[发明专利]电解沉积金属的设备

说明书

本发明涉及电解沉积金属的技术，特别是涉及用于电解沉积金属箔的设备。本发明尤其适用于形成印刷电路板生产中所使用的铜箔，为此，下面将具体结合形成铜箔来说明本发明。当然也可以理解，本发明也可有利地应用于电解成形其它金属箔和电解沉积金属。

用于成形电解沉积箔的技术多年来没有大的变化。在这方面，一般是通过把一个转筒式阴极浸入含有铜离子的电解液中来成形出电解沉积铜箔的。一个由一个或多个导电材料的弧形段构成的阳极也浸没在电解液中，并靠近转筒式阴极设置，以便在其间限定出一个极间缝隙。通过向阳极和阴极施加电流，使电流密度低于电解液的极限电流密度，就可在转筒式阴极上成形铜箔。随着电解沉积箔从电解液中生成，将其连续地从转筒式阴极上取下，以便可以连续地生产电解沉积箔。

众所周知，在这种技术中有几个影响成形高质量和均匀厚度的沉积箔的重要因素。例如，保持转筒式阴极和阳极之间的均匀准确的间隙是生产箔的关键。在这方面，如果阳极和阴极间的距离从一个区域到另一个区域是有变化的，则具有较大距离的区域上的阴极电流密度就会减弱，这就会使沉积在这个区域上的金属减少。

在某些情况下，为了使生产出的箔具有所希望的特性，作为一种设计选择会有意地改变极间间隙。例如，在授予Parthasarathi的第4，692，221号美国专利中，公开了一种具有极间间隙不同的电镀区域的设备，它用于在刚刚生产出的箔上形成枝晶体。为了实现类似的效果（即，在原地对金属箔进行表面处理），在授予Luce等人的第4，898，647号美国专利中，公开了一种具有第一和第二阳极及大体均匀的极间间隙的设备。第一和第二阳极限定了第一和第二区域，其中第二区域中的电流密度比第一区域中的高，以便在箔上形成球状晶粒。对于上述两种设备以及其它电解成形设备来说，重要的是要保持所设计的极间间隙均匀和恒定。

利用不溶解的阳极来保持阳极和阴极间的均匀间隙是容易的，而用可溶解的阳极则难于做到这一点，因为可溶解的阳极会发生不均匀的溶解。在电解成形金属箔时，广泛采用铅制阳极，但是尽管通常将铅制阳极视为是不溶解的阳极，但是它们既不是真的不溶解，也不是永久不变的。在这方面，在阳极的使用过程中，在阳极表面上生成二氧化铅，而且氧从二氧化铅表面（而不是铅表面）析出。经过连续的使用，二氧化铅被溶解并会剥落，由此增大了阳极和阴极之间的间隙，并需要增高电压以维持给定的电流密度或维持整个浸没面积上的总电流。

有关铅制阳极的另一个问题是它们使用寿命完结之后的处置。铅及铅的副产品的正当处置是一个非常费时和费钱的过程。因此，为了维持均匀的极间间隙，就希望使用一种既不与电解液反应又最好是不产生与铅制阳极有关的处置问题的阳极材料。

有几种金属，如钛、不锈钢、铬、铌、钽或它们的合金，一般是不与电解液反应的，而且具有所需的尺寸稳定性。然而，与铅相比，这些材料的导电性较差，而且至今所知的阳极设计并不使用这些材料。在这方面，至今所知的阳极设计仅仅夸大了这些金属的较差的导电性，而且其中许多阳极一般都设计成细长的棒形，它具有平的或曲线形的轮廓。如果采用上述金属制成这种阳极，则沿着棒上面对阴极的表面的电流分布将会比铅要差。

本发明通过提供一种阳极设计来克服在电解沉积金属的设备中维持准确均匀的极间间隙的问题，这种阳极设计能够采用不与电解液反应的尺寸稳定的金属并且能克服这些金属导电性较差的问题，由此提供具有和维持特别精确和均匀的极间间隙以及具有更长的阳极使用寿命的电解成形设备。

根据本发明，提供了一种电解沉积金属的设备，它包括一个阳极组件和一个具有一个电镀表面的可动阴极。阳极组件和阴极间隔一预定距离，以便在其间限定一极间间隙。阳极组件由一个阳极支架和多个厚度基本均匀的可变形的金属阳极组成，该阳极支架具有面对阴极的呈预定轮廓的不导电表面。阳极的轮廓基本上与支架的不导电表面相一致。将可变形的阳极固定到所述支架上，使阳极变形到与支架上不导电表面配接并吻合于该不导电表面的预定轮廓。还提供了将阳极连到电源上的装置。