TWM556993U - 運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備 - Google Patents

Abstract

一種運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，包括沉積反應槽、數個載具、移動機構及兩組撥動機構，該沉積反應槽於頂面位置相對的複數個單向斜齒；該載具包括一橫桿及兩承架，該兩承架固定於該橫桿且於一側具有開口，該開口供放入電路板，該載具是由該橫桿兩側架設於位置相對的兩個該單向斜齒內；該移動機構安裝於該沉積反應槽外壁，負責帶動兩組撥動機構同步產生往復移動，且每次移動過程中，由該撥動機構的撥動件推動該橫桿移動一個該單向斜齒的距離；藉此本創作採用逐片電路板以漸進式移動而完成金屬沉積於電路板的相關作業，能擴大應用於各種化學沉積作業，例如沉積鎳、沉積金、沉積銅、沉積鍚、沉積銀等。

Description

運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備

本創作為一種電路板之化學沉積方法的技術領域，尤其指一種採逐片漸進式移動而達連續生產的化學沉積設備。

在習用化學鎳金製程中，是利用單一吊籃將複數片電路板為一組，將所述電路板依序上升、下降及移動至各化學溶液槽或各類槽室內進行相關作業，以滿足大量生產的需。其具體流程為上料→清潔→水洗→微蝕→水洗→酸洗→水洗→預浸→活化→水洗→化學沉鎳→水洗→化學沉金→水洗→烘乾→下料。所採用的生產設備，如圖1所示，複個反應槽室呈直線狀依序排形成一生產線，包括：清潔槽101及數水洗槽102、微蝕槽103及數個水洗槽104、酸洗槽105及數個水洗槽106、預浸槽107、交換位槽108、活化槽109、數個化學沉鎳槽110及數個水洗槽111、數個化學沉金槽112及數個水洗槽113、最後至乾燥槽114。生產作業方式是將複數片(例如20~60片)電路板為一組，呈垂直狀插置於吊籃115內，利用兩台龍門式天車116、117，帶動吊籃115垂直升降且而於前述反應槽室依序移動。當吊籃115由龍門式天車116依序移動至交換位槽108後，將由龍門式天車117接手移動至後續反應槽室內作業。

在前述生產設備中，每組吊籃115的複數片電路板皆需下降至各槽室內，完成相關作業後上升，之後再移動至下一個槽室，因體積龐大，負載重量極重，一個人無法搬動，需要較大的機構作動空間，因此機台縱向高度高(可達4米)，寛度達2米(若含操作人員的作動平台，寛度可達4米)。雖然整條生產線可設計一機殼封閉，但龐大的生產線並無法有效的封閉，若產線發生小故障，也必須打開操作視窗加以排除，過程中容易讓製程中有害氣體飄散，影響操作者的健康。

再者，每個槽室皆必須容納吊籃垂直放入，並且讓液體完全浸泡電路板，相對地所需容量大，基本上每個槽所需液體可達500升，故製程中各種反應槽液的需求量大，槽體尺寸大造價也高。另外生產後的大量廢液處理也是一個成本負擔。

在後段製程中由於仍然採用容納直立式複數片電路板的吊籃來移動，經水洗後的乾燥作業中，容易使電路板表面殘留乾燥後的水漬，影響電路板品質，因此電路板仍須再進行一次後處理，即單獨將每片電路板水平輸送，進行水洗、吹乾、烘乾等作業，而增加額外的生產成本。綜合以上所述習用方式存在著許多缺點，極需改善。

