顺序金属化聚合膜的方法和设备及其产品技术

一种电解槽，包括：一个槽，用于保持电解液；一个鼓，可绕一水平轴转动，具有一个不导电的圆柱形的外表面，它设在槽内；以及，多个细长的、相同的阳极，它围绕鼓的外表面排列。这些阳极在一起形成一个大体连续的、圆柱形的表面，该表面与鼓的外表面间隔开，且二者的形状大体符合。每个阳极至少有一个突出穿过槽的端部。为多个电源一起提供连接装置，以便把一个或多个阳极的突出端连接到每一个电源上。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
顺序金属化聚合膜的方法和设备及其产品本申请是1994年12月1日提交的序列号为No.08/347,850的美国申请的部分继续申请(CIP)，序列号为No.08/347,850的美国申请是1993年7月27日提交的序列号为No.08/098,440的继续申请，序列号为No.08/098,440的美国申请是1992年7月1日提交的序列号为No.07/907,066的继续申请。本专利技术涉及电淀积金属，具体来说涉及柔性聚合物片的金属化。本专利技术特别适用于向附着一薄层金属的非金属电绝缘基片电镀金属层的方法和设备。从水溶液电淀积金属在本领域中是公知的。简而言之，该方法涉及使用阴极、阳极(合称“电极”)、包含要电淀积的金属的离子的水溶液，和外部电流源。当向阳极提供电流时，金属离子就要少，并且从水溶液淀积出来。实际上通过上述设备可以电淀积能够被水溶解的任何金属(一般为金属盐)。在电子工业中广泛使用的是电淀积铜。按传统作法，把铜电淀积成卷、切成片、再粘结到聚合板、并蚀刻。然后，把分散的电路部分固定到电路板上，并把电路板插入仪器或设备中。当非金属电绝缘基片是柔性的聚合片时，可在薄层金属上直接电淀积金属(如铜)，薄层金属是通过类似技术在柔性聚合基片上经溅射、蒸汽淀积、非电淀积、或粘结形成的。这样一种处理方法省去了向基片粘结金属箔的中间步骤。可以先制备柔性聚合膜，而后再在膜上淀积薄层金属。在聚合物金属化开始时，就可在薄层金属上电淀积金属，使电淀积金属的厚度可达到常规厚度，即从约0.25盎司到以约2盎司(相当于厚度约0.3密耳到约2.8密耳的电淀积金属)。最终得到的柔性的、涂敷金属的聚合膜可以用于柔性电路、磁带自动粘结、电磁干扰屏蔽、以及其它使用金属化基片的场合。-->下面的美国专利描述了和聚合物及其它这样的非金属的金属化有关的专利技术。Morrissey等人的美国专利No.4,683,036描述了一种方法，利用一种光刻剂和存在金属催化剂时氢的还原能力来电镀不导电的基片，催化剂设在要用金属涂敷的基片上。Pian等人的美国专利4,897,164描述了一种在叠层的印刷板中电镀通孔孔壁的方法。Bladon的美国专利4,919,768描述了一种电镀制作物品的方法。Pendleton的美国专利5,015,339描述了一种向不导电材料的表面电镀金属层的方法。Bladon等人的美国专利No.4,952,286描述了一种淀积不导电物品的表面的方法。Beach等人的美国专利4,673,469描述了一种在物品上淀积金属的方法和设备，开始时是一个自动催化过程，随后再进行电镀步骤。Houska等人的美国专利4,322,280描述了一种电解装置，用于在一个带的至少一个表面上电淀积金属，在这个带的这个表面上事先已涂敷了金属。Goffredo等人的美国专利4,576,685描述了一种方法和设备，用于先通过一个非电淀积过程而后通过一个电淀积过程在大体平直的表面上淀积金属。