专利名称：制造金属箔的阳极结构的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及电沉积金属的处理，更具体地，涉及在这种处理中使用的阳极。本发明尤其可用于形成高质量、无气孔的铜箔并将具体地对其描述；但是，应理解，本发明也可有利地应用于电沉积另外的金属箔，或形成较大厚度的铜箔。
多年以来，形成电沉积箔的基本技术并无大的变化。在这方面，电沉积铜箔通常用在包含铜离子的电解质溶液中浸渍旋转鼓阴极。由导电材料的一个或多个拱形部分形成的阳极被浸渍在电解质溶液中并被放置在鼓形阴极的附近。阳极形成了具有大致与鼓形阴极曲率一致的表面，由此限定了它们之间的均匀内电极间隙。通过在阳极及阴极上施加其电流密度低于电解质溶液极限电流密度的电流，在旋转鼓上形成铜箔。当电沉积箔从电解质溶液中析出时，被从鼓形阴极上取下，以便连续地产生箔。
实际上铜箔是，当阴极开始进入电解质溶液时通过鼓形阴极表面上铜原子的核化产生的。当鼓连续旋转地通过电解质溶液中被激发的阳极时，铜连续地产生这些铜原子。
在鼓形阴极表面进入点上的电流分布对铜的核化质量具有重要作用。在这方面，铜的核化是个快速过程，并已发现，在鼓形阴极表面进入电解质溶液的点上其电流密度均匀、尖锐的上升可显著地增加形成在鼓上的铜密度，这就减少了生成箔的多孔性。换言之，当鼓进入电解质溶液时其表面上电流的快速上升对于好的铜核化是关键的。当对更薄的箔的需要增加时，鼓表面的初始铜核化对保证无孔铜箔变得更重要。
在先公知的传统电解液槽典型地包括全部浸在电解质溶液中的阳极。当鼓形阴极进入电解质溶液时，这种结构产生了电流的缓慢倾斜上升，这接着又引起鼓形阴极表面铜核化的不足。这种电流缓慢倾斜上升的引起是因为，直到鼓表面快速地位于浸入阳极的对面时、鼓阴极表面上才产生所需的电流密度。为了改善电流倾斜上升时间，已公知在浸入阳极顶部(即沿其上边缘)放置了一个绝缘屏。虽然与单独浸入阳极相比，这种结构改善了电流倾斜上升，但它没有完全解决问题。为了进一步改善铜核化，也已公知使用布置在鼓形阴极表面进入点上电解质溶液表面附近的触发阳极(第二阳极)。触发阳极在高于主阳极的电流密度时被激发。这种结构一个问题是需要第二整流器来控制第二阳极、即触发阳极。此外，虽然使用触发阳极改善了铜核化，这种方法没有完全地解决电流缓慢倾斜上升问题。
授于O’Hara等人的美国专利US5833819建议使用部分浸入的“网状触发阳极”来取代整体的触发阳极，以减少倾斜上升时间。虽然网状触发阳极显著地减少了电流倾斜上升时间，但仍需要第二整流器的工作。此外，上述的“触发阳极”及公开在美国专利US5833819中的网状触发阳极当鼓形阴极进入电解质溶液时对鼓形阴极表面施加高电流密度，两者均需要在触发电极及主电极之间的某种类型的绝缘板。
本发明克服了这些及另外的问题，并提供了一种能消除电流缓慢倾斜上升问题的阳极，而且不需要绝缘板和对鼓形阴极表面提供高电流密度的第二整流器。
根据本发明的一个优选实施例，提供了一个产生金属箔的装置，它包括一个具有外电镀表面的鼓形阴极及一个阳极部分。鼓形阴极部分地浸渍在电解质溶液的设定液位上并绕一个大致的水平轴转动。阳极部分包括浸在电解质中的主阳极部分。主阳极具有面向鼓形阴极的半圆柱弯曲阳极表面。主阳极部分的尺寸设置成与鼓形阳极的电镀表面隔开，由此在其之间确定了一个总体均匀的间隙。在主阳极上端设有阳极延伸部分。阳极延伸部分具有在其中至少设有一个孔的第一区域。该第一区域与阴极的电镀表面隔开预定距离并浸在电解质溶液中，其中第一区域的一部分伸到电解质溶液的设定液位以上。一个电能源连接在阳极组件上，用于以同一电位激励主阳极部分及阳极延伸部分。
