电镀夹具以及可垂直挂镀和水平旋转电镀的流水线

1.本技术涉及电镀设备的技术领域，尤其是涉及电镀夹具以及可垂直挂镀和水平旋转电镀的流水线。


背景技术：

2.在半导体制造领域，电镀是一种在基板上沉积金属薄膜的常见方法。特别是在先进封装领域中，由于电镀具有工艺简单、成本低、沉积金属多样等有优点，一般采用电镀的方式在基板上填充和沉积金属实现电路互连。电镀夹具作为电镀工艺中重要的一环，好的电镀夹具能极大的提高电镀的质量。目前市场上的电镀夹具或多或少都存在着各种问题，极大的阻碍了电镀效果。电镀夹具在夹持基板时，经常因为密封性差等因素，造成电镀液泄露，造成污染阴极触点和不需要电镀的基板区域，极大地影响了电镀的效果。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种电镀夹具以及可垂直挂镀和水平旋转电镀的流水线，为了解决电镀夹具密封性差，造成电镀液泄露，污染阴极触点和不需要电镀的基板区域的问题。
4.一方面，采用如下的技术方案：
5.一种电镀夹具，包括支撑板与密封件；
6.所述支撑板沿其厚度方向开设有空腔；基板放置于支撑板上，并将空腔的一侧边沿遮挡；所述支撑板上安装有用于与基板接触导电的导电组件；
7.所述密封件包括用于遮挡基板的密封板以及驱动密封板靠近或远离支撑板的驱动件；
8.所述支撑板与密封件之间设置有第一密封圈与第二密封圈；所述密封板抵接支撑板时，第一密封圈被夹紧于支撑板与密封板之间，且第一密封圈围合于基板外围；第二密封圈被夹紧于支撑板与基板之间，且第二密封圈位于基板内侧。
9.可选的，所述驱动件包括带有气嘴的驱动壳体；所述驱动壳体靠近支撑板的一侧开设有连通气嘴的气压腔，所述密封板滑动安装于气压腔内形成一个活塞结构；所述气压腔内的气压强度通过气嘴连接外接气动回路进行控制，以驱使密封板靠近或远离支撑板；
10.所述支撑板上设置有连接件，用于保持或解除密封件与支撑板的连接。
11.可选的，所述连接件包括连接杆与转动杆，所述连接杆的一端与支撑板连接，另一端朝向密封件延伸；对应于连接杆，驱动壳体的周侧设置有让位缺口，所述连接杆围合于驱动壳体周侧，以限制驱动壳体沿垂直于连接杆轴线运动而脱离连接杆的围合区域；所述转动杆的一端与连接杆转动连接，另一端为自由端；
12.当转动杆沿连接杆轴向的投影不与驱动壳体发生重叠时，解除密封件与支撑板的连接状态；当转动杆沿连接杆轴向的投影与驱动壳体存在重叠时，保持密封件与支撑板的连接状态。
13.可选的，所述密封板远离支撑板的一侧壁上设置具有多边形的凸块，所述气压腔的腔壁上对应设置有围设在凸块周侧的凸沿，所述凸沿与凸块之间形成滑动连接。
14.可选的，所述支撑板靠近密封板的侧壁或密封板靠近支撑板的侧壁上开设有第一环形槽，所述第一密封圈嵌设于第一环形槽内；所述支撑板上靠近密封板的侧壁上开设有第二环形槽，所述第二密封圈设置与第二环形槽内。
15.可选的，所述第一环形槽靠近第二环形槽的一侧槽壁高度低于远离第二环形槽的一侧槽壁；所述第二环形槽靠近第一环形槽的槽壁高度低于远离第一环形槽的一侧槽壁。
16.可选的，所述导电组件包括导电棒、连接于导电棒一端的导电环、以及弹性触片；所述支撑板上开设有供导电棒插入的电极引入孔；所述支撑板靠近密封板的一侧壁开设有供导电环安装的导电环槽，导电环槽与电极引入孔连通；所述导电环槽位于第一环形槽与第二环形槽之间；所述弹性触片沿导电环周向间隔设置，用于导电连通基板。
17.可选的，所述基板的外周部分位于导电环槽内；所述电极引入孔直径大于导电棒直径；所述导电环槽尺寸大于导电环；通过电极引入孔连接外部的抽真空机，以使导电环槽内的压强变小。
