一种阳极结构及镀层装置的制作方法

1.本技术涉及电镀技术领域，具体而言，涉及一种阳极结构及镀层装置。


背景技术：

2.在现有技术中，一般通过在阴极电镀金属镀层的方式形成功能层(比如，电路布线层)，在电镀过程中，电镀液中的金属离子在阴极表面获得电子后沉积在阴极表面形成金属镀层，金属镀层的厚度与阴极表面的电场分布密切相关。
3.在镀层装置中，阴极表面的电场强度与阳极到阴极之间的距离正相关，即阳极与阴极之间的距离越小，两者之间的电场越强。一般地，在镀层装置设计中阳极可以采用可溶阳极与不可溶阳极，但不管是采用可溶阳极还是不可溶阳极均需要将其与阴极正对，且阳极朝向阴极的一侧与阴极朝向阳极的一侧平行。
4.请参照图1，图1为现有的镀层装置1’的结构示意图，在图1中，阳极10’采用平面设计，虽然阳极10’上不同位置处与阴极20’之间的距离相等，然而由于电场的边缘效应，电场在阳极10’与阴极20’的边缘区域处的强度大于阳极10’与阴极20’的中心区域处的强度，即电子在阴极20’的边缘区域处的浓度会大于阴极20’的中心区域处的浓度，电镀液中的金属离子在阴极20’的边缘区域处沉积的金属镀层30’会比阴极20’的中心区域处沉积的金属镀层30’厚。阴极20’表面的镀层厚度不均会影响功能层的设计，比如，阴极20’表面的边缘区域的金属镀层30’因厚度较厚不能作为功能层，使得功能层的面积变小，浪费耗材。为此，如何解决阴极镀层厚度的均一性是本领域技术人员急需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述技术背景中所提及的技术问题，本技术实施例提供一种阳极结构及镀层装置。
6.本技术的第一方面，提供一种阳极结构，所述阳极结构包括第一阳极部分、第二阳极部分及第三阳极部分，其中，所述第二阳极部分与所述第三阳极部分位于所述第一阳极部分相对的两端；
7.所述第一阳极部分、第二阳极部分及第三阳极部分包括面向待镀阴极的第一侧面及背离所述待镀阴极的第二侧面；
8.所述第一阳极部分的第二侧面、第二阳极部分的第二侧面及第三阳极部分的第二侧面位于同一平面；
9.所述第一阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度不变，所述第二阳极部分与所述第三阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度沿远离所述第一阳极部分的方向逐渐变小。
10.在上述结构中，第一阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度不变，第二阳极部分与第三阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度沿远离第一阳极部分的方向逐渐变小，上述阳极结构与待镀阴极正对时，在阳极结构由中心向边缘延伸的方向，阳极结构与
待镀阴极之间的距离逐渐增大，如此可以减弱阳极结构与待镀阴极在边缘区域的电场强度，使得阳极与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布，从而可以确保在电镀时能在待镀阴极的表面形成一厚度均匀的金属镀层。
11.在本技术的一种可能实施例中，在所述第二阳极部分与所述第三阳极部分距离所述第一阳极部分相同距离的位置处，所述第二阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度与所述第三阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度相等。
12.在本技术的一种可能实施例中，所述第二阳极部分与所述第三阳极部分的第一侧面为曲面，所述第二阳极部分与所述第三阳极部分的第一侧面的曲率沿远离所述第一阳极部分的方向逐渐增大。
13.在本技术的一种可能实施例中，所述阳极结构包括阳极基座及阳极块，所述第一阳极部分包括第一阳极基座及第一阳极块，所述第二阳极部分包括第二阳极基座及第二阳极块，所述第三阳极部分包括第三阳极基座及第三阳极块；
14.所述第一阳极基座、第二阳极基座及第三阳极基座一体成型形成所述阳极基座，所述第一阳极块、第二阳极块及第三阳极块依次固定在所述第一阳极基座、第二阳极基座及第三阳极基座上形成所述阳极块；
15.所述阳极基座与所述阳极块通过固定部固定连接。
16.在上述结构中，将阳极结构设计成阳极基座与阳极块的独立结构，可以根据不同产品的阳极大小和形貌针对性的设计上述独立结构，以使得阳极与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布。