根据本发明的一个方面，设置了一个电沉积槽，用于将金属沉积到部分浸在电解质溶液中的旋转鼓表面上。该槽包括一个由主阳极体部分及阳极延伸部分组成的阳极。主阳极体部分具有拱形主阳极体表面，其具有的曲率半径稍大于鼓的曲率半径。主阳极体部分完全浸在鼓附近的电解质溶液中，在其之间形成总体均匀的间隙。阳极延伸部分具有张开的网格状结构及面向鼓的阳极延伸表面。阳极延伸部分设置在电解质溶液中，其中它的一部分延伸在电解质溶液的上面，以使得电解质溶液能通过张开的网格状结构流动。电源被连接在主阳极体部分及阳极延伸部份，以在主阳极体表面和阳极延伸表面上产生相同的电势，其中主阳极体部分在鼓与主阳极体部分相邻的鼓区域上产生第一电流密度，及阳极延伸部分在鼓与阳极延伸部分相邻的鼓区域上产生第二电流密度。第二电流密度小于第一电流密度。
本发明的一个目的是提供一种用于在阴极表面沉积金属的阳极组件。
本发明的另一目的是提供一种与旋转鼓阴极一起使用以产生高质量、无气孔金属箔的阳极组件。
本发明的又一目的是提供一种如上所述的具有促使鼓形阴极表面良好铜核化的的部分的阳极组件。
本发明的另一目的是提供一种如上所述的不需要触发阳极，绝缘板或第二整流器的阳极。
通过以下结合附图对本发明优选实施例的说明，这些及另外的目的将会被阐明。
本发明将给出某些部件的具体形式及各部件的布置，其优选实施例被表示在附图中并将被详细地说明，附图为
图1是表示说明本发明一个优选实施例的阳极组件的电解槽的部分剖割端视图；图2是图1所示阳极组件的透视图；图3是图2所示阳极组件的上部分的放大截面图；图4是表示本发明第一替换实施例的阳极组件的透视图；图5是图4所示阳极组件的上部分的放大截面图；图6是表示本发明第二替换实施例的阳极组件的透视图；图7是表示本发明第三替换实施例的阳极组件的透视图；及图8是图7所示阳极组件的上部分的放大截面图。
现在参照附图，其中的附图仅在于表示本发明的优选实施例，而非限制它，图1是表示说明本发明一个优选实施例的用于电沉积金属箔的电沉积槽10。本发明尤其适用于形成铜箔，并将参照它描述，但从进一步阅读本发明将会理解，本发明可有利地用于形成另外的金属箔。
普遍地说，电沉积槽10通常包括鼓形阴极12及阳极组件，后者在图中的标记为40。在图1所示的实施例中，阳极组件40由左阳极部分42及右阳极部分44组成。阳极部分42、44总地为拱型，每个具有面向鼓形阴极12的阳极面46。部分42、44尺寸这样地确定，即限定了阳极部分42、44的表面46及鼓形阴极12之间的总体均匀的内电极间隙20。鼓形阴极12及阳极部分42、44被放置在箱18内，该箱的设置用于收集流过内电极间隙20的电解质溶液16。
鼓形阴极12通常为圆柱状及通过绕水平轴旋转的传统装置安装。鼓形阴极12可由任何合适的导电金属或合金，包括铅、不锈钢、钶、钽、钛或它们的任何合金组成，并有抛光的电镀面，其标记为22。电镀表面22可由钛、钶、钽、铬或它们的合金形成。根据本发明，鼓形阴极12最好由不锈钢构成并具有由铬形成的电镀表面22。鼓形阴极12可由该领域中通常公知的任何合适的电动机驱动旋转(未示出)。鼓形阴极12最好以固定方向的圆周速度转动，它由箭头“R”表示，以使得电镀表面22与电解质溶液16保持接触一个足够的时间来积聚所需的箔厚度。在该领域中可以理解，在电沉积处理期间金属离子被消耗掉。这种金属离子由蓄液器(未示出)中的电解液补充。