18.可选的，所述连接件包括支承柱与限位板，所述支承柱的一端与支撑板连接，另一端朝向密封件；所述支承柱沿周向间隔分布有至少两根，所述限位板设置在驱动壳体上，限位板通过外接旋转单元，以驱动限位板绕其中轴线转动；所述支承柱的侧壁上开设有供限位板旋转卡入或移出的让位槽；所述限位板的周侧间隔开设有限位孔；所述支承柱上设置有延伸至让位槽内的限位螺栓；
19.所述气压腔通过外接气动回路控制其内部压强，当驱使密封板朝向支撑板抵接后，继续增加气压腔内部压强，驱动壳体在其反作用力下朝远离支撑板运动，以使限位板上的限位孔套设在限位螺栓，限位板抵紧在让位槽槽壁上；
20.当气压腔内压强下降，驱动壳体在其自重下朝向支撑板运动，以使限位板上的限位孔脱离于限位螺栓。
21.另一方面，采用如下技术方案：
22.一种可垂直挂镀和水平旋转电镀的流水线，包括流水线平台，以及上述的阴极夹具；所述流水线平台上沿流水线移动方向间隔设置有多个具有x/y/z方向移动功能的活动平台，所述阴极夹具可拆卸连接于活动平台，所述活动平台上设置有水平移动单元、垂直驱动单元和水平旋转单元。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
24.1.在第一密封圈与第二密封圈的设置，配合密封板与支撑板，将基板的非电镀区域密封，阻值电镀液泄露至基板的非电镀区域，从而提高基板的电镀效果；
25.2.弹性触片周向间隔设置，保证与基板的良好接触导电；
26.3.通过外接抽真空机，对导电环槽进行抽真空，使得基板两侧的压强差变大，保持基板在电镀过程中的稳定性；
27.4.密封板滑动安装于气压腔内形成一个活塞结构，因此，密封板向基板施力均匀，特别是降低了超薄基板的破碎的可能性；
28.5.流水线平台上安装活动平台，并在活动平台上设置水平移动单元、垂直驱动单元和水平旋转单元，阴极夹具可拆卸安装于活动平台上，如此，在一个阴极夹具完成电镀后
进行清洗保洁时，流水线上的下一个活动平台随着流水线移动方向进入电镀工序；如此，能够有效提高工作效率。
附图说明
29.图1是实施例一的整体结构示意图；
30.图2是实施例一的另一视角结构示意图；
31.图3是实施例一的俯视图；
32.图4是实施例一的剖视图；
33.图5是实施例一中连接件的结构示意图；
34.图6是图4中a处的放大示意图；
35.图7是实施例一导电环与基板的结构示意图；
36.图8是实施例一中导电环与弹性触片的爆炸示意图；
37.图9是实施例一中弹性触片的结构示意图；
38.图10是类梯形结构的弹性触片的结构示意图；
39.图11是类v型结构的弹性触片的结构示意图；
40.图12是u型结构的弹性出片的结构示意图；
41.图13是实施例二的结构整体结构示意图；
42.图14是图13中b处的放大示意图；
43.图15是实施例三的中导电环与弹性触片的结构示意图；
44.图16是实施例四中限位板与支承柱分离时的结构示意图；
45.图17是实施例四中限位板与支承柱连接固定时的结构示意图；
46.图18是实施例五中基板即将安装在夹具上的示意图；
47.图19是实施例五中夹具即将进入电镀液时的示意图。
48.附图标记说明：1、支撑板；11、空腔；12、连接件；121、连接杆；122、转动杆；123、橡胶套；13、第一环形槽；14、第二环形槽；15、电极引入孔；16、导电环槽；17、支承柱；171、限位孔；18、限位板；181、让位槽；182、限位螺栓；2、密封件；21、密封板；211、缓冲垫；212、凸块；213、通槽；22、驱动壳体；221、气嘴；222、气压腔；223、凸沿；224、让位缺口；3、基板；4、导电组件；41、导电棒；42、导电环；421、开口垫片；422、导电圈；423、导电块；43、弹性触片；5、第一密封圈；6、第二密封圈；7、水平移动单元；8、垂直驱动单元；9、水平旋转单元；101、固定工作台；102、机械手；103、电解槽。
