穴

112、212、312‧‧‧板體部

114、314‧‧‧側牆

116、216‧‧‧限位部

120、220‧‧‧隔膜

218‧‧‧插槽部

319‧‧‧凸塊

430‧‧‧隔膜袋體

432‧‧‧隔膜

440‧‧‧背板

442‧‧‧凸穴

圖1A是依照本發明的一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。

圖1B是圖1A的隔膜裝置的側視示意圖。

圖1C是將圖1A的隔膜裝置放置於電鍍槽內的示意圖。

圖2是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。

圖4A是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。

圖4B是將圖4A的隔膜裝置放置於電鍍槽內的示意圖。

在電鍍過程中自不溶性電鍍陽極析出的氧氣若與電鍍相關添加劑(例如是鍍銅添加劑)反應，會使得電鍍添加劑額外被裂解，且裂解的電鍍添加劑會損害不溶性電鍍陽極的保護膜(例如是氧化銥塗層等)，而使得不溶性電鍍陽極加速老化。為了降低上述的情形所發生的機率。在本發明中，提供一種隔膜裝置，其可將電鍍添加劑隔離於不溶性電鍍陽極，以降低從不溶性電鍍陽極電解出的氧氣與電鍍添加劑反應的機率，進而延長不溶性電鍍 陽極的使用壽命。下面將詳細地介紹隔膜裝置的細部構件。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。請參閱圖1A，本實施例之隔膜裝置100可用以容置一不溶性電鍍陽極10。在本實施例中，不溶性電鍍陽極10固定在一支撐架20上，以便伸入或離開電鍍槽。

如圖1A所示，本實施例之隔膜裝置100包括一殼體110及一隔膜120。殼體110包括一板體部112、相對的兩側牆114及兩限位部116。兩側牆114凸出於板體部112，兩限位部116凸出於兩側牆114且往彼此的方向延伸。在本實施例中，殼體110的材質例如是塑膠或是樹脂，但殼體110也可為其他不會與電鍍液與電鍍添加劑發生反應的硬質絕緣材料，但殼體110的材質並不以此為限制。

如圖1A所示，板體部112與限位部116平行且與側牆114垂直，兩限位部116之間具有一第一開口O1，隔膜120接著於第一開口O1且與板體部112相對。板體部112、兩側牆114、兩限位部116及隔膜120共同界定出一空腔C，此空腔C可用以容置不溶性電鍍陽極10，也就是說，不溶性電鍍陽極10可被隔膜裝置100的殼體110與隔膜120環繞。在本實施例中，空腔C的寬度(也就是限位部116與板體部112之間的距離)接近不溶性電鍍陽極10的厚度。也就是說，本實施例中的殼體110的尺寸接近於不溶性電鍍陽極10的尺寸，如此一來，當隔膜裝置100放置於一電鍍槽30(如圖1C)內時，隔膜裝置100並不會佔據電鍍槽30 內很大的空間。換句話說，電鍍槽30內可放置多個隔膜裝置100以及不溶性電鍍陽極10，而提升電鍍反應的效率。

在本實施例中，由板體部112、兩側牆114及兩限位部116所組成的殼體亦可以板體部112連結兩開口相對的U型凹部所組成的殼體(未繪示)做替換。此外，在一實施例中，板體部112、兩側牆114及兩限位部116可為個別的不同元件，在另一實施例中，板體部112、兩側牆114及兩限位部116亦可為一體成型的結構。

此外，殼體110包括用以容置支撐架20的一凸穴P，凸穴P凸出於空腔C，且凸穴P與板體部112之間的相對位置對應於支撐架20與不溶性電鍍陽極10之間的相對位置，以使殼體110的輪廓實質上符合不溶性電鍍陽極10及支撐架20的輪廓。當然，在其他的實施例中，若不溶性電鍍陽極10不被固定在支撐架20上，殼體亦可以省去凸穴P的設計。