电解质溶液16通过一管道38被连续地压入到电极间隙20中，正如本领域所传统公知的并表示在图1中。电解质溶液16通过内电极间隙20的连续循环形成了电解质溶液16从鼓形阴极12的底部通过内电极间隙20向上到阳极部分42、44上端的流动。正如下面要详细描述的，及从图2-8中可看到的，在电极间隙20中的电解质溶液16的液面“L”由阳极部分42、44的形状及结构和间隙20中的电解质溶液16的流速来确定。
现在参照阳极组件40，如上所指出的，阳极部分42、44通常为拱形并布置在鼓形阴极12的附近，以形成一个内电极间隙20。本发明主要涉及阳极部分44，它的优选实施例如图2及3中所示。阳极部分44基本是一个拱形板，它具有面朝鼓形阴极12的拱形阳极表面46。阳极部分44可由任何导电材料作成并对电解质溶液呈惰性。更具体地，阳极部分44最好由铅、钛、钽、铂或覆盖上述一种材料的铜芯组成的复合结构。根据本发明，在阳极部分44的上端形成至少一个孔口48，从图2及3中可最清楚地看到它。在图示实施例中，孔口48是一个细长槽，它将阳极部分44分成主阳极部分44A，阳极延伸部分44B及连接主阳极部分44A和阳极延伸部分44B的壁部分44C。正如从进一步阅读以下说明更全面理解的，孔口48的作用是双重的。第一作用是限定一个通过阳极44的通道，通过它电解质溶液16可排出间隙20，而不会流到阳极44上边缘以上。第二作用是限定阳极延伸部分44B，该部分与阳极部分44的主阳极部分44A隔开并位于其上面。
根据本发明的一个方面，孔口48根据电解质溶液16在间隙20中的流动来设计及定尺寸。具体地，孔口48这样定尺寸，电解质溶液16达到间隙20内的最高液位“L”，并仅略高于阳极部分44B的上表面。如这里所使用的，词“仅略高于”表示小于1/2英寸。最好，电解质溶液16的表面液位“L”高于孔口48，但低于阳极部分44B的上边缘表面。更具体地，电解质溶液16的流量受到控制，以致仅是阳极延伸部分44B的很小部分高出液面L，正如从图3中最清楚地看到的。
如以下将详细讨论的，孔口48允许被压入到内电极间隙20中的电解质溶液16通过阳极部分44流到阳极部分44后面的箱区。正如从图2中最清楚地看到的，阳极44基本上限定了三个阳极“区”。阳极延伸部分44B限定了第一区，其标记为“区1”，孔口48限定了第二区，其标记为“区2”，及主阳极部分44A限定了第三区，其标记为“区3”。
阳极部分44连接在标记为70的电源上，以对阳极部分44正向充电。电源70典型为整流器，它工作时对鼓形阴极12负向充电。
现在来参看槽10的工作，正如从图1中最清楚地看到的，电解质溶液16在接近鼓形阴极12底部的位置上被压入阳极部分44及鼓形阴极12之间的内电极间隙20。这产生电解质溶液16通过内电极间隙20向上的流动，如箭头所指示。如图3中概要地表示的，电解质溶液16将从内电极间隙20流过孔口48。根据电解质溶液16流过间隙20的流速及孔口48的构型和尺寸，相对阳极延伸部分44B的表面建立了电解质溶液16的液面“L”。电解质溶液16相对孔口48的液位“L”的位置产生了正好在孔口48上边缘以上的电解质溶液区“A”。在区“A”中，电解质溶液16的流量通常小于通过孔口48的流量。如本领域中传统公知的，在电沉积处理期间，随着铜箔形成在鼓形阴极12的表面22上，铜从电解质溶液16中析出。由于在区A中电解质溶液16相对低的流量，从区A的溶液中析出的金属离子不如在主阳极部分44A前面析出的金属离子那样快地被取代。作为在区A中电解质溶液16流量相对低的结果，在电解质溶液表面L附近的离子浓度及由此极限电流IL将低于主阳极部分44A中的那些。
