用于基底进行化学和/或电解表面处理的系统

技术领域

本发明涉及一种包括至少两个用于对基底进行化学和/或电表面处理的分配体元件的系统，一种包括所述系统的组合式分配体，以及用于至少两个分配体元件的制造方法。

背景技术

随着缩放技术的发展，用于生产印刷电路板(printed circuit boards，PCBs)的面板的基底尺寸显著增加，以提高生产效率并满足对大尺寸面板的要求。面板的单边长度已超过1800毫米，在某些情况下，甚至超过3000毫米。因此，对电镀技术的要求变得越来越复杂，尤其是在均匀的电镀厚度(均匀性)和更快的电镀速度方面。

目前，基于高速电镀技术的所谓HSP系统可以达到最佳的加工效果。在这种系统中，将一块或两块HSP板连同一块或两块基底浸入装有电解液和一个或多个阳极的槽中。在槽内，通过HSP板将电解液和电流分布导向基底表面。为了实现均匀的电镀厚度，以及避免面板边缘的电镀困难，HSP板的有效表面(透电区域)必须与待电镀基底的尺寸相匹配。因此，随着基底尺寸增大，HSP板的尺寸也必须随之增大，这在技术上非常具有挑战性，而且非常耗时。

发明内容

因此，可能有必要提供一种用于分配电解液和/或电流分布的改进系统，从而便于大尺寸基底的电镀。

本发明独立权利要求的内容可以解决上述问题，其中进一步的实施例包含在从属权利要求中。需要注意的是，下文描述的本公开内容适用于包括至少两个用于对基底进行化学和/或电表面处理的分配体元件的系统，包括所述系统的组合式分配体，以及用于至少两个分配体元件的制造方法。

根据本发明，提出一种包括至少两个用于对基底进行化学和/或电表面处理的分配体元件的系统。在所述包括至少两个分配体元件的系统中，每个分配体元件为板状，并包括喷射口和排放口，所述喷射口用于将工艺流体从所述分配体元件内部分配至待处理基底，所述排放口用于分配通过所述分配体元件的工艺流体和电流分布。每个分配体元件具有连接区，所述连接区被配置为与另一个分配体元件的连接区连接，以形成包括至少两个分配体元件的组合式分配体。

根据本发明的系统，可以根据待处理基底的尺寸灵活应用分配体。换句话说，可以根据基底的尺寸和/或形状来选择分配体元件的数量和/或排列方式。通常情况下，分配体的喷射口和/或排放口，尤其是用于HSP(高速电镀)系统的喷射口和/或排放口，通过铣削工艺制造，在铣削工艺中，每个开口都要逐个钻孔，形成用于工艺流体和/或电流分布的孔。然而，随着基底尺寸增大，分配体的尺寸也随之增大，铣削过程所需的时间大大延长，因此铣削过程可能不稳定并导致误差。

通过组合多个相对于目标分配体较小的分配体元件，可以很容易地提供这样一个大的分配体，并大大减少甚至消除工艺误差。此外，基底尺寸可以不再受限于分配体的尺寸。因此，HSP系统从生产基地到客户的交货时间可以大大缩短，交货时间不再与铣削时间相关。因此，即使对于尺寸非常大的面板，HSP系统也具有经济吸引力。

此外，根据本发明的系统，可以将工艺流体、电解液和/或电流分布均匀地从分配体流向基底。尤其需要注意的是，必须在分配体内部从边缘到中心保持足够的流体压力。为此，随着分配体的尺寸增大，分配体的厚度也必须增加。然而，较厚的分配体可能会导致喷射口和排放口的每个孔的铣削时间大大增加，从而导致整个分配体的铣削时间显著增加。相比之下，包括多个互相连接的分配体元件所形成的更大尺寸的分配体的系统，可以不受限于铣床的加工能力。因此，可以在分配体上精确设孔，从而可以确保均匀的流出速度和/或足够的流体压力。

所述系统可以配置为执行化学表面处理和/或电解表面处理。湿加工，例如化学表面处理和/或电解表面处理，可以实现较高的化学选择性，所述较高的化学选择性可以通过使用各种加工液(如酸、碱、氧化剂等)或其简单或复杂的混合物获得。此外，所述湿加工本身加工简便，可以扩展到具有各种尺寸的各类基底，且操作成本低。