因此本創作人思考是否能針對習用製程加以分析及改善，期待提出較佳及創新的方式，分析習用製程，其可分為三個大部份：前處理、沉積製程、以及後處理，前處理包括：清潔→水洗→微蝕→水洗→酸洗→水洗。沉積製程包括：預浸→活化→水洗→化學沉鎳→水洗→化學沉金→水洗。後處理包括：水洗→烘乾。為此本創作人思考改變習用以吊籃一次吊掛大量電路板的生產模式，本創作改採逐片移動生產的模式，其中在前處理及後處理作業中，該電路板皆採水平逐片漸進式移動，在沉積製程中，電路板則包括水平逐片漸進式移動及直立式逐片漸進式移動。在前處理及後處理皆有相關的設備可以採用，但本創作改良後之沉積製程並無相關設備可以採用，因為沉積反應所需時間較長，例如沉積鎳需20~30分、沉積金需10分鐘以上，若採用水平漸進式移動，所需的槽體長度尺寸將非常巨大，化學反應液所需量也非常多，成本太高根本無法導入生產，因此本創作針對沉積製程開發一組運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，採用直立式逐片漸進式移動，使本創作之此製程能順利運行。

本創作之主要目的是提供一種化學沉積設備，主要於化學沉積生產作業中，由載具承載電路板採用垂直式逐片生產模式於沉積槽內移動，由初始位置移動至最終位置的停留時間，完成沉積反應槽內金屬沉積於電路板的作業。

本創作之次要目的是提供一種運用載具採逐片生產的化學沉積方法及設備，此方式能廣泛應用於化學沉積鎳、化學沉積金、化學沉積銅、化學沉積鍚或化學沉積銀等作業。

為達上述之目的，本創作運用載具逐片連續生產的化學沉積設備，包括：沉積反應槽、複數個載具、移動機構及兩組撥動機構，該沉積反應槽是於兩個槽壁頂面各設有一排位置相對的齒條，該齒條是由複數個單向斜齒所構成；該載具包括一橫桿及兩承架，該兩承架呈對稱狀固定於該橫桿，該兩承架於另一側具有一開口，由此開口放入電路板，該載具是由該橫桿兩側架設於位置相對的兩個該單向斜齒內；該移動機構安裝於該沉積反應槽外壁，負責帶動兩組撥動機構同步產生往復移動，且每次僅移動一個該單向斜齒的距離；每一組撥動機構包括複數個可被轉動的撥動件，該橫桿的兩側位置分別有一個該撥動件與之對應，當該移動機構帶動該撥動機構向前移動時，該撥動件會推動該橫桿沿著該單向斜齒的斜面緩慢上升至最高點後，掉落下一級的該單向斜齒內，當該移動機構帶動該撥動機構向後移動時，該撥動件可被旋轉而解除與橫桿接觸的狀態。

分析本創作之設備的運作方法為：使用載具將至少一電路板採直立式承載著；該載具將該電路板移入一沉積反應槽內進行化學沉積反應，該沉積反應槽內依序設有初始位置、數個中繼位置、以及最終位置；由移動機構帶動該載具依序由該初始位置、數個該中繼位置、移動至該最終位置，利用該電路板於該沉積反應槽內等留預定時間，完成該沉積反應槽內金屬沉積於該電路板的作業。

本創作運用的沉積製程設備，不同於以往採用吊籃式一次承載20~60幾片電路板的生產模式，主要是採用逐片電路板以漸進式移動進行化學沉積作業，在預浸、活化作業中，電路板採水平逐片漸進式移動，在後續化學沉積反應中則採用直立式逐片漸進式移動。此設計不僅能大幅使整體設備尺寸縮小，讓設備造價成本降低，生產速度快，且能持維良好的生產品質。

本創作運用載具逐片連續生產的化學沉積設備，是利用該載具承載著電路板於化學沉積槽內逐片移動，載具每一次沿原本的單向斜齒移動後掉落至次一級單向斜齒所產生的振動，可讓因沉積反應而附著於電路板表面的氣泡分離，本創作多達數10次以上的振動，能有效地消除氣泡附著情形，另外不斷地振動也能增加反應液與電路板接觸，增加沉積速率，藉此提升生產速率及維持生產品質，又能滿足運用載具逐片連續生產的目的。

以下配合圖式及元件符號對本創作的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

首先針對本創作於沉積製程中所開發的設備作一說明。此設備是運用於化學鎳鈀金沉積製程，該設備是安裝於電路板皆採水平逐片漸進式移動的前處理及後處理設備之間。本創作的設計精神為採逐片移動生產的模式，完成電路板沉積作業。

