具有电镀轮的电镀系统 【技术领域】
本申请要求2008年10月8日提交的美国临时专利申请号No.61/195,563的相关权利，并通过引用的方式将其整体并入此处。在此处描述/例举的主题主要涉及电镀系统，以及更特别地涉及具有镀轮的电镀系统。
背景技术
镀件被应用于多种多样的领域。例如，被镀的触点和导体用于电连接件和其他电子元件。电镀是用于以诸如金属的材料层镀覆导电工件的镀覆工艺的一种。电镀使用电流来减少电镀溶液中的所需镀覆材料的阳离子，并用镀覆材料涂覆工件。一些电镀系统使用镀轮使电镀溶液分布在工件上。该镀轮包括沿镀轮的圆周延伸的柱状壁，和盛装电镀溶液的内腔。该柱状壁包括一个或多个与所述内腔形成流动连接的开口。当该镀轮旋转时，电镀溶液通过该开口喷洒在工件上。
至少一些已知的镀轮包括用于屏蔽工件上无需镀覆的非镀覆区域的掩膜。特别地，该掩膜试图通过为非电镀区域屏蔽电镀溶液来避免电镀溶液润湿该非电镀区域。该掩膜包括一个或多个开口，该开口允许电镀溶液通过该掩膜施于工件需要镀覆的镀覆区域上。已知的镀轮用掩膜包括接触该轮的柱状壁的外部面的一面和与之相对的接触工件的一面。由此，掩膜夹在柱状壁的外部面和工件之间。然而，该掩膜可能没有充分密封工件，其可能使得电镀溶液被吸入到掩膜和工件的非镀覆区域之间。电镀溶液和非镀覆区域的接触可能导致镀覆材料在这样的区域的非需要的镀覆。而且，已知的镀轮一次只能在工件的一面进行镀覆。为了对工件的另一面进行镀覆，在工件的另一面设置第二个镀轮。该第二个镀轮在电镀系统中添加了另一个组件，并可能增加电镀工件的成本、复杂性和/或难度。作为第二个镀轮的替代，可以通过两次独立的操作来镀覆工件。特别地，使用镀轮首先镀覆工件的一面，其后翻转工件再用相同的镀轮镀覆另一面。使用相同的镀轮在两次独立的操作中镀覆工件可能增加镀覆工件的镀覆时间、成本、复杂性和/或难度。
【发明内容】
在一个具体实施方式中，提供了用于电镀工件的电镀系统。该系统包括具有一面以及从该面延伸的柱状壁的镀轮。该镀轮具有至少部分界定了用于盛装电镀溶液的溶液腔的内腔。该柱状壁包括贯穿该柱状壁与内腔流体连接的开口。在镀轮的柱状壁外面且贴近其的位置，设置外部阳极，从而在其间形成电镀工作区域。在镀轮的内腔中且对准工作区域的位置，保持有内部阳极。
在另一个具体实施方式中，提供了用于电镀工件的电镀系统。该系统包括具有一面以及从该面延伸的柱状壁的镀轮。该柱状壁包括沿镀轮圆周延伸的外部面。该镀轮具有至少部分界定了用于盛装电镀溶液的溶液腔的内腔。该柱状壁包括贯穿该柱状壁与内腔流体连接的开口。多个肋条(ribs)从该柱状壁地外部面向外延伸。该多个肋条沿柱状壁的圆周相互隔开。该多个肋条设置为与工件接触，以在工件和柱状壁的外部面之间形成气隙。
在另一个具体实施方式中，电镀系统包括具有一面以及从该面延伸的柱状壁的镀轮。该柱状壁包括外部面。该镀轮具有至少部分界定了用于盛装电镀溶液的溶液腔的内腔。该柱状壁包括贯穿该柱状壁与内腔流体连接的开口。工件通过镀轮保持。工件通过气隙与镀轮的柱状壁的外部面隔开。
【附图说明】
图1为用于电镀工件的电镀系统的典型具体实施方式透视图。
图2为图1中所示电镀系统的平面图。
图3为典型工件的部分平面图。
图4为图1和2中所示电镀系统的镀轮的典型具体实施方式透视图。
图5为图4中所示镀轮的正视图。
图6为图4和5中所示镀轮的部分截面图。
图7为图1和2中所示电镀系统的截面图。
【具体实施方式】
