DE3824260A1 - Tauchverfahren und vorrichtung zum elektrolytischen beschichten von platten, insbesondere von elektrischen leiterplatten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung des in der Patentanmeldung PCT/EP87/00 785 offenbarten Verfahrens, und zwar soll die starke Streuung, die beim elektrolytischen Beschichten von Platten an den Platten­ kanten auftreten kann, gemindert werden. Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs 1 dieser Zusatz­ anmeldung. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Vor­ richtungsansprüche. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungs­ form der Vorrichtung mit stationären Anoden und verfahrbaren Blenden zwischen den Anoden und den zu beschichtenden Platten. Dabei sollen die Blenden mit den Anoden mitbewegt werden. Da­ mit werden wenigstens gleich gute Ergebnisse erzielt wie mit der in der Hauptanmeldung offenbarten Vorrichtung, wobei je­ doch demgegenüber der Vorteil besteht, daß die Anoden wesent­ lich großflächiger ausgeführt werden können als in der Vor­ richtung gemäß Hauptpatent. Die größere Anodenfläche führt dazu, daß bei gleich großer Kathodenstromdichte die Anoden­ stromdichte reduziert ist. Damit ist auch die Wasserstoff­ produktion im Anodenbereich reduziert, die Anoden werden weniger stark passiviert, die Anodenlöslichkeit ist besser und die Lebensdauer (Standzeit) der Anoden ist verbessert. Vorteilhaft ist ferner, daß die Anoden keine beweglichen Zuleitungen benötigen.

Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß sich durch mit den Düsen verfahrbare Blenden vor stationären Anoden eine günstigere Makroverteilung des elektrischen Feldes in der Ebene der zu beschichtenden Platten erzielen läßt als durch kurze, mit den Düsen mitverfahrbare Anoden. Das reversierende Andüsen der zu beschichtenden Platten hat auf die Mikroverteilung des elektrischen Feldes und damit auf die Abscheidebedingungen in Bohrungen der Platten nach wie vor einen sehr günstigen Einfluß.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der bei­ gefügten Zeichnung schematisch dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von Platten mit Metall in einem vertikalen Querschnitt.

Die Vorrichtung weist einen quaderförmigen Behälter 1 mit einem versteiften Rand 1 a auf. Auf dem Behälter 1 verlaufen in Längsrichtung mit Abstand nebeneinander ein Installations­ kanal 10, von dem aus z.B. ein Heizstab 14 und/oder Meßfühler zur Überwachung des Zustandes der in den Behälter einge­ füllten Elektrolytflüssigkeit in den Behälter 1 eintauchen, ein Absaugkanal 9 zum Absaugen von verdampfter Elektrolyt­ flüssigkeit, ein Schutzkasten 8 für eine Antriebswelle 7 und ein Abschlußkasten 11. Dazwischen sind drei abnehmbare Deckel 12 a, 12 b und 12 c angeordnet, durch welche das Innere des Behälters 1 zugänglich ist.

Eine kathodisch gepolte Platte 13 oder eine durch eine Halterung gehaltene ebene Anordnung mehrerer solcher Platten, bei denen es sich um Vorprodukte für elektrische Leiterplatten handeln kann, ist in einer vorgegebenen Ebene 16 mitten unter dem mittleren Deckel 12 b senkrecht in den Behälter 1 eingehängt. Die Ausbildung der Halterung für solche Platten 13 ist Stand der Technik und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im einzelnen dargestellt.

Unterhalb der beiden äußeren Deckel 12 a und 12 c befinden sich zwei Kathodenschienen 20 und 21, an welchen Anoden 4 hängen, welche z.B. durch Titankörbe mit einer aus Kupferkugeln be­ stehenden Füllung gebildet sind.

Zwischen den Anoden 4 und der Ebene 16, in welcher die Platten 13 beim elektrolytischen Beschichten angeordnet sind, ist beidseits der Ebene 16 ein Diaphragma 40 ange­ ordnet, welches in einer vertikalen Ebene verläuft und durch einen Rahmen 41 gebildet ist, welcher mit einem Kunststoff­ gewebe, z.B. aus Polypropylen, bespannt ist. Der Rahmen 41 besteht ganz oder teilweise aus Metall und hat die Funktion einer stationären Blende, welche das von den Anoden 4 aus­ gehende elektrische Feld teilweise abschirmen und die Fläche begrenzen, auf der in der Ebene 16 eine Metallabscheidung stattfinden kann.