Deyrup的美国专利3,963,590描述了一种方法，该方法包括预蚀刻，蚀刻，中和、聚甲醛的表面处理、用于金属的非电淀积，而后进行电镀步骤。在柔性聚合片上电淀积铜的常规方法使用的电流密度从约25到约50安培/英尺2。这样的电流密度导致淀积时间的延长，当期望得到大于1密耳的铜厚度时尤其如此。在此方面，在柔性聚合片上电淀积铜的典型数量一般用“盎司”表示。1盎司1平方英尺铜片的铜的重量(这代表1.35密耳的铜厚度)。对于至今已知的常规电淀积方法，向1平方英尺的柔性聚合片上电淀积1盎司铜大约需要40-60分钟。-->在这样一种电淀积过程中，金属淀积的速率基本上取决于可加到聚合基片上的金属的电流，这些金属实际上变为电流的导体。一方面流到金属薄片上的电流受到基片上金属厚度的限制，并且受到基片上金属的电流携带特性的限制。另一方面，加到金属基片上的电流是由阳极的结构和设计确定的，尤其是由在阳极表面产生的电流密度和在电淀积过程中产生的热的功率损失确定的。现有的方法和设备因为在可加到聚合基片的电流量的设计方面的原因而受到限制，另一方面因为加到基片上的电流依赖于基片上起始的薄层金属的厚度方面的原因也受到限制。本专利技术克服了现有设备的限制，提供一种向非金属电绝缘基片电淀积金属的方法和设备，该设备和方法通过减小有效阳极表面和移动的基片之间的间隙以减小因电压减小产生的热功率损失、通过增加可能加到有效阳极表面的电流密度、并且通过利用已淀积的金属的电流携带能力以便于施加较大的电流给基片，使电淀积时间剧烈减小。按本专利技术的一个方面，提供一种电解槽，它包括：一个槽，用于保持电解液；一个鼓，它可绕一水平轴转动，并具有一个位于槽中的不导电的圆柱形的外表面；以及多个细长的，相同的阳极，它们围绕鼓的外表面设置。这些阳极合在一起形成一个大体连续的圆柱形的表面，该表面与鼓的外表面间隔开，二者的形状大致相符。每个阳极至少有一端突出穿过槽。为多个电源一起提供连接装置，以便将由一个或多个阳极的突出端构成的组连接到每个电源。按本专利技术的另一方面，提供一种电淀积金属的设备，它包括；一个槽，用于保持电解液；一个鼓，它安装在槽中；以及，多个细长相同的阳极，它们在槽中围绕鼓并排设置。每个阳极至少有一端穿过槽，以便连接到一个电源上，并且每个阳极至少有两个不同的沿阳极的长度延伸的有效阳极表面。将阳极安装到槽上，使至少两个不同的有效阳极表面之一的位置面对鼓。按本专利技术的另一方面，提供一种向上边有薄层金属层的非金属电绝缘基片电淀积金属的设备。该设备包括一个槽，用于保持具有一定浓度的要淀积的金属离子的电解液。把圆柱形的鼓安装在槽中。该鼓具有一-->个不导电的外表面，该鼓可绕一个固定轴转动以使基片穿过槽。把多个细长的阳极安装到槽上，这些阳极围绕鼓的不导电外表面并排排列。每个阳极沿大致平行于鼓的轴的一个轴延伸，并且具有一个均匀的横断面，确定至少两个有效阳极表面。将阳极都安装到槽上，使每个阳极的至少两个有效阳极表面之一面对鼓，并且与相邻的阳极对齐，以确定按圆周方向靠近鼓的一个大体连续的有效阳极形成表面。该有效阳极形成表面与鼓的外表面一起确定了一个厚度大致均匀的间隙。至少将一个电源连到阳极上。位于槽外的一个阴极部件当基片离开槽时与基片的金属部分啮合。按本专利技术的另一方面，提供一种电解槽，用于向上边具有金属层的基片电淀积金属。该电解槽包括：一个槽，用于保持电解液；一个在槽中的不导电的、弯曲的、扁平表面，用于确定基片移动的路径；相同的阳极，每个阳极都有一个均匀的棱柱横断面，用于确定至少两个有效阳极表面。