專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電解地增大電介質(zhì)襯底上導(dǎo)電圖案的厚度的方法和設(shè)備、以及電介質(zhì)襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底(dielectric substrate)上導(dǎo)電圖案的厚度的方法和設(shè)備。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟—將其上具有圖案的襯底浸入電解槽中，—在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中使圖案和帶負(fù)電的電極電接觸。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備更具體地包括用作電解槽的容器、用于在電解槽中放置其上具有圖案的襯底的第一定位機(jī)構(gòu)、用于與圖案導(dǎo)電接觸的帶負(fù)電的電極、以及用于以電極在電解槽中與圖案導(dǎo)電接觸的方式放置電極的第二定位機(jī)構(gòu)。這種方法和設(shè)備從德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE-A1-10065643中可以得知。
背景技術(shù)：
在用于電子工業(yè)的各種元件的生產(chǎn)中，在電介質(zhì)襯底上制作導(dǎo)電圖案是非常必要的。這種元件的例子有所謂的RFID標(biāo)簽(labels)、柔性電子電路、柔性電纜線、電致熒光顯示器(electro-fluorescent displays)和柔性太陽(yáng)面板。
采用凹版印刷法制作電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案是已經(jīng)公知的。因此，根據(jù)特定的圖案將導(dǎo)電墨水應(yīng)用于不導(dǎo)電的襯底，在上述應(yīng)用之后立即使用各種技術(shù)、例如電鍍工藝將導(dǎo)電材料覆蓋圖案，從而增大導(dǎo)電圖案的厚度。襯底由薄片制成，其從轉(zhuǎn)筒(drum)被傳送到凹版印刷機(jī)器接著被傳送到涂覆機(jī)器。在電解工藝被應(yīng)用于所述的印刷圖案的涂覆的情況中，國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO02/096168A2中提出了為這一目的可在電解槽中使用銅，聲稱(chēng)可以提供2μm或更大厚度的層。
在WO02/096168 A2中描述的方法和設(shè)備的一個(gè)主要的缺點(diǎn)是，使用含有導(dǎo)電顆粒的印刷流體存在在凹版印刷工藝期間最初不能獲得導(dǎo)電顆粒的連續(xù)導(dǎo)電圖案的風(fēng)險(xiǎn)，以致形成局部中斷，結(jié)果不可能再使用電鍍工藝。除此之外，特別地當(dāng)待形成的導(dǎo)電圖案具有相對(duì)大的長(zhǎng)度時(shí)，例如在RFID標(biāo)簽的平面天線的情形中應(yīng)用這一方法和設(shè)備，僅這一目標(biāo)物的第一部分被電鍍，這是因?yàn)閷?duì)于相對(duì)高電阻的電子遷移僅穿過(guò)該長(zhǎng)度的第一部分，在這里它們和帶正電的離子復(fù)合成為顆粒沉淀在圖案上。除此之外，還相對(duì)地限制了可獲得的層厚。更具體地，例如不能以工業(yè)化的方式大規(guī)模得到10或20μm的層厚。然而在這些情況下，特殊元件的特定使用中需要這種大的層厚?？紤]到與RFID標(biāo)簽的這種關(guān)系，其趨于在十幾米的范圍內(nèi)截取和傳輸無(wú)線電信號(hào)。另一個(gè)缺點(diǎn)是，它不僅必須使用最終的導(dǎo)電圖案本身，而且必須使用連接到圖案的輔助電路徑，從而在電解工藝期間，使最終的導(dǎo)電圖案可作為陰極。例如，最后通過(guò)對(duì)襯底施加一沖孔操作，除去所述的輔助電路徑以及其上已沉淀的所有材料。這會(huì)導(dǎo)致原材料的損失。
國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO02/099163A2公開(kāi)了一種所謂的自動(dòng)催化涂覆法，其中首先在電介質(zhì)襯底上噴射含鈀的溶液，然后將襯底放置在自動(dòng)催化淀積溶液中，使得鈀前體上的導(dǎo)電顆粒無(wú)電鍍地淀積。這種方法的一個(gè)重要缺點(diǎn)是由于有限的淀積速度，因而它不適用于大規(guī)模的工業(yè)使用。
德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE-A1-10065643描述了一種用于電化學(xué)處理其上具有導(dǎo)電層的柔性帶狀、非導(dǎo)電的襯底的設(shè)備和方法。襯底經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒上方，該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒完全浸沒(méi)入電解槽中，并且可選擇地在其外圍提供至少與轉(zhuǎn)筒的中心軸大致平行地延伸的帶狀電極和反電極。除了與導(dǎo)電層接觸的部分之外，電極周?chē)墙^緣的，并且電極在半徑方向上比反電極延伸地更長(zhǎng)，因此在位于其間的相鄰的電極、反電極和襯底之間形成了小的電解單元，這里反電極作為陽(yáng)極，并且金屬離子沉淀在導(dǎo)電層上，由此能夠提高其厚度。這有許多缺點(diǎn)。一個(gè)重要的缺點(diǎn)是產(chǎn)生在導(dǎo)電層和電極相互接觸的位置上層厚不能增大的現(xiàn)象。DE-A1-10065643中認(rèn)識(shí)到這一缺點(diǎn)，但是其中給出的解決方法不能帶來(lái)令人滿(mǎn)意的結(jié)果。因此提議使用多個(gè)連續(xù)設(shè)置的轉(zhuǎn)筒、不平行的(反)電極和/或尺寸相互不同的(反)電極。這種解決方法的主要缺點(diǎn)是層厚不規(guī)則地增大。除此之外，這種解決方法通常必須使用多個(gè)轉(zhuǎn)筒，同時(shí)導(dǎo)電層特殊部分的層厚減小或完全不增大的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。