一種用于電沉積平面件的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于電沉積平面件的裝置，包括外槽、放置于外槽內的電沉積槽、陰極基底、陽極、穩流板和攪拌板；所述的電沉積槽由穩流板分隔為陰極槽區和陽極槽區，所述的攪拌板連接于外驅動源上，并設置于陰極基底與穩流板之間，且與陰極基底平行。此裝置工作時，攪拌板在外驅動源的作用下作平動運動，通過穩流板和攪拌板的雙重作用，使得陰極基底表面電場分布和流場分布更加均勻。此裝置極大地改善了平面電沉積件厚度分布的均勻性。
【專利說明】
一種用于電沉積平面件的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種電化學沉積裝置，具體為一種提高電沉積平面件厚度均勻性的裝置。
【背景技術】
[0002]厚度分布均勻性是所有電沉積工藝(包括電鍍、電鑄、電刷鍍等)關注的核心指標之一。影響沉積層厚度分布均勻性的因素很多，也很復雜。其中，陰極面電場與流場的分布特性是核心。為此，在工業生產中，科技工作者主要圍繞改善電沉積制程的電場分布與流場分布來提高沉積層厚度分布的均勻性。專利號為200920286121.1的專利提出了一種帶有含通孔的屏蔽板的電鍍槽。該專利利用置于陰極和陽極之間的屏蔽板調整與改善陰極面上的電力線分布。但是，僅通過屏蔽板來提高陰極表面的電力線分布的均勻性從而提高電沉積平面件厚度分布均勻性的作用往往有限，得到的結果不是很理想。同時，專利號為201510135135.3的發明專利提出了一種陰極周向等距平面移動的裝置。該專利采用陰極周向移動機構使陰極相對于電解液運動，進而帶動電解液流動起來。雖然這種裝置能一定程度上獲得相對均勻的陰極面流場，但是攪拌強度往往比較低，且對于大面積工件，需要占用很大空間，成本高。此外，該裝置在對提高陰極面上電流密度分布的均勻性方面沒有明顯的積極效果。為此，亟待開發一種更為有效的裝置來協同提高陰極基底表面電力線分布均勻性和流場分布均勻性的電沉積裝置，以更好地解決電沉積平面件厚度的均勻性問題。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本實用新型的目的是開發一種電解液攪拌較強烈且均勻、電場分布均勻的平面件電沉積裝置，從而提高平面電沉積件厚度分布的均勻性。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種用于電沉積平面件的裝置，包括外槽、放置于外槽內的電沉積槽、陰極基底和陽極，其特征在于:它還包括穩流板和攪拌板，所述的攪拌板上設有均勻分布的通孔A，所述的電沉積槽由穩流板分隔為陰極槽區和陽極槽區;所述的陰極基底和陽極分別設置于陰極槽區和陽極槽區內，且所述的陰極基底與所述的陽極相互平行;所述的攪拌板設置于陰極基底與穩流板之間，且與陰極基底平行;所述的攪拌板上設有均勻分布的通孔A;所述的攪拌板與外驅動源連接，在豎直平面內作平動運動;所述的電沉積槽的側板和底板上均設有橫截面形狀相同的凹槽;所述的凹槽的底面設有排液孔;所述的陽極槽區設有進液孔;所述的外槽上設有出液孔。
[0005]優選地，所述的攪拌板的側面與凹槽正對。
[0006]優選地，所述的攪拌板與陰極基底之間的距離為2?5_。
[0007]優選地，所述的陰極基底、陽極和穩流板的長度與電沉積槽的槽深相等，所述的陰極基底、陽極和穩流板的寬度與電沉積槽的寬度相等。
[0008]優選地，所述的排液孔的圓心與陰極基底之間的距離為2?5mm。
[0009 ] 優選地，所述的通孔A的直徑為0.5?Imm、孔間距為2~4_。
[0010]優選地，所述的通孔B的直徑為0.5?Imm、孔間距為2?4mm。
[0011]優選地，所述的排液孔的直徑為0.3?Imm、孔間距為4?I Omm。
[0012]優選地，所述的陽極表面積是陰極基底表面積的1.5?2倍。
[0013]優選地，所述的電沉積槽、外槽、穩流板和攪拌板分別為耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬電沉積槽、耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬外槽、耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬穩流板和耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬攪拌板。具體材料可為聚丙烯、聚氯乙烯等。
[0014]本實用新型所涉及的工作原理如下。
[0015]穩流板豎直放置于電沉積槽中，將電沉積槽分隔為陰極槽區和陽極槽區。由于穩流板上開有均勻分布的通孔B，使得從陽極槽區流進陰極槽區的電解液受電沉積槽進液口的影響比較小。此時，貼近陰極面做平動運動的攪拌板在運動過程中不斷地通過剪切力作用帶動陰極面附近的電解液流動起來。由于陰極槽區內的電解液主要只受攪拌板的攪拌作用，而且攪拌板相對陰極面各點的運動速度基本相同，使得陰極面上大部分區域(除周邊夕卜)的剪切流強度基本相同，從而形成較均勻的流場分布。因為攪拌板的平動半徑與運動速度可調，所以，可根據需要在陰極面上獲得所需的不同強度的均勻流場。
[0016]另一方面，由于陽極與陰極基底平行正對且面積相同，而且它們的面積都等于電沉積槽的橫截面積(即陽極、陰極基底周邊都與電沉積槽側壁緊密接觸)，使得來自陽極上的電力線能均勻地分布在陰極基底上，即電場分布均勻。如此，基于本實用新型裝置，能同時使陰極面獲得均勻的流場與電場分布。
[0017]工作時，電解液從位于電沉積槽陽極槽區的進液孔進入，經過穩流板穩流之后，變成流速極低且不易受陽極槽區流動狀態干擾的穩定電解液。攪拌板在陰極槽區內的平動運動，帶動陰極槽區內的電解液流動。同時，陰極槽區的電解液通過電沉積槽上的排液孔緩慢流出和電沉積槽上沿溢出，這樣，在實現陰極電沉積過程電解液的更新的同時，不至于對陰極面上的流場分布(或攪拌強度分布)帶來較大的影響。流出和溢出的電解液匯聚到外槽后，再通過外槽的出液孔排出進入電解液循環過濾系統。