当电沉积金属时，本申请人认为，要形成高质量箔，必需分三个阶段在电镀表面22上形成铜。在第一阶段，开始在电镀表面22上核化及生长铜并最好维持一个短的时间周期。在第二阶段，在上阶段新形成的铜晶体上铜的增长变慢并以低速率增长一个短的时间周期。在第三阶段，通过施加最大幅值电流密度获得新形成铜层上的铜沉积。重要的是，在任何铜沉积阶段不能使电流密度超过电解质溶液的极限电流密度iL。尤其是，不能使区A中的电流密度在较长的时间周期上超过电解质溶液16的极限电流密度iL，不然，在此状态下工作将使箔产生差的机械性能及孔度。
根据本发明，阳极部分44提供了三个不同的区来实现三个阶段的铜沉积。如上所指出的，阳极部分44被电源70充上正电，及鼓形阴极12被其充上负电。因为用同一电源对主阳极部分44A及阳极延伸部分44B充电，在主阳极部分44A面上的电位与阳极延伸部分44B面上的电位相同。鼓形阴极12及其电镀表面22顺时针方向转动，如箭头R所示。在鼓形阴极12的电镀表面22开始进入电解质溶液16的点上，在电镀表面22上开始铜核化。沿阳极延伸部分44B表面的电位在鼓形阴极12的电镀表面22上产生了特定的电流密度。虽然，在阳极延伸部分44B面上的电位与阳极部分44A面上的电位相同(两者均与同一电源70相连接)，但因为孔口48，由阳极延伸部分44B在鼓形阴极12的电镀表面22上产生的“电流密度”将大致等于或略小于由主阳极部分44A在电镀表面22上产生的“电流密度”。尽管区A上的流量低，但是由阳极延伸部分44B在电镀表面22上产生的“电流密度”处于足够使铜核化到电镀表面22的幅度上，而不超过区A中电解质溶液16的极限电流密度iL。因此，随着电镀表面22穿过由阳极延伸部分44B限定的“区1”时在电镀表面22上核化了铜。
然后，电镀表面22经过由孔口48限定的“区2”。因为由孔口48限定的大开口区域，在电镀表面22上的平均电流密度在区2中的将低于在区1中的，因此在电镀表面22的铜增长将停止或处于低速。接着鼓表面22穿过限定“区3”的主阳极部分44A，在这里当鼓表面22进入主阳极部分44A与电镀表面22面对着的电解液高流量区及高电流密度区时，铜箔开始增长。当电镀表面22转过阳极部分44及随后转过受激励的阳极部分42时铜箔连续地增长，形成标记为C的铜箔，它从鼓12上取出并被收集到接收辊99上。
这样，阳极部分44提供了具有三个不同沉积区的一个整体成型的阳极结构。在区1中，由阳极延伸部分44B建立一个电流密度，它与区“A”中电解质溶液16的低极限电流相当。但是，该电流密度幅值足以使金属核化到电镀表面22上。在区2中，其电流密度低于区1中的电流密度，由此停止，或至少降低了由区1建立的沉积速率。在区3中，由主阳极部分44A建立的高电流密度幅值进行完全金属沉积。
因此，本发明对于电沉积处理中的金属电沉积提供了本申请人认为是理想的激励模式。当然，本领域中的熟练技术人员将理解，阳极延伸部分44B的孔口48的形状、长度及宽度将影响在鼓形阴极12上感应的电流密度。希望的是，阳极延伸部分44B这样地设计，鼓形阴极12上被区1感应的电流密度至少为鼓形阴极12被主阳极部分44A产生的电流密度的70％，并最好为由主阳极部分44A在鼓形阴极12的表面22产生的电流密度的约70％至约85％的范围中。该下降的激励幅度足以使鼓形阴极12的表面22核化，而不会超过鼓形阴极12首先进入电解质溶液16的区“A”中的极限电流iL。