DE-A1-10065643中描述的設(shè)備和方法的另一個(gè)重要缺點(diǎn)是如果襯底和電極之間沒(méi)有接觸，那么毫無(wú)疑問(wèn)金屬離子將沉淀在這些電極上從而污染所述電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)言中提到的設(shè)備和方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)在電介質(zhì)襯底層上厚度相對(duì)較大的導(dǎo)電圖案的大規(guī)模淀積，需要的話還可以以工業(yè)化的方式最少化地使用原材料。特別地，本發(fā)明的目的首要的是以均勻方式增大導(dǎo)電圖案的厚度。至此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中使電極和圖案相互有效地接觸運(yùn)動(dòng)。另一方面，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)，原則上不需要所述襯底上的輔助導(dǎo)電路徑，這是由于在電解槽的液體中帶負(fù)電的電極和圖案之間有效地接觸，而且圖案的電阻會(huì)相對(duì)較高，不一定產(chǎn)生僅圖案的第一部分被電鍍，以及由此導(dǎo)致的僅在此位置的導(dǎo)電圖形厚度增大，因此能夠在圖案的任一預(yù)想位置、且可能同時(shí)在幾個(gè)位置發(fā)生接觸。另一方面，本發(fā)明的情況尤其可能應(yīng)用于防止由于電極和圖案之間的接觸，部分圖形上沒(méi)有發(fā)生電解生長(zhǎng)的情形，由此能夠獲得均勻的層厚分布和層厚的一致生長(zhǎng)。
優(yōu)選地，電極和圖案相互移動(dòng)的速度足以使得在電極和圖案電接觸期間，至少圖案的一重復(fù)部分經(jīng)過(guò)電極。因此，最佳相對(duì)速度將(部分)依賴(lài)于導(dǎo)電圖案的形狀和尺寸。本優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)至少部分完全重復(fù)的圖案受到帶負(fù)電的電極移動(dòng)的影響，帶負(fù)電的電極在電解槽中浸沒(méi)的襯底之上并與其(相對(duì))接觸地(相對(duì)地)移過(guò)圖案。在RFID標(biāo)簽的情況中，圖案的這一重復(fù)部分典型地通過(guò)螺旋形天線形成。通常，如果圖案的重復(fù)部分沒(méi)有問(wèn)題，電極和圖案之間的相對(duì)速度優(yōu)選為1和50mm/sec之間的范圍，更優(yōu)選在3和12mm/sec之間。過(guò)高的相對(duì)速度可能導(dǎo)致電解槽中的液體進(jìn)入電極和圖案之間，這將對(duì)接觸產(chǎn)生不良影響，并因此影響導(dǎo)電圖案厚度增大的速度。
如果電極在圖案上滾動(dòng)(roll over)，那么能夠獲得一種非常有利的電極和圖案相互接觸地移動(dòng)的方式。這排除或至少明顯地減小了在所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間帶負(fù)電的電極從襯底上撞掉或碰掉圖案材料的危險(xiǎn)。
從工業(yè)化應(yīng)用的觀點(diǎn)來(lái)看，非常期望在電極和圖案相互接觸地運(yùn)動(dòng)期間，其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)通過(guò)電解槽。由此得到一個(gè)重要的結(jié)果，即可能以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化的方式大規(guī)模使用根據(jù)本發(fā)明的方法。
優(yōu)選地，在電極和圖案相互接觸地運(yùn)動(dòng)期間，電極根據(jù)至少部分的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)。因此電極能夠與圖案一起移動(dòng)，其同樣移動(dòng)通過(guò)電解槽，從而電極和圖案之間的相對(duì)速度就能夠保持在有限范圍之內(nèi)。
如果襯底以0.5和20m/min之間的范圍、優(yōu)選1.5和6m/min之間的速度移動(dòng)通過(guò)電解槽，可以得到一方面根據(jù)本發(fā)明的方法的工藝要求和另一方面經(jīng)濟(jì)要求之間的一個(gè)令人滿(mǎn)意的折衷。最終的最優(yōu)速度將強(qiáng)烈依賴(lài)于容量要求。注意，這里容量不僅能夠通過(guò)使用大的電解槽，而且能夠通過(guò)使用多個(gè)連續(xù)設(shè)置的電解槽得以提高。
優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)路徑至少部分是精確的，從而利用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒就能夠影響襯底經(jīng)過(guò)電解槽的運(yùn)動(dòng)。
優(yōu)選，電極還根據(jù)一個(gè)相對(duì)于電解槽固定的、循環(huán)的、更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑(further path of movement)移動(dòng)。所述的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑優(yōu)選至少其部分與襯底經(jīng)過(guò)電解槽的運(yùn)動(dòng)路徑一致，或至少部分與襯底經(jīng)過(guò)池的運(yùn)動(dòng)路徑平行地延伸。除此之外，所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑不必完全在電解槽內(nèi)部延伸。在下文中將明確給出，即使所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑部分在電解槽上方延伸，仍會(huì)是相當(dāng)有利的。對(duì)于電極來(lái)說(shuō)，使用所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑尤其能夠保證工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)，這里可以應(yīng)用在電極和圖案接觸期間兩者運(yùn)動(dòng)速度之間的差異，并且速度差異可以通過(guò)單獨(dú)調(diào)整傳送帶根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)的速度、和電極根據(jù)所述的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)的速度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
