定量液体供给装置的制作方法

1.本发明涉及一种能够以一定流量连续供给液体的定量液体供给装置。


背景技术：

2.以一定的流量供给液体的定量液体供给装置，例如在局部电镀装置等中有用。目前，在电子部件等中，有时仅对必要的一部分部位实施电镀。例如，在电极端子部件等中，通过仅对成为触点的部位实施au的局部电镀，能够减少用于电镀的au量，有助于降低成本。
3.在这样的局部电镀装置中，通过电解液供给机构向被电镀物的电镀区域供给规定量的电解液。此时，若电解液供给机构的供给量(电解液的流量)产生变动，则电镀区域的范围不稳定，难以仅对期望的电镀区域高精度地实施局部电镀。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2013－146221号公报
7.在利用泵进行液体供给的情况下，考虑一边利用流量传感器等监视流量，一边利用反馈控制调整泵转速等，进行使流量一定的控制。但是，在泵的反馈控制中，存在由于反馈控制的响应延迟而容易引起流量变动的问题。另外，在从泵供给的液体中，还存在因泵的脉动而产生液压变动的问题。这样的流量变动或液压变动也可以考虑通过使用高性能的泵或控制系统来降低，但在该情况下，当然会产生成本上升的问题。
8.作为定量液体供给装置，虽然不是电镀用的装置，但在专利文献1中公开了营养液培养栽培系统中的营养液供给用的定量液体供给装置。专利文献1中的定量液体供给装置在通过传感器检测到规定量的营养液时，停止用于送液的气泵的驱动。即，专利文献1中的定量液体供给装置通过气泵的驱动和停止控制来控制营养液的供给量，因此，无法避免伴随气泵的驱动和停止而产生流量变动的情况。


技术实现要素：

9.本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种无流量变动的定量液体供给装置。
10.为了解决上述课题，本发明的定量液体供给装置是以一定流量连续地供给液体的定量液体供给装置，其特征在于，具有：第一室，其在底部具有液体供给口，并经由液体流入口流入从外部流入的液体；第二室，其以俯视与所述第一室邻接的方式配置，在底部具有液体排出口，在所述第一室与所述第二室之间设有流量控制用隔壁，并且，所述第一室和所述第二室的上部通过空间连通。
11.根据上述结构，通过泵等从外部流入的液体经由液体流入口流入第一室，能够从第一室的液体供给口供给到其他装置等。此时，如果流入第一室的液体的流量为规定流量以上，则第一室的液面到达流量控制用隔壁的高度，过剩的液体越过流量控制用隔壁向第二室侧溢出。由此，在第一室中，在固定液面高度和液体供给口的流路面积的状态下，能够
进行从液体供给口的没有流量变动的液体供给。
12.另外，上述定量液体供给装置可以构成为，具有第三室，该第三室以俯视与所述第一室邻接的方式配置，并具有所述液体流入口，在所述第一室与所述第三室之间设有辅助隔壁，并且，所述第一室和所述第三室的上部通过空间连通。
13.根据上述结构，从液体流入口流入的液体不直接流入第一室，而从第三室越过辅助隔壁流入第一室。由此，在使用泵向液体流入口供给液体的情况下，在从液体供给口向外部供给的液体中，能够防止因泵的脉动而产生的液压变动等。
14.另外，上述定量液体供给装置可以构成为，能调整上述流量控制用隔壁的高度。
15.根据上述结构，通过调整流量控制用隔壁的高度，能够调整液体供给口的流量。
16.另外，上述定量液体供给装置可以构成为，能调整上述液体供给口的流路面积。
17.根据上述结构，通过调整液体供给口的流路面积，能够调整液体供给口的流量。
18.发明效果
19.本发明的定量液体供给装置通过产生从第一室向第二室的溢出，在第一室中，在固定液面高度及液体供给口的流路面积的状态下，能够进行从液体供给口的没有流量变动的液体供给。
附图说明
20.图1表示本发明的一实施方式，是表示成为电镀系统的主要部分的电解液供给装置及局部电镀装置的外观的正面图。
21.图2是电解液供给装置的纵向剖面图。
22.图3是表示电解液供给装置的变形例的局部纵向剖面图。
23.图4是表示电解液供给装置的其他变形例的局部纵向剖面图。
24.图5是局部电镀装置的立体图。
25.图6是局部电镀装置的纵向剖面图。
26.图7是表示局部电镀装置中的被电镀物的输送方式的立体图。
27.图8是表示被镀物的形状例的图，是被镀物的放大立体图。
28.图9是局部电镀装置的电镀实施部位的放大立体图。
29.图10是局部电镀装置的电镀实施部位的放大剖面图。
30.图11是作为电解液吸引装置使用的喷射器的纵向剖面图。
31.图12是表示电镀系统的一例的概略图。