圖1B是圖1A的隔膜裝置的側視示意圖。請參閱圖1B，在本實施例中，殼體110具有一第二開口O2，其位於圖1B中上方的位置，第二開口O2連通於圖1A中可見到的空腔C，不溶性電鍍陽極10以及支撐架20可自該第二開口O2進入或離開空腔C。

下面將介紹本實施例之隔膜裝置被放置於電鍍槽內的相對位置關係。圖1C是將圖1A的隔膜裝置放置於電鍍槽內的示意圖。請參閱圖1C，在本實施例中，隔膜裝置100與不溶性電鍍陽極10可一同被放入電鍍槽30內的兩側位置，且陰極40(待電鍍 物件，例如是電路板)被放置於電鍍槽30內的中央位置。隔膜裝置100的隔膜120位於不溶性電鍍陽極10與陰極40之間。電鍍槽30內注有電鍍液，本實施例為電鍍銅的製程，電鍍液以硫酸銅溶液為例。一般而言，電鍍槽30內除了硫酸銅溶液之外，更添加了鍍銅添加劑。

詳細而言，鍍銅添加劑包括光澤劑(Brightener)、載運劑(Carrier)及整平劑(Leveler)等。光澤劑的成份例如是雙硫式小分子量有機物或是有機硫磺酸鹽類，其稍帶負電，可幫助銅離子沉積。載運劑的成份例如是聚乙二醇類，其稍帶正電，可降低槽液表面張力而幫助錯離子分佈。此外，在盲孔填銅等特殊狀況下，可添加整平劑以增加鍍銅平整度，整平劑例如是帶正電有機硫化物或是聚醚化合物。

在本實施例中，由於不溶性電鍍陽極10位於隔膜裝置100內，且隔膜120的孔隙小於上述的鍍膜添加劑的分子，當不溶性電鍍陽極10在電鍍槽30內時，位於隔膜裝置100外的鍍銅添加劑會被隔膜120所阻隔，而不能與不溶性電鍍陽極10直接接觸。因此，在電鍍過程中，不溶性電鍍陽極10處所生成的氧氣與鍍銅添加劑發生反應的機率可被降低。如此一來，不但可避免電鍍槽30內的鍍銅添加劑裂解，也可避免鍍銅添加劑與氧氣反應之後的生成物對不溶性電鍍陽極10所造成的損害。

當然，在本實施例中，隔膜120的孔隙大於電子與離子。因此，位於不溶性電鍍陽極10與陰極40之間的隔膜120並不影 響電子與離子的流動、不溶性電鍍陽極10和陰極40間之電場強度和分布、電鍍效率和電鍍均勻性。

圖2是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。請參閱圖2，圖2之隔膜裝置200與圖1A之隔膜裝置100的主要差異在於，在圖1A中，由於板體部112與限位部116之間的距離仍略大於不溶性電鍍陽極10的厚度，當不溶性電鍍陽極10置入隔膜裝置100時，不溶性電鍍陽極10會在板體部112與限位部116之間略微移動。

在圖2中，殼體210更包括兩插槽部218，在本實施例中，插槽部218是由板體部212與限位部216往彼此的方向增厚所形成。但在其他實施例中，插槽部218也可以是配置在板體部212與限位部216之間的獨立元件，並不以此為限制。如圖2所示，各插槽部218的延伸方向平行於不溶性電鍍陽極10(未繪示)的插入方向。

比較圖1A及圖2可知，圖2的插槽部218的槽寬度略小於圖1A的板體部112與限位部116之間的距離。換句話說，當不溶性電鍍陽極10置入圖2的隔膜裝置200時，不溶性電鍍陽極10的兩端是沿著兩插槽部218插入，兩插槽部218的槽寬度更接近不溶性電鍍陽極10的厚度，而使得不溶性電鍍陽極10可更穩定地固定於殼體210。