所述基底的化学和/或电解表面处理可以是任何材料沉积、镀锌涂层、化学或电化学蚀刻、阳极氧化、金属分离工艺或类似工艺。所述基底可以包括导体板、半导体基底、薄膜基底、基本为板状的金属或金属化工件等。至少一种基底可以由基底支架固定，并浸入装有工艺流体和/或用于电流分布的电解液的电化学沉积槽中。如果通过排放口分配的电流等于零，则所述系统可以利用通过排放口和/或喷射口提供的工艺流体进行化学表面处理。

板状分配体元件可以被配置为面向基底。换句话说，板状分配体元件可以平行于待镀基底表面设置。所述分配体元件可以包括分配表面或有效表面，所述表面上形成多个孔。所述多个孔可以作为喷射口，用于将工艺流体从分配体元件内部分配到基底上，以加快电镀速度，和/或作为排放口，用于将通过分配体元件的工艺流体和/或电流从分配体元件的一侧分配到对面一侧。所述排放口和所述喷射口可以按预设的模式排列，以达到最佳的电镀均匀性。

排放口的直径可以大于喷射口。排放口周围可以有至少两个喷射口，优选多个喷射口，优选多个喷射口围绕排放口布置一圈。部分或全部排放口都可以分别被喷射口包围。

从分配体元件的一侧到对面一侧的整个分配体元件上，都可以形成排放口。相比之下，喷射口可以从分配体元件的内部仅延伸至分配体元件面向基底的表面。换句话说，喷射口可以基本上延伸至仅穿过分配体元件整个扩展部分或厚度的一部分，优选穿过分配体元件的一半。本实施例可以适用于单个、部分或全部排放口和喷射口。因此，排放口可以独立于喷射口在分配体元件中形成。

通过排放口，工艺流体和/或电流可以以相对于彼此相反的方向流动。“用过的工艺流体”可以作为阴极从基底返回阳极。电流可以作为阴极从阳极流向基底。

通过各自独立的开口将电流密度分布与工艺流体分开，可以进一步提高基底表面处理的灵活性和简洁性。因此，可以分别独立地控制工艺流体的流速和电流密度分布。例如，在工艺流体的流速保持恒定的情况下，电流密度分布的流速可以降低，这样可以防止氢气泡在基底进行化学和/或电解表面处理的过程中附着在基底上。同样，在电流密度分布的流速保持不变的情况下，可以改变工艺流体的流速(增加或减少)。

所述分配体元件可以由导电聚合物、导电陶瓷或金属材料制成。所述分配体元件也可以由不导电聚合物、不导电陶瓷或不导电塑料材料制成。

所述分配体元件可以包括与分配表面平行或垂直设置的连接区。所述连接区也可以围绕分配体元件的分配表面。所述连接区使得分配体元件与另一个分配体元件啮合以扩展分配表面。换句话说，至少两个，优选多个分配体元件可以通过所述连接区相互连接，以形成组合式分配体。分配体元件的扩展方向可以不局限于某个方向。换句话说，可以根据待处理基底的形状和/或尺寸，在任意方向上将两个或多个分配体元件相互连接。

因此，组件的尺寸可以根据要组合的分配体元件的数量而变化。作为一优选实施例，分配体元件彼此相邻连接，使连接的分配体元件共同形成一个大的分配表面。例如，对于长度超过1800毫米甚至超过3000毫米的基底，就可以使用这样的大分配表面。因此，可以通过组合多个分配体元件来实现大分配表面。由于每个分配体元件都可以在铣床的可靠加工性能范围内制造，因此可以在分配体元件的整个分配表面上提供可靠的流体压力和/或均匀流动的电解液和/或电流分布。

在一个示例中，一个分配体元件的连接区被配置为为与另一个分配体元件的连接区进行可拆卸连接。换句话说，通过连接区相互连接的分配体元件可以分开，并以不同的形状和/或尺寸再次组装。因此，可以根据基底的形状和/或尺寸灵活使用分配体元件。