现在参照图4及5，其中表示本发明一个变型实施例的阳极部分144。阳极144具有标记为144A的主阳极部分，及标记为144B的阳极延伸部分。主阳极部分144A及阳极延伸部分144B整体地成型，并共同具有拱形条或板的形状。阳极部分144具有阳极表面146。主阳极部分144A包括阳极144的主要部分并这样定尺寸，即主阳极部分144A的阳极表面146完全浸在电解质溶液16中。阳极延伸部分144B形成在阳极部分144的上端，并包括通过形成阳极部分144的板或条的上端或上部分形成的第一组孔154。在图示实施例中，孔154是相似尺寸并彼此等距离的圆柱孔。阳极延伸部分144B的孔154的尺寸及间隔限定了一个开放的网格状结构，并限定了面向鼓形阴极12的预定表面区域。在一个优选实施例中，孔154的直径小于鼓形阴极12的表面22及阳极部分44的阳极表面46之间限定的间隔，各孔154之间的间隔约等于孔154的直径。正如从进一步阅读本说明会理解的，阳极延伸部分144B的孔154可具有圆柱以外的形状。例如，通过阳极延伸部分144B可形成带槽的、方形、三角形、矩形或另外几何形状的孔。孔154的目的是在阳极部分144的上方产生开放的网格状结构，以减少面向鼓形阴极12的阳极表面146的表面积并允许电解质溶液16通过阳极延伸部分144B。包括孔154的阳极延伸部分144B的区域限定了使铜在鼓形阴极12的电镀表面22上核化的“区1”。
在图示实施例中，阳极延伸部分144B也包括穿过形成阳极部分144的板的多个第二孔164。第二孔164的尺寸定得大于第一孔154的尺寸。孔164限定了一个开放的网格状结构并限定了阳极延伸部分144B中的“区2”。由区2中孔164限定的阳极表面积显著小于由区1中孔154限定的阳极表面积。类似于孔154，在不偏离本发明的情况下，孔164可为带槽的、方形、三角形、矩形或另外几何形状。在图示实施例中，孔164是圆柱形及其尺寸明显地大于孔154。在一个优选实施例中，孔164约为孔154的1至1.5倍大。类似于孔154，孔164也设有开放的网格状结构，以允许电解质溶液16从内电极间隙20通过它流到阳极部分144后面的区域。区2中的孔164的尺寸被具体设定，以使区2中阳极表面积小于区1中阳极表面积。主阳极部分144A限定了区3，如图中所示。
阳极部分144连接在标记为170的电源上，以对阳极部分144正向充电。电源70典型为整流器，它工作时对鼓形阴极12负向充电。因为用同一电源对主阳极部分144A及阳极延伸部分144B充电，在主阳极部分144A面上(即区3)的电位与阳极延伸部分144B的区1及2的面上的电位相同。
区1表面的电位在鼓形阴极12的电镀表面22上产生了特定的电流密度。当然，本领域的熟练技术人员将理解，虽然，在区1中阳极延伸部分144B面上的电位与主阳极部分144A面上的电位相同(两者均与同一电源70相连接)，但因为孔154所生成的区1中表面积的减少，由区1在鼓形阴极12的电镀表面22上产生的“电流密度”将小于由主阳极部分144A在电镀表面22上产生的“电流密度”。但是，由区1在鼓形阴极12的电镀表面22上产生的“电流密度”处在足够使铜核化到电镀表面22的幅度上，而不超过区A中电解质溶液16的极限电流密度iL。因此，阳极延伸部分144B的“区1”控制了液面“L”附近电解质溶液16的低流量区“A“内的晶体增长率。当鼓形阴极12首先进入电解质溶液16时，该晶体增长通过产生合适的电流密度(如在鼓形阴极12表面上测量的)来控制。
现在参看“区2”，因为区2中开口区域(由孔164限定)与区2中实心阳极表面区域的大比例，在区2中的平均电流密度低，因此在电镀表面22上的铜增长将停止或处于低速。仅当鼓表面22进入主阳极部分144A与电镀表面22面对着的电解液高流量区及高电流密度区时，在区3中才开始铜箔全面增长。