如圖2A所示，本創作之沉積製程設備包括依序串聯排列的預浸槽20、活化槽21、翻轉機構22、化學沉鎳槽23、數個水槽24、化學沉金槽25、回收水洗槽26、以及輸送機構27。複數個載具A，該載具A負責承載一電路板進行相關化學沉積作業。另外還包括第一移載機構281、第二移載機構282，以及回收循環移載機構283，此類移載機構負責移動該載具A至相關的作業槽中。在本圖中該移動相關機構皆未繪出，僅用示意的方塊表示。另外請參閱圖2B、圖2C所示，為電路板B於各槽室內作業中的狀態，其中在預浸槽20及活化槽21呈水平漸進式移動，之後在翻轉機構22則會由水平狀態調整為垂直狀態。之後於化學沉鎳槽23、數個水槽24、化學沉金槽25、以及回收水洗槽26皆為垂直狀態，最後沉積完成電路板B又會呈水平狀態由輸送機構27輸送至後處理設備中。

如圖3所示，為本創作所開發沉積製程設備運作的流程圖。請配合參閱圖2A及圖2B所示，此設備運用方法之步驟如下：

步驟301：逐片電路板B利用輸送滾輪採水平方式依序進入該預浸槽20，進行反應前的預浸處理。

步驟302：逐片電路板B利用輸送滾輪採水平方式依序進入該活化槽21內，使電路板上的祼銅表面先行置換著一層極薄鈀金屬。

步驟303：電路板B移動至翻轉機構22，經翻轉機構22的旋轉夾持單元221將電路板B送入載具A內；此機構是用以將原本採水平移動的電路板B改為垂直式，以便進行後續的化學沉積作業。

步驟304：載具A承載電路板B進入化學沉鎳槽23，由左邊的初始位置移動至中間的數個中繼位置，最後至最右邊的最終位置，所停留的時間會使得電路板B的銅表面沉積一層鎳。其中在槽內的移動方式採漸進式，即一次僅移動一小距離，須移動複數次才能由初始位置移動至最終位置。

步驟305：由第一移載機構281將載具A上升移出化學沉鎳槽23，向右移動一距離後下降移入水洗槽24。於水洗槽24內進行電路板的清洗作業。參閱圖2A，水洗槽24包括數個槽，左側具有數個水洗室241及右側為一個滴乾室242。在實際的運作模式中，第一移載機構281一次會吊起5個載具A，上升後僅移動一個槽室的距離後就下降，使載具A進入水洗槽24的第一個作業室內，之後依序重複移動，在本實施例中，第一移載機構281需作動5次載具A才會進入化學沉金槽25。

步驟306：由第一移載機構281將水洗槽內24的載具A移動至該化學沉金槽25內，由左邊初始位置移動至中間的數個中繼位置，最後至最右邊最終位置，所停留的時間會使得該電路板的銅表面沉積一層金。其中移動方式採漸進式，即一次僅移動小距離，須移動複數次才能由初始位置移動至最終位置。

步驟307：由第二移載機構282將載具A上升移出化學沉金槽25，向右移動一距離後下降移入回收水洗槽26，以清洗及回收電路板表面帶出的反應金液，回收水洗槽26也包括多個槽。第二移載機構282的作動方式也與前述第一移載機構281相同。

步驟308：載具A最後由第二移載機構282移近輸送機構27，使電路板B由垂直狀改為水平狀逐片移動至下一道作業。之後就會於後處理設備進行水洗及烘乾作業。清空後的載具A會經由回收循環移載機構283移動至化學沉鎳槽23處，以進行下一次的處理。

藉由本創作所開發的沉積製程設備及運作方法，能大幅使整體設備尺寸縮小，設備造價成本降低，相對所需安裝的工廠面積減少，整體而言能減少設備投資金額。另外生產過程中也能減少用水量、化學反應液使用量及用電量，降低生產成本，使產品更具市場競爭力。另外設備也能更有效地封閉，減少生產過中有害氣體外洩，進而提供更安全的工作環境。