图1为使用镀覆材料来电镀工件30(图2、3和7)的电镀系统10的典型具体实施方式的透视图。图2为电镀系统10的平面图。电镀系统10包括基体12、镀轮14、输入引导滑轮16、输出引导滑轮18和外部阳极20。电镀工作区域22形成在镀轮14和外部阳极20之间。镀轮14、输入引导滑轮16和输出引导滑轮18均安装在基体12上，分别绕旋转轴24、26和28相对于基体12旋转。通过镀轮14、输入引导滑轮16和输出引导滑轮18保持工件30。当镀轮14绕旋转轴24旋转时，输入引导滑轮16引导工件30与镀轮14接触，进入电镀工作区域22。如下文中将要描述的，工件30通过电镀工作区域22时，工件30被镀覆上镀覆材料。当工件30离开电镀工作区域22时，输出引导滑轮18引导工件30。工件30被拉动通过电镀工作区域22时，工件30的向前运动驱动了镀轮14的旋转。
现在参照图1，输入引导滑轮16包括具有由柱状壁38连接的相对面34和36的本体32。柱状壁38包括沿本体32圆周延伸的外部面40。本体32的外部面40包括可选的沟槽42，用于在那里接收工件30(图2、3和7)。在典型具体实施方式中，输入引导滑轮16绕旋转轴26的旋转不是被驱动的，而是被动的。例如，一个或多个轴承(未示出)可在输入引导滑轮16的本体32和基体12之间有效地连接。当工件30被拉动通过电镀工作区域22时，工件30与输入引导滑轮16的本体32之间的接触使输入引导滑轮16绕旋转轴26旋转。
输出引导滑轮18包括具有由柱状壁50连接的相对面46和48的本体44。柱状壁50包括沿本体44的圆周延伸的外部面52。可选地，本体44包括沟槽(未示出)，用于在那里接收工件30。与输入引导滑轮16相似，当工件30被拉动通过电镀工作区域22时，输出引导滑轮18绕旋转轴28的旋转，通过工件30与本体44之间的接触来被动驱动。
图3为典型工件30的部分平面图。在该典型具体实施方式中，工件30包括具有用于一个或多个电连接件(未示出)的多个引线框56的带54。引线框56通过承载带58被保持在一起。每一个引线框56包括镀覆区域60和非镀覆区域62。镀覆区域60使用电镀系统10(图1和2)镀上镀覆材料。非镀覆区域62为引线框56上的区域，其无需镀上镀覆材料。引线框56仅是可使用电镀系统10电镀的工件30的例子。电镀系统10可用于镀覆具有任何其它结构、材料组成、组件、尺寸、外形、几何形状等的任何其它类型的工件。而且，使用电镀系统10电镀的典型工件30和/或任何其它工件的镀覆区域60可被镀覆上任何镀覆材料，例如，但不限于，任何金属。
图4为镀轮14的典型具体实施方式的透视图。图5为该镀轮14的正视图。镀轮14包括具有面66和从面66延伸的柱状壁70的本体64。柱状壁70沿本体64的圆周延伸，并包括外部面72。柱状壁70沿旋转轴24延伸，并以其为中心。柱状壁70与面66在边缘74处相交，并从边缘74延伸到相对的边缘76。柱状壁70的外部面72从边缘74延伸到边缘76。当镀轮14的本体64绕旋转轴24旋转时，镀轮14的本体64绕安装在基体12上的固定的溶液腔体65旋转。如下文中将要描述的，溶液腔体65用来盛装用于在工件30上镀覆镀覆材料的电镀溶液91(图6和7)。一个或多个轴承(未示出)可在镀轮14的本体64和基体12之间，和/或在镀轮本体64和溶液腔体65之间有效地连接。本体64的面66在这里可称作“顶面”。边缘74和76在这里可分别称作“顶边缘”和“底边缘”。
肋条82中的多个从柱状壁70的外部面72向外延伸。多个肋条82沿本体64的圆周相互隔开。虽然所示的为沿本体64的圆周均匀地隔开，然而多个肋条82的一部分或者全部可选地沿本体64圆周非均匀地隔开。本体64可包括任何数量的多个肋条82。每一个肋条82都包括与柱状壁70的外部面72隔开的外表面84。特别地，外表面84相对于旋转轴24、与外部面72径向向外隔开。多个肋条82的每一个外表面84都设置为与工件30(图2、3和7)接触，使工件30与柱状壁70的外部面72隔开。特别的，多个肋条82的每一个外表面84都设置为与工件30接触，使工件30相对于旋转轴24、与外部面72径向向外隔开。