在一个示例中，一个分配体元件的连接区被配置为与另一个分配体元件的连接区进行机械连接。所述连接区可以确保一个分配体元件与相邻分配体元件牢固且可靠地啮合。因此，分配体元件的连接区可以通过焊接、装配、夹合和/或钩合等方式相互连接。作为一可选实施例或者作为一补充实施例，相邻分配体元件的连接区也可以进行化学黏合。作为一可选实施例或者作为又一补充实施例，相邻分配体元件的连接区还可以进行磁力连接。

所述分配体元件基本上可以是正方形或长方形，其连接区设置在分配体元件的轮廓和/或边缘上。所述分配体元件也可以是拼图形状，带有集成凸起和/或凹槽作为连接区，以拼图的形式相互连接。

在一个示例中，分配体元件中的开口的密度至少约为每平方分米50个，优选至少约为每平方分米100个，更优选至少约为每平方分米500个，甚至更优选至少约为每平方分米950个。对于具有可加工尺寸的分配体元件，可以使用铣床在分配体元件上形成用于喷射口和/或排放口的孔，而不是使用大尺寸的单个分配体。因此，铣床可以可靠地使用，并且在铣孔时不会过载。

一般来说，通过增大待铣削的分配体元件的尺寸，分配体元件的厚度也需要增加，以保持电解液和/或电流的均匀流出速度。然而，由于分配体的厚度和逐个形成孔的过程，这可能会增加大型分配体的铣削时间。因此，铣床可能会变得不稳定，加工精度也会降低。相比之下，通过提供可以组装形成大型分配体的分配体元件，铣床可以在可加工范围内，在单个分配体元件上形成孔。因此，在单个分配体元件上密集排列喷射口和/或排放口也是可行的，这样可以提高基底的电镀均匀性。

不过，也可以通过3D打印技术等替代工艺流程，制造带有喷射口和/或排放口的分配体元件，从而形成密集排列的开口。

根据本发明，还提出一种用于基底进行化学和/或电解表面处理的组合式分配体。所述组合式分配体包括如上所述的包括至少两个分配体元件组成的系统。每个分配体元件包括至少一个连接区，一个分配体元件的连接区与另一个分配体元件的连接区连接。

多个单一的分配体元件可以像拼图一样组合式装配，因此可以制造出任何所需的形状和/或尺寸的组合式分配体。由上可知，可以根据客户的需求，将预先制造好的分配体元件相互连接起来。由于分配体元件的尺寸相对小于组合式分配体的尺寸，因此单个分配体元件的形状和/或尺寸可以不局限于组合式分配体的目标形状和/或尺寸。

在一个示例中，一个分配体元件的连接区与另一个分配体元件的连接区进行化学黏合。换句话说，每个分配体元件与相邻分配体元件的接触表面和/或边缘可以直接和/或通过粘合剂进行化学黏合。

在一个示例中，一个分配体元件的连接区与另一个分配体元件的连接区进行焊接。所述分配体元件之间也可以进行机械连接，例如通过夹子、钩子等。不过，也可以采用其他任何机械或物理方式将分配体元件啮合起来，例如，通过施加压力和/或温度进行焊接，或者在连接区之间施加磁力。在一个示例中，一个分配体元件的连接区和另一个分配体元件的连接区也可以通过化学、机械和/或物理结合的方式进行连接。

在一个示例中，组合式分配体的总边长是其中一个分配体元件的元件边长的倍数。由于目标组合式分配体可以包括多个分配体元件，因此组合式分配体的整个侧边长度可以对应于每个分配体元件的侧边长度之和。

在一个示例中，组合式分配体的总边长至少约为1000毫米，优选至少约为1800毫米，更优选至少约为3000毫米。因此，组合式分配体可以用于具有较大尺寸的基底，以对基底进行均匀电镀。

通过将额外的分配体元件连接到现有的组合式分配体上，组合式分配体还可以进一步扩展。因此，有效表面，换句话说，工艺流体和/或电流的分配表面也可以扩展。

根据本发明，提出一种用于至少两个分配体元件的制造方法。所述方法包括(不限于以下顺序)：

-提供至少两个板状分配体元件，其中，每个分配体元件包括喷射口(3)和排放口，所述喷射口用于将工艺流体从所述分配体元件内部分配至待处理基底，所述排放口用于分配通过所述分配体元件的工艺流体和电流分布，以及