圖2之隔膜裝置200同樣地透過殼體210與隔膜220圍繞不溶性電鍍陽極10，以使位於隔膜裝置200外的鍍銅添加劑不 能與不溶性電鍍陽極10直接接觸。因此，本實施例之隔膜裝置200可有效降低在電鍍過程中，不溶性電鍍陽極10處所生成的氧氣與鍍銅添加劑發生反應的機率，有效地避免鍍銅添加劑被快速地消耗，以及鍍銅添加劑與氧氣反應之後的生成物對不溶性電鍍陽極10所造成的損害。

圖3是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。請參閱圖3，圖3之隔膜裝置300與圖1之隔膜裝置100的主要差異在於，在圖3中，殼體310更包括多個凸塊319，凸塊319位於兩側牆314之間且凸出於板體部312。凸塊319延伸的方向與側牆314延伸的方向相同。在本實施例中，凸塊319的數量為兩個，且是由板體部312從圖3的下方往上方打凸而形成，但凸塊319的數量以及形成方式並不以此為限制。

由於不溶性電鍍陽極10為鈦網，網狀的電極較為柔軟且具可撓性。當配置於隔膜裝置300內時，不溶性電鍍陽極10可能會有局部區域略為變形的狀況。在本實施例中，當不溶性電鍍陽極10(未繪示)配置於隔膜裝置300內時，凸塊319可接觸不溶性電鍍陽極10以提供支撐的效果。

上面僅提供數種隔膜裝置，但隔膜裝置的形式不以上述為限制，下面將提供另一種形式的隔膜裝置。圖4A是依照本發明的另一實施例的一種隔膜裝置的俯視示意圖。圖4B是將圖4A的隔膜裝置放置於電鍍槽內的示意圖。請參閱圖4A與圖4B，本實施例圖4的隔膜裝置400包括一隔膜袋體430及一背板440，背板 440配置於隔膜袋體430內。隔膜袋體430由兩隔膜432貼合而成。在本實施例中，兩隔膜432之間的空間可供不溶性電鍍陽極10容置，以使不溶性電鍍陽極10與隔膜袋體430一同放入電鍍槽30中。

由於隔膜袋體430由兩隔膜432貼合而成，且隔膜袋體430的尺寸接近不溶性電鍍陽極10，隔膜袋體430在電鍍槽30中並不會佔去很大的體積。也就是說，電鍍槽30內可容納多個裝在隔膜袋體430內的不溶性電鍍陽極10，以增進電解效率。

在本實施例中，背板440的材質為塑膠，但背板540也可為其他不會與電鍍液與電鍍添加劑發生反應的硬質材料，並不以此為限制。在本實施例中，當不溶性電鍍陽極10放置在隔膜袋體內430時，背板440會接觸不溶性電鍍陽極10，可提供不溶性電鍍陽極10較佳的支撐性。

另外，本實施例之背板440包括一凸穴442，且凸穴442與背板440之間的相對位置對應於支撐架20與不溶性電鍍陽極10之間的相對位置，以使背板440的輪廓符合不溶性電鍍陽極10與支撐架20的輪廓，以同時對不溶性電鍍陽極10與支撐架20提供支撐。另外，由於不溶性電鍍陽極10與支撐架20可沿著背板440進入或離開隔膜袋體430，不溶性電鍍陽極10與支撐架20在進出隔膜袋體430的過程中，不小心將隔膜袋體430刺破的狀況可被降低。

如圖4B所示，當不溶性電鍍陽極10放入電鍍槽30內 時，其中一個隔膜432會存在於不溶性電鍍陽極10與陰極40之間。由於隔膜432的孔隙尺寸大於電子與離子，在電鍍過程中，電子與離子可通過隔膜432。換句話說，隔膜432並不會影響不溶性電鍍陽極10和陰極40間之電場強度和分布、電鍍效率和電鍍均勻性。