而且優(yōu)選地，所述的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑為循環(huán)狀，因此由此配置的運(yùn)動(dòng)路徑能夠通過(guò)使用相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
特別地，為了阻止金屬離子在電極上的生長(zhǎng)，非常期望所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑部分在電解槽中延伸和部分在電解槽上方延伸。在電解槽上方延伸的部分所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑中，金屬離子不在電極上沉淀(或至少到顯著減小的程度)，也不在圖案和電極之間不接觸的那些位置上沉淀。在襯底浸沒(méi)在電解槽期間，電極和圖案相互不接觸地移動(dòng)的情況中也可應(yīng)用這一優(yōu)點(diǎn)。這帶來(lái)一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上導(dǎo)電圖形的厚度的方法，該方法包括步驟將其上具有圖案的襯底浸入電解槽中，襯底浸沒(méi)期間在電解槽中使帶負(fù)電的電極電接觸圖案，其中電極根據(jù)相對(duì)于電解槽固定的、循環(huán)的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)，該更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑部分在電解槽中延伸或部分在電極池上方延伸。
如果當(dāng)電極移動(dòng)通過(guò)在電解槽上方部分延伸的部分更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑時(shí)，將該電極更換為另一電極，能夠?qū)崿F(xiàn)使用在電解槽上方部分延伸的部分所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不必中斷生產(chǎn)工藝就可以更換電極。
如果在電解槽中遠(yuǎn)離電極的襯底側(cè)形成比朝向電極的襯底側(cè)更高的液面，能夠用于以最高的可能速度增大襯底上導(dǎo)電圖案的厚度所需的良好接觸。作為液壓差異的結(jié)果，就在襯底上施加一電極方向的均勻壓力。
如果圖案至少部分為螺旋形，本發(fā)明就特別有利。當(dāng)使用這種螺旋形時(shí)，電極可以同時(shí)在幾個(gè)位置與螺旋形導(dǎo)電接觸。
除了導(dǎo)言中已經(jīng)提及的各方面之外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括用于影響電極和圖案相對(duì)接觸移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種設(shè)備具有與根據(jù)本發(fā)明的方法相同的優(yōu)點(diǎn)，即，由于在電解槽中負(fù)電極和圖案之間的接觸，圖案就能夠同時(shí)在幾個(gè)位置與負(fù)電極導(dǎo)電接觸，其結(jié)果是圖案的導(dǎo)電材料必然有相對(duì)高的電阻，因此僅可能在部分圖案上電解生長(zhǎng)。除此之外，輔助路徑是不必要的。作為通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)影響電極和圖案相互接觸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使部分圖案不必與電極連續(xù)接觸，連續(xù)接觸的后果是圖案的厚度局部不增大。
優(yōu)選地，第一定位機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)進(jìn)入電解槽中、經(jīng)過(guò)電解槽并移出電解槽的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。以這種方式就能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)工藝。
而且優(yōu)選地，第二定位機(jī)構(gòu)包括用于使電極至少移動(dòng)經(jīng)過(guò)電解槽的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，能夠與通過(guò)使其上具有圖案的襯底移動(dòng)經(jīng)過(guò)電解槽的不同的其他方式影響電極和圖案的相互運(yùn)動(dòng)。
為了最優(yōu)化利用襯底位于電解槽中的時(shí)間，配置第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)使得電極至少根據(jù)部分運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)。
如果電極具有圓柱形并且可繞著其中心軸旋轉(zhuǎn)，那么能夠得到一種結(jié)構(gòu)上非常有利的實(shí)施例。因此，電極卷繞襯底，或者更具體地卷繞位于襯底上的圖案，圓柱體的長(zhǎng)度還使得電極可能同時(shí)與圖案的幾個(gè)位置相接觸(或多個(gè)相鄰的圖案)。
如果第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括外圍部件，該外圍部件用于使其上具有圖案的襯底至少經(jīng)過(guò)該外圍部件的部分周?chē)?，那么將得到另一種結(jié)構(gòu)上有利的實(shí)施例。
如果那樣的話，優(yōu)選沿著外圍部件的周?chē)O(shè)置多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，電極的縱向至少大致彼此平行延伸，并垂直于運(yùn)動(dòng)路徑。所述的細(xì)長(zhǎng)電極能夠跨越襯底材料的傳送帶的整個(gè)寬度。
優(yōu)選電極位于運(yùn)動(dòng)路徑的內(nèi)側(cè)。