在典型具体实施方式中，每一个肋条82从柱状壁70的边缘76向边缘74延伸一长度。而且，在典型具体实施方式中，每一个肋条82的长度覆盖在边缘74和76之间延伸的外部面72的中间部分86。因此，每一个肋条82覆盖外部面72的高度的中心，在边缘76和边缘74之间形成外部面72的高度。进一步地，在典型具体实施方式中，每一个肋条82的长度在镀轮本体64的可选的凸缘78和边缘76之间延伸。然而，作为典型具体实施方式中所示的多个肋条82的方式的替代，每一个肋条82的长度可沿柱状壁70的外部面72的高度的任意位置延伸。在一些具体实施方式中，一个或多个肋条82的长度被分成沿柱状壁70的外部面72的高度而彼此分离的两段或多段。
在典型具体实施方式中，每一个肋条82的长度一般平行于旋转轴24延伸。然而，每一个肋条82的长度可相对于旋转轴24呈任何角度延伸。而且，在典型具体实施方式中，每一个肋条82均具有矩形外形。然而，每一个肋条82可额外地或可选地包括矩形之外的任何其它形状。每一个肋条82的尺寸仅表示其典型尺寸。特别地，每一个肋条82均可具有任何尺寸。
凸缘78贴近边缘74，从柱状壁70的外部面72向外延伸。在典型具体实施方式中，凸缘78包括多个沿本体64的圆周相互分离的独立延伸部分80。可选地，凸缘78沿本体64的圆周连续延伸。虽然所示的为沿本体64的圆周均匀地隔开，但是凸缘78的延伸部分80部分或全部可选地沿本体64的圆周非均匀地隔开。本体64可包括任意数量的凸缘延伸部分80。每一个凸缘78的延伸部分80包括与柱状壁70的外部面72隔开的外表面。特别地，凸缘延伸部分80的外表面相对于旋转轴24、与外部面72径向向外隔开。凸缘延伸部分80的外表面均设置为与工件30接触，使工件30与柱状壁70的外部面72分离。特别地，凸缘延伸部分80的外表面均设置为与工件30接触，使工件30相对于旋转轴24、与外部面72径向向外隔开。每一个凸缘延伸部分80的尺寸仅表示其典型尺寸。特别地，每一个凸缘延伸部分80均可具有任何尺寸。除凸缘78之外或作为其替代，镀轮14的本体64可包括贴近边缘76的凸缘(未示出)。
多个开口88延伸穿过柱状壁70与镀轮14的本体64的内腔90(图6和7)流体连接。开口88沿本体64的圆周相互隔开。在典型具体实施方式中，开口88显示为沿本体64的圆周均匀地隔开。开口88部分或全部可选地沿本体64的圆周非均匀地隔开。本体64可包括任何数量的开口88。在典型具体实施方式中，每一个开口88在柱状壁70的边缘74和76之间延伸一长度。而且，在典型具体实施方式中，每一个开口88的长度覆盖外部面72的中间部分86。然而，作为典型具体实施方式中所示的开口88的方式的替代，每一个开口88的长度可沿柱状壁70的外部面72的高度任意位置延伸。在一些具体实施方式中，一个或多个开口88的长度分成沿柱状壁70的外部面72的高度而彼此分离的两段或多段。在典型具体实施方式中，每一个开口88的长度一般平行于旋转轴24延伸。可选地，一个或多个开口88的长度相对于旋转轴24呈任何角度延伸。除典型具体实施方式中所示的外形和尺寸之外或作为其替代，每一个开口88可包括任何外形和/或任何尺寸。