Beidseits der Ebene 16 ist zwischen dieser und dem Diaphragma 40 ein Rohr 6 angeordnet, welches waagerecht und parallel zur Ebene 16 verläuft und hintereinander eine Anzahl von Düsen 23 hat, die gegen die Ebene 16 gerichtet sind. Alternativ können auf jeder Seite der Ebene auch mehr als zwei Zeilen von Düsen 23 übereinander und vorzugsweise in Richtung senkrecht zur Zeichen­ ebene gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die Düsen 23 befinden sich auf einem Schlitten 42, welcher mittels eines Motors im Behälter 1 senkrecht auf und ab verfahrbar ist.

Am unteren Teil des Rahmens 41 des Diaphragmas ist jeweils eine Rohrleitung 48 angeordnet, welche auf ihre Länge verteilt eine Anzahl von Öffnungen hat, durch die Luft in die Elektrolyt­ flüssigkeit eingeleitet werden kann, die in Form von Luft­ blasen an den Platten 13 entlang hochsteigt. Das Einleiten von Luft ist für manche Elektrolytzusammensetzungen von Vorteil.

Bei der zeichnerisch dargestellten Vorrichtung ist der auf einer Seite der Ebene 16 liegende Schlitten 42 mit zwei Tüchern 43 und 44 verbunden, welche aus einem Kunststoffgewebe bestehen, insbesondere aus Polypropylen. Das eine Tuch 43 ist mit seinem einen Ende an der Unterseite des Schlittens 42 befestigt und mit seinem anderen Ende an einer unten im Behälter 1 angebrachten Rolle 45 aufgewickelt. Das andere Tuch 44 ist mit seinem einen Ende an der Oberseite des Schlittens 42 befestigt und mit seinem anderen Ende an einer oben im Behälter angebrachten zweiten Rolle 46 befestigt und aufgewickelt. Bewegt sich der Schlitten 42 nach unten, wird das obere Tuch 44 von der Rolle 46 abgewickelt und nach unten gezogen und gleichzeitig das untere Tuch 43 auf die untere Rolle 45 aufgewickelt. Fährt der Schlitten 42 nach oben, wird umgekehrt das untere Tuch 43 von der unteren Rolle 45 abgewickelt und nach oben gezogen und gleichzeitig das obere Tuch 44 auf die obere Rolle 46 aufgewickelt. Damit die Tücher 43 und 44 stets straff sind, kann man die Rollen 45 und 46 mittels Rutschkupplung und Elektromotor antreiben oder einfach einen Federmechanismus vorsehen, welcher bestrebt ist, beide Tücher auf ihre jeweilige Rolle aufzuwickeln, so daß das Abwickeln von der jeweiligen Rolle nur unter Über­ windung der Federkraft erfolgen kann.

Der Schlitten 42, bei dem es sich am besten um eine offene Rahmenkonstruktion handelt, hat auf diese Weise zugleich die Funktion einer synchron mit den Düsen 23 mitverfahrbaren Blende, deren Wirkung ausreicht, um die sonst starke Streuung an den Plattenkanten hinreichend zu vermindern. Im übrigen kann das elektrische Feld zwischen den Anoden 4 und den kathodisch gepolten Platten 13 durch die offene Rahmenkonstruktion des Schlittens 42 um das Düsenrohr 6 herum hindurchgreifen.

Die dargestellte Anordnung mit einer auf und ab verfahrbaren Blende auf der einen Seite und mit lediglich einer stationären Blende 40 auf der anderen Seite der Ebene 16 ist vor allem ein­ setzbar für das nur einseitige Beschichten von Platten 13. Sollen Platten beidseitig beschichtet werden, empfiehlt es sich, zur Schaffung von im wesentlichen übereinstimmenden elektrischen Feldverhältnissen auf beiden Seiten der Ebene 16 entweder auf beiden Seiten der Ebene 16 nur jeweils eine stationäre Blende 41 oder anstelle solcher stationären Blenden, vorzugsweise jedoch in Kombination mit ihnen, schmalere, auf und ab verfahrbare Blenden vorzusehen, wie sie durch den auf und ab verfahrbaren Schlitten mit daran angebrachten Diaphragma-Tüchern 43 und 44 gebildet sind.

