專利名稱：水中導電陽極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)，尤其是用以串接外部電源及主電鍍單元以避免鍍液的硫酸銅結(jié)晶影響電鍍操作。
背景技術(shù)：
金屬銅具有優(yōu)異的電氣傳導特性，且來源充足，因此，被大量應(yīng)用到電氣傳導用的電線或電路板的電氣連接線。由于銅的純度對導電度的影響很重要，因此，如何制造高純度銅或銅箔一直以來都業(yè)界努力的主要目標，其中電鍍銅制程是最重要的制程之一，可直接在基板上形成用于印刷電路 板的銅層，或在輥輪上形成厚度均一且表面平整的銅箔。在習用技術(shù)中，常用的電鍍銅制程主要是使用包含硫酸銅、光澤劑、螯合劑、緩沖劑及其他添加劑的鍍液，藉外部電力還原成高純度金屬銅而在陰極上析出，且由含銅量較低或銅純度較低的材料所構(gòu)成的陽極，利用氧化反應(yīng)將銅氧化成銅離子而溶于鍍液中，并釋放其中的雜質(zhì)，藉以提供銅源。這種陽極是直接將銅溶于鍍液中，一般稱為可溶性陽極，可包括磷銅塊，盛裝于鈦籃中，并成對設(shè)置于陰極二側(cè)。不過在電鍍過程中，磷銅塊的體積逐漸縮小，且表面的解離速度不一，常產(chǎn)生銅屑而崩離，因此需定時停止電鍍操作以更換磷銅塊并移除崩離的銅屑，造成生產(chǎn)上的不便并影響降低產(chǎn)量。此外，對于特定屬性的產(chǎn)品，純度的要求較高，比如99.9%以上，或甚至高達99.99%，而且需要速度快、厚度薄且均一性佳，而較高電流密度情形下，可溶性陽極容易產(chǎn)生極化，且在電鍍過程中，會因陽極的形狀改變而容易產(chǎn)生不良的電流分布。因此，一般可使用不溶性陽極，亦即由穩(wěn)定性較高的材料構(gòu)成，比如銥鉭陽極、白金鈦陽極、鈦包銅陽極，可制成平板狀而設(shè)置成平行于陰極，而銅源則由含銅化合物的額外添加物溶于硫酸銅鍍液而提供，比如氧化銅。此外，不溶性陽極經(jīng)常制成網(wǎng)狀，有利于鍍液的流通，尤其可控制鍍液中陽極及陰極之間的電場分布，進而控制電流密度而產(chǎn)生厚度均一的電鍍銅層。此外，為提高電鍍的容許電流密度(allowable current density)及降低鍍液的溫度以改善電鍍質(zhì)量，通常可利用空氣、機械、溶液噴射(solution jet)或移動鍍件等方法進行攪拌，其中以使用注氣機灌入空氣形成氣泡，藉空氣上浮而攪動鍍液，是最常使用的方式。然而，上述習用技術(shù)的缺點為，鍍液中的放升氣泡會將部分鍍液攜出或噴出，進而飄散到鍍槽外而附著在周圍組件、裝置或設(shè)備上，尤其是鍍液中含有硫酸銅，會在附著后析出固態(tài)硫酸銅，影響被附著之組件的電氣性能，比如增加電阻。因此，很需要一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)，可避免氣泡所攜帶的鍍液析出硫酸銅，解決上述習用技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之主要目的在于提供一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)，包括浸泡液、至少一固定組件及至少一導電性容器，可用以串接外部電源及主電鍍單元，且主電鍍單元至少包括至少一不溶性陽極、陰極、主電鍍槽、鍍液及攪拌裝置，而攪拌裝置是用以攪拌鍍液，每個不溶性陽極具有鉤狀前端，并鉤掛至導電性容器的內(nèi)側(cè)，鍍液是容置于主電鍍槽內(nèi)，其中浸泡液可為純水或自來水，是容置于導電性容器內(nèi)，而部分的固定組件及不溶性陽極是浸泡于該浸泡液中，并藉固定組件將不溶性陽極鎖固至導電性容器的內(nèi)側(cè)，以使得導電性容器及不溶性陽極相互電氣連接。固定組件及導電性容器具電氣導電性。外部電源的正極經(jīng)由電氣導電線而電氣連接至導電性容器，且該電氣導電線是由固定組件而鎖固至導電性容器。主電鍍單元的陰極連接外部電源的負極?？砂瑲潆x子及金屬離子，其中金屬離子系包括銅離子、鎳離子、鋅離子及鉻離子的至少其中之一。此外，鍍液57還可進一步包含光澤劑、添加劑。