-在每个分配体元件上设置连接区，其中，一个分配体元件的连接区被配置为与另一个分配体元件的连接区连接。

因此，可以根据待处理基底的尺寸灵活应用分配体。换句话说，可以根据基底的尺寸和/或形状，选择分配体元件的数量和/或排列方式。通过组合多个分配体元件，可以轻易地提供一个大型分配体。此外，还可以实现电解液和/或电流的均匀流出，这对于将电解液和/或电流从分配体导向基底是必要的。

在一个示例中，所述制造方法还包括将一个分配体元件的连接区与另一个分配体元件的连接区连接起来，以形成包括至少两个分配体元件的组合式分配体。由上可知，多个单一分配体元件可以像拼图一样组合式装配，从而可以制造出任何所需的形状和/或尺寸的组合式分配体。因此，可以根据客户的需求，将预先制造好的分配体元件相互连接起来。

在一个示例中，所述分配体元件通过3D打印制造。所述3D打印可以便利地制造分配体元件。具体而言，由于排放口和/或喷射口也可以通过3D打印而不是使用铣床来形成，因此通过3D打印制造的分配体元件可以比通过传统方法制造的分配体元件具有更厚的壁。即使基底的边长超过3000毫米，较厚的分配体元件也能在整个有效表面上提供均匀流出的工艺流体和/或电流分布。因此，可以确保大尺寸基底的优良电镀质量。

在一个示例中，所述3D打印包括产生排放孔。因此，与传统的铣孔方法相比，可以节省大量的制造时间。有利的是，与传统的铣削方法相比，3D打印方法可以生产出排放口之间空间更窄的分配体元件。此外，通过3D打印，排放口之间的残留材料可以变得稳定，而这通常是制造分配体元件的一个制约因素。

在一个示例中，分配体元件的制造包括钻孔，形成喷射口。一般来说，喷射口可以根据客户需求单独设置。因此，在某些情况下，用于在分配体元件上形成喷射口的准备工作可能会适得其反。因此，可以在通过3D打印制造出包括排放口的分配体元件之后，再单独制造喷射口。

在一个示例中，分配体元件通过注射成型制造，优选通过切割制造。注射成型可能是一种非常经济有效的制造方法，在这种方法中，可以根据客户的要求制造和切割各种形状和尺寸的分配体或分配体元件。此外，注射成型还能克服传统方法中分配体的孔间距和厚度的技术限制。

在一个示例中，制造方法还包括将连体组合式分配体安装到至少部分包围所述连体组合式分配体的框架中。为了在基底电镀系统中使用组合式分配体，可以通过框架安全地固定所述组合式分配体，所述框架可以至少部分包围整个组合式分配体和/或单个分配体元件。不过，将框架配置成电解液和/或电流流出所述组合式分配体时不会受到框架的影响，这一点很重要。

在一个示例中，所述框架也可以只包括一个分配体元件。所述分配体元件可以可拆卸地连接到所述框架上。

在一个示例中，所述框架包括流体导向区和/或流体供应管路。因此，所述框架可以为组合式分配体提供电解液、工艺流体和/或电流，所述框架还可以使所述电解液、工艺流体和/或电流反向流动。所述框架还可以包括用于电镀基底的客户具体要求。

需要注意的是，上述实施方案可以相互组合，与涉及的主题无关。因此，方法可以与结构特征相结合，同样，系统也可以与上述有关方法的特征相结合。

本发明的这些方面和其他方面将从下文所述的实施例中变得显而易见，并通过参考这些实施例得到阐明。

附图说明

下文将参考以下附图描述本发明的示例性实施例。

图1示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种分配体元件的实施例。

图2示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种排放口和喷射口的设置实施例。

图3示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种组合式分配体的实施例。

图4示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种组合式分配体的实施例。

图5示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种组合式分配体的实施例。

图6示意性且示例性的示出了根据本发明内容的一种组合式分配体的装配实施例。

具体实施方式

图1示出了用于对基底32(参照图3)进行化学和/或电解表面处理的单个分配体元件1。分配体元件1为板状。分配体元件1可以通过3D打印或注射成型制造，例如切割。

分配体元件1包括喷射口3和排放口4，所述喷射口3用于将工艺流体从所述分配体元件1内部分配至待处理基底32，所述排放口4用于分配通过所述分配体元件1的工艺流体和电流分布。排放口4和/或喷射口3可以按预设模式设置，以达到最佳的电镀均匀性。排放口4和/或喷射口3也可以高密度设置在分配体元件1中。例如，分配体元件1中的开口密度至少约为每平方分米50个，优选至少约为每平方分米100个，更优选至少约为每平方分米500个，甚至更优选至少约为每平方分米950个。

