不溶性阳极在电镀技术中的应用

摘要

一种电镀系统，包括：第一电镀槽，其包括被半透膜互相隔开的第一隔离间和第二隔离间。第一阴极位于第一隔离间内而牺牲阳极位于第二隔离间内。第一阴极和牺牲阳极分别地连接到直流电源的负极和正极。第二电镀槽装有电镀液，在里面浸入分别连接到直流电源的负极和正极的完全不溶性阳极和阴极被加工件。导管在第一电镀槽的第二隔离间和第二电镀槽之间延伸，泵促使电镀液通过导管。通过使用半透膜，银被溶解在独立的电解池中。溶解的银离子通过导管被供应到电镀槽。

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术。尽管不是专有地，本发明更特别地涉及镀银。

背景技术

镀银包括通过银离子的电化学还原在阴极被加工件上生成金属银。银阳离子通过化学方程式Ag⁺+e→Ag获得电子。

传统的镀银过程如图1A和图1B所描述。在这个过程中，直流电源1连接到银阳极棒2和阴极被加工件4上，所述银阳极棒2和阴极被加工件4都悬浮在电镀槽5中的银电镀液3中。在这种传统镀银方法中，“可溶性”金属银阳极棒2通过化学方程式Ag-e→Ag⁺作为提供银离子和电子的来源。

“可溶性”在这里的意思就是金属银经过电化学氧化而产生银离子和电子。

电镀技术使用的“可溶性”阳极棒有很多缺点。例如，随着图1B中所示的银阳极棒2溶解，阳极的尺寸、外形和表面积改变并且这会影响电流密度和电流分布，进而不利地影响银在阴极被加工件4上沉积的均匀性。为了使改变阳极表面积带来的影响最小化，阳极棒通常在大约溶解一半的情况下就被更换。

在图2A和图2B中显示了将钛篮6中的银粒2作为阳极的公知的用法。这个方法面临同样的问题，钛篮6内的银粒2不得不经常进行添加。

在上面所述的两种情况中，电镀过程都不得不因为可能出现的更换阳极棒或添加银粒而临时停止。

由于电镀槽内可能装有高浓度的有毒的氰化物，所以工人必须十分小心。

银作为贵重金属，工人必须谨慎以使得它在电镀过程中的浪费最小化。

在银阳极溶解过程中可能形成残渣。“阳极袋”被用来阻止残渣掉入电镀槽内而导致在阴极被加工件上形成不想要的电镀结(platingnodule)。

发明内容

本发明的目的是克服或者基本改善上述缺点中的至少一个，并且/或者更主要地提供改进的电镀系统。

本发明公开了一种电镀系统，包括：

第一电镀槽，其包括被半透膜互相隔开的第一隔离间和第二隔离间，位于第一隔离间的第一阴极，位于第二隔离间的牺牲阳极，第一阴极和牺牲阳极分别地连接到直流电源的负极和正极；

堰，其在第二隔离间处并且电镀液越过所述堰溢流到溢流隔离间；

第二电镀槽，其装有电镀液，在里面浸入分别连接到直流电源的负极和正极的完全不溶性阳极和阴极被加工件；

导管，其在第一电镀槽的第二隔离间和第二电镀槽之间延伸并且将电镀液从第二电镀槽输送到堰的上游；以及

泵，其用于通过该导管传送电镀液。

优选地，电镀系统进一步包括从溢流隔离间延伸到第二电镀槽的第二导管，以及从溢流隔离间向第二电镀槽传送电镀液的第二泵。

优选地，牺牲阳极包括银棒。

可选择地，牺牲阳极包括放在钛篮内的银粒。

优选地，第一阴极包括石墨。

优选地，第一隔离间装有氢氧化钾或氰化钾溶液，浓度范围在每升溶液1克到每升溶液200克之间，典型值为每升溶液约100克。

通过使用如不锈钢的不溶性阳极，上述问题能被充分地改善。

本发明自动地保持电镀槽中银浓度为常量。

本发明可适用于传统的含氰化物电镀槽和非氰化物银电镀槽的电镀。

附图说明

将参考附图以实例的形式描述本发明的优选实施方式，其中：

图1A和图1B是分别描述了结合了牺牲阳极块的标准现有技术镀银方法在阳极块局部溶解前后的示意图；

图2A和图2B是描述了阳极包括含有牺牲银粒的钛篮的现有技术的镀银方法在银粒部分溶解前后的示意图；以及

图3是本发明目前的优选实施方式的示意图。

具体实施方式

在附图中的图3中示意性地描述了包括一对电镀槽5A和5B的银电镀装置。

第一电镀槽5A被半透膜7分成两个隔离间。这个膜是离子交换膜，典型的是由与二乙烯基苯交叉耦合的“凝胶聚苯乙烯聚合物”组成。但是，也可使用其它类型的离子交换膜。半透膜7左边是第一隔离间，装有KOH(氢氧化钾)或KCN(氰化钾)溶液，在溶液里浸入了石墨阴极8。石墨阴极8连接到第一直流电源1A的负极。半透膜7右边是第二隔离间，装有银电镀液4，在银电镀液4里浸入装有银粒2的钛篮6。钛篮6连接到直流电源1的正极。

半透膜7作为障碍物来阻止银离子在石墨阴极8上还原。

堰14设置在电镀槽5A的第二隔离间内，银电镀液4越过堰14溢流到溢流隔离间10。

第二电镀槽5B装有银电镀液，里面悬浮着不溶性的不锈钢阳极13。不锈钢阳极13连接到第二直流电源1B的正极。被加工件4也悬浮在第二电镀槽5B中的银电镀液中。被加工件连接到第二直流电源1B的负极。

银电镀液3通过一对导管12在第一和第二电镀槽5A和5B间循环，每个导管具有管内过滤泵11。其中一个泵11从溢流隔离间10抽取银电镀液并且输送到第二电镀槽5B，而另一个泵12从第二电镀槽5B抽取银电镀液并且将电镀液输送到电镀槽5A的第二隔离间的堰14的上游。

应当理解的是，对本领域技术人员来说显而易见的修改和改变不被认为是超出本发明范围。例如，除了提供直流电源1A和1B外，还可以使用单个电源。同样，取代设置一对导管12和一对过滤泵11，单根导管12可以被设置在没有堰14的装置中，单个泵11可以在向前和向后的操作周期之间交替以便电镀液通过同一导管来回移动。