一种用于电沉积平面件的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于电沉积平面件的装置，包括外槽、放置于外槽内的电沉积槽、阴极基底、阳极、稳流板和搅拌板；所述的电沉积槽由稳流板分隔为阴极槽区和阳极槽区，所述的搅拌板连接于外驱动源上，并设置于阴极基底与稳流板之间，且与阴极基底平行。此装置工作时，搅拌板在外驱动源的作用下作平动运动，通过稳流板和搅拌板的双重作用，使得阴极基底表面电场分布和流场分布更加均匀。此装置极大地改善了平面电沉积件厚度分布的均匀性。
【专利说明】
一种用于电沉积平面件的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电化学沉积装置，具体为一种提高电沉积平面件厚度均匀性的装置。
【背景技术】
[0002]厚度分布均匀性是所有电沉积工艺(包括电镀、电铸、电刷镀等)关注的核心指标之一。影响沉积层厚度分布均匀性的因素很多，也很复杂。其中，阴极面电场与流场的分布特性是核心。为此，在工业生产中，科技工作者主要围绕改善电沉积制程的电场分布与流场分布来提高沉积层厚度分布的均匀性。专利号为200920286121.1的专利提出了一种带有含通孔的屏蔽板的电镀槽。该专利利用置于阴极和阳极之间的屏蔽板调整与改善阴极面上的电力线分布。但是，仅通过屏蔽板来提高阴极表面的电力线分布的均匀性从而提高电沉积平面件厚度分布均匀性的作用往往有限，得到的结果不是很理想。同时，专利号为201510135135.3的发明专利提出了一种阴极周向等距平面移动的装置。该专利采用阴极周向移动机构使阴极相对于电解液运动，进而带动电解液流动起来。虽然这种装置能一定程度上获得相对均匀的阴极面流场，但是搅拌强度往往比较低，且对于大面积工件，需要占用很大空间，成本高。此外，该装置在对提高阴极面上电流密度分布的均匀性方面没有明显的积极效果。为此，亟待开发一种更为有效的装置来协同提高阴极基底表面电力线分布均匀性和流场分布均匀性的电沉积装置，以更好地解决电沉积平面件厚度的均匀性问题。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的是开发一种电解液搅拌较强烈且均匀、电场分布均匀的平面件电沉积装置，从而提高平面电沉积件厚度分布的均匀性。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种用于电沉积平面件的装置，包括外槽、放置于外槽内的电沉积槽、阴极基底和阳极，其特征在于:它还包括稳流板和搅拌板，所述的搅拌板上设有均匀分布的通孔A，所述的电沉积槽由稳流板分隔为阴极槽区和阳极槽区;所述的阴极基底和阳极分别设置于阴极槽区和阳极槽区内，且所述的阴极基底与所述的阳极相互平行;所述的搅拌板设置于阴极基底与稳流板之间，且与阴极基底平行;所述的搅拌板上设有均匀分布的通孔A;所述的搅拌板与外驱动源连接，在竖直平面内作平动运动;所述的电沉积槽的侧板和底板上均设有横截面形状相同的凹槽;所述的凹槽的底面设有排液孔;所述的阳极槽区设有进液孔;所述的外槽上设有出液孔。
[0005]优选地，所述的搅拌板的侧面与凹槽正对。
[0006]优选地，所述的搅拌板与阴极基底之间的距离为2?5_。
[0007]优选地，所述的阴极基底、阳极和稳流板的长度与电沉积槽的槽深相等，所述的阴极基底、阳极和稳流板的宽度与电沉积槽的宽度相等。
[0008]优选地，所述的排液孔的圆心与阴极基底之间的距离为2?5mm。
[0009 ] 优选地，所述的通孔A的直径为0.5?Imm、孔间距为2~4_。
[0010]优选地，所述的通孔B的直径为0.5?Imm、孔间距为2?4mm。
[0011]优选地，所述的排液孔的直径为0.3?Imm、孔间距为4?I Omm。
[0012]优选地，所述的阳极表面积是阴极基底表面积的1.5?2倍。
[0013]优选地，所述的电沉积槽、外槽、稳流板和搅拌板分别为耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属电沉积槽、耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属外槽、耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属稳流板和耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属搅拌板。具体材料可为聚丙烯、聚氯乙烯等。
[0014]本实用新型所涉及的工作原理如下。
[0015]稳流板竖直放置于电沉积槽中，将电沉积槽分隔为阴极槽区和阳极槽区。由于稳流板上开有均匀分布的通孔B，使得从阳极槽区流进阴极槽区的电解液受电沉积槽进液口的影响比较小。此时，贴近阴极面做平动运动的搅拌板在运动过程中不断地通过剪切力作用带动阴极面附近的电解液流动起来。由于阴极槽区内的电解液主要只受搅拌板的搅拌作用，而且搅拌板相对阴极面各点的运动速度基本相同，使得阴极面上大部分区域(除周边夕卜)的剪切流强度基本相同，从而形成较均匀的流场分布。因为搅拌板的平动半径与运动速度可调，所以，可根据需要在阴极面上获得所需的不同强度的均匀流场。
[0016]另一方面，由于阳极与阴极基底平行正对且面积相同，而且它们的面积都等于电沉积槽的横截面积(即阳极、阴极基底周边都与电沉积槽侧壁紧密接触)，使得来自阳极上的电力线能均匀地分布在阴极基底上，即电场分布均匀。如此，基于本实用新型装置，能同时使阴极面获得均匀的流场与电场分布。
[0017]工作时，电解液从位于电沉积槽阳极槽区的进液孔进入，经过稳流板稳流之后，变成流速极低且不易受阳极槽区流动状态干扰的稳定电解液。搅拌板在阴极槽区内的平动运动，带动阴极槽区内的电解液流动。同时，阴极槽区的电解液通过电沉积槽上的排液孔缓慢流出和电沉积槽上沿溢出，这样，在实现阴极电沉积过程电解液的更新的同时，不至于对阴极面上的流场分布(或搅拌强度分布)带来较大的影响。流出和溢出的电解液汇聚到外槽后，再通过外槽的出液孔排出进入电解液循环过滤系统。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的突出优点是:
[0019](I)能协同获得流场与电场分布均匀的电沉积环境。通过综合优化阴阳极的几何配置关系和搅拌方式，使得阴极面的流场与电场分布都相对比较均匀。
[0020](2)适用性和实用性好。改变搅拌板的运动状态就可以获得不同强度的搅拌速度，进而可以实施不同沉积速度的电沉积工艺。而且，阴极槽区的电解液更新方式，使得在阴极基底上可以获得的有效区域(厚度分布均匀区域)非常大，增强了经济性。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型电沉积平面件装置的示意图。
[0022]图2是本实用新型电沉积平面件装置的电沉积槽示意图。
[0023]图中:1、阴极槽区；2、阴极基底;3、搅拌板;4、电沉积槽;5、排液孔;6、外槽;7、稳流板;8、通孔A;9、进液孔;10、通孔B; 11、阳极槽区；12、出液孔;13、阳极；14、凹槽;15、侧板;16凹槽的底面;17、底板。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型的实施方式进行进一步说明。
[0025]本实用新型提出的一种用于电沉积平面件的装置，包括外槽6、放置于外槽6内且为长方体形的电沉积槽4、阴极基底2和阳极13，它还包括稳流板7和搅拌板3;阴极基底2、阳极13和稳流板7的长度与电沉积槽4的槽深相等，阴极基底2、阳极13和稳流板7的宽度与电沉积槽4的宽度相等;稳流板7上设有均匀分布的直径为1mm、孔间距为3mm的通孔B10;电沉积槽4由稳流板7分隔为阴极槽区I和阳极槽区11;阴极基底2和阳极13分别竖直设置于阴极槽区I和阳极槽区11，且阴极基底与阳极相互平行，阳极13表面积是阴极基底2表面积的1.5倍;搅拌板3设置于阴极基底2与稳流板7之间，与阴极基底2平行，且与阴极基底2之间的距离为4mm;搅拌板3厚度为2mm，并与外驱动源(图中未示)连接，在竖直平面内作平动半径为20mm的平动运动，其上设有均匀分布的直径为0.8mm、孔间距为2mm的通孔AS;电沉积槽4的侧板15和底板17与搅拌板3的侧边正对位置上设有横截面形状相同的凹槽14;凹槽的底面16设有直径为0.7mm、孔间距为8mm的排液孔5，且排液孔5的圆心与阴极基底2之间的距离为5mm;在阳极槽区11内设有进液孔9;外槽6的底部设有出液孔12;电沉积槽4、外槽6、稳流板7和搅拌板3均为聚丙烯材料。
【主权项】
1.一种用于电沉积平面件的装置，包括外槽(6)、放置于外槽(6)内的电沉积槽(4)、阴极基底(2)和阳极(13)，其特征在于:它还包括稳流板(7)和搅拌板(3);所述的稳流板(7)上设有均匀分布的通孔B(1);所述的电沉积槽(4)由稳流板(7)分隔为阴极槽区(I)和阳极槽区(11);所述的阴极基底(2)和阳极(13)分别设置于阴极槽区(I)和阳极槽区(11)内，且所述的阴极基底(2)与所述的阳极(13)相互平行;所述的搅拌板(3)设置于阴极基底(2)与稳流板(7)之间，且与阴极基底(2)平行;所述的搅拌板(3)上设有均匀分布的通孔A(8);所述的搅拌板(3)连接于外驱动源上，在竖直平面内作平动运动；所述的电沉积槽(4)的侧板(15)和底板(17)上均设有横截面形状相同的凹槽(14);所述的凹槽的底面(16)设有排液孔(5);所述的阳极槽区(11)设有进液孔(9);所述的外槽(6)上设有出液孔(12)。2.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的搅拌板(3)的侧面与凹槽(14)正对。3.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的搅拌板(3)与阴极基底(2)之间的距离为2?5mm。4.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的阴极基底(2)、阳极(13)和稳流板(7)的长度与电沉积槽(4)的槽深相等，所述的阴极基底(2)、阳极(13)和稳流板(7)的宽度与电沉积槽(4)的宽度相等。5.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的排液孔(5)的圆心与阴极基底(2 )之间的距离为2?5mm。6.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的通孔A(8)的直径为0.5~lmm、孔间距为2~4mm。7.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的通孔B(1)的直径为0.5~lmm、孔间距为2~4mm。8.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的排液孔(5)的直径为0.3?1_、孔间距为4?10mm。9.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的阳极(13)表面积是阴极基底(2)表面积的1.5?2倍。10.根据权利要求1所述一种用于电沉积平面件的装置，其特征在于:所述的电沉积槽(4)、外槽(6)、稳流板(7)和搅拌板(3)分别为耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属电沉积槽、耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属外槽、耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属稳流板和耐酸碱腐蚀的电绝缘非金属搅拌板。
【文档编号】C25D21/10GK205474068SQ201620229999
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】明平美, 赵云龙, 李慧娟, 陈月涛, 张艳华, 李欣潮, 杨文娟, 秦歌
【申请人】河南理工大学