32.附图标记说明
33.10
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电镀系统
34.20
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电解液供给装置(定量液体供给装置)
35.21
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流入室(第三室)
36.211 液体流入口
37.22
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供给室(第一室)
38.221 液体供给口
39.23
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排出室(第二室)
40.231 液体排出口
41.24
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第一隔壁(辅助隔壁)
42.25
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第二隔壁(流量控制用隔壁)
43.251 隔壁板
44.252 可动壁
45.30
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局部电镀装置
46.31
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电解液循环结构体
47.311 电解液流入口
48.312 电解液流出口
49.313 电解液导入路径
50.314 电解液扩散路径
51.315 电解液收缩路径
52.316 电解液排出路径
53.317 窗口部
54.318 角部
55.32
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被镀物输送结构体
56.33
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电解液吸引装置
57.40
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输送带
58.50、51 泵
59.52
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管理槽
60.p
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被镀物
具体实施方式
61.以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的说明中，例示将本发明的定量液体供给装置作为进行局部电镀的电镀系统的电解液供给装置使用的情况。但是，本发明的定量液体供给装置不限于电镀系统的电解液供给装置，也可以用于其他用途。即，在想要以一定流量连续地供给液体，并且抑制流量变动的发生的情况下，可以优选使用本发明的定量液体供给装置。
62.首先，说明应用本发明的电镀系统10(详情后述)中的主要部分的结构。图1是表示成为电镀系统10的主要部分的电解液供给装置(定量液体供给装置)20及局部电镀装置30的外观的正面图。
63.电镀系统10具有电解液供给装置20和局部电镀装置30。电解液供给装置20是对局部电镀装置30连续地供给一定量的电解液的装置。局部电镀装置30具有电解液循环功能和被电镀物输送功能。即，局部电镀装置30使从电解液供给装置20供给的电解液沿着规定的电解液循环路径循环。进而，局部电镀装置30通过一边使被电镀物p(参照图8)的一部分(电镀区域)露出于电解液循环路径一边进行输送，从而对被电镀物p实施局部电镀。以下，分别对电解液供给装置20和局部电镀装置30进行详细说明。
64.(电解液供给装置20)
65.图2是电解液供给装置20的纵向剖面图。电解液供给装置20具有分别沿铅垂方向延伸设置的流入室(第三室)21、供给室(第一室)22以及排出室(第二室)23。
66.流入室21具有与泵50(参照图12)连接的液体流入口211。即，通过泵50输送来的电解液从液体流入口211流入流入室21。另外，在图2中，液体流入口211设置在流入室21的底面，但液体流入口211也可以设置在流入室21的侧面。
