CN101310046A - 基板的处理设备，尤指