17.在本技术的一种可能实施例中，所述固定部包括设置于所述阳极基座的凹陷部及设置于所述阳极块且与所述凹陷部对应的凸起部，所述阳极块通过所述凹陷部与所述凸起部配合与所述阳极基座固定。
18.在本技术的一种可能实施例中，所述凹陷部设置有内螺纹，所述凸起部设置有外螺纹，所述阳极块通过所述凹陷部与所述凸起部之间的螺纹配合与所述阳极基座固定。
19.在本技术的一种可能实施例中，所述凹陷部的内壁设置有卡槽，所述凸起部的外壁设置有卡扣，所述阳极块通过所述凹陷部中的卡槽与所述凸起部的卡块之间的卡接与所述阳极基座固定。
20.在本技术的一种可能实施例中，在所述第二阳极块及第三阳极块的数量为多个时，远离所述第一阳极部分的第二阳极块的第一侧面的曲率大于靠近所述第一阳极部分的第二阳极块的第一侧面的曲率；远离所述第一阳极部分的第三阳极块的第一侧面的曲率大于靠近所述第一阳极部分的第三阳极块的第一侧面的曲率。
21.在本技术的一种可能实施例中，相邻的所述第二阳极块在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同，相邻的所述第三阳极块在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同。
22.本技术的第二方面，提供一种镀层装置，包括待镀阴极及第一方面所述的阳极结构；
23.所述阳极结构与所述待镀阴极正对设置；
24.在所述阳极结构中，所述第二阳极部分的第一侧面与待镀阴极之间的距离朝向远离所述第一阳极部分的方向增大；
25.在所述阳极结构中，所述第三阳极部分的第一侧面与待镀阴极之间的距离朝向远离所述第一阳极部分的方向增大。
26.相对于现有技术，本技术实施例提供的阳极结构及镀层装置，在该阳极结构中，第一阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度不变，第二阳极部分与第三阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度沿远离第一阳极部分的方向逐渐变小，上述阳极结构与待镀阴极正对时，在阳极结构由中心向边缘延伸的方向，阳极结构与待镀阴极之间的距离逐渐增大，如此可以减弱阳极结构与待镀阴极在边缘区域的电场强度，使得阳极与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布，从而可以确保在电镀时能在待镀阴极的表面形成一厚度均匀的金属镀层。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1示例了采用现有的镀层装置的结构示意图；
29.图2示例了本技术实施例提供的阳极结构的一种可能结构示意图；
30.图3示例了本技术实施例提供的阳极结构的另一种可能结构示意图；
31.图4示例了本技术实施例提供的阳极结构的部分参数示意图；
32.图5示例了本技术实施例提供的镀层装置的结构示意图。
33.主要标号：
34.1-镀层装置；10-阳极结构；10a-第一侧面；10b-第二侧面；11-阳极基座；12-阳极块；101-第一阳极部分；102-第二阳极部分；103-第三阳极部分；1011-第一阳极基座；1021-第二阳极基座；1031-第三阳极基座；1012-第一阳极块；1022-第二阳极块；1032-第三阳极块；101a-第一阳极部分的第一侧面；102a-第二阳极部分的第一侧面；103a-第三阳极部分的第一侧面；101b-第一阳极部分的第二侧面；102b-第二阳极部分的第二侧面；103b-第三阳极部分的第二侧面；13-固定部；131-凹陷部；132-凸起部；20-待镀阴极。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的不同特征之间可以相互结合。
40.为了解决背景技术中提及的技术问题，在现有技术中，一种可能的解决方案是通过对阳极分区控制以实现阳极与待镀阴极之间的电场均一性，然而上述方案需要对阳极分区进行精确的控制，需要对不同阳极分区采用不同的输入电压，控制难度较大。
41.为了解决背景技术及上述的技术问题。发明人创新性的设计以下技术方案，下面将结合附图对本技术的具体实现方案进行详细说明。
42.请参照图2，图2示出了本技术实施例提供的阳极结构10的可能结构示意图，阳极结构10可以包括第一阳极部分101、第二阳极部分102及第三阳极部分103，其中，第二阳极部分102与第三阳极部分103位于第一阳极部分101相对的两端。