排放口4的直径大于喷射口3(参照图2)。每个排放口4都被多个喷射口3包围。如图3所示，从分配体元件1面向阳极31的一侧到面向基底和/或阴极32的有效表面11的整个分配体元件1上，都可以形成排放口4。相比之下，喷射口3则可以从分配体元件1的内部延伸至分配体元件1面向基底32的有效表面11。

排放口4和/或喷射口3可以通过3D打印或注射成型制造。不过，排放口4可以通过3D打印或注射成型预先制造，喷射口3可以根据客户需求通过钻孔形成。

每个分配体元件1包括至少一个，优选多个围绕有效表面11的连接区2，工艺流体和/或电流可通过所述有效表面11提供。分配体元件1的连接区2被配置为与另一个分配体元件1的连接区2相连。

作为一优选示例，所述连接区2可以可拆卸地连接到相邻分配体元件1的连接区2上，以方便组合式分配体10的装配。分配体元件1的连接区2可以通过焊接、粘合、磁力、夹子、钩子等方式进行机械连接和/或化学黏合。

图4和图5分别示出了一种包括多个分配体元件1的正方形组合式分配体10和一种包括多个分配体元件1的长方形组合式分配体10。每个分配体元件1根据所需的尺寸和形状与相邻的分配体元件1连接。因此，通过连接区2将分配体元件1组合在一起形成的组合式分配体10可以用于大型分配体，而不会在整个有效表面11上产生任何压降。因此，组合式分配体10的总边长是每个分配体元件边长的总和。例如，组合式分配体10的总边长至少约为1000毫米，优选至少约为1800毫米，更优选至少约为3000毫米。

如图6所示，为了在高速电镀系统中使用组合式分配体10，可以将组合式分配体10安装在框架5中。框架5包括开口51，组合式分配体10的有效表面11可以穿过开口51。框架5至少部分包绕整个组合式分配体10和/或单个分配体元件1。不过，将框架5配置成电解液和/或电流流出所述组合式分配体10时不会受到框架5的影响，这一点很重要。此外，也可以在框架5的开口51处只设置一个分配体元件1。因此，每个框架5都可以根据分配体元件1的数量设置不同大小的开口51。

框架5可以浸入装有工艺流体的槽中。组合式分配体10的有效表面11面向待镀基底32或电极，优选阳极31。框架5还可以包括流体导向区6和/或流体供应管路7，用于沿第一方向和相对于第一方向的反方向通过组合式分配体10提供工艺流体和/或电流。

需要注意的是，本公开的实施例是参照不同的主题内容进行描述的。具体而言，一些实施例参照方法类型的权利要求进行描述，而其他实施例则参照装置类型的权利要求进行描述。然而，本领域技术人员将从上述和以下描述中得出，除非另有说明，否则除了属于一种主题的特征的任何组合之外，还应认为与不同主题相关的特征之间的任何组合是与本申请一起公开的。然而，所有特征都可以组合起来，提供比特征的简单叠加更多的协同效应。

虽然本公开已在附图和前述描述中进行了详细说明和描述，但这种说明和描述应被视为说明性或示例性的，而非限制性的。本公开不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容和从属权利要求书的研究，本领域的技术人员可以理解并实现所公开的实施方案的其他变化。

在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元素或步骤，而不定项“一个”或“一种”并不排除多个。一个处理器或其他单元可以实现权利要求中重新引用的几个项目的功能。仅仅是某些措施在相互不同的从属权利要求中被重新引用这一事实，并不表明这些措施的组合不能被用来发挥优势。权利要求中的任何参考标识都不应被理解为对保护范围的限制。