優(yōu)選外圍部件提供有兩個(gè)環(huán)形凸緣，運(yùn)動(dòng)路徑在其間延伸。兩個(gè)環(huán)形凸緣和襯底一起構(gòu)成閉合，從而襯底外側(cè)的電解槽的液面高于襯底內(nèi)側(cè)，其結(jié)果是來(lái)自電解槽的向內(nèi)的壓力使得襯底與電極接觸。在設(shè)備不包括任何用于影響電極和圖案相互接觸運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況下，也可以利用這一優(yōu)點(diǎn)。因此，將獲得一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案厚度的設(shè)備，該設(shè)備包括作為電解槽的容器、用于在電解槽中放置其上具有圖案的襯底的第一定位機(jī)構(gòu)、用于與圖案導(dǎo)電接觸的帶負(fù)電的電極、和用于以電極在電解槽中與圖案導(dǎo)電接觸的方式放置電極的第二定位機(jī)構(gòu)，其中所述的第一定位機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)進(jìn)入電解槽、經(jīng)過(guò)電解槽并移出電解槽的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且其中所述的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底至少經(jīng)過(guò)該外圍部件的部分周?chē)耐鈬考?，沿著外圍部件的周?chē)O(shè)置的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，電極的縱向至少大致彼此平行地延伸，并垂直于運(yùn)動(dòng)路徑，所述外圍部件提供有兩個(gè)環(huán)形凸緣，運(yùn)動(dòng)路徑在其間延伸。
優(yōu)選地，外圍部件由第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件制成，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件至少可繞著第一旋轉(zhuǎn)軸、如水平軸旋轉(zhuǎn)。因此，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件能夠隨著其上傳送且應(yīng)當(dāng)位于其上的襯底一起向前移動(dòng)。注意，除了具有圓柱形之外，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件也可以被構(gòu)為其間具有垂直部件的兩個(gè)等分圓柱體，從而有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。
第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)選包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件至少可繞著第二旋轉(zhuǎn)軸、如水平軸旋轉(zhuǎn)，沿著第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件的周?chē)O(shè)置多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，電極的縱向至少大致彼此平行地延伸。如前面已經(jīng)闡明，細(xì)長(zhǎng)電極具有使得電極能夠與襯底上的導(dǎo)電圖形的幾個(gè)部分同時(shí)接觸的優(yōu)點(diǎn)。
而且，為了盡可能的結(jié)合這些功能，優(yōu)選第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件由通用的轉(zhuǎn)動(dòng)部件形成。此外，在這種情況下不必考慮同步的問(wèn)題，而且在此情況下第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件占據(jù)有限的空間。
優(yōu)選地，電極具有圓柱形，并且電極可繞著備自的中心軸相對(duì)于第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件的剩余部分旋轉(zhuǎn)。這能夠?qū)崿F(xiàn)上述已經(jīng)說(shuō)明的電極和圖案相互滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和/或第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件至少大致為圓柱形，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和/或第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件可繞著其中心軸旋轉(zhuǎn)。
為了一方面實(shí)現(xiàn)電極和圖案間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、與另一方面實(shí)現(xiàn)圖案的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的幅度之間的適合比率，優(yōu)選提供用于一方面使電極關(guān)于其中心軸和另一方面使第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件可繞著第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸根據(jù)特定的傳輸速度轉(zhuǎn)動(dòng)的傳輸機(jī)構(gòu)。
在最優(yōu)選的實(shí)施例中，帶負(fù)電的電極主要容納于屏蔽部件(screeningclement)的凹腔中并按有限范圍延伸出屏蔽部件。這使得盡可能少的陽(yáng)極材料淀積在電極自身上，并且可能獲得導(dǎo)電圖案和電極之間良好的接觸。這就是陽(yáng)極材料不會(huì)在此接觸位置處淀積的原因。