在外部電源提供電力時，電流從外部電源經(jīng)水中導電陽極結(jié)構(gòu)而流到主電鍍單元的不溶性陽極，用以將鍍液中的水氧化而產(chǎn)生氧氣，同時鍍液中的銅離子還原成金屬銅而在陰極上析出，進而電流由陰極流到外部電源而形成導通的電氣回路，可提供電鍍功能。綜述之，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點至少在于:利用固定組件鎖固不溶性陽極至導電性容器，并利用導電性容器中的浸泡液，提供散熱、冷卻作用，藉以有效維持電鍍質(zhì)量，并可解決被氣泡帶出的鍍液因析出硫酸銅所造成的問題，避免電阻增加。


圖1顯示本發(fā)明水中導電陽極結(jié)構(gòu)的示意 圖2顯示本發(fā)明水中導電陽極結(jié)構(gòu)結(jié)合不溶性陽極的部分示意 圖3顯示本發(fā)明水中導電陽極結(jié)構(gòu)中固定組件的示意 圖示標記說明:10水中導電陽極結(jié)構(gòu)、11導電性容器、13固定組件、13a螺絲釘、13b上部套體、13c下部套體、15浸泡液、40外部電源、50主電鍍單元、51不溶性陽極、53陰極、55主電鍍槽、57鍍液、59攪拌裝置、59a注氣機、59b注氣管、B氣泡、I電流。
具體實施例方式以下配合圖式及組件符號對本發(fā)明之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后能據(jù)以實施。參閱圖1所示系本發(fā)明一較佳實施方式中一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，該水中導電陽極結(jié)構(gòu)10主要包括導電性容器11、固定組件13及浸泡液15，用以串接外部電源40及主電鍍單元50，形成導通的電氣回路，可提供電鍍功能。外部電源40系用以提供電力。主電鍍單元50系用以實現(xiàn)電鍍銅功能，且主電鍍單元50至少包括至少一不溶性陽極51、陰極53、主電鍍槽55、鍍液57及攪拌裝置59，其中鍍液57是容置于主電鍍槽55內(nèi)，且不溶性陽極51及陰極53是浸泡于鍍液57中，攪拌裝置59是用以攪拌鍍液57，改善主電鍍單元50的容許電流密度。
不溶性陽極51具有鉤狀前端，且可為銥鉭陽極、白金鈦陽極或鈦包銅陽極，也可由鈦、鈦鍍白金、鈦鍍鈍金屬/抗腐蝕金屬鈍化層、或抗腐蝕導電非金屬而構(gòu)成，而該抗腐蝕導電非金屬系包括石墨。陰極53可當作被鍍件，比如印刷電路板的基板。鍍液57可包含氫離子及金屬離子，其中金屬離子系包括銅離子、鎳離子、鋅離子及鉻離子的至少其中之一。此外，鍍液57還可進一步包含光澤劑、添加劑。不溶性陽極51及陰極53是浸泡于鍍液57中。為獲得較均一性的電流分布，以提高電鍍品質(zhì)，可將該等不溶性陽極51對稱性配置于陰極53的二側(cè)，如圖中所示。然而，本發(fā)明的范圍系不受限于此，亦即以其他方式配置不溶性陽極51也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。具體而言，攪拌裝置5 9可包括注氣機59a及注氣管59b，其中注氣機59a連接注氣管59b，且注氣管59b進一步穿設(shè)或配管連接于主電鍍槽55內(nèi)，使得注氣機59a經(jīng)由注氣管59b而將空氣注入鍍液57中以產(chǎn)生氣泡B，藉由氣泡B在鍍液57中上升產(chǎn)生擾動而攪拌鍍液57。導電性容器11及固定組件13可由銅或銅合金構(gòu)成，浸泡液15可為純水或自來水，是容置于導電性容器11內(nèi)，具有提供散熱、冷卻作用，能有效維持電氣性能，防止溫度過高對電鍍質(zhì)量的不利影響。固定組件13是安置在導電性容器10內(nèi)，用以鎖固不溶性陽極51至導電性容器11，且部分的固定組件13及部分的不溶性陽極51的鉤狀前端是浸泡于浸泡液15中。為更清楚說明本發(fā)明水中導電陽極結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征，請同時參考圖2，水中導電陽極結(jié)構(gòu)結(jié)合不溶性陽極的部分示意圖，其中只顯示部分的導電性容器11。