每个阳极都安装在槽中，其中至少两个有效阳极表面之一面对鼓的不导电表面，并且阳极的一部分穿过槽延伸。阳极并排紧靠排列，以便在鼓的不导电表面和阳极的有效阳极表面之间确定一个大体连续的均匀间隙。连接器装置把由一个或多个相邻阳极构成的组连接到单独的电源。在槽的外部的一个阴极部件当基片离开槽时与基片的金属部分啮合。按本专利技术的另一方面，提供一种向非金属电绝缘基片上电淀积金属的方法，包括如下步骤：在电解液中设置多个并排紧靠排列的细长阳极，每个阳极都有一个与相邻阳极的有效阳极表面对齐的有效阳极表面，以形成大体连续的有效形成表面；穿过电解液并沿该连续的有效形成表面移动具有不导电基片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解槽，包括： 一个槽，用于保持电解液； 一个鼓，设在所说槽中，可绕一水平轴转动，所说鼓具有不导电的圆柱形的外表面； 多个具有均匀横断面的细长的，相同的阳极，它们围绕所说鼓的外表面设置，所说多个阳极在一起形成一个与所说鼓的外表面分开的，并且与该外表面形状一致的、大体连续的，圆柱形表面，每个所说阳极至少有一端突出穿过所说槽； 多个电源；以及 连接装置，用于把相邻阳极的一个或多个所说突出端组连接到每个电源。

【技术特征摘要】
1.一种电解槽，包括：一个槽，用于保持电解液；一个鼓，设在所说槽中，可绕一水平轴转动，所说鼓具有不导电的圆柱形的外表面；多个具有均匀横断面的细长的，相同的阳极，它们围绕所说鼓的外表面设置，所说多个阳极在一起形成一个与所说鼓的外表面分开的，并且与该外表面形状一致的、大体连续的，圆柱形表面，每个所说阳极至少有一端突出穿过所说槽；多个电源；以及连接装置，用于把相邻阳极的一个或多个所说突出端组连接到每个电源。2.如权利要求1的电解槽，其中所说阳极是具有均匀棱柱横断面的柱形。3.如权利要求2的电解槽，其中所说阳极并排设置，并且每个所说阳极围绕平行于所说鼓的轴线的一个轴都是对称的。4.如权利要求1的电解槽，其中每个所说阳极都具有矩形的横断而，并且具有两个相对的有效阳极表面。5.如权利要求4的电解槽，其中每个所说阳极都可相对于所说鼓沿两个方向安装，所说两个相对的有效阳极表面之一在所说两个方向中的每一个方向上都面对所说鼓。6.如权利要求1的电解槽，其中所说阳极包括：由高导电性第一金属材料形成的一个内芯，和由对电解液不活泼的导电的第二金属材料形成的一个外壳。7.如权利要求6的电解槽，其中所说阳极是由钛-铜共挤压形成的，其中的铜形成所说内芯，钛形成所说外壳。8.如权利要求1的电解槽，其中在所说阳极和所说鼓之间的间距小于1英寸。9.如权利要求1的电解槽，其中所说的槽由一种不导电材料形成。10.一种用于电淀积金属的设备，包括：一个槽，用于保持电解液；一个鼓，设在所说槽中；多个围绕所说鼓并排设在所说槽中的、细长的、相同的阳极，每个所说阳极至少有一端穿过所说槽以便与一个电源连接，并且至少有两个不同的有效阳极表面沿所说阳极的长度方向延伸；以及把所说阳极安装到所说槽上的装置，其中所说至少两个不同的有效阳极表面之一的位置要面对所说鼓。11.如权利要求10的设备，其中所说的阳极是均匀横断面的柱，并且包括由强导电性的第一金属材料形成的一个内芯和由对电解液不活泼的导电金属材料形成的一个外壳。12.如权利要求10的设备，其中所说阳极具有矩形的横断面，由相对的表面确定所说有效阳极表面，并且所说阳极由钛-铜共挤压形成，其中的铜形成所说内芯，钛形成所说外壳。13.