67.供给室22配置成俯视时与流入室21及排出室23邻接，在供给室22与流入室21之间设有第一隔壁(辅助隔壁)24，供给室22及流入室21的上部通过空间连通。另外，在供给室22和排出室23之间设置有第二隔壁(流量控制用隔壁)25，供给室22和排出室23的上部通过空间连通。在供给室22的底面设置有用于向局部电镀装置30供给电解液的液体供给口221。但是，液体供给口221也可以不设置在供给室22的底面，而设置在供给室22的底部附近的侧面(例如，液体供给口221的下端成为与供给室22的底面相同的高度)。在排出室23的底面设有液体排出口231，该液体排出口231用于排出相对于电解液供给装置20过量供给的电解液。另外，在电解液供给装置20的上表面覆盖有用于防止电解液蒸发的盖26。
68.在电解液供给装置20中，由泵50输送到流入室21的电解液越过第一隔壁24流入供给室22。此时，如果通过泵50输送到流入室21的电解液的流量为规定流量以上，则供给室22的液面到达第二隔壁25的高度，过剩的电解液越过第二隔壁25向排出室23侧溢出。并且，只要供给室22的液面维持在第二隔壁25的高度，电解液供给装置20就能够从液体供给口221连续地供给一定量的电解液。即，在将供给室22的液面高度设为h(m)，将液体供给口221的流路面积设为a(m2)时，从液体供给口221供给的电解液的流量q(m3/s)由以下的式(1)表示。另外，在式(1)中，g是重力加速度(9.8m/s2)，c是由电解液的密度和粘度等决定的流量系数。
69.(式1)
[0070][0071]
在电解液供给装置20中，如果基于泵50的电解液的供给流量比供给室22的液面被维持在第二隔壁25的高度的状态下的流量q大，则能够将流量q维持为一定量。此时，由于泵50供给中的过剩的电解液从供给室22越过第二隔壁25向排出室23侧溢出，因此，供给室22中的液面高度维持在第二隔壁25的高度。溢出到排出室23侧的电解液从液体排出口231排出到电解液供给装置20的外部。从液体排出口231排出的电解液例如被输送至管理槽52(参照图12)，能够以通过泵50从管理槽52再次被输送至流入室21的方式进行循环。
[0072]
另外，在电解液供给装置20中，优选流入室21的底面位置为与供给室22的底面位置相比足够高的位置。这是为了减小流入室21的容积，使电解液供给装置20中电解液不会过剩地积存。另外，在图2中，排出室23的底面位置为与供给室22的底面位置相同的高度，但它们也可以不是相同的高度。
[0073]
如上所述，在电解液供给装置20中，通过固定供给室22的液面高度h以及液体供给口221的流路面积a，能够将流量q控制为一定。另外，也可以通过将液面高度h或流路面积a设为可变来调整流量q。关于流路面积a，例如，通过在液体供给口221安装流量调节阀，变更流量调节阀的开度，能够容易地进行调整。
[0074]
可以通过改变第二隔壁25的高度来调节液面高度h。第二隔壁25的高度的变更例如可以构成为，使第二隔壁25相对于电解液供给装置20能够拆装，通过更换安装于电解液供给装置20的第二隔壁25来变更高度。
[0075]
或者，如图3所示，可以使第二隔壁25构成为在高度方向上层叠多个隔壁板251，并通过变更所使用的隔壁板251的片数，来变更第二隔壁25的高度。在这种情况下，容易增大液面高度h的变更范围。
[0076]
或者，如图4所示，可以使第二隔壁25的一部分作为可在高度方向上滑动的可动壁252，通过使该可动壁252滑动移动，来变更第二隔壁25的高度。在该情况下，也能够无级地变更液面高度h(能够进行液面高度h的微调整)。
[0077]
由电解液供给装置20进行的电解液的流量控制不需要使用流量传感器等的反馈控制。因此，不会产生基于反馈控制的响应延迟，能够消除流量q的流量变动。另外，由泵50供给的电解液从流入室21越过第一隔壁24流入供给室22后，从供给室22的液体供给口221供给。因此，在从液体供给口221供给的电解液中，也能够防止产生由泵50引起的液压的脉动等。
[0078]
(局部电镀装置30)
[0079]
图5是局部电镀装置30的立体图。图6是局部电镀装置30的纵向剖面图。
[0080]
局部电镀装置30大致包括电解液循环结构体31和被电镀物输送结构体32而构成。在图6中，用右上方斜线的阴影线表示电解液循环结构体31，用右下方斜线的阴影线表示被电镀物输送结构体32。
[0081]
电解液循环结构体31具有电解液流入口311和电解液流出口312，并且在其内部具有连接电解液流入口311和电解液流出口312之间的电解液循环路径。该电解液循环路径由电解液导入路径313，电解液扩散路径314，电解液收缩路径315以及电解液排出路径316构成。
[0082]