如圖2所示，導電性容器11為具有凹槽長條狀或U型長條狀，且不溶性陽極51的鉤狀前端是鉤掛至導電性容器11的內(nèi)側(cè)，而不溶性陽極51的尾部是浸泡于鍍液57中。此外，固定組件13也可附屬于不溶性陽極51或附屬于導電性容器11。具體而言，固定組件13可由如圖3所示的膨脹螺絲而實現(xiàn)，其中固定組件13包括螺絲釘13a、上部套體13b及下部套體13c，而上部套體13b及下部套體13c個別具有相互貼合的斜面，且螺絲釘13a系穿設(shè)并鎖固上部套體13b及下部套體13c而結(jié)合成一體，因此，上部套體13b及下部套體13c的斜面可藉螺絲釘13鎖固上部套體13b及下部套體13ca而使得上部套體13b及下部套體13c相互擠壓，并向外產(chǎn)生迫緊力，可提供迫緊功能，以鎖固不溶性陽極51至導電性容器11。然而，本發(fā)明的固定組件13并不受限于此，亦即也可利用其他具有向外迫緊功能的組件而實現(xiàn)。浸泡液15本身為 水所構(gòu)成，所以熱容量相當大，而其主要作用是在于提供散熱、冷卻作用，可降低整體水中導電陽極結(jié)構(gòu)10的溫度，防止操作時發(fā)生過熱現(xiàn)象而影響電氣特性，而且在浸泡液15被配置成接觸到外部空氣時，可進一步藉蒸發(fā)作用而帶離一部分熱量，以強加散熱、冷卻效應(yīng)。在實際應(yīng)用上，本發(fā)明的水中導電陽極結(jié)構(gòu)10可如上所述而電氣連接主電鍍單元50的不溶性陽極51，同時水中導電陽極結(jié)構(gòu)10藉電氣導電線而進一步電氣連接外部電源40的正極，且主電鍍單元50的陰極53電氣連接外部電源40的負極。因此，在外部電源40提供電力時，來自外部電源40之正極的電流I經(jīng)由本發(fā)明的水中導電陽極結(jié)構(gòu)10流向主電鍍單元50的不溶性陽極51，而不溶性陽極51將鍍液57中的水氧化而產(chǎn)生氧氣，且鍍液57中的銅離子在陰極53被還原成金屬銅而析出，同時，來自陰極53的電流I進一步流向外部電源40的負極，因而形成導通的電氣回路，其中圖式的電流I系顯示電流的流向。由于鍍液57中的銅離子會因電鍍而損失，為補充銅源，一般可直接添加氧化銅粉末于鍍液57中，因氧化銅可輕易溶于含硫酸的鍍液57中。為進一步加強浸泡液15的冷卻功能，本發(fā)明可包括循環(huán)管路(圖中未顯示)及循環(huán)泵浦(圖中未顯示)，其中循環(huán)泵浦連結(jié)循環(huán)管路，而循環(huán)管路連接每個導電性容器11，使得導電性容器11內(nèi)所容置的浸泡液15可相互流通，并由循環(huán)泵浦驅(qū)動浸泡液15。此外，可藉循環(huán)泵浦將浸泡液15抽離導電性容器11，比如浸泡液15被污染時，或包含過多來自鍍液57的硫酸銅時。綜上所述，本發(fā)明的特點在于，利用固定組件鎖固不溶性陽極至導電性容器，并利用導電性容器中的浸泡液，提供散熱、冷卻作用，藉以有效維持電鍍質(zhì)量，并可解決被氣泡帶出的鍍液因析出硫酸銅所造成的問題，避免電阻增加。以上所述者僅為用以解釋本發(fā)明之較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本發(fā)明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發(fā)明精神下所作有關(guān)本發(fā)明之任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護之范疇。`
權(quán)利要求
1.一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)，用以串接用以提供電力的一外部電源及一主電鍍單元，該主電鍍單元包括至少一不溶性陽極、至少一陰極、一主電鍍槽及一鍍液，每個不溶性陽極具有鉤狀前端，該鍍液容置于該主電鍍槽內(nèi)，且該鍍液至少包含氫離子及金屬離子，該金屬離子包括銅離子、鎳離子、鋅離子及鉻離子中的至少一種，而該不溶性陽極及該陰極浸泡于該鍍液中，該主電鍍槽內(nèi)還設(shè)有用以攪拌該鍍液的攪拌裝置，其特征在于，該水中導電陽極結(jié)構(gòu)包括: 