具体实施方式
49.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
50.实施例一：
51.参照图1，一种电镀夹具，包括支撑板1与密封件2。
52.参照图1和图2，支撑板1沿其厚度方向贯穿开设有空腔11。空腔11呈扩口状结构。在安装基板3时，基板3放置于支撑板1上，并将空腔11口径较小的一侧遮挡。支撑板1上还安装有用于与基板3接触导电的导电组件4。
53.参照图3和图4，密封件2包括密封板21以及驱动件。密封板21整体呈圆盘结构。密
封板21用于遮挡基板3远离支撑板1的一侧。由于基板3通常较薄，密封板21靠近支撑板1的一侧嵌设固定有缓冲垫211，缓冲垫211可采用硅胶、pvdf等材料。缓冲垫211尺寸小于密封板21尺寸，用于抵接基板3，起到缓冲效果，减少基板3损坏的可能。驱动件用于驱动密封板21靠近或远离支撑板1。
54.参照图4，驱动件包括带有气嘴221的驱动壳体22。驱动壳体22靠近支撑板1的一侧开设有连通气嘴221的气压腔222。密封板21远离支撑板1的一侧内凹，其边缘位置开设有通槽213，以使得密封板21上端边沿抵接于气压腔222的腔壁时，气嘴221能够通过通槽213与气压腔222连通；密封板21滑动安装于气压腔222内形成一个活塞结构。气嘴221与外界气源连接。气源可采用气泵。通过气泵的工作，进而控制气压腔222内的压强大小，从而驱动密封板21朝向支撑板1靠近或远离。
55.进一步的，密封板21远离支撑板1的一侧中部位置凸起有多边形结构的凸块212。在本实施例中，凸块212采用方块结构。对应的，气压腔222的腔壁上凸起有凸沿223，凸沿223围合于凸块212周侧，两者之间形成滑动连接关系。通过凸沿223与凸块212的配合，限制密封板21在运动过程中发生转动。
56.参照图3和图5，支撑板1上安装有连接件12，用于保持或解除密封件2与支撑板1的连接。连接件12包括连接杆121与转动杆122。连接件12设置有四个，驱动壳体22的四个边角处对应设置有让位缺口224。连接杆121位于让位缺口224内，以限制驱动壳体22沿垂直于连接杆121轴线方向运动而脱离连接杆121的围合范围。连接杆121的一端与支撑板1通过螺栓固定连接，另一端与转动杆122转动连接。当转动杆122沿连接杆121轴向的投影不与驱动壳体22发生重叠时，解除密封件与支撑板1的连接状态；当转动杆122沿连接杆121轴向的投影与驱动壳体22存在重叠时，保持密封件2与支撑板1的连接状态。
57.参照图4和图5，转动杆122远离连接杆121的一端外壁粘接固定有橡胶套123。转动杆122的一端转动并扣接在驱动壳体22侧壁上，当气压腔222内压强突然增大时，橡胶套123能够吸收驱动壳体22朝远离支撑板1运动的冲击力；并且，转动杆122在气压腔222内部压强的反作用力下，抵紧于驱动壳体22上，保持不动；气压腔222内部压强下降后，转动杆122即可再次转动，解除支撑板1与驱动壳体22的连接。在转动杆122的限制下，驱动壳体22沿连接杆121轴向的移动距离为0.5-3mm，最佳移动距离在1-1.5mm。在本实施例中，转动杆122的转动角度可设计为小于180度。
58.参照图4和图6，支撑板1与密封件2之间设置有第一密封圈5与第二密封圈6。当密封板21抵接支撑板1时，第一密封圈5被夹紧于支撑板1与密封板21之间，且第一密封圈5围合于基板3外围；第二密封圈6被夹紧于支撑板1与基板3之间，且第二密封圈6位于基板3内侧。第一密封圈5与第二密封圈6均具有一定的抗腐蚀性能与弹性。可采用氟胶、硅胶、pvdf等材料制成。第一密封圈5与第二密封圈6的压缩率控制在10％-30％，最佳区间在15％-25％。