电解液流入口311设置在局部电镀装置30的上表面，与电解液供给装置20的液体供给口221连接。由此，局部电镀装置30从电解液供给装置20连续地供给一定量的电解液。电解液流出口312设置在局部电镀装置30的下部，在电解液循环路径中循环后的电解液从电解液流出口312排出到局部电镀装置30的外部。
[0083]
电解液循环结构体31在俯视时为大致圆形形状，电解液导入路径313在电解液循环结构体31的中心部沿铅垂方向设置。电解液扩散路径314形成为从电解液导入路径313的下端部沿水平方向放射状地扩展。即，电解液扩散路径314形成为，在俯视时，从电解液循环结构体31的中心朝向外周缘以中心角约180度的扇形形状扩展。
[0084]
电解液收缩路径315使在电解液扩散路径314中放射状地扩展的电解液循环路径从电解液循环结构体31的外周缘向中心收缩。即，电解液收缩路径315在俯视时，以与电解液扩散路314重叠的方式形成为中心角约180度的扇形状。另外，在图6中，在图的右侧区域设置有电解液扩散路径314和电解液收缩路径315。电解液排出路径316与电解液收缩路径315的下游侧端部(电解液循环结构体31的中心侧端部)连接，在沿着铅垂方向延伸后，在水平方向上弯折，在电解液循环结构体31的侧面设置电解液流出口312。
[0085]
另外，电解液扩散路径314和电解液收缩路径315在电解液循环结构体31的外周缘附近，以从水平方向观察u字形状使电解液循环路径反转的方式连接。即，电解液循环路径在电解液循环结构体31的外周缘附近形成为圆弧状。而且，在电解液循环路径的反转部位(圆弧状部位)，在电解液循环路径的外周侧形成有沿圆周方向延伸且向电解液循环结构体31的外部开放的狭缝状的窗口部317。局部电镀装置30中的被电镀物p经由窗口部317与电
解液部分地接触，实施局部电镀，详细情况将在后面叙述。
[0086]
被电镀物输送结构体32重叠配置在电解液循环结构体31的上部(详细地说，电解液扩散路径314和电解液收缩路径315的上部)，能够以电解液循环结构体31的中心轴为旋转轴旋转。被电镀物输送结构体32通过其旋转，能够将局部电镀装置30中的被电镀物p沿着电解液循环结构体31的窗口部317进行输送。即，被电镀物p在沿着窗口部317输送的期间被实施局部电镀。
[0087]
更具体地说，如图7所示，在局部电镀装置30中，在电解液循环结构体31的窗口部317的周围，连续配置(多个单片在输送方向上连续地连接)的被电镀物p被输送。被电镀物输送结构体32通过其旋转而对连续配置的被电镀物p施加输送力，从而输送被电镀物p。连续配置的被电镀物p在实施电镀后分离为各单片。另外，向连续配置的被镀物p的输送力可以是对连续配置的被镀物p直接施加的输送力，或者也可以通过输送带等对被镀物p施加的输送力。
[0088]
接着，参照图8至图10详细说明局部电镀装置30的被电镀物p的电镀方法。图8表示被镀物p的形状例，是被镀物p的放大立体图。图9是局部电镀装置30的电镀实施部位的放大立体图。图10是局部电镀装置30的电镀实施部位的放大剖面图。另外，为了便于说明，在图9和图10中省略了输送带40的图示，在图9中只例示了一个被镀物p。
[0089]
在被电镀物p中，图8中所示的区域a1成为实施局部电镀的电镀区域。在此，在被镀物p中，将具有区域a1的面作为被镀物p的表面，将与具有区域a1的面相反侧的面作为被镀物p的背面。如图9所示，被电镀物p配置在局部电镀装置30的电镀实施部位时，被电镀物p的表面朝向局部电镀装置30侧，区域a1与电解液循环结构体31的窗口部317相对。此时，被电镀物p的区域a1(表面)经由窗口部317与电解液接触，但区域a1的背面以及连接表面和背面的侧面不与电解液接触。因此，局部电镀装置30能够仅对成为被电镀物p的表面的一面实施电镀。
[0090]
在配置于电镀实施部位的被电镀物p中，不仅区域a1，图8中所示的区域a2也与窗口部317相对。但是，被电镀物p的区域a2与区域a1相比，相对于电解液循环路径在半径方向上偏离而配置。因此，如果适当地控制局部电镀装置30的电解液的流量等，则能够抑制电解液接触区域a2，能够仅对区域a1实施局部电镀。另外，在被电镀物p的表面，区域a1和区域a2以外的区域与电解液循环结构体31的外侧面接触，不与窗口部317相对，因此不与电解液接触，也不实施电镀。
[0091]
如图10的上部图所示，在局部电镀装置30的电镀实施部位，对隔着电解液循环路径与窗口部317相对的部件施加 (正)电位，作为阳极电极。另一方面，对被镀物p施加
‑
