导电环、基于其的供电装置及基于供电装置的电镀治具的制作方法

本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种导电环、基于其的供电装置及基于供电装置的电镀治具。

背景技术

在半导体元器件（如晶圆或印刷电路板等）生产过程中，需要对其表面进行电镀处理，以晶圆为例，需将其放置于电镀治具上，晶圆电镀治具上设置有导电环，这些导电环与晶圆电镀治具上的晶圆相接触，因此，晶圆电镀治具上的晶圆在电镀工艺中可与外部电源相连，进而通过电镀液的分解可在其表面形成所需镀层。然而,在实际电镀工艺过程中极易出现晶圆各不同区域镀层厚度不一的情况，出现上述问题的主要原因为各区域内电流密度分度偏差，因而，如何保证晶圆各区域电流分布密度的一致性成为技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种导电环、基于其的供电装置及基于供电装置的电镀治具，在电镀过程中对晶圆或印刷线路板等半导体元器件进行分区域电流控制，确保电流分布密度一致性较好的导电环。

为实现上述目的，本发明提供一种导电环，包括导电环本体，所述导电环本体为分段式结构分布，且由多个导电段组成；每相邻两个导电段之间的断开口填充绝缘胶后通过该绝缘胶层进行隔开；所述导电环本体的表面包裹有绝缘胶层；且所述导电环本体设置有至少一个电极和至少一个支撑脚。

其中，所述导电环本体的外表面从内向外依序设置有镀镍层和镀银层，且所述镀银层置于镀镍层与绝缘胶层之间。

其中，所述镀镍层的厚度为3～8μm，且所述镀银层的厚度为15～30μm；所述断开口的尺寸为3～5mm。

其中，所述导电环本体由不锈钢制成，且每个导电段上均设置有多个所述支撑脚，且沿其圆周方向均布。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于导电环的供电装置，包括多个高频开关整流器和如上述所述的导电环，所述高频开关整流器的数量与导电环的导电段数量相同；且每个高频开关整流器的负极与对应的导电段相连通；每个高频开关整流器的正极均连接至阳极板；该导电环连接半导体元器件，且该阳极板与半导体元器件之间为电镀液；高频开关整流器给这整个回路提供电压电流，在高频开关整流器的电压电势作用下，阳极板溶解出金属阳离子到电镀液中，电镀液中的金属离子随着电力线的方向往半导体元器件移动，最终金属阳离子在半导体元器件上得到电子析出形成金属单质，既完成电镀过程。

其中，每个高频开关整流器包括依次相连接的防电磁干扰线路滤波器、整流器、滤波器、高频变压器、高频滤波器、mos管、控制芯片和驱动器；所述交流电网依次经过防电磁干扰线路滤波器、整流器、滤波器、高频变压器、高频滤波器、mos管、控制芯片和驱动器后得到稳定的输出电流。

为实现上述的目的，本发明还提供一种基于供电装置的电镀治具，包括治具本体、盖板和如上述权利要求所述的供电装置；

所述治具本体上设置有与半导体元器件相适配的凹槽，所述供电装置中的导电环本体设置于所述半导体元器件的下表面；所述盖板上设置有弹性垫环和外形尺寸与所述凹槽相适配的凸台；

所述盖板对半导体元器件上表面进行压紧时，凸台落入凹槽内后两者形成一腔体，所述半导体元器件和导电环本体置于该腔体内，所述治具本体上还并排固定有多个导电铜钩，且每个高频开关整流器通过对应的导电铜钩在通过对应的电缆连接至对应的导电段的电极上。

其中，所述凹槽内设置有用于放置导电环本体的环形槽。

其中，所述凸台上设置有外螺纹，所述凹槽内壁上设置有与外螺纹相适配的内螺纹，当盖板通过内、外螺纹下旋时，盖板对半导体元器件的压力与下旋距离呈线性关系。

与现有技术相比，本发明提供的导电环、基于其的供电装置及基于供电装置的电镀治具，具有如下有益效果：

1）导电环被均分为多段，且每段均可独立进行电流控制，从而确保晶圆或印刷线路板整体电流分布密度的一致性和均匀性，保证其表面电镀层质量；

2）在传统导电环本体上增设了镀镍层和镀银层，从而降低了导电阻抗，且增强了其传递电流的稳定性，进而减少了检修和更换导电环本体的频率，降低了检修成本；

3）通过高频开关整流器对各分段导电环本体进行电流控制，在供电期间其可根据电流反馈进行实时调整，从而更容易保证晶圆或印刷线路板整体电流分布密度的一致性和均匀性；

4）凸台落入凹槽内后两者形成一腔体，所述半导体元器件和导电环本体置于该腔体内，这种结构方式使得导电环本体的导电方式由传统的点接触、线接触转变为面接触，大大提高了电流在晶圆或印刷线路板上分布的均匀性及电流密度，再者，晶圆或印刷线路板与导电环本体之间存在一定压力，即使电镀液发生震荡也不会导致接触不良现象发生，另外，在弹性垫环的作用下，使得电镀液与晶圆或印刷线路板的下表面隔绝，避免在电镀工序中发生药水交叉侵蚀现象，从而提高了晶圆或印刷线路板电镀质量。

附图说明

图1是本发明中导电环的结构示意图；

图2是本发明中图1中i处的局部放大图；

图3是本发明中供电装置的原理图；

图4是本发明中电镀治具的结构示意图；

图5是本发明电镀治具中治具本体的立体示意图。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-2，本发明提供的导电环，包括导电环本体3，所述导电环本体为分段式结构分布，且由多个导电段31组成；每相邻两个导电段之间的断开口32填充绝缘胶后通过该绝缘胶层进行隔开；所述导电环本体的表面包裹有绝缘胶层；且所述导电环本体设置有至少一个电极33和至少一个支撑脚34。

