[發(fā)明專利]一種微細電鑄裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110392815.5
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102409369A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 明平美;李英杰;秦歌;楊志波;呂文星;商靜瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: C25D1/00
• 分類號: C25D1/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電鑄裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微細電鑄裝置。

背景技術(shù)

厚度均勻性是衡量微電鑄件質(zhì)量的一項重要指標，均勻厚度微電鑄件的獲得長期以來備受關(guān)注。微細電鑄過程中，由于電力線分布的邊緣效應(yīng)或中心效應(yīng)，致使沉積面邊緣的生長速度大于或小于中央，因而所制備的電鑄件通常呈現(xiàn)邊緣高、中間低的“馬鞍狀”或邊緣低、中間高的“山丘狀”。加之微電鑄芯模一般為具有一定深寬比的槽腔型微結(jié)構(gòu)，由于微尺寸效應(yīng)、表面張力效應(yīng)、粘性效應(yīng)等的彰顯，導(dǎo)致微細電鑄過程中微槽腔型內(nèi)的物質(zhì)交換運輸十分困難，從而易引發(fā)針孔、積瘤等沉積缺陷，加重了鑄層不平度。

為改善微電鑄件厚度均勻性，保證沉積面電流密度均勻分布并且實現(xiàn)微沉積空間內(nèi)的高效對流傳質(zhì)是關(guān)鍵所在。現(xiàn)有的改善措施，如優(yōu)化電鑄液組分、添加整平劑、采用脈沖電流等所帶來的效果并不理想。中國專利CN?101376996?B申請公開了一種協(xié)同采用電場分布擋板和環(huán)形輔助陰極來均化晶圓邊緣集中的電力線，以消除電力線分布邊緣效應(yīng)的微電鑄裝置，然而該裝置仍然不能解決電流密度在微沉積區(qū)域內(nèi)分布均勻化的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能使電流密度在微沉積區(qū)域內(nèi)均勻分布且可實現(xiàn)微槽腔空間內(nèi)高效對流傳質(zhì)的微細電鑄裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種微細電鑄裝置，包括電鑄槽、陽極單元、陰極單元、箱體、進液口及出液口，所述電鑄槽設(shè)于箱體內(nèi)上部，電鑄槽為圓筒狀，電鑄槽上部設(shè)有中空圓柱狀進液軸，進液軸與動力裝置連接，在動力裝置帶動下，進液軸帶動電鑄槽作旋轉(zhuǎn)運動，進液軸上端為進液口；所述陽極單元包括設(shè)于電鑄槽內(nèi)的陽極以及與電鑄槽下端部固定連接的輔助陽極；所述陰極單元包括承片臺，承片臺上設(shè)有芯模，芯模與輔助陽極對應(yīng)設(shè)置；所述陰極單元下端連接有陰極往復(fù)運動單元。

所述陰極往復(fù)運動單元包括與承片臺連接的支承軸，支承軸下端設(shè)有滾輪，滾輪與下方的凸輪傳動連接，凸輪的輪廓曲線由一同心等徑圓弧和一橢圓弧構(gòu)成。

所述輔助陽極通過輔助陽極固定座固定于電鑄槽下端，輔助陽極為網(wǎng)孔狀，孔形為圓形、正六邊形、正方形或長方形，孔直徑或邊長為50～100μm。

所述輔助陽極為惰性金屬網(wǎng)。

所述芯模與承片臺之間設(shè)有墊片，墊片采用柔性材料，可起到緩沖的作用。

所述電鑄槽上設(shè)有節(jié)流閥；所述箱體中部設(shè)有隔板，隔板將箱體內(nèi)部分為上下兩部分，電鑄槽、陽極單元及陰極單元位于箱體內(nèi)上部，陰極往復(fù)運動單元位于箱體內(nèi)下部，箱體內(nèi)下部設(shè)有儲液槽，儲液槽與箱體內(nèi)上部通過連通道連通，所述出液口設(shè)于儲液槽上。

所述支承軸外部設(shè)有連接承片臺底部與隔板的遮液罩，遮液罩外側(cè)的隔板上設(shè)有擋板。

為了盡可能保證凸輪轉(zhuǎn)動平衡，所述凸輪的等徑圓弧面部分設(shè)有通孔。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

(1)?能最大限度保證微細電鑄過程中微沉積區(qū)域內(nèi)的電流密度均勻分布：通過調(diào)節(jié)凸輪等徑圓弧面與滾輪輪廓接觸，并調(diào)整輔助陽極的安裝高度使其下表面與芯模上表面在微細電鑄進行階段緊密貼合，以保證電流密度在微沉積區(qū)域內(nèi)均勻分布；

(2)?能最大限度減輕輔助陽極帶來的負面作用：在微細電鑄的間隙期，輔助陽極能隨進液軸以可調(diào)轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)，不斷改變輔助陽極網(wǎng)孔與電鑄膠模微槽腔間的相對位置，從而避免輔助陽極網(wǎng)孔的筋結(jié)構(gòu)長時間屏蔽某個微槽腔結(jié)構(gòu)，最大限度減少輔助陽極對電流密度與液流的屏蔽作用；

(3)?可實現(xiàn)微沉積空間內(nèi)的高效對流傳質(zhì)：通過調(diào)節(jié)陰極往復(fù)運動單元移動速度，帶動承片單元上下往復(fù)振蕩，利用失重效應(yīng)和振動效應(yīng)驅(qū)使微槽腔內(nèi)的電解液快速對流運動，同時利用微細電鑄間隙期的液體沖刷作用，使微槽腔內(nèi)外的電解液均能獲得較好的攪拌效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明微細電鑄進行階段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明微細電鑄停止階段結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明芯模上表面與輔助陽極下表面貼合時沉積面電力線分布示意圖；

圖4是常規(guī)微細電鑄沉積面電力線分布示意圖；

圖5是不同孔形輔助陽極，圖5(a)為正六邊形孔輔助陽極，圖5(b)為正方形孔輔助陽極，圖5(c)為矩形孔輔助陽極；

圖6是陰極往復(fù)運動單元結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式