(负)电位，被镀物p作为阴极电极。由此，被电镀物p通过电解电镀法在短时间内有效地实施电镀。另外，在沿着窗口部317输送被镀物p的期间，阳极
‑
阴极间的距离一定，能够相对于被镀物p形成稳定的膜厚的镀膜。
[0092]
另外，如图10的下部图所示，在窗口部317的上侧边缘(电解液的流动方向的上游侧的边缘)，与电解液循环路径接触的一侧的面(与被电镀物p的接触面相反侧的面)的角部318形成为具有角r(圆角)。这样，通过在角部318设置角r，在窗口部317附近流动的电解液通过在角部318的角r产生的附壁效应(粘性流体的喷流被附近的壁吸引的效果)被引入到被电镀物p侧，能够对被电镀物p可靠地实施电镀(使电解液可靠地与被电镀物p接触)。换言
之，如果在角部318未设置角r，则不能使电解液可靠地与被电镀物p接触，可能发生在被电镀物p的区域a1未实施电镀的情况。
[0093]
另外，为了对被电镀物p实施良好的局部电镀，重要的是使电解液仅与被电镀物p的区域a1接触，而不与其他部分接触。例如，在电解液经由窗口部317与被电镀物p的区域a2接触，或者电解液从被电镀物p的区域a1绕到被电镀物p的侧面或背面的情况下，对被电镀物p产生不需要的电镀。如果对被电镀物p产生很多不需要的电镀，则被电镀物p中的电镀金属(例如au)的使用量增加，局部电镀带来的降低成本的效果下降。
[0094]
在局部电镀装置30中，在电解液循环路径的一部分具有圆弧状部位，窗口部317设置在圆弧状部位的外周侧。因此，通过窗口部317后的电解液以在法线方向上远离被电镀物p的表面的方式流动，电解液难以从被电镀物p的区域a1绕到被电镀物p的侧面或背面。由此，能够抑制对被电镀物p的不需要的电镀。
[0095]
为了进一步抑制对被电镀物p的不需要的电镀，在窗口部317的下游侧(即电解液收缩路径315)产生电解液的吸引力是有效的。如果在电解液收缩路径315中产生电解液的吸引力，则能够更有效地抑制电解液与被镀物p的区域a2接触或者电解液绕到被镀物p的侧面或背面的情况。
[0096]
为了在电解液收缩路径315中产生电解液的吸引力，可以考虑在电解液循环结构体31的电解液流出口312连接电解液吸引装置33的结构。当然，电解液吸引装置33也可以视为局部电镀装置30的一部分。电解液吸引装置33可以使用例如图11所示的通用型的喷射器。在将图11的喷射器用于电解液吸引装置33的情况下，将喷射器的端口po2与电解液流出口312连接，使电解液从端口po1流到端口po3，由此，在端口po2产生负压，能够经由电解液排出路径316对电解液收缩路径315施加吸引力。该吸引力可通过改变流过端口po1
‑
po3的电解液的流量来调节(若增加a
‑
c流量，则吸引力也增加)。另外，如图10的上部图所示，与窗口部317相对而成为阳极电极的部件从水平方向观察形成为圆弧状(u字形状)，因此，在该部分也能够使通过了窗口部317的电解液产生附壁效应，来辅助电解液收缩路径315中的电解液的吸引。
[0097]
在局部电镀装置30中，通过适当地调整供给的电解液的流量以及电解液吸引装置33的吸引力，能够对被电镀物p实施良好的局部电镀。另外，在电解液的流量少或吸引力过强的情况下，电解液不与被电镀物p的区域a1接触，容易产生没有实施必要的局部电镀的被电镀物p。另外，在电解液的流量多，或吸引力过弱的情况下，电解液接触到被电镀物p的不需要的区域(根据情况，电解液从窗口部317喷出)，容易产生实施了不需要的局部电镀的被电镀物p。
[0098]
(电镀系统10)
[0099]
图12是表示本实施方式的电镀系统10的一例的概略图。电镀系统10除了上述的电解液供给装置20、局部电镀装置30以及电解液吸引装置33以外，还具备泵50、51以及管理槽52。
[0100]
如图12所示，电解液供给装置20的液体流入口211经由泵50与管理槽52连接。由此，通过泵50从管理槽52向液体流入口211供给电解液。电解液供给装置20的液体排出口231与管理槽52连接，从液体排出口231排出的电解液返回到管理槽52。
[0101]
电解液吸引装置33的端口po2被连接到电解液流出口312，而端口po1和端口po3被
连接到管理槽52。此外，泵51配置在管理槽52与端口po1之间(或者管理槽52与端口po3之间)，电解液能够从端口po1流向端口po3。即，在电解液吸引装置33中，从端口po1和端口po2流入的电解液一起从端口po3流出，返回到管理槽52。
[0102]
本次公开的实施方式在所有方面都是示例，而不是限制性解释的依据。因此，本发明的技术范围并不仅限于上述实施方式，而是基于请求范围的记载来划定。另外，包括与请求范围等同的含义和范围内的所有变更。