一種用于電沉積平面件的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)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(nèi)的電沉積槽、陰極基底、陽極、穩(wěn)流板和攪拌板；所述的電沉積槽由穩(wěn)流板分隔為陰極槽區(qū)和陽極槽區(qū)，所述的攪拌板連接于外驅(qū)動源上，并設(shè)置于陰極基底與穩(wěn)流板之間，且與陰極基底平行。此裝置工作時，攪拌板在外驅(qū)動源的作用下作平動運(yùn)動，通過穩(wěn)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(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電化學(xué)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(shù)】
[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(guān)注的核心指標(biāo)之一。影響沉積層厚度分布均勻性的因素很多，也很復(fù)雜。其中，陰極面電場與流場的分布特性是核心。為此，在工業(yè)生產(chǎn)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(diào)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(jié)果不是很理想。同時，專利號為201510135135.3的發(fā)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(jī)構(gòu)使陰極相對于電解液運(yùn)動，進(jìn)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(qiáng)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(fā)一種更為有效的裝置來協(xié)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是開發(fā)一種電解液攪拌較強(qiáng)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(shí)用新型的技術(shù)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(nèi)的電沉積槽、陰極基底和陽極，其特征在于:它還包括穩(wěn)流板和攪拌板，所述的攪拌板上設(shè)有均勻分布的通孔A，所述的電沉積槽由穩(wěn)流板分隔為陰極槽區(qū)和陽極槽區(qū);所述的陰極基底和陽極分別設(shè)置于陰極槽區(qū)和陽極槽區(qū)內(nèi)，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(shè)置于陰極基底與穩(wěn)流板之間，且與陰極基底平行;所述的攪拌板上設(shè)有均勻分布的通孔A;所述的攪拌板與外驅(qū)動源連接，在豎直平面內(nèi)作平動運(yùn)動;所述的電沉積槽的側(cè)板和底板上均設(shè)有橫截面形狀相同的凹槽;所述的凹槽的底面設(shè)有排液孔;所述的陽極槽區(qū)設(shè)有進(jìn)液孔;所述的外槽上設(shè)有出液孔。
[0005]優(yōu)選地，所述的攪拌板的側(cè)面與凹槽正對。
[0006]優(yōu)選地，所述的攪拌板與陰極基底之間的距離為2?5_。
[0007]優(yōu)選地，所述的陰極基底、陽極和穩(wěn)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(wěn)流板的寬度與電沉積槽的寬度相等。
[0008]優(yōu)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(yōu)選地，所述的通孔A的直徑為0.5?Imm、孔間距為2~4_。
[0010]優(yōu)選地，所述的通孔B的直徑為0.5?Imm、孔間距為2?4mm。
[0011]優(yōu)選地，所述的排液孔的直徑為0.3?Imm、孔間距為4?I Omm。
[0012]優(yōu)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(yōu)選地，所述的電沉積槽、外槽、穩(wěn)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(wěn)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(shí)用新型所涉及的工作原理如下。
[0015]穩(wěn)流板豎直放置于電沉積槽中，將電沉積槽分隔為陰極槽區(qū)和陽極槽區(qū)。由于穩(wěn)流板上開有均勻分布的通孔B，使得從陽極槽區(qū)流進(jìn)陰極槽區(qū)的電解液受電沉積槽進(jìn)液口的影響比較小。此時，貼近陰極面做平動運(yùn)動的攪拌板在運(yùn)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(qū)內(nèi)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(diǎn)的運(yùn)動速度基本相同，使得陰極面上大部分區(qū)域(除周邊夕卜)的剪切流強(qiáng)度基本相同，從而形成較均勻的流場分布。因?yàn)閿嚢璋宓钠絼影霃脚c運(yùn)動速度可調(diào)，所以，可根據(jù)需要在陰極面上獲得所需的不同強(qiáng)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(cè)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(shí)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(qū)的進(jìn)液孔進(jìn)入，經(jīng)過穩(wěn)流板穩(wěn)流之后，變成流速極低且不易受陽極槽區(qū)流動狀態(tài)干擾的穩(wěn)定電解液。攪拌板在陰極槽區(qū)內(nèi)的平動運(yùn)動，帶動陰極槽區(qū)內(nèi)的電解液流動。同時，陰極槽區(qū)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(shí)現(xiàn)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(qiáng)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(jìn)入電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)是:
[0019](I)能協(xié)同獲得流場與電場分布均勻的電沉積環(huán)境。通過綜合優(yōu)化陰陽極的幾何配置關(guān)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(shí)用性好。改變攪拌板的運(yùn)動狀態(tài)就可以獲得不同強(qiáng)度的攪拌速度，進(jìn)而可以實(shí)施不同沉積速度的電沉積工藝。而且，陰極槽區(qū)的電解液更新方式，使得在陰極基底上可以獲得的有效區(qū)域(厚度分布均勻區(qū)域)非常大，增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型電沉積平面件裝置的示意圖。
[0022]圖2是本實(shí)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(qū)；2、陰極基底;3、攪拌板;4、電沉積槽;5、排液孔;6、外槽;7、穩(wěn)流板;8、通孔A;9、進(jìn)液孔;10、通孔B; 11、陽極槽區(qū)；12、出液孔;13、陽極；14、凹槽;15、側(cè)板;16凹槽的底面;17、底板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0025]本實(shí)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(nèi)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(wěn)流板7和攪拌板3;陰極基底2、陽極13和穩(wěn)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(wěn)流板7的寬度與電沉積槽4的寬度相等;穩(wěn)流板7上設(shè)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(wěn)流板7分隔為陰極槽區(qū)I和陽極槽區(qū)11;陰極基底2和陽極13分別豎直設(shè)置于陰極槽區(qū)I和陽極槽區(qū)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(shè)置于陰極基底2與穩(wěn)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(qū)動源(圖中未示)連接，在豎直平面內(nèi)作平動半徑為20mm的平動運(yùn)動，其上設(shè)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(cè)板15和底板17與攪拌板3的側(cè)邊正對位置上設(shè)有橫截面形狀相同的凹槽14;凹槽的底面16設(shè)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(qū)11內(nèi)設(shè)有進(jìn)液孔9;外槽6的底部設(shè)有出液孔12;電沉積槽4、外槽6、穩(wěn)流板7和攪拌板3均為聚丙烯材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(nèi)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(wěn)流板(7)和攪拌板(3);所述的穩(wěn)流板(7)上設(shè)有均勻分布的通孔B(1);所述的電沉積槽(4)由穩(wěn)流板(7)分隔為陰極槽區(qū)(I)和陽極槽區(qū)(11);所述的陰極基底(2)和陽極(13)分別設(shè)置于陰極槽區(qū)(I)和陽極槽區(qū)(11)內(nèi)，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(shè)置于陰極基底(2)與穩(wěn)流板(7)之間，且與陰極基底(2)平行;所述的攪拌板(3)上設(shè)有均勻分布的通孔A(8);所述的攪拌板(3)連接于外驅(qū)動源上，在豎直平面內(nèi)作平動運(yùn)動；所述的電沉積槽(4)的側(cè)板(15)和底板(17)上均設(shè)有橫截面形狀相同的凹槽(14);所述的凹槽的底面(16)設(shè)有排液孔(5);所述的陽極槽區(qū)(11)設(shè)有進(jìn)液孔(9);所述的外槽(6)上設(shè)有出液孔(12)。2.根據(jù)權(quán)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(cè)面與凹槽(14)正對。3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(wěn)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(wěn)流板(7)的寬度與電沉積槽(4)的寬度相等。5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(wěn)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(wěn)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(fā)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(xué)