59.支撑板1上开设有第一环形槽13与第二环形槽14。第一环形槽13直径大于第二环形槽14。第一密封圈5嵌设固定于第一环形槽13内，第二密封圈6嵌设固定于第二环形槽14内。第一密封圈5用于阻挡电镀液从支撑板1与密封板21的结合缝处泄露至基板3的非电镀区域；第二密封圈6用于阻挡空腔11处的电镀液从支撑板1与基板3的结合缝泄露至基板3的非电镀区域。
60.参照图6，第一环形槽13靠近第二环形槽14的一侧槽壁低于远离第二环形槽14的一侧槽壁。第二环形槽14靠近第一环形槽13的槽壁低于远离第一环形槽13的一侧槽壁。如此，第一环形槽13的两侧槽壁形成阶梯状，外周高、内周低，即靠近支撑板1外周侧的槽壁更高；第二环形槽14则是外周低，内周高，即靠近空腔11的一侧槽壁更高。
61.以第一环形槽13来说明，当第一密封圈5发生形变时，由于较高的一侧槽壁在外周，则第一密封圈5在内周的形变量更大，外周没有足够的空间供第一密封圈5发生较大的形变，则外周受到的挤压更强，密封性更高。同样的，第二密封圈6发生形变时，由于较高的一侧槽壁在内周，及更靠近空腔11位置，则第二密封圈6在外周的形变量更大，内周没有足够的空间供第二密封圈6发生形变，则内周受到的挤压更强，密封性更强。
62.参照图6和图7，导电组件4包括导电棒41、导电环42以及弹性触片43。支撑板1上开设有供导电棒41插入的电极引入孔15。支撑板1靠近密封板21的一侧壁开设有供导电环42安装固定的导电环槽16。导电环槽16位于第一环形槽13与第二环形槽14之间。导电环槽16与电极引入孔15连通。
63.参照图7和图8，导电环42包括开口垫片421、导电圈422以及导电块423。导电块423与导电板通过螺纹连接，且导电块423位于开口垫片421的开口处。开口垫片421通螺栓固定于导电环槽16槽底。导电圈422通过螺栓固定于开口垫片421上。通过压块压紧在导电圈422上，并且通过螺栓依次穿过压块、导电圈422以及导电块423锁紧固定。导电环42采用电阻率极低的材料，例如：金、银、铜、不锈钢、铂金，或者在铁，不锈钢等材料上镀金以实现良好的导电率。
64.参照图8和图9，弹性触片43的一端嵌设于导电圈422与开口垫片421之间，另一端用于与基板3接触导电。弹性触片43沿周向均匀间隔分布在导电圈422上，其数量在16-202个，数量根据不同基板3的尺寸进行调整。在本实施例中，弹性触片43呈s型结构。当基板3收到来自密封板21的压力时，基板3侧壁抵接弹性触片43，使得弹性触片43发生形变，沿密封板21运动方向，弹性触片43的形变位移在0-2mm。弹性触片43的寿命在1万次以上。
65.在其他实施例中，弹性触片43可采用整体呈u型结构、类梯形结构、类v型结构等。图10与11中，类梯形结构与类v型结构的弹性触片43在受压时其形变量均在0-3.5mm；图12中，u型结构的弹性触片43形变量在0-3mm。需要说明的是，弹性触片43的结构不限于上述结构设计。
66.参照图6和图7，基板3的外周部分延伸至导电环槽16内。电极引入孔15的直径大于导电棒41直径。导电环槽16的尺寸同样大于导电环42。电极引入孔15远离导电环槽16的一端与外部抽真空机通过管道连通。
67.当气泵启动，气压腔222内的压强增大，密封板21施压于基板3上。此时，通过外部抽真空机对导电环槽16抽出空气；如此基板3朝向密封板21的一侧受到正压，朝向导电环槽16的部分受到负压，使得基板3能够更稳定固定在支撑板1上。正压与负压的压力比可以是1:1,2:1或3：1。正压范围在1-3bar，负压真空度少于2kpa。
68.通过第一密封圈5与第二密封圈6的设置，配合支撑板1与密封板21，能够将基板3的非电镀区域密封，避免电镀液泄露至非电镀区域上，提高基板3的电镀效果。
69.实施例二：
70.参照图13与图14，与实施例一不同的是，第一环形槽13开设于密封板21靠近支撑