这样，阳极部分44提供了具有三个不同沉积区的一个整体成型的阳极结构。在区1中，由阳极延伸部分44B建立一个电流密度，它与区“A”中电解质溶液16的低极限电流相当，但是，该电流密度幅值足以使金属核化到电镀表面22上。在区2中，其电流密度低于区1中的电流密度，由此停止，或至少降低了由区1建立的沉积速率。在区3中，以由主阳极部分44A建立的高电流密度幅值进行完全金属沉积。
因此，阳极部分144提供了本发明的一个变型实施例，对于电沉积处理中的金属电沉积提供了本申请人认为是理想的激励模式。本领域中的熟练技术人员将理解，孔154、164的直径及间隔当然会影响在表面22上的电流密度幅值及分布。根据本发明，希望这样地对孔154、164定尺寸及设置彼此的距离，即鼓形阴极12的表面上被区1感应的电流密度至少为表面22被主阳极部分144A产生的电流密度的70％，并最好为在表面22被主阳极部分144A产生的电流密度的约70％至约85％的范围中。鼓形阴极12的表面22被区2感应的电流密度小于区1的感应的电流密度。
现在参照图6，它表示本发明另一变型实施例的阳极部分244。阳极部分244由主阳极244A及分开的阳极延伸件244B组成。阳极延伸件244B设计成与主阳极部分244A分开。类似于图4及5中所示实施例的阳极延伸部分144B，阳极延伸件包括多个限定网格状结构的孔254。孔254可为带槽的、方形、三角形、矩形或另外的几何形状。与图4及5中所示实施例不同的是，那里阳极延伸部分144包括限定区2的多个大尺寸孔164，在图6所示实施例中，区2由阳极延伸部分244B及主阳极部分244A之间的空隙246(即间隔)限定。如本领域的熟练技术人员所理解的，阳极延伸部分244B可用多种方式定位在电解质溶液16中，例如，可从上方悬挂阳极延伸部分244B，或用支撑板连接在主阳极部分244A上。根据本发明，阳极延伸部分244B及主阳极部分244A连接于电源270，因此在阳极延伸部分244B及主阳极部分244A的表面上产生均匀的电位。
如对图1-5中前面的实施例所讨论的，阳极延伸部分244B用于部分地浸在电解质溶液16中，如图6中所示，其中仅是阳极延伸部分244B的一小部分伸在电解质溶液16的液面“L”以上。如传统公知的，主阳极244A其尺寸定为全部浸在电解质溶液16中。
阳极部分244基本上以类似于以上对阳极部分44及144所描述的方式工作。在这方面，当鼓形阴极12的电镀表面22首先进入电解质溶液16时，在电镀表面22上开始铜的核化。如以上实施例中那样，因为在间隙20的该区域中的电解质溶液16具有低的极限电流，由阳极延伸部分244B中的孔254产生的低电流密度形成的电流不会超过电解质溶液16的极限电流并能在鼓形阴极12的电镀表面22上产生均匀的铜核化。在该初始核化的随后是，当鼓形阴极12通过阳极延伸件244B与主阳极部分244A之间的空隙246时的低增长或无增长的周期。金属的全面增长开始于鼓形阴极12的电镀表面22进入主阳极244A的高流量区及高电流密度区。因此，图6中公开的实施例产生了与以上实施例相同的净效果，但表明了现有阳极244A如何可通过附加带孔或网格状阳极延伸部分244B来改善。如上所述，阳极延伸部分244B在与主阳极244A相同电流幅值下激励，并最好由同一电源270激励，以致阳极延伸部分244B表面上的电位与主阳极部分244A表面上的电位相同。阳极延伸部分244B减少的表面积产生了区1中电流密度的减小，但当电镀表面22进入电解质溶液16时它足以使鼓形阴极12的电镀表面22核化。