在上述設備中，該化學沉鎳槽23及化學沉金槽25是運用載具逐片連續生產的化學沉積方式，不同於以往採吊籃式一次承載20~60幾片電路板的生產模式，為此本創作設計了一種運用載具逐片連續生產的化學沉積設備，使之能運用於該化學沉鎳槽23及化學沉金槽25的沉積作業。

如圖4所示，本創作運用載具逐片生產的化學沉積方法之流程圖。其步驟包括： 如步驟401，使用載具將至少一電路板採直立式承載著； 如步驟402，該載具將該電路板移入一沉積反應槽內進行化學沉積反應，該沉積反應槽依序設有初始位置、數個中繼位置、以及最終位置； 如步驟403，由移動機構推動該載具依序由該初始位置、數個該中繼位置、移動至該最終位置，過程中利用該電路板於該沉積反應槽內等留時間，完成該沉積反應槽內金屬沉積於該電路板的作業。

另外該移動機構帶動該載具移動至兩相鄰位置時，由前一級位置的最底點移動至最高點後，再垂直掉落於次一級位置，前述兩相鄰位置包括由該初始位置與中繼位置、兩相鄰的中繼位置、以及該中繼位置至該最終位置。此目的是為了產生振動，消除電路板表面可能附著的氣泡，該氣體是因沉積反應所生成。另外振動也能增加反應液與電路板接觸，增加沉積速率。

上述運用載具逐片連續生產的化學沉積方法，本實施例提供一個具體的設備作說明：如圖5及圖6所示，為本創作運用載具逐片連續生產的化學沉積設備之立體圖及分解圖。本創作包括：一沉積反應槽40、複數個載具50、一移動機構60及兩組撥動機構70。

該沉積反應槽40為一長方型開口向上的槽體，於長邊的兩個槽壁41頂面各設有一排位置相對的齒條42，該齒條42是由複數個單向斜齒421所構成。

如圖6所示，該載具50包括一橫桿51及兩承架52，該兩承架52呈對稱狀固定於該橫桿51，該承架52局部彎曲呈鈎狀，該兩承架52於另一側具有一開口53，該開口53可供放入電路板。在實際的作業中，該載具50是由該橫桿51兩側架設於位置相對的兩個該單向斜齒421上(如圖5)。該載具50進一步包括有數個連接桿54，該連接桿54橫向結合於兩承架52之間，以維持整體的剛性。另外該載具50還包括一保持桿55，該保持桿55結合於該兩承架52的最底部位置，該保持桿55兩端各設有垂直狀的保持片551。兩個該保持片551之間的距離，恰好為電路板最大尺寸的寬度。

該移動機構60是安裝於該沉積反應槽40外壁，負責帶動兩組撥動機構70同步產生往復移動，且每次僅移動一個該單向斜齒421的距離。該移動機構60包括軌道架61、框架62及第一動力件63。該軌道架61環設且固定於該沉積反應槽40外壁，即固定於兩側該槽壁41上。該軌道架61上另固定著兩組軌道611，該兩組軌道611位置分別位於該沉積反應槽40兩側長邊外壁處。該框架62呈長方型框體，尺寸大於該沉積反應槽40尺寸，組裝狀態是套置於該沉積反應槽40外圍。請一併參閱圖8，該框架62底部設有數個導輪621，該導輪621在能該軌道611上運行。該第一動力件63固定於該軌道架61，另設有可伸縮的作動桿631與該框架62結合，在本實施例中第一動力件63為氣壓缸、油壓缸、電動伸縮桿等其中一種機構。在該第一動力件63作動時，該作動桿631伸出或縮回，進而帶動該框架62產生線性的往復移動。