一浸泡液，為純水或自來水； 至少一固定組件，具電氣導電性；以及 至少一導電性容器，具電氣導電性，且每個導電性容器為凹槽長條狀或U型長條狀，用以容置該浸泡液，該不溶性陽極的鉤狀前端是鉤掛至該導電性容器的內(nèi)側(cè)，并藉該固定組件鎖固該不溶性陽極至該導電性容器，部分的該固定組件及部分的該不溶性陽極的鉤狀前端浸泡于該浸泡液中； 其中該外部電源的一正極經(jīng)由電氣導電線而電氣連接至該導電性容器，且該電氣導電線由該固定組件而鎖固至該導電性容器，該主電鍍單元的陰極電氣連接該外部電源的一負極，使得該外部電源提供電力時，該主電鍍單元將該鍍液中的銅離子還原成金屬銅而在該陰極上析出。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述之水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該導電性容器是由銅或銅合金構(gòu)成。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述之水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該固定組件是由銅或銅合金構(gòu)成。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述之水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該固定組件是由膨脹螺絲而實現(xiàn)，且該固定組 件包括一螺絲釘、一上部套體及一下部套體，而該上部套體及該下部套體個別具有相互貼合的斜面，該螺絲釘穿設(shè)該上部套體及該下部套體而結(jié)合成一體，使得貼合的該斜面提供向外迫緊功能。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述之水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，它還包括一循環(huán)管路及用以驅(qū)動該浸泡液的一循環(huán)泵浦，其中該循環(huán)泵浦連結(jié)該循環(huán)管路，而該循環(huán)管路連接每個導電性容器以使得所述導電性容器內(nèi)所容置的該浸泡液相互流通。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述之水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該不溶性陽極是由鈦、鈦鍍白金、鈦鍍鈍金屬/抗腐蝕金屬鈍化層、或抗腐蝕導電非金屬而構(gòu)成，而該抗腐蝕導電非金屬系包括石墨。
7.依據(jù)權(quán)利要求3、4、6之中任一項所述的水中導電陽極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該固定組件附屬于該不溶性陽極或附屬于該導電性容器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水中導電陽極結(jié)構(gòu)，包括浸泡液、至少一固定組件及至少一導電性容器，用以串接外部電源以及包括至少一不溶性陽極、陰極、主電鍍槽、鍍液及攪拌裝置的主電鍍單元，不溶性陽極具有鉤狀前端，鉤掛至導電性容器，鍍液容置于主電鍍槽內(nèi)，浸泡液容置于導電性容器內(nèi)，固定組件及導電性容器具電氣導電性，藉固定組件將不溶性陽極鎖固至導電性容器的內(nèi)側(cè)，以使得導電性容器及不溶性陽極相互電氣連接，外部電源的正極經(jīng)由電氣導電線而電氣連接至導電性容器，陰極連接外部電源的負極，進而形成導通的電氣回路以提供電鍍功能。本發(fā)明能有效維持電鍍質(zhì)量，并可解決被氣泡帶出的鍍液因析出硫酸銅所造成的問題，避免電阻增加。
文檔編號C25D17/00GK103184499SQ20131007833
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者周治云, 傅新民, 譚桂明, 林振煜 申請人:華夏新資源有限公司