如权利要求10的设备，其中每个所说阳极围绕一个中心轴都是对称的，并且在装到所说槽上时每个阳极都平行于所说鼓的轴。14.如权利要求12的设备，其中每个所说阳极都可连到一个单独的电源。15.一种向具有薄层金属层的非金属电绝缘基片上电镀金属的设备，包括：一个槽，用于保持具有一定浓度的要淀积的金属离子的电解液；一个圆柱形的鼓，设在所说槽中，所说鼓具有一个不导电的外表面，并且可绕一个固定轴旋转以使所说基片穿过所说槽；多个细长的阳极，它们设在所说槽上并且围绕所说鼓的不导电的外表而并排设置，每个所说阳极都沿大体平行于所说鼓的轴的一个轴延伸，并且具有至少确定两个有效阳极表面的一个均匀的横断面；把所说阳极安装到所说槽上的装置，其中每个阳极的所说至少两个有效阳极表面之一面对所说鼓，并且与相邻的阳极对齐，以确定一个围绕所说鼓的、大致连续的、有效阳极形成表面，所说有效阳极形成表面与所说鼓的外表面一起确定了一个厚度大致均匀的间隙；至少一个和所说阳极相连的电源；以及一个位于所说槽的外部的阴极部件，当基片离开所说槽时阴极部件与所说基片的金属部分啮合。16.如权利要求15的电镀金属的设备，其中所说阳极是矩形横断面的细长柱。17.如权利要求15的设备，其中把所说阳极逐个安装到所说槽上，使每个阳极的一端穿过所说槽延伸，所说的这一端可以连接到一个电源上。18.如权利要求17的设备，其中一个或多个相邻阳极的组连到同一个电源上。19.如权利要求15的设备，其中所说阳极包括由高导电性的第一金属材料形成的一个内芯和由对电解液不活泼的第二导电金属材料形成的外壳。20.如权利要求19的设备，其中所说阳极是由钛-铜共挤压形成的，其中的铜形成所说内芯，钛形成所说外壳。21.如权利要求15的设备，其中在所说阳极和所说鼓之间的间距小于1英寸。22.一种向具有金属基片上电淀积金属的电解槽，所说电解槽包括：一个槽，用于保持电解液；一个在所说槽中的不导电的，弯曲的、扁平表面，它确定了所说基片移动的路径；多个细长的相同的阳极，每个阳极都有一个均匀的棱柱横断面，至少确定两个有效阳极表面；把每个阳极安装在所说槽中的装置，其中所说至少两个有效阳极表面之一面对所说不导电表面，并且其中所说阳极的一部分延伸穿过所说槽，相互靠近地并排设置阳极，以便在不导电表面和所说阳极的有效阳极表而之间确定一个大体连续的均匀间隙；连接器装置，用于把一个或多个相邻阳极的组连接到分开的电源上；以及在所说槽外部的阴极部件，当基片离开所说槽时与所说基片的金属部分啮合。23.如权利要求22的电解槽，其中所说弯曲、扁平的表面是由绕一固定轴旋转的鼓确定的，并且每个所说阳极围绕一个阳极轴都是对称的，阳极轴平行于所说鼓的轴。24.如权利要求22的电解槽，其中所说阳极包括由高导电性第一金属材料形成的内芯，和由对电解液不活泼的第二导电金属材料形成的外壳。25.如权利要求24的电解槽，其中所说阳极由钛-铜共挤压形成的，其中铜形成所说内芯，钛形成所说外壳。26.如权利要求22的电解槽，其中在所说阳极和所说鼓这间的间距小于1英寸。27.如权利要求22的电解槽，其中所说的阳极具有一个矩形的横断面，通过其相对的表面确定所说有效阳极表面，并且所说阳极是由钛-铜共挤压形成的，其中铜形成所说内芯，钛形成所说外壳。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯J艾米，罗伯特D德威特，亚当G贝，彼特佩卡姆，罗纳德K海恩斯，
申请(专利权)人：古尔德电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]