兩組撥動機構70，分別位於該框架62的兩個長邊外壁。每一組該撥動機構70包括複數個撥動件71、連動片72、第二動力件73，每個該撥動件71具有上樞接點711及下樞接點712，該上樞接點711安裝樞接於框架62外壁，該下樞接點712安裝樞接於該連動片72，該連動片72受該第二動力件73驅動而能產生往復運動。在本實施例中第二動力件73為氣壓缸、油壓缸、電動伸縮桿等其中一種機構。如圖5所示，該載具50的橫桿51兩端會延伸出該沉積反應槽40外，並分別有一個撥動件71與之對應。該撥動件71受該移動機構60所驅動，每次利用該撥動件71推動該載具50的橫桿51，使橫桿51由所在處的單向斜齒421向次一級的單向斜齒421移動。

接著就實際的作動方式作一說明：

如圖9所示，為了方便解說，僅提供本設備左前半部結構放大圖，複數個該載具50也未沒有全部都放置於該沉積反應槽40。在作業的初期，如先前段落所述，會先將該電路板放入該載具50之承架52內，並將該載具50放入該沉積反應槽40內，該橫桿51左右兩區段分於位於相對的單向斜齒421上，另外與之相對的兩個該撥動件71位置對應該橫桿51兩端。在本實施例中，最左邊的單向斜齒421處，即為該載具50於該沉積反應槽40的初始位置。後續各齒即為中繼位置。

如圖10所示，該移動機構60之第一動力件63作動，該作動桿631伸長，使得該框架62向右側方向平移。帶動樞接於該框架62之該撥動件71向右撥動。使該橫桿51沿著該單向斜齒421最低點向最高點移動。

如圖11所示，在該橫桿51由先一級單向斜齒421掉落於次一級的單向斜齒421後。該第二動力件73作動，使該連動片72向右移動，因樞接關係，該撥動件71頂端會大幅向左偏移，最使該撥動件71頂面的最高位置低於該單向斜齒421的最低位置。

如圖12所示，該第一動力件63之作動桿631縮回，連帶使該框架62退回起始位置。此過程中該撥動件71呈向左偏移狀態，故移動時不會與該橫桿51接觸。

在該框架62退回至初始位置後，該第二動力件73再次作動使該連動片72退回原位，就能呈現如圖9的狀態，等待另一個載具50放入該沉積反應槽40內。

綜合以上所述，本創作運用載具逐片生產的化學沉積設備，利用該移動機構60所產動的往復運動，讓放入於該沉積反應槽40的載具50一次移動一個單向斜齒421的距離，藉此逐步由初始位置、數個該中繼位置、移動至最終位置，過程中所等留的時間，就能完成金屬沉積於該電路板的作業。另外該載具50每一次掉落至次一級單向斜齒421所產生的振動，可讓因沉積反應而附著於電路板表面的氣泡分離，多達數10次以上的振動，能有效地消除氣泡附著情形，另外不斷地振動也能增加反應液與電路板接觸，增加沉積速率，藉此維持著生產品質，又能滿足運用載具逐片生產的目的。

以上所述者僅為用以解釋本創作的較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的創作精神下所作有關本創作的任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護的範疇。

101‧‧‧清潔槽
102‧‧‧水洗槽
103‧‧‧微蝕槽
104‧‧‧水洗槽
105‧‧‧酸洗槽
106‧‧‧水洗槽
107‧‧‧預浸槽
108‧‧‧交換位槽
109‧‧‧活化槽
110‧‧‧化學沉鎳槽
111‧‧‧水洗槽
112‧‧‧化學沉金槽
113‧‧‧水洗槽
114‧‧‧乾燥槽
115‧‧‧吊籃
116‧‧‧龍門式天車
117‧‧‧龍門式天車
20‧‧‧預浸槽
21‧‧‧活化槽
22‧‧‧翻轉機構
23‧‧‧化學沉鎳槽
24‧‧‧水洗槽
25‧‧‧化學沉金槽
26‧‧‧回收水洗槽
27‧‧‧輸送機構
A‧‧‧載具
B‧‧‧電路板
281‧‧‧第一移載機構
282‧‧‧第二移載機構
283‧‧‧回收循環移載機構
40‧‧‧沉積反應槽
41‧‧‧槽壁
42‧‧‧齒條
421‧‧‧單向斜齒
50‧‧‧載具
51‧‧‧横桿
52‧‧‧承架
53‧‧‧開口
54‧‧‧連接桿
55‧‧‧持桿
551‧‧‧保持片
60‧‧‧移動機構
61‧‧‧軌道架
611‧‧‧軌道
62‧‧‧框架
621‧‧‧導輪
63‧‧‧第一動力件
631‧‧‧作動桿
70‧‧‧撥動機構
71‧‧‧撥動件
711‧‧‧上樞接點
712‧‧‧下樞接點
72‧‧‧連動片
73‧‧‧第二動力件