板1的一侧壁上。第一密封圈5嵌设固定于第一环形槽13内。第一环形槽13的外周槽壁高度高于内周槽壁。
71.实施例三：
72.参照图15，与实施例一不同的是，导电环42为一整体环状结构，导电环42与弹性触片43一体连接，导电环42与导电棒41可通过焊接固定。弹性触片43的一端连接于导电环42的内壁上，另一端朝向密封板21拱起后再朝着远离密封板21方向延伸，且该端整体沿导电环42轴向延伸。弹性触片43整体呈弯曲的板条状结构。
73.实施例四：
74.参照图16和图17，与实施例一不同的是，连接件12包括支承柱17与限位板18，支承柱17的一端与支撑板1连接，另一端朝向密封件2。限位板18固定安装在驱动壳体22远离支撑板1的一侧。限位板18整体呈方形结构，其中部镂空。限位板18通过外接旋转单元，以驱动限位板18绕其中轴线转动。支承柱17沿周向均匀间隔布置有四个，且支承柱17靠近限位板18的侧壁上开设有供限位板18旋转的让位槽181。限位板18周侧对应于支承柱17间隔开设有限位孔171。支承柱17上螺纹连接有延伸至让位槽181内的限位螺栓182。
75.当旋转单元带动驱动壳体22转动，进而使得限位板18转动，限位孔171移动到让位槽181内，并对准于限位螺栓182，气压腔222通过外接气动回路控制其内部压强，当驱使密封板21朝向支撑板1抵接后，继续增加气压腔222内部压强，驱动壳体22在其反作用力下朝远离支撑板1运动，以使限位板18上的限位孔171向上套设在限位螺栓182外壁上，并且限位板18抵紧在让位槽181槽壁上；从而保持限位板18与支承柱17的连接。
76.当气压腔222内压强下降，驱动壳体22在其自重下朝向支撑板1运动，以使限位板18上的限位孔171脱离于限位螺栓182。再通过旋转单元驱动限位板18转动，使得限位孔171与让位槽181分离，即可解除限位板18与支承柱17的连接。
77.实施例五：
78.一种可垂直挂镀和水平旋转电镀的流水线，包括流水线平台以及阴极夹具。流水线平台上沿流水线移动方向间隔安装有活动平台，活动平台具有x/y/z方向移动功能。活动平台设置有水平移动单元7、垂直驱动单元8和水平旋转单元9，阴极夹具可拆卸安装于活动平台上。
79.参照图18和图19，以实施例四中的夹具进行具体说明。水平移动单元7安装于流水线平台上，垂直驱动单元8与水平移动单元7连接，水平旋转单元9与垂直驱动单元8连接。夹具的密封件2通过安装夹口可拆卸连接于水平旋转单元9端部。
80.流水线平台上设置有基板3装夹工位。装夹工位上固定有用于限位支撑板1的固定工作台101。支撑板1限位在固定工作台101上，密封件2在水平移动单元7的移动下，移动到支撑板1上方。基板3通过机械手102放置于支撑板1上。
81.密封件2在垂直驱动单元8的移动下与支撑板1贴合，将基板3夹持。随后通过水平旋转单元9带动驱动壳体22转动，使得限位板18与支撑板1上的支承柱17配合卡接，并通过限位螺栓182插接于限位孔171内，基板3与夹具之间连接固定后形成子单元。随后往气嘴221通入压缩气体，对基板3的非电镀区域进行密封。外部电极自电极引入孔15插入，电极导通。
82.随着流水线平台的运转，水平移动单元7将子单元移动至电镀槽上方，垂直驱动单
元8下降高度。基板3采用旋转电镀时，在子单元进入电镀液之前，水平旋转单元9带动子单元保持旋转转台，旋转转速在0-10rpm。采用垂直挂镀时，则水平旋转单元9不工作。
83.如此，子单元可单独进入清洗槽，电镀槽，中间无需更换夹具。夹具定期维护，拆卸电镀夹具，更换备用夹具，不影响电镀槽继续使用，节省工作时间，提升工作效率。
84.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。