镀轮14的本体64包括多个可选的用于保持定位牙94的零件92。在典型具体实施方式中，零件92贴近柱状壁70的边缘76延伸。可选地，一个或多个零件92贴近柱状壁的另一位置延伸，例如，但不限于边缘74。零件92沿本体64的圆周相互隔开。零件92可沿本体64的圆周均匀地隔开，或零件92部分或全部可沿本体64的圆周非均匀地隔开。在典型具体实施方式中，每三个零件92保持一个或多个与工件30接触来相对于柱状壁70定位工件30的定位牙94。但是，可用任意数量的零件92保持定位牙94。本体64可包括任何数量的用于保持任意数量定位牙94的零件92。在典型具体实施方式中，零件92为开口，然而，一个或多个零件92可额外地或可选地包括开口之外的任何其他结构，例如，但不限于，柱、延伸部分等。在一些可选具体实施方式中，一个或多个定位牙94与柱状壁70整体成型。
图6为镀轮的部分的截面图。镀轮14的本体64包括内腔90。溶液腔体65至少部分在镀轮本体64的内腔90内，从而在溶液腔体65与镀轮本体64之间形成溶液腔93。溶液腔93用于盛装电镀溶液91。电镀溶液91为含有一种或多种溶解的金属盐和/或其它离子的，允许电流通过的电解液。电镀溶液91可含有任何成分和/或材料，以使用任何所需的镀覆材料镀覆工件30(图1、2和7)。在一些具体实施方式中，电镀溶液91含有镀覆材料的离子。
内部阳极96被保持在溶液腔93内。内部阳极在溶液腔93内贴近柱状壁70的内部面98、沿镀轮本体64的圆周延伸。内部阳极96因而设置在对准电镀工作区域22(图1、2和7)的位置。内部阳极96包括一个或多个贯穿其的开口100，从而使柱状壁内的开口88与溶液腔93流体连接。内部阳极96有效地与整流器(未示出)和/或另一电源连接。在一些具体实施方式中，内部阳极96至少部分由镀覆材料构成。在其它具体实施方式中，内部阳极96为由不同于镀覆材料的材料构成的非消耗阳极。
再参照图1，外部阳极20设置在贴近镀轮14的柱状壁70并在其外部的位置。外部阳极20包括安装在基体12上的本体102，以便当镀轮14绕旋转轴24旋转时，外部阳极20相对于本体12保持固定。外部阳极20的本体102沿镀轮14的本体64的圆周部分延伸。特别地，外部阳极20的本体102围绕镀轮14的柱状壁70的电镀段104延伸。应当理解，随着镀轮14绕旋转轴24旋转，镀轮14的柱状壁70的电镀段104的位置不断地围绕镀轮14的圆周移动，因而不断地变化。
外部阳极20具有面向柱状壁70的外部面72的环形面106。电镀工作区域22在外部阳极20的环形面106和柱状壁70的外部面72之间形成。特别地，外部阳极20的环形面106沿旋转轴24同心地对准柱状壁70。然而，外部阳极20的环形面106具有比柱状壁70的外部面72更大的半径，以便使得环形面106与外部面72径向隔开，在其间形成电镀工作区域22。外部阳极20的本体102可选地包括用于在电镀工件30(图1、2和7)期间允许电镀溶液91通过外部阳极20的本体102的网状结构(未示出)。
外部阳极20与整流器(未示出)和/或另一电源有效地连接。在一些具体实施方式中，外部阳极20至少部分地由镀覆材料构成。在其它具体实施方式中，外部阳极20为由不同于镀覆材料的材料构成的非消耗阳极。