圖1為習用化學鎳金製程設備的示意圖。 圖2A為本創作所開發沉積製程設備的示意圖。 圖2B為本創作所開發沉積製程設備中，電路板移動狀態的側視示意圖。 圖2C為本創作所開發沉積製程設備中，電路板移動狀態的俯視示意圖。 圖3為本創作所開發沉積製程設備運作的流程圖。 圖4為本創作運用載具採逐片連續生產的化學沉積方法之流程圖。 圖5為本創作運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備之立體圖。 圖6為本創作運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備之分解圖。 圖7為本創作之載具的立體放大圖。 圖8為本創作之移動機構及撥動機構之局部放大立體圖。 圖9為本創作實際運作的局部放大圖(一)。 圖10為本創作實際運作的局部放大圖(二)。 圖11為本創作實際運作的局部放大圖(三)。 圖12為本創作實際運作的局部放大圖(四)。

Claims (7)

1. 一種運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，包括： 一沉積反應槽，於兩個相對槽壁頂面各設有一排位置相對的齒條，該齒條是由複數個單向斜齒所構成； 數個載具，包括一橫桿及兩承架，該兩承架呈對稱狀固定於該橫桿，該兩承架於另一側具有開口，該開口供放入電路板，該載具是由該橫桿兩側架設於位置相對的兩個該單向斜齒內； 一移動機構，安裝於該沉積反應槽外壁，負責帶動兩組撥動機構同步產生往復移動，且每次僅移動一個該單向斜齒的距離； 兩組撥動機構，每一組該撥動機構包括複數個可被轉動的撥動件，該橫桿的兩側位置分別有一個該撥動件與之對應，當該移動機構帶動該撥動機構向前移動時，該撥動件會推動該橫桿沿著該單向斜齒的斜面緩慢上升至最高點後，掉落下一級的該單向斜齒內，當該移動機構帶動該撥動機構向後移動時，該撥動件可被旋轉而解除與該橫桿接觸的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中該載具進一步包括數個連接桿，該連接桿採橫向結合於兩該承架之間，以維持整體的剛性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中該載具進一步包括一保持桿，該保持桿結合於該兩承架的最底部位置，該保持桿兩端各設有垂直狀的保持片，兩個該保持片之間的距離，恰好為該電路板最大尺寸的寬度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中該移動機構包括一軌道架、一框架及一第一動力件，該軌道架設有兩組軌道分別固定於該沉積反應槽兩側外壁，該框架套置於該沉積反應槽外圍，底部設有數個導輪能該軌道上運行，該第一動力件與該框架及該軌道架作連接，負責帶動該框架產生線性的往復移動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中該第一動力件為氣壓缸、油壓缸、電動伸縮桿等其中一種機構。
6. 如申請專利範圍第4項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中兩個該撥動機構該分別安裝於該框架兩側外壁，該撥動機構進一步包括連動片、第二動力件，每個該撥動件具有上樞接點及下樞接點，該上樞接點安裝樞接於該框架，該下樞接點安裝樞接於該連動片，該連動片受該第二動力件驅動而能產生往復運動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之運用載具採逐片連續生產的化學沉積設備，其中該第二動力件為氣壓缸、油壓缸、電動伸縮桿等其中一種機構。