现在参见图7，它表示本发明的又一实施例。图7表示标记为344的阳极部分，它由主阳极344A及阳极延伸部分344B组成。阳极延伸部分344B最好由带孔编织金属片或扩展的金属网片346构成。片346被固定在框348上，而框348固定在主阳极部分344A上。编织金属线或扩展的金属网片具有孔354，并具有如以上实施例中的开放网格状结构。阳极延伸部分344B固定在主阳极部分344A的上端，最好以例如焊接的方式固定，其中在主阳极344A及阳极延伸部分344B之间形成良好的导电通路。在这方面，框348最好由与主阳极部分344A相似或相容的材料构成。阳极延伸部分344B的尺寸这样设定，即当主阳极部分344A浸在电解质溶液16内时，阳极延伸部分344B的一部分伸在电解质溶液16的液面“L”以上。如前面的实施例那样，主阳极部分344A连接在电源370上。因为形成阳极延伸部分344B的金属片346连接在主阳极部分344A上，金属片上的电位将与主阳极部分344A表面的电位相同。根据片346的形状及结构，将在鼓形阴极12的表面22产生特定的电流密度。当鼓形阴极12进入电解质溶液16时，以上述方式，表面22上的电流密度在鼓形阴极12的电镀表面22产生金属核化。将可理解，在由网片限定的整个面上产生核化及金属沉积，而其全面增长将开始于电镀表面达到主阳极部分344A时。虽然该实施例不包括减小增长的“区”或“区域”，但可相信，只要扩展的金属片346被激励并具有与主阳极部分344A相同的电位，使用图示构型的扩展金属片或或开孔的金属片346可获得满意的结果。也可理解，与上一实施例相比，编织金属线(网)或扩展金属片346可影响表面22上产生的电流密度。如上所指出的，所需的是，阳极扩展部分至少产生主阳极部分344A所产生电流密度的70％，更好为约70％至85％。因为在该实施例中无低电流密度的区2，由阳极延伸部分344B在鼓形表面22上产生的电流密度被降到主阳极部分344A的电流密度的70％以下，是理想的。为此，片346相对电镀表面22的位置可如图8中虚线所示地调节。
因此，本发明提供了一种阳极组件，其中阳极延伸部分或分开的阳极部分可配置成当鼓形阴极12进入电解质溶液16时，核化鼓形阴极12的电镀表面22。重要的是，在每一实施例中该阳极结构具有与该阳极的主体部分相同的电位。对于每种相应的阳极部分不需要分开的整流器或电源。此外，可以相信，由于在鼓形阴极12进入电解质溶液16处的附近阳极结构中的孔口，阳极延伸部分的电流密度将低于主阳极部分的电流密度。
以上的说明乃本发明的具体实施例。应当理解，这些实施例的描述仅为说明之目的，在不偏离本发明的精神及范围的情况下，本领域的熟练技术人员可作出各种变化和修改。只要这些变化和修改落在本发明权利要求或其等同内容的范围内，本发明势必包括这些变化和修改。
权利要求
1.一种产生金属箔的装置，它包括一个具有外电镀表面的鼓形阴极，所述阴极部分地浸渍在电解质溶液的设定液位上并绕一个总的水平轴转动；一个阳极组件，它包括浸在所述电解质溶液中的主阳极部分，所述主阳极具有面向鼓形阴极的半圆柱弯曲阳极表面，所述主阳极部分的尺寸设置成与所述鼓形阳极的电镀表面隔开，以便在其之间确定了一个总体均匀的间隙，及置于所述主阳极上端设有阳极延伸部分，所述阳极延伸部分具有在其中至少设有一个孔的第一区域，所述第一区域与所述阴极的所述电镀表面隔开预定距离，及至少所述所述阳极延伸部分的一部分浸在所述电解质溶液中；及一个电能源，它连接在所述阳极组件上，用于以同一电位激励所述主阳极部分及所述阳极延伸部分。
2.根据权利要求1的装置，其中所述阳极延伸部分是所述主阳极部分的主要部分。
3.根据权利要求2的装置，其中所述电能源连接到所述主阳极部分。
4.根据权利要求3的装置，其中所述第一区包括穿过所述阳极延伸部分形成的多个孔。