43.阳极结构10可以包括面向待镀阴极的第一侧面10a及背离待镀阴极的第二侧面10b，其中，第一阳极部分101包括面向待镀阴极的第一侧面101a及背离待镀阴极的第二侧面101b，第二阳极部分102包括面向待镀阴极的第一侧面102a及背离待镀阴极的第二侧面102b，第三阳极部分103包括面向待镀阴极的第一侧面103a及背离待镀阴极的第二侧面103b。
44.第一阳极部分101的第一侧面101a、第二阳极部分的第一侧面102a及第三阳极部分的第一侧面103a共同形成第一侧面10a，第一阳极部分的第二侧面101b、第二阳极部分的第二侧面102b及第三阳极部分的第二侧面103b共同形成第二侧面10b，第二侧面10b为一平面。
45.在第一阳极部分101中，第一阳极部分的第一侧面101a与第二侧面101b之间的厚度不变；在第二阳极部分102中，第二阳极部分的第一侧面102a与第二侧面102b之间的厚度沿远离第一阳极部分101的方向逐渐变小；同理地，在第三阳极部分103中，第三阳极部分的第一侧面103a与第二侧面103b之间的厚度沿远离第一阳极部分101的方向逐渐变小。
46.在上述结构中，第一阳极部分101的第一侧面101a与第二侧面101b之间的厚度不变，第二阳极部分102与第三阳极部分103的第一侧面102a(103a)与第二侧面102b(103b)之间的厚度沿远离第一阳极部分101的方向逐渐变小，上述阳极结构101与待镀阴极正对时，在阳极结构101由中心向边缘延伸的方向，阳极结构101与待镀阴极之间的距离逐渐增大，如此可以减弱阳极结构101与待镀阴极在边缘区域的电场强度，使得阳极结构101与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布，从而可以确保在电镀时能在待镀阴极的表面形成一厚度均匀的镀层。同时，上述阳极结构不需要分区控制，控制方式更加简单。
47.进一步地，在本技术实施例中，第二阳极部分102与第三阳极部分103可以对称设置在第一阳极部分101的相对两端。即在第二阳极部分102与第三阳极部分103距离所述第一阳极部分101相同距离的位置处，第二阳极部分的第一侧面102a与第二侧面102b之间的厚度与第三阳极部分的第一侧面103a与第二侧面103b之间的厚度相等。其中，第二阳极部分102与第三阳极部分103距离第一阳极部分101的距离可以是第二阳极部分102与第三阳
极部分103距离第一阳极部分101的中心线的距离，其中，中心线为过第一阳极部分101的几何中心且与第一阳极部分的第一侧面101a与第二侧面101b垂直的直线；第二阳极部分102与第三阳极部分103距离第一阳极部分101的距离也可以是第二阳极部分102与第三阳极部分103分别距离与其连接的第一阳极部分101两端的距离。
48.进一步地，在本技术实施例中，第二阳极部分的第一侧面102a为曲面，第三阳极部分的第一侧面103a也为曲面，其中，第二阳极部分的第一侧面102a的曲率沿远离第一阳极部分101的方向逐渐增大，第三阳极部分的第一侧面103a的曲率沿远离第一阳极部分101的方向逐渐增大。
49.如此设置，可以使得第二阳极部分102及第三阳极部分103的厚度沿远离第一阳极部分101的方向逐渐变小，如此可以使阳极结构10与待镀阴极之间的距离由阳极结构10的中心区域向边缘区域逐渐增大，以改善电场边缘效用引起的电场分布不均。
50.再进一步地，请参照图3，图3示例了本技术实施例提供的阳极结构的另一种可能结构示意图，阳极结构10可以包括阳极基座11及阳极块12，其中，阳极基座11与阳极块12可以通过可拆卸的固定方式形成阳极结构10。
51.在本技术实施例中，第一阳极部分101可以包括第一阳极基座1011及第一阳极块1012，第二阳极部分102可以包括第二阳极基座1021及第二阳极块1022，第三阳极部分103可以包括第三阳极基座1031及第三阳极块1032。第一阳极基座1011、第二阳极基座1021及第三阳极基座1031可以通过一体成型的方式形成阳极基座11，即第一阳极基座1011、第二阳极基座1021及第三阳极基座1031分别对应阳极基座11的不同部分。第一阳极块1012、第二阳极块1022及第三阳极块1032依次固定在第一阳极基座1011、第二阳极基座1021及第三阳极基座1031上形成阳极块12，阳极基座11与阳极块12通过固定部13固定连接，其中，第一阳极块1012、第二阳极块1022及第三阳极块1032可以是单独的阳极块，或者第一阳极块1012、第二阳极块1022及第三阳极块1032也可以分别为一体成型的阳极块的不同部分，优选地，第一阳极块1012、第二阳极块1022及第三阳极块1032为单独的阳极块。