相反地，隔膜432的孔隙尺寸小於鍍銅添加劑的分子尺寸，因此，位於隔膜裝置400外的鍍銅添加劑則會被隔膜432所阻隔，而不能與不溶性電鍍陽極10直接接觸。由上面敘述可知，此隔膜裝置400同樣可有效降低在電鍍過程中，不溶性電鍍陽極10處所生成的氧氣與鍍銅添加劑發生反應的機率，避免鍍銅添加劑被快速地消耗，以及鍍銅添加劑與氧氣反應之後的生成物對不溶性電鍍陽極10所造成的損害。

綜上所述，本發明之隔膜裝置藉由殼體及隔膜之間的空腔容置不溶性電鍍陽極或是使用隔膜袋體容置並由背板略為固定不溶性電鍍陽極之後，再一起放入電鍍槽中，如此一來，位於隔膜裝置內的不溶性電鍍陽極不會直接接觸位於隔膜裝置外的鍍膜添加劑，而減少在陽極析出的氧氣與鍍膜添加劑反應的機率，有效地降低鍍膜添加劑的消耗量，並且可延長不溶性電鍍陽極的壽命。此外，本發明之隔膜裝置的尺寸接近於不溶性電鍍陽極的尺寸，隔膜裝置在電鍍槽中並不會佔去很大的體積，而使得電鍍槽內可容納多個裝在隔膜裝置內的不溶性電鍍陽極以增進電解效率，或可將電鍍槽的體積縮小，而節省空間。

10‧‧‧不溶性電鍍陽極

20‧‧‧支撐架

100‧‧‧隔膜裝置

110‧‧‧殼體

C‧‧‧空腔

O1‧‧‧第一開口

P‧‧‧凸穴

112‧‧‧板體部

114‧‧‧側牆

116‧‧‧限位部

120‧‧‧隔膜

Claims (8)

1. 一種隔膜裝置，適用於一不溶性電鍍陽極，該隔膜裝置包括：一殼體，具有一空腔及連通該空腔的一第一開口，其中該空腔適於容置該不溶性電鍍陽極，且該空腔的深度接近該不溶性電鍍陽極的厚度；以及一隔膜，接著於該第一開口，其中該殼體包括一板體部、相對的兩側牆、兩限位部及兩插槽部，該兩側牆以同方向凸出於該板體部，該兩限位部凸出於該兩側牆且往彼此的方向延伸，該板體部、該兩側牆及該兩限位部界定出該空腔，且該隔膜與該板體部相對，該兩插槽部分別配置於該板體部與該兩限位部之間，其中各該插槽部的延伸方向平行於該不溶性電鍍陽極的插入方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述的隔膜裝置，其中該殼體包括一板體部、兩開口相對之U型凹部，該板體部、該兩U型凹部界定出該空腔，且該隔膜與該板體部相對。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的隔膜裝置，其中該殼體更具有一第二開口，連通於該空腔，該不溶性電鍍陽極適於從該第二開口進入或離開該空腔。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的隔膜裝置，其中該殼體更包括多個凸塊，位於該兩側牆之間且凸出於該板體部。
5. 如申請專利範圍第1項所述的隔膜裝置，其中該不溶性電鍍陽極固定於一支撐架，該殼體包括一凸穴，凸出於該空腔，且 該凸穴與該板體部之間的相對位置對應於該支撐架與該不溶性電鍍陽極之間的相對位置。
6. 一種隔膜裝置，適用於一不溶性電鍍陽極，該隔膜裝置包括：一隔膜袋體；以及一背板，配置於該隔膜袋體內，其中該不溶性電鍍陽極適於放置在該隔膜袋體內且接觸該背板，該背板的材質包括塑膠或是絕緣硬質材料。
7. 如申請專利範圍第6項所述的隔膜裝置，其中該隔膜袋體包括由兩隔膜貼合而成的袋體或是一體成型袋體。
8. 如申請專利範圍第6項所述的隔膜裝置，其中該不溶性電鍍陽極固定於一支撐架，該背板包括一凸穴，且該凸穴與該背板之間的相對位置對應於該支撐架與該不溶性電鍍陽極之間的相對位置。