TWI417428B - Continuous micro - anodic electroplating device and method thereof - Google Patents

Description

連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法

本發明係有關於一種微陽極導引電鍍裝置及其方法，尤指一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法。

隨著科技日新月異，使電子產品快速發展，朝著微小化方向發展。同樣地，建立微機械裝置有更多優點，當機械裝置變小時，其共振頻率增加，故可製得高頻寬加速度計與壓力計。微型元件結合驅動器、肢體、感測器、計算與能源供應於一身，以漫步於顯微鏡下的世界，並能應用於醫學領域。

傳統機械的銑削、焊接與緊固技術不具產生微型元件所需的空間解析度。積體電路大量用在製造毫米與微米尺寸之機械裝置、電機裝置與光電機械裝置上，低縱橫比的均勻厚度結構不能取的最佳功能。雖然利用微影技術(如：LIGA)可增加縱橫比，但微影技術屬於二維結構之製作方法。三維結構之製作方法有雷射切削法、雷射輔助化學氣相沉積法與立體微影法。而目前廣泛利用的微影技術係選擇性地蝕刻沉積膠片上的特徵，藉由局部加熱或放置一小塊電極於基板附近進行局部反應，增加局部強化沉積率。

另更利用局部微電析之技術製作為機械結構，局部微電析之技術揭露以三次元微動機構驅動微細陽極，使微細陽極在電鍍液中依預定之軌跡等速移動，控制電位進行直流電鍍，然而，由於析鍍物沈積的速率並非等速進行沈積，因此，等速移動微陽極並不會造成沈積物以等速率進行成長。如果微細陽極運動過快，析鍍物將逐漸細化並使兩極間間距逐漸拉遠，最後導致微電鍍之作業停止。相反的，若微細陽極運動過慢，會使得沈積物與微細陽極接觸而導致短路，而喪失等速移動之意義。因此，控制微細陽極以等速移動時，並無法確保析鍍速率達到穩定平衡，因而導致析鍍物粗細不一或中斷析鍍的缺點，嚴重影響電鍍微元件的品質。

本發明之目的之一，係在於提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，其被加工件無須浸泡於電鍍液中，以降低電鍍液對被加工件之污染。

本發明之目的之一，係在於提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，其主要結合即時影像監控及微奈米級管之毛細現象，於為陰極之被加工件上析鍍三次元微結構，利用即時影像監控觀察析鍍狀況，使析鍍物順利的成長。

本發明之目的之一，係在於提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，其控制微陽極之電場強度，使微陽極與陰極間之電場強度穩定，以析鍍出表面平滑密實之析鍍物。

本發明之目的之一，係在於提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，其利用監控裝置監控微陽極與陰極間之距離，控制承載陰極之承載平台，使微陽極與陰極間之距離保持一定，以免析鍍物產生缺陷。

為了達到上述之目的，本發明提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，該裝置係包含一微陽極、一承載平台、一陰極、一電源供應裝置及一監控裝置。該微陽極包含一毛細管及一導體，該導體設於該毛細管內，該毛細管內裝盛一電鍍液。該承載平台位於該微陽極之下方，該陰極為一被加工件，並放置於該承載平台上。該電源供應裝置連接該微陽極之該導體及該陰極，以供應一偏壓至該微陽極及該陰極，使該微陽極產生一析鍍物於該陰極表面上。該監控裝置連接該電源供應裝置及該承載平台，該電源供應裝置供應該監控裝置電力，該監控裝置監控該微陽極與該陰極間之距離，以控制該承載平台移動，調整該微陽極與該陰極間之該距離為一固定距離。

本發明所提供之連續式微陽極導引電鍍方法係先設置該微陽極於該陰極之上方，接著添加一電鍍液於該微陽極內，然後施加一偏壓於該微陽極及該陰極，該微陽極產生一析鍍物於該陰極，接著擷取該微陽極與該陰極間之一影像，最後依據該影像判斷該微陽極與該陰極間之一距離，控制該承載平台，使該微陽極與該陰極間之該距離維持一固定距離。

茲為使　貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

請參閱第一圖，係本發明之一較佳實施例之裝置示意圖。如圖所示，本實施例提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置，該連續式微陽極導引電鍍裝置1係包含一微陽極10、一承載平台12、一陰極14、一電源供應裝置16及一監控裝置18。微陽極10包含一微奈米級之毛細管101及一導體103，本實施例之導體103之材料使用白金，導體103放置於毛細管101內，毛細管101內裝盛一電鍍液2。承載平台12位於微陽極10之下方，其內部具有一驅動裝置121，驅動裝置121可驅動承載平台12移動，本實施例之驅動裝置121為一馬達。陰極14為一被加工件，放置於承載平台12上進行電鍍，電源供應裝置16具有一陽極及一陰極，電源供應裝置16之陽極連接微陽極10，電源供應裝置16之陰極連接陰極14，電源供應裝置16提供一偏壓至微陽極10及陰極14，使微陽極10產生一析鍍物於陰極14。監控裝置18包含一影像擷取裝置181及一控制裝置183，本實施例之影像擷取裝置181使用CCD，影像擷取裝置181擷取微陽極10與陰極14間之一影像，並回饋影像至控制裝置183，控制裝置183依據影像進行二質化處理，計算並判斷微陽極10與陰極14間之距離，因微陽極10與陰極14間之距離必須維持一固定距離，所以控制裝置183依據影像所計算出來微陽極10與陰極14間之一距離，控制承載平台12移動，以調整微陽極10與陰極間14之距離為固定距離。上述控制裝置183為一電腦。