[0018]與現有技術相比，本實用新型的突出優點是:
[0019](I)能協同獲得流場與電場分布均勻的電沉積環境。通過綜合優化陰陽極的幾何配置關系和攪拌方式，使得陰極面的流場與電場分布都相對比較均勻。
[0020](2)適用性和實用性好。改變攪拌板的運動狀態就可以獲得不同強度的攪拌速度，進而可以實施不同沉積速度的電沉積工藝。而且，陰極槽區的電解液更新方式，使得在陰極基底上可以獲得的有效區域(厚度分布均勻區域)非常大，增強了經濟性。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型電沉積平面件裝置的示意圖。
[0022]圖2是本實用新型電沉積平面件裝置的電沉積槽示意圖。
[0023]圖中:1、陰極槽區；2、陰極基底;3、攪拌板;4、電沉積槽;5、排液孔;6、外槽;7、穩流板;8、通孔A;9、進液孔;10、通孔B; 11、陽極槽區；12、出液孔;13、陽極；14、凹槽;15、側板;16凹槽的底面;17、底板。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行進一步說明。
[0025]本實用新型提出的一種用于電沉積平面件的裝置，包括外槽6、放置于外槽6內且為長方體形的電沉積槽4、陰極基底2和陽極13，它還包括穩流板7和攪拌板3;陰極基底2、陽極13和穩流板7的長度與電沉積槽4的槽深相等，陰極基底2、陽極13和穩流板7的寬度與電沉積槽4的寬度相等;穩流板7上設有均勻分布的直徑為1mm、孔間距為3mm的通孔B10;電沉積槽4由穩流板7分隔為陰極槽區I和陽極槽區11;陰極基底2和陽極13分別豎直設置于陰極槽區I和陽極槽區11，且陰極基底與陽極相互平行，陽極13表面積是陰極基底2表面積的1.5倍;攪拌板3設置于陰極基底2與穩流板7之間，與陰極基底2平行，且與陰極基底2之間的距離為4mm;攪拌板3厚度為2mm，并與外驅動源(圖中未示)連接，在豎直平面內作平動半徑為20mm的平動運動，其上設有均勻分布的直徑為0.8mm、孔間距為2mm的通孔AS;電沉積槽4的側板15和底板17與攪拌板3的側邊正對位置上設有橫截面形狀相同的凹槽14;凹槽的底面16設有直徑為0.7mm、孔間距為8mm的排液孔5，且排液孔5的圓心與陰極基底2之間的距離為5mm;在陽極槽區11內設有進液孔9;外槽6的底部設有出液孔12;電沉積槽4、外槽6、穩流板7和攪拌板3均為聚丙烯材料。
【主權項】
1.一種用于電沉積平面件的裝置，包括外槽(6)、放置于外槽(6)內的電沉積槽(4)、陰極基底(2)和陽極(13)，其特征在于:它還包括穩流板(7)和攪拌板(3);所述的穩流板(7)上設有均勻分布的通孔B(1);所述的電沉積槽(4)由穩流板(7)分隔為陰極槽區(I)和陽極槽區(11);所述的陰極基底(2)和陽極(13)分別設置于陰極槽區(I)和陽極槽區(11)內，且所述的陰極基底(2)與所述的陽極(13)相互平行;所述的攪拌板(3)設置于陰極基底(2)與穩流板(7)之間，且與陰極基底(2)平行;所述的攪拌板(3)上設有均勻分布的通孔A(8);所述的攪拌板(3)連接于外驅動源上，在豎直平面內作平動運動；所述的電沉積槽(4)的側板(15)和底板(17)上均設有橫截面形狀相同的凹槽(14);所述的凹槽的底面(16)設有排液孔(5);所述的陽極槽區(11)設有進液孔(9);所述的外槽(6)上設有出液孔(12)。2.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的攪拌板(3)的側面與凹槽(14)正對。3.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的攪拌板(3)與陰極基底(2)之間的距離為2?5mm。4.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的陰極基底(2)、陽極(13)和穩流板(7)的長度與電沉積槽(4)的槽深相等，所述的陰極基底(2)、陽極(13)和穩流板(7)的寬度與電沉積槽(4)的寬度相等。5.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的排液孔(5)的圓心與陰極基底(2 )之間的距離為2?5mm。6.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的通孔A(8)的直徑為0.5~lmm、孔間距為2~4mm。7.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的通孔B(1)的直徑為0.5~lmm、孔間距為2~4mm。8.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的排液孔(5)的直徑為0.3?1_、孔間距為4?10mm。9.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的陽極(13)表面積是陰極基底(2)表面積的1.5?2倍。10.根據權利要求1所述一種用于電沉積平面件的裝置，其特征在于:所述的電沉積槽(4)、外槽(6)、穩流板(7)和攪拌板(3)分別為耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬電沉積槽、耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬外槽、耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬穩流板和耐酸堿腐蝕的電絕緣非金屬攪拌板。
【文檔編號】C25D21/10GK205474068SQ201620229999
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】明平美, 趙云龍, 李慧娟, 陳月濤, 張艷華, 李欣潮, 楊文娟, 秦歌
【申請人】河南理工大學