52.在上述结构中，将阳极结构10设计成阳极基座11与阳极块12的独立结构，可以根据不同产品的阳极机构10大小和形貌有针对性的设计上述独立结构，以使得阳极结构10与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布。同时，基于上述独立的结构设计，独立的阳极块12还可以在不同的阳极结构10中复用，如此还可以降低阳极结构10的制作成本。
53.进一步地，固定部13可以包括设置于阳极基座11的凹陷部131及设置于阳极块12且与凹陷部131对应的凸起部132，阳极块12通过凹陷部131与凸起部132之间的配合与阳极基座11固定。
54.在本技术实施例的一种实施方式中，凹陷部131可以设置有内螺纹(图中未示出)，凸起部132可以设置有外螺纹(图中未示出)，阳极块12可以通过凹陷部131中的内螺纹与凸起部132中的外螺纹之间的螺纹配合与阳极基座11固定。
55.在本技术实施例的另一种实施方式中，凹陷部131的内部可以设置有卡槽(图中未示出)，凸起部132的外壁设置有卡扣(图中未示出)，阳极块12通过凹陷部131中的卡槽与凸起部132的卡块之间的卡接与阳极基座11固定。
56.进一步地，在本技术实施例中，在第二阳极块1022及第三阳极块1023的数量为多个时，远离第一阳极部分101的第二阳极块1022的第一侧面的曲率大于靠近第一阳极部分
101的第二阳极块1022的第一侧面的曲率；同时，远离所述第一阳极部分101的第三阳极块的1032第一侧面的曲率大于靠近所述第一阳极部分101的第三阳极块1032的第一侧面的曲率。
57.请参照图4，图4示出了本技术实施例提供的阳极结构的部分参数示意图，其中，第二阳极部分102远离第一阳极部分101一侧的边缘的边缘角δ的角度范围为0
°
到90
°
之间，其中，边缘角δ为第二阳极部分的第一侧面102a远离第一阳极部分101一侧的边缘点的切线与第二阳极部分102远离第一阳极部分101一侧的边缘之间的夹角。分别与第二阳极部分103中第一侧面102a两端边缘点的切线垂直的两垂线形成的夹角α的角度范围为30
°
到75
°
之间。由于第二阳极部分102与第三阳极部分103对称设置在第一阳极部分101的相对两端，可以理解的是，在第三阳极部分103中具有和第二阳极部分102相同的角度参数。
58.在本技术实施例中，为了使阳极结构10与待镀阴极之间具有均匀的电场分布，在采用第一阳极块1012、第二阳极块1022及第三阳极块1032拼接成阳极块12时，需要相邻的不同阳极块12在相互接触的一侧具有相同的厚度，即相邻的第二阳极块1022在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同；相邻的第三阳极块1023在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同；相邻的第二阳极块1022与第一阳极块1021在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同；相邻的第二阳极块1022与第一阳极块1021在靠近彼此一侧位置处的第一侧面与第二侧面之间的厚度相同。
59.请参照图5，本技术实施例还提供一种镀层装置，镀层装置1可以包括上面描述的阳极结构10及待镀阴极20，其中，阳极结构10与待镀阴极20正对设置。在阳极结构10中，第二阳极部分的第一侧面102a与待镀阴极20之间的距离朝向远离第一阳极部分101的方向增大。同理，第三阳极部分的第一侧面103a与待镀阴极20之间的距离朝向远离第一阳极部分101的方向增大。
60.本实施例提供的上述镀层装置，可以通过调整阳极结构10与待镀阴极20之间的距离改善电场边缘效应对电场强度的影响，使得阳极结构10与待镀阴极20之间具有均一的电场强度，从而确保能在待镀阴极20表面形成膜层厚度均一的金属镀层30。
61.综上所述，本技术实施例提供的阳极结构及镀层装置，其中，在阳极结构中，第一阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度不变，第二阳极部分与第三阳极部分的第一侧面与第二侧面之间的厚度沿远离第一阳极部分的方向逐渐变小，上述阳极结构与待镀阴极正对时，在阳极结构由中心向边缘延伸的方向，阳极结构与待镀阴极之间的距离逐渐增大，如此可以减弱阳极结构与待镀阴极在边缘区域的电场强度，使得阳极与待镀阴极在正对区域内具有均一的电场分布，从而可以确保在电镀时能在待镀阴极的表面形成一厚度均匀的镀层。
62.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。