請一併參閱第二圖，係本發明之一較佳實施例之流程示意圖。如圖所示，本實施例提供連續式微陽極導引電鍍方法利用上述裝置進行，其先執行步驟S10，設置微陽極10於陰極14之上方，微陽極10慢慢靠近陰極14。接著執行步驟S12，添加一電鍍液於微陽極10之微奈米級之毛細管101內，電鍍液於毛細管101口形成半圓形液滴，當微陽極10靠近陰極14時，半圓型液滴因表面張力與陰極14表面呈半月狀之接觸。

然後執行步驟S14，利用電源供應裝置16施加一偏壓於微陽極10及陰極14，接著執行步驟S16，於施加偏壓於微陽極10及陰極14後，微陽極10之電鍍液所含之金屬離子沉積於陰極14，於陰極14表面成長一析鍍物。當析鍍物成長時，執行步驟S18，利用監控裝置18之影像擷取裝置181擷取微陽極10與陰極14間之一影像，影像擷取裝置181傳輸影像至監控裝置18之控制裝置183。然後執行步驟S19，控制裝置183依據影像判斷微陽極10與陰極14間之一距離，因微陽極10與陰極14間之距離必須維持一固定距離，其中固定距離介於10微米與20微米之間，所以控制裝置183依據影像所計算出來微陽極10與陰極14間之距離，控制承載平台12移動，以調整微陽極10與陰極14間之距離維持一固定距離。

最後，重覆上述步驟S10至S19，直到析鍍物成長為預設之形狀與結構。本發明所提供之連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法主要結合即時影像監控及微奈米級管之毛細現象，於為陰極之被加工件上析鍍三次元微結構，利用即時影像監控觀察析鍍狀況，使析鍍物順利的成長。

由上述可知，本發明提供一種連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法，使被加工件無須浸泡於電鍍液中，以降低電鍍液對被加工件之污染。本發明所提供之連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法主要結合即時影像監控及微奈米級管之毛細現象，於為陰極之被加工件上析鍍三次元微結構，利用即時影像監控觀察析鍍狀況，使析鍍物順利的成長。本發明所提供之連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法控制微陽極之電場強度，使微陽極與陰極間之電場強度穩定，以析鍍出表面平滑密實之析鍍物。本發明所提供之連續式微陽極導引電鍍裝置及其方法利用監控裝置監控微陽極與陰極間之距離，控制承載陰極之承載平台，使微陽極與陰極間之距離保持一定，以免析鍍物產生缺陷

綜上所述，本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1．．．連續式微陽極導引電鍍裝置

10．．．微陽極

101．．．毛細管

103．．．導體

12．．．承載平台

121．．．驅動裝置

14．．．陰極

16．．．電源供應裝置

18．．．監控裝置

181．．．影像擷取裝置

183．．．控制裝置

2．．．電鍍液

第一圖係本發明之一較佳實施例之裝置示意圖；以及

第二圖係本發明之一較佳實施例之流程示意圖。

1．．．連續式微陽極導引電鍍裝置

10．．．微陽極

101．．．毛細管

103．．．導體

12．．．承載平台

121．．．驅動裝置

14．．．陰極

16．．．電源供應裝置

18．．．監控裝置

181．．．影像擷取裝置

183．．．控制裝置

2．．．電鍍液

Claims (13)

1. 一種連續式微陽極導引電鍍裝置，係包含：一微陽極，包含一毛細管及一導體，該導體設於該毛細管內，該毛細管內裝盛一電鍍液；一承載平台，位於該微陽極之下方；一陰極，為一被加工件，放置於該承載平台；一電源供應裝置，連接該微陽極之該導體及該陰極，以供應一偏壓至該微陽極及該陰極，該微陽極產生一析鍍物於該陰極；以及一監控裝置，連接該電源供應裝置及該承載平台，監控該微陽極與該陰極間之一距離，以控制該承載平台移動，調整該微陽極與該陰極之該距離維持一固定距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該監控裝置包含：一影像擷取裝置，擷取該微陽極與該陰極間之一影像；一控制裝置，連接該影像擷取裝置及該承載平台，接受該影像，依據該影像判斷該微陽極與該陰極間之距離，以控制該承載平台移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該影像擷取裝置為一電荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)。
4. 如申請專利範圍第2項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該控制裝置為一電腦。
5. 如申請專利範圍第1項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該導體之材料為白金。
6. 如申請專利範圍第1項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該承載平台具有一驅動裝置，以驅動該承載平台移動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該驅動裝置為一馬達。
8. 如申請專利範圍第1項所述之連續式微陽極導引電鍍裝置，其中該固定距離係介於10微米與20微米之間。
9. 一種連續式微陽極導引電鍍方法，係包含：設置一微陽極於一陰極之上方；添加一電鍍液於該微陽極內；施加一偏壓於該微陽極及該陰極；該微陽極產生一析鍍物於該陰極；擷取該微陽極與該陰極間之一影像；以及依據該影像判斷該微陽極與該陰極間之一距離，控制該承載平台移動，使該微陽極與該陰極間之該距離維持一固定距離。
10. 如申請專利範圍第9項所述之連續式微陽極導引電鍍方法，其中該固定距離係介於10微米與20微米之間。
11. 如申請專利範圍第9項所述之連續式微陽極導引電鍍方法，其中該影像係經二質化處理。
12. 如申請專利範圍第9項所述之連續式微陽極導引電鍍方法，其中該微陽極包含一毛細管及一導體，該導體設於該毛細管內。
13. 如申請專利範圍第12項所述之連續式微陽極導引電鍍方法，其中該導體之材料為白金。