5.根据权利要求4的装置，其中所述阳极组件包括设在所述第一区及所述主阳极部分之间的第二区，所述阳极组件的第二区在鼓形阴极的电镀表面上产生小于所述第一区的电流密度的电流密度。
6.根据权利要求5的装置，其中所述阳极延伸部分与所述主阳极部分分开，及所述阳极组件的所述第二区由设在所述主阳极部份及所述阳极延伸部分之间的空隙限定。
7.根据权利要求5的装置，其中所述阳极延伸部分是所述主阳极部分的主要延伸，及所述阳极组件的所述第二区由形成在所述阳极延伸部分中的多个第二孔限定，所述第二区的所述孔大于所述第一区的孔。
8.根据权利要求7的装置，其中所述第一及第二区中的所述孔是圆柱孔。
9.根据权利要求7的装置，其中区1的各孔之间的距离等于孔的直径，及该孔的直径小于所述鼓形阴极及所述主阳极部分之间限定的距离。
10.一种在用于将金属沉积到部分浸在电解质溶液中的旋转鼓表面上的电沉积槽中的阳极，包括一个主阳极体部分，它具有拱形主阳极体表面，其曲率半径稍大于鼓的曲率半径，所述主阳极体部分完全浸在所述鼓附近的所述电解质溶液中，在其间形成总体均匀的间隙；阳极延伸部分，具有张开的网格状结构及面向所述鼓的阳极延伸表面，所述阳极延伸部分设置在所述电解质溶液中，其中所述电解质溶液能通过张开的网格状结构流动；及一个电源，它被连接在所述主阳极体部分及所述阳极延伸部分，以在所述阳极体表面及所述阳极延伸表面产生相同电位，其中所述主阳极体部分在所述鼓与所述主阳极体部分相邻的所述鼓区域上产生第一电流密度，及所述阳极延伸部分在所述鼓与所述阳极延伸部分相邻的所述鼓区域上产生第二电流密度，所述第二电流密度小于所述第一电流密度。
11.根据权利要求10的阳极，其中所述阳极延伸部分由扩展金属片组成。
12.根据权利要求10的阳极，其中所述阳极延伸部分是所述主阳极体部分的主要延伸，及所述张开的网格状结构由第一组穿过所述阳极延伸部分形成的、相隔的第一孔来限定。
13.根据权利要求12的阳极，其中所述第一孔是穿过所述阳极延伸部分的圆柱孔。
14.根据权利要求10的阳极，其中所述阳极延伸部分包括第二组设在所述第一组孔及所述主阳极体部分之间的第二孔，所述孔大于所述第一孔，其中所述第二组在所述鼓上产生小于所述第二电流密度的第三电流密度。
15.根据权利要求14的阳极，其中所述第二孔是穿过所述阳极延伸部分的圆柱孔。
16.根据权利要求10的阳极，其中所述阳极延伸部分是与所述主阳极部分隔开的单独部件。
17.根据权利要求16的阳极，其中所述阳极延伸部分是由具有多个穿过它的孔的单元组成的。
18.根据权利要求17的阳极，其中所述孔是圆柱孔。
19.根据权利要求10的阳极，其中由所述阳极延伸部分产生的电流密度至少是所述主阳极体部分电流密度的70％。
20.根据权利要求10的阳极，其中所述阳极延伸部分的一部分伸到所述电解质溶液以上。
全文摘要
一个电沉积槽,用于将金属沉积到部分浸在电解质溶液中的旋转鼓表面上,该槽包括由主阳极体及阳极延伸部分组成的阳极。主阳极体完全浸在鼓附近的电解质溶液中并形成间隙。阳极延伸部分布置在电解质溶液中,而其一部分延伸在电解质溶液的上面。电源被连接在主阳极体及阳极延伸部分,其中主阳极体部分在鼓与主阳极体部分相邻的鼓区域上产生第一电流密度,及阳极延伸部分在鼓与阳极延伸部分相邻的鼓区域上产生第二电流密度。
文档编号C25D17/12GK1278023SQ0010015
公开日2000年12月27日 申请日期2000年1月12日 优先权日1999年6月22日
发明者西德尼·J·克劳泽, 王江涛, 约翰·C·布里格斯, 迈克尔·L·史蒂文斯 申请人:Ga-Tek公司