本發(fā)明還涉及一種其上具有導(dǎo)電圖形的電介質(zhì)襯底，例用前面已經(jīng)解釋了的根據(jù)本發(fā)明的方法就能夠增大其厚度。下面，將通過(guò)參照以下附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述來(lái)更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明圖1是用于增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖形厚度的生產(chǎn)線的示意性側(cè)視圖。
圖2是圖1中示出的生產(chǎn)線的生產(chǎn)單元構(gòu)成部分的透視圖。
圖3是電極轉(zhuǎn)筒的透視圖。
圖4是圖3中示出的電極轉(zhuǎn)筒的垂直截面圖。
圖5a、5b和5c是示出圖4中箭頭標(biāo)出的位置處襯底路徑的三個(gè)連續(xù)位置的徑向圖。
圖6示出了圖4中標(biāo)出的詳細(xì)區(qū)域。
圖7是圖3的電極轉(zhuǎn)筒的垂直縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性示出了用于電鍍?cè)陔娊橘|(zhì)襯底薄片4上提供的導(dǎo)電圖案的設(shè)備1的側(cè)視圖。此薄片4可以在經(jīng)電鍍?cè)O(shè)備1處理前，根據(jù)如WO 02/096168A2中描述的凹版印刷技術(shù)、或通過(guò)WO 02/099163A2中描述的自動(dòng)催化涂覆法制備。
薄片4從退繞轉(zhuǎn)筒2展開(kāi)，并繞到卷繞轉(zhuǎn)筒3上。在本實(shí)施例中，在展開(kāi)的轉(zhuǎn)筒2和卷著的轉(zhuǎn)筒3之間設(shè)置三個(gè)電鍍單元5，所述的各電鍍單元以其公知的方式在其前側(cè)提供由用于進(jìn)行移動(dòng)的預(yù)處理設(shè)備6，在電介質(zhì)襯底薄片4上的導(dǎo)電圖案上可以有一層氧化膜。在各電鍍單元5后提供有后處理設(shè)備7，其沖洗經(jīng)前述電鍍單元5和后處理設(shè)備7處理過(guò)的薄片材料4，在最后一個(gè)電鍍單元5的情形中，可以在電鍍圖案上應(yīng)用抗氧化膜。在三個(gè)電鍍單元5之間、也可在第一電鍍單元之前和最后一個(gè)電鍍單元之后提供包括滾軸系統(tǒng)，每個(gè)滾軸系統(tǒng)由兩個(gè)固定的反轉(zhuǎn)滾筒8和一個(gè)浮動(dòng)輥9構(gòu)成，從而保特薄片4適當(dāng)?shù)膹埩Α?br> 接著參照?qǐng)D2，每個(gè)電鍍單元5包括四個(gè)電極轉(zhuǎn)筒10，薄片4以其上的導(dǎo)電圖案面向電極轉(zhuǎn)筒10的方式經(jīng)由固定的反轉(zhuǎn)滾筒11繞著轉(zhuǎn)筒10外圍的下半部分被傳送。電極轉(zhuǎn)筒10和固定的反轉(zhuǎn)滾筒11安裝在相對(duì)于機(jī)架42的一側(cè)，且可繞著水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)架42提供有四個(gè)縱向?qū)U14，容器12沿著縱向?qū)U14在上部位置(見(jiàn)圖2中的三個(gè)右手電極轉(zhuǎn)筒10)之間可移動(dòng)，容器12大致圍繞相關(guān)的電極轉(zhuǎn)筒10的下半部和下部位置(見(jiàn)圖2中的三個(gè)左手電極轉(zhuǎn)筒10)，其中相關(guān)的電極轉(zhuǎn)筒完全脫離容器12。機(jī)架42還包括一個(gè)供監(jiān)控電鍍處理和/或必須操作有問(wèn)題的電鍍單元5的人使用的平臺(tái)13。
圖3、4、6和7是電極轉(zhuǎn)筒10更具體的(部件)示圖。電極轉(zhuǎn)筒10包括位于平行圓盤(pán)53、54外周處的兩個(gè)相對(duì)的凸緣15、16。分別在凸緣15、16和圓盤(pán)53、54的內(nèi)部或附近提供流體通道37和20，即位于兩個(gè)相鄰的電極17之間的兩個(gè)流體通道20和兩個(gè)流體通道37。在凸緣15中提供用于與容器12內(nèi)的導(dǎo)梁(guide ridge)50合作導(dǎo)向的導(dǎo)槽49。在圓盤(pán)53、54之間，延長(zhǎng)的圓柱形電極17以規(guī)則的空間隔離關(guān)系(in regularly spaced-apart relationship)延伸。電極17主要容納于形成在相關(guān)的延長(zhǎng)屏蔽部件18的截面外側(cè)的孔21中。屏蔽部件18由介電材料例如橡膠或塑料制成。過(guò)濾紗布19在屏蔽部件之間延伸以阻止固體雜質(zhì)到達(dá)電極17，尤其防止從內(nèi)側(cè)到達(dá)薄片4。屏蔽部件18自身通過(guò)插腳61定位。定位孔21的中心軸使得屏蔽部件18的外側(cè)出現(xiàn)一開(kāi)口，這一開(kāi)口被相關(guān)電極17四周的有限部分遮蔽。電極17的這一部分正好從相關(guān)的屏蔽部件18的外側(cè)突出，使得經(jīng)過(guò)電極轉(zhuǎn)筒10下半部的薄片4的內(nèi)側(cè)毗接電極17的相應(yīng)部分并從而與其相(導(dǎo)電)接觸。
電極17可繞著它們自身的縱向軸旋轉(zhuǎn)。為了以控制方式調(diào)節(jié)這種旋轉(zhuǎn)，電極17與凸緣15外側(cè)的齒輪23機(jī)械連接，齒輪23與主齒輪24相嚙合。主齒輪24與齒輪31、主齒輪30剛性地結(jié)合，并且齒輪31可繞著驅(qū)動(dòng)軸25自由旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸25與電極轉(zhuǎn)筒10剛性地結(jié)合以使其可繞著水平中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主齒輪24相對(duì)于電極轉(zhuǎn)筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)和由此齒輪23相對(duì)于電極轉(zhuǎn)筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由由嚙合齒輪28、29和嚙合齒輪30、31形成的傳輸裝置發(fā)生，齒輪29和30剛性地經(jīng)由連接軸32結(jié)合。上述傳輸裝置的結(jié)果是，不同電極17繞著它們自身的中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)在電極轉(zhuǎn)筒10的轉(zhuǎn)動(dòng)期間發(fā)生。結(jié)果，電極能夠在面向電極轉(zhuǎn)筒且電極應(yīng)當(dāng)處于的薄片側(cè)滾動(dòng)，在此期間薄片與電極轉(zhuǎn)筒10的下部連接。所述滾動(dòng)能相對(duì)較慢地發(fā)生。這在圖5a-5c中清楚地進(jìn)行了描述。