图7为电镀系统10的截面图。在操作中，当镀轮14旋转且工件30通过电镀工作区域22时，多个肋条82(图4和5)接触工件30的面108，以在工件30和镀轮14的柱状壁70的外部面72之间形成气隙G。在典型具体实施方式中，凸缘78(图4和5)也与工件30的面108接触以形成气隙G。在其它具体实施方式中，镀轮14不包括凸缘78和/或凸缘78不与工件30接触以形成气隙G。电镀溶液91投入溶液腔93中。当镀轮14旋转时，溶液腔93中的电镀溶液91流经/环流内部阳极96，并流经柱状壁70内的开口88(图4-6)。电镀溶液流经开口88形成从柱状壁70向外放射状喷洒的电镀溶液91的液流(相对于轴24)。电镀溶液91的液流经过工件30的镀覆区域60(图3)，继续越过工件30，并形成与外部阳极20的接触。在一些具体实施方式中电镀溶液91经过外部阳极20，而在其它具体实施方式中电镀溶液91不经过外部阳极20。内部阳极96与电镀溶液91反应以在工件30的面108上涂覆或镀覆镀层材料。外部阳极20与电镀溶液91反应以在工件30的与面108相对的面110上镀覆镀覆材料。虽然内部阳极96和外部阳极20在此处描述为分别镀覆工件30的面108和110，应当理解，内部阳极96也可部分地镀覆面110，以及外部阳极20也可部分地镀覆面108。
在一些具体实施方式中，当工件相对于镀轮14的柱状壁70放置不当或移动时，电镀系统指示警报或信号。例如，当工件相对于柱状壁70放置不当或移动时，镀轮14可能镀覆工件30的非镀覆区域62(图3)。当工件30的非镀覆区域62被镀覆时，电镀系统10的镀覆电路(未示出)中的电压升高。电镀系统10可感应这样的电压升高，如果电压超过设定的阈值，就会发出警报或信号。
此处描述和/或例举的具体实施方式可提供使用单个镀轮同时镀覆工件的多于一个面的电镀系统。此处描述和/或例举的具体实施方式可提供较少可能在工件不需要镀覆的非镀覆区域镀覆的电镀系统。此处描述和/或例举的具体实施方式可提供具有比至少一些已知的电镀系统更少组件的电镀系统。此处描述和/或例举的具体实施方式可提供无需使用掩膜来镀覆工件的的电镀系统。此处描述和/或例举的具体实施方式可提供比至少一些已知的电镀系统成本更低、复杂性更低、花费时间更短和/或在其中镀覆难度更低的电镀系统。
此处对典型具体实施方式进行详细地描述和/或例举。具体实施方式不限于此处描述的特定具体实施方式，而是，每一具体实施方式中的组件和/或步骤可独立地使用以及与此处描述的其它组件和/或步骤分离。一个具体实施方式中的每一个组件和/或每一个步骤也能够与其它具体实施方式中的其它组件和/或步骤结合使用。当介绍此处描述和/或例举的元素/组件/及其它时，词语“一个(“a”、“an”、)”、“该”、“所述的”和“至少一种”是为了表示这有一个或多数元素/组件/及其它。术语“包含”、“包括”和“具有”是为了包括和表示这可具有所列的元素/组件/及其它之外的额外的元素/组件/及其它。而且，权利要求中的术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标识，不是为了对它们的对象的数量进行要求。此处描述和/或例举的各种组件的尺寸、材料类型、不同组件的方位、以及数量和位置是为了确定特定具体实施方式的参数，并不意味着进行限定，仅为典型具体实施方式。对那些本领域技术人员而言，通过考察这些说明和例证，在权利要求的精神和范围内的许多其它具体实施方式和改进是显而易见的。因此，此处描述和/或例举的主题的范围应参考所附的权利要求来确定，除了与这些权利要求所赋予的等同的所有范围外。进一步地，下列权利要求的限定未采用方式-加-功能的格式进行撰写，且无意基于35 U.S.C.§112，第6段进行解释，除非这些权利要求的限定中清楚地使用了其后有进一步结构的功能无效的声明短语“...之方法”，和到这些权利要求的限定中清楚地使用了其后有进一步结构的功能无效的声明的短语“...之方法”为止。
此处描述和/或例举的主题采用各种特定的具体实施方式的方式进行了描述，那些本领域技术人员能够意识到此处描述和/或例举的主题可通过在权利要求的精神和范围内的改进而实施。