Claims (19)

1. Tauchverfahren zum elektrolytischen Beschichten von ruhenden Platten, insbesondere von elektrischen Leiterplatten, mit Metall in einem mit einem Elektro­ lyten angefüllten Behälter, in welchen wenigstens eine Anode und mit Abstand zu dieser die kathodisch ge­ polten Platten eintauchen, an deren Oberfläche durch unterhalb der Elektrolytoberfläche erzeugte und gegen die Platten gerichtete Elektrolytstrahlen eine Elektro­ lytströmung erzeugt wird, durch welche das Metall nicht auf allen kathodisch gepolten Bereichen der Platten zu­ gleich, sondern wiederholt in über die Platten wandernden Bereichen abgeschieden wird und zu diesem Zweck die Elektro­ lytstrahlen die Platten überstreichen, dadurch gekennzeich­ net, daß das zwischen der bzw. den Anoden und den kathodisch gepolten Platten bestehende elektrische Feld mit Ausnahme eines mit den Elektrolytstrahlen mit­ wandernden, die Elektrolytstrahlen umgebenden Bereichs geschwächt oder sogar völlig ausgeblendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytstrahlen die Platten hin- und hergehend überstreichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektrolytstrahlen senkrecht gegen die Platten gerichtet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Elektrolytstrahlen von beiden Seiten gegen die Platten gerichtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytstrahlen in der Weise versetzt gegen die Platten gerichtet werden, daß, wenn auf einer Seite einer Platte an einer Stelle ein Elektrolytstrahl auftrifft, an der genau gegenüberliegenden Stelle auf der anderen Seite der Platte nicht gleichzeitig ein Elektro­ lytstrahl auftrifft.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der zu beschichtenden Seiten der Platten zwei parallele Zeilen von Elektrolyt­ strahlen gebildet werden, die rechtwinklig zum Verlauf der Zeilen parallel zu den Platten hin- und hergehend über diese hinwegbewegt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen waagerecht verlaufen und die Platten lotrecht angeordnet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektrolytstrahlen der einen Zeile bezogen auf die Bewegungsrichtung der Zeilen ver­ setzt zu den Elektrolytstrahlen der anderen Zeile erzeugt werden.

9. Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von Platten, insbesondere von elektrischen Leiter­ platten, mit Metall nach einem Tauchverfahren,
mit einem Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten, in welchem wenigstens eine Anode angeordnet ist,
mit einer Halterung zum Eintauchen der kathodisch ge­ polten Platten in lotrechter Lage in den Elektrolyten,
und mit unterhalb des Elektrolytspiegels im Behälter zwischen den Anoden und der für die Anordnung der Platten vorgesehenen Ebene angeordneten, gegen die eine und/oder die andere Oberfläche der Platten ge­ richteten Düsen, denen durch eine Pumpe Elektrolyt­ flüssigkeit zugeführt wird zum Erzeugen einer Elektro­ lytströmung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (23) zum Vollführen einer wiederholt hin- und hergehenden Bewegung parallel zu der senkrechten Ebene (16) im Behälter (1), die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen ist, antreibbar sind,
und daß zwischen den Anoden (4) und den Platten (13) je­ weils eine Blende (41, 42, 43, 44) vorgesehen ist, welche einen die Düsen (23) umgebenden Bereich freiläßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (41) stationär ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (41) synchron mit den Düsen (23) verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in oder an einem verfahrbaren Rahmen angeordnet sind, an welchem beidseits der Düsen eine flexible oder auf andere Weise aufrollbare, den Durchgriff des elektrischen Feldes schwächende oder verhindernde Jalousie (43, 44) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Jalousie einteilig, mit ihren beiden Enden an dem die Düsen tragenden Rahmen befestigt und außerhalb des Verschiebeweges des Rahmens für die Düsen (23) über Um­ lenkrollen geführt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Jalousie zweiteilig ist und daß jeder Teil (43, 44) mit seinem einen Ende an dem Rahmen mit den Düsen (23) und mit seinem anderen Ende an einer Rolle (45, 46) be­ festigt ist, die die Jalousie aufwickelt und strafft.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (23) in einer oder mehreren rechtwinklig zu ihrer Verschieberichtung verlaufenden Zeilen angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite oder zu beiden Seiten der Ebene (16) im Behälter (1), die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen sind, zwei zueinander parallele Zeilen von Düsen (23) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß alle Düsen (23) den gleichen Abstand von der Ebene (16) im Behälter (1) haben, die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf verschiedenen Seiten der Ebene (16), die für die Anordnung der Platten (13) im Behälter (1) vorgesehen ist, liegende Düsen (23) so gegeneinander ver­ setzt sind, daß keine Düse (23) einer anderen Düse (23) genau gegenüberliegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder nach Anspruch 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (23) der einen Zeile von zwei benachbarten Zeilen, bezogen auf ihre Verschieberichtung gegenüber den Düsen (23) der anderen Zeile versetzt angeordnet sind.