在本实施例子中，所述导电环本体31的外表面从内向外依序设置有镀镍层和镀银层，且所述镀银层置于镀镍层与绝缘胶层之间。

在本实施例子中，所述镀镍层的厚度为3～8μm，且所述镀银层的厚度为15～30μm；所述断开口的尺寸为3～5mm。所述导电环本体由不锈钢制成，且每个导电段上均设置有多个所述支撑脚，且沿其圆周方向均布。采用上述技术方案的导电环，其被均分为多段，且每段均可独立进行电流控制，从而确保晶圆或印刷线路板整体电流分布密度的一致性和均匀性，保证其表面电镀层质量。

作为上述导电环本体3的进一步优化，为了提高导电环本体3的抗蚀性,其可以由不锈钢制成，且在其表面电镀有镀镍层和镀银层，从内向外依序设置，从而降低了导电阻抗，且增强了其传递电流的稳定性，进而减少了检修和更换导电环本体3的频率，降低了检修成本。镀镍层的厚度优选为3～8μm；镀银层的厚度优选为15～30μm。

请进一步参阅图3，本发明还提供一种基于导电环的供电装置，包括多个高频开关整流器6和上述的导电环，所述高频开关整流器的数量与导电环的导电段31数量相同；且每个高频开关整流器与对应的导电段相连通。每个高频开关整流器的正极均连接至阳极板10；该导电环连接半导体元器件，且该阳极板与半导体元器件之间为电镀液；高频开关整流器给这整个回路提供电压电流，在高频开关整流器的电压电势作用下，阳极板溶解出金属阳离子到电镀液中，电镀液中的金属离子随着电力线的方向往半导体元器件移动，最终金属阳离子在半导体元器件上得到电子析出形成金属单质，既完成电镀过程。这里的半导体元器件即为晶圆。

每个高频开关整流器包括依次相连接的防电磁干扰线路滤波器、整流器、滤波器、高频变压器、高频滤波器、mos管、控制芯片和驱动器；所述交流电网依次经过防电磁干扰线路滤波器、整流器、滤波器、高频变压器、高频滤波器、mos管、控制芯片和驱动器后得到稳定的输出电流。图3示出了本发明中电镀供电装置的原理图，导电环本体3的四个分段均分别与四个高频开关整流器进行独立连接。高频开关整流器将交流电网经防电磁干扰线路滤波器，直接整流、滤波，经变换器将直流电压变换成数十或数百khz的高频方波，经高频变压器隔离、降压，再经高频滤波输出直流电压。经取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率管的占空比，得到稳定的输出电流。高频开关整流器具有恒电流限压模式。当电镀工艺参数（如零件面积、温度、浓度、酸碱度）发生改变时，其输出电流自动恒定在设定值不发生改变，确保晶圆整体电流分布密度的一致性和均匀性，保证其表面电镀层质量。这里的高频开关整流器电流是10a，电压是15v；是目前市面上可以买到的。

请参阅图4-5，本发明还提供一种基于供电装置的电镀治具，包括治具本体1、盖板4和所述的供电装置；

所述治具本体上设置有与半导体元器件相适配的凹槽11，所述供电装置中的导电环本体设置于所述半导体元器件的下表面；所述盖板4上设置有弹性垫环5和外形尺寸与所述凹槽相适配的凸台7；半导体元器件为晶圆或印刷线路板，图中示出的半导体元器件为晶圆2；

所述盖板对半导体元器件上表面进行压紧时，凸台落入凹槽内后两者形成一腔体，所述半导体元器件和导电环本体置于该腔体内，多个导电铜钩并排固定在治具本体上，且每个高频开关整流器通过对应的导电铜钩9通过电缆连接至对应的导电段的电极上。在治具本体上进行开线槽，相应地，在线槽内布置与各段导电环本体相接通的电缆8，出于现阶段产品布局的合理性考虑，导电环本体被分隔为4段，与之相应地，高频开关整流器的数量设置为4，当然，也可以根据实际情况将导电环本体分隔为6段、8段等。

如此一来，使得导电环本体3的导电方式由传统的点接触、线接触转变为面接触，大大提高了电流在晶圆2上分布的均匀性及电流密度，再者，晶圆2与导电环本体3之间存在一定压力，即使电镀液发生震荡也不会导致接触不良现象发生，另外，在弹性垫环5的作用下，使得电镀液与晶圆2的下表面隔绝，避免在电镀工序中发生药水交叉侵蚀现象，从而提高了晶圆2的电镀质量。

在本实施例中，所述凹槽内设置有用于放置导电环本体的环形槽。为了避免了电镀治具在长期使用过程中导电环本体3发生缠结现象，还可以在凹槽内设置有环形槽用来放置导电环本体3，其形状与导电环本体3相适配，从而避免了其在压紧晶圆2的过程中导电环本体3发生翻转，进而导致晶圆2表面电流分布不均匀的问题。

在本实施例中，所述凸台上设置有外螺纹，所述凹槽内壁上设置有与外螺纹相适配的内螺纹，当盖板通过内、外螺纹下旋时，盖板对半导体元器件的压力与下旋距离呈线性关系。当盖板4通过螺纹下旋时，盖板4对晶圆2的压力与下旋距离呈线性关系，便于对压力进行调整，除此以外，与晶圆2相接触的导电环本体3不存在受力不均问题，从而保证了晶圆2各区域的导电性一致性，且晶圆2四周的密封性也一致。在本实施例中仅以晶圆为例进行了说明，所述内容也可适用于印刷电路板。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。