圖5a-5c示出了薄片4的特定部分的連續(xù)情形。在所述的薄片上有例如銅的導(dǎo)電材料的圖案43，圖案可以是螺旋形的，例如可以用作RFID標(biāo)簽的平面天線。WO 02/096168的圖1示出了這種螺旋形的兩個(gè)例子。圖5a示出了其中電極位于一排三個(gè)此種圖案43的一側(cè)的方式。在薄片4的此部分與在其周?chē)掳氩康碾姌O轉(zhuǎn)筒10一起運(yùn)動(dòng)期間，電極17在薄片4上滾動(dòng)一段距離，這段距離等于成排的三個(gè)圖案43之間的間距(pitch distance)。接著，電極17位于圖5b中示出的下方位置中該排的三個(gè)圖案43的中心位置，同時(shí)在圖5c中示出的位置處電極17正好超出所述排的三個(gè)圖案43。電極17沿圖案43表面相對(duì)接觸運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是圖案43承受的機(jī)械載荷是最小的，這主要因?yàn)橄鄬?duì)低的速度和所述接觸是滾動(dòng)接觸。
在電極轉(zhuǎn)筒10的內(nèi)部提供用于容納陽(yáng)極材料球34的筐33。陽(yáng)極材料也可以以其它形式提供，例如作為一個(gè)固體塊的方式或作為多個(gè)小塊的方式。在其內(nèi)具有球34的筐33上通過(guò)端子26施加正電壓，端子26操作與驅(qū)動(dòng)軸25嚴(yán)格結(jié)合的接觸圓盤(pán)27。端子26將其端部連接到整流器的正側(cè)。在凸緣15的外側(cè)提供半圓刷41。所述的電刷41與軸部分44導(dǎo)電接觸，電刷41不與電極轉(zhuǎn)筒10一起轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸部分44輪流與相關(guān)的電極17導(dǎo)電接觸。電刷41連接到整流器(未示出)的負(fù)側(cè)。
在使用中，容器12中充滿(mǎn)電解鹽溶液45。陽(yáng)極球35的材料作為例如銅離子的離子溶解于所述的鹽溶液45中，并被由電極17和與其導(dǎo)電接觸的圖案43形成的陰極所吸引。由于電極17被屏蔽部件18或薄片4部分或全部遮蔽，在此當(dāng)它們不被電極17覆蓋和在此當(dāng)它們存在于電解鹽溶液45中時(shí)離子就會(huì)實(shí)際沉淀在導(dǎo)電圖形43上。因此，圖案43的層厚能夠以連續(xù)方式電解地增大直到獲得期望的層厚。例如，為了增大層厚，可以降低薄片通過(guò)電解鹽溶液45的運(yùn)動(dòng)速度或增大電鍍單元5的數(shù)目和/或各個(gè)電鍍單元5的電極轉(zhuǎn)筒10的數(shù)目。通常的規(guī)則是薄片停留于鹽溶液45中越長(zhǎng)，圖案43的層厚將會(huì)越大。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然由于電極17和圖案43之間的直接接觸，例如螺旋形圖案情形中的各個(gè)卷繞部分可以同時(shí)與電極17接觸，其結(jié)果是可能產(chǎn)生的導(dǎo)電圖案43的高電阻就不會(huì)引起圖案43的不同部分之間層厚的實(shí)質(zhì)差異。
圖7示出了如何通過(guò)抽吸機(jī)構(gòu)(來(lái)示出)使電解鹽溶液45循環(huán)流動(dòng)。鹽溶液45經(jīng)由容器12底側(cè)的入口38進(jìn)入容器12。在容器12中填充液體至液面35，其與容器12中垂直部件46的溢流邊40的高度相等。直至鹽溶液45流過(guò)溢流邊40時(shí)，這部分鹽溶液45經(jīng)由部件46和容器12的前壁47和容器12底側(cè)處的溢流通道48之間的空間超過(guò)容器12。鹽溶液45經(jīng)由通道20流入位于凸緣15、16和薄片4的內(nèi)側(cè)之間的空間。鹽溶液45再次經(jīng)由凸緣15中的通道37流出所述空間。接著，鹽溶液45再次經(jīng)由出口39流出容器12。以此方式，“新鮮的”電解鹽溶液45就持續(xù)供給圖案43的直接周?chē)?direct surroundings)。所述空間內(nèi)的電解鹽溶液45的液面36稍低于所述空間外側(cè)的液面35，由于從通道20到通道37的通路相對(duì)較窄，這引起在電極17方向上向薄片4的外側(cè)施加了一液壓，從而獲得在電極17和薄片4的內(nèi)側(cè)之間的良好接觸。
在圖4和6中清晰地示出，電極轉(zhuǎn)筒10部分地延伸，更具體地在鹽溶液45的上方大約延伸出其高度的一半。一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是位于鹽溶液45上方的電極17不會(huì)受到其上淀積的金屬離子的影響，盡管不與薄片4接觸。這與其中電極轉(zhuǎn)筒完全浸沒(méi)在鹽溶液中的情形形成對(duì)比。另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是原則上可能一旦電極17位于鹽溶液上方，可以不中斷生產(chǎn)工藝地將該電極更換為另一電極。結(jié)果，各個(gè)電極17在其遠(yuǎn)離齒輪系統(tǒng)的一側(cè)上設(shè)置有接合部分51和徑向孔52；該接合部分與相關(guān)的電極17絕緣，插腳能夠通過(guò)徑向孔52從圓盤(pán)53上旋下電極17，之后上述的電極17能夠在縱向上從相關(guān)的孔21上拔下并更換為另一電極17，接著再次在圓盤(pán)53中擰緊另一電極17。
本發(fā)明的范圍不局限于上述的優(yōu)選實(shí)施例，而由附加的權(quán)利要求限定。顯然要注意，例如作為上述優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)變形，襯底在與帶負(fù)電的電極導(dǎo)電接觸期間垂直位于電解槽中的情形，也將落入本發(fā)明的范圍。除此之外，顯然要注意，在襯底經(jīng)過(guò)電解槽的直線運(yùn)動(dòng)期間襯底和電極之間接觸的情形也將落入本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于電解地增加電介質(zhì)襯底上導(dǎo)電圖案的厚度的方法，包括步驟—將其上具有圖案的襯底浸入電解槽中，—在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中使圖案與帶負(fù)電的電極電接觸，其特征在于，—在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中實(shí)現(xiàn)電極和圖案的相互接觸運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中電極和圖案相互運(yùn)動(dòng)的速度使得在電極和圖案之間的電接觸期間，圖案的至少一重復(fù)部分由電極通過(guò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中，在電極和圖案相互接觸的運(yùn)動(dòng)期間，電極在圖案上滾動(dòng)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，在電極和圖案相互接觸的運(yùn)動(dòng)期間，其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)經(jīng)過(guò)電解槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，在電極和圖案相互接觸地運(yùn)動(dòng)期間，電極根據(jù)至少部分所述運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)經(jīng)過(guò)電解槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其中，襯底以0.5和20m/min之間的速度、更優(yōu)選在1.5和6m/min之間的速度移動(dòng)經(jīng)過(guò)電解槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6的方法，其中，所述的運(yùn)動(dòng)路徑是彎曲的。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，電極根據(jù)相對(duì)于電解槽的固定的、循環(huán)的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑是環(huán)狀的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其中，所述的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑部分地在電解槽中延伸，部分地在電解槽上方延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，當(dāng)電極經(jīng)過(guò)在電解槽上方延伸的所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑的該部分時(shí)，電極更換為另一電極。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，在電解槽中產(chǎn)生的遠(yuǎn)離電極的襯底側(cè)上的液面高于面向電極的襯底側(cè)上的液面。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中，圖案至少部分是螺旋形的。
14.一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案的厚度的設(shè)備，包括用作電解槽的容器、用于在電解槽中定位其上具有圖案的襯底的第一定位機(jī)構(gòu)、用于與圖案電接觸的帶負(fù)電的電極、和用于以電極在電解槽中與圖案電接觸的方式定位電極的第二定位機(jī)構(gòu)，其特征在于，該設(shè)備還包括實(shí)現(xiàn)電極與圖案相互接觸地運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，第一定位機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)進(jìn)入電解槽、經(jīng)過(guò)電解槽和移出電解槽的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的設(shè)備，其中，第二定位機(jī)構(gòu)包括用于使電極移動(dòng)至少經(jīng)過(guò)電解槽的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中，第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置成用于使電極根據(jù)至少部分運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，電極具有圓柱形狀并可繞著其中心軸旋轉(zhuǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底經(jīng)過(guò)該外圍部件的至少部分周?chē)耐鈬考?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中，沿著外圍部件的周?chē)O(shè)置多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，電極的縱向至少大致彼此平行地垂直于運(yùn)動(dòng)路徑延伸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中，電極定位于運(yùn)動(dòng)路徑的內(nèi)側(cè)上。
22.根據(jù)權(quán)利要求19、20或21的設(shè)備，其中，外圍部件設(shè)置有兩個(gè)環(huán)形凸緣，運(yùn)動(dòng)路徑在其間延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，外圍部件由第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件制成，其可繞著至少一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16-23中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件可繞著至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，沿著第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件的周?chē)O(shè)置有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，該電極的縱向至少大致彼此平行地延伸。
25.根據(jù)權(quán)利要求23和24的設(shè)備，其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件由共同的轉(zhuǎn)動(dòng)部件形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的設(shè)備，其中，電極具有圓柱形的形狀，并且其中電極可繞著各自的中心軸相對(duì)于第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件的其余部分旋轉(zhuǎn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23或24的設(shè)備，其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和/或第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件至少大致具有圓柱形形狀，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件和/或第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件繞著其中心軸可旋轉(zhuǎn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24和26的設(shè)備，其中，設(shè)置用于一方面使電極繞著其中心軸且另一方面使第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件繞著第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸根據(jù)特定的傳輸率轉(zhuǎn)動(dòng)的傳輸機(jī)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求14-28中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中，電極主要容納于屏蔽部件的凹腔中并以有限程度延伸出屏蔽部件。
30.一種其上具有導(dǎo)電圖案的電介質(zhì)襯底，通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一種方法增大其厚度。
31.一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案的厚度的方法，包括步驟—將其上具有圖案的襯底浸入電解槽中，—在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中使圖案和帶負(fù)電的電極電接觸，其中，電極根據(jù)相對(duì)于電解槽固定的、循環(huán)的更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)，該更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑部分地在電解槽中延伸且部分在電解槽上方延伸。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中，當(dāng)電極經(jīng)過(guò)在電解槽上方延伸的所述更遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑的所述部分時(shí)，將電極更換為另一電極。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32的方法，其中，在電解槽中產(chǎn)生的遠(yuǎn)離電極的襯底側(cè)上的液面高于面向電極的襯底側(cè)上的液面。
34.一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案的厚度的設(shè)備，包括用作電解槽的容器、用于在電解槽中定位其上具有圖案的襯底的第一定位機(jī)構(gòu)、用于與圖案電接觸的帶負(fù)電的電極、和以電極在電解槽中與圖案電接觸的方式定位電極的第二定位機(jī)構(gòu)；其中所述的第一定位機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)進(jìn)入電解槽、經(jīng)過(guò)電解槽和移出電解槽的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且其中所述的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于使其上具有圖案的襯底經(jīng)過(guò)該外圍部件的至少部分周?chē)耐鈬考?，沿著外圍部件的周?chē)O(shè)置有多個(gè)細(xì)長(zhǎng)電極，該電極的縱向至少大致彼此平行地垂直于運(yùn)動(dòng)路徑延伸，所述外圍部件設(shè)置有兩個(gè)環(huán)形凸緣，運(yùn)動(dòng)路徑在其間延伸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案的厚度的方法，包括步驟將其上具有圖案的襯底浸入電解槽中；在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中使圖案和帶負(fù)電的電極導(dǎo)電接觸；和在襯底浸沒(méi)期間，在電解槽中實(shí)現(xiàn)電極和圖案相互接觸地運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還提供了一種用于電解地增大電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電圖案的厚度的設(shè)備。
文檔編號(hào)C25D17/00GK1717153SQ20051006855
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者P·J·G·勒曼斯, A·C·M·范德芬 申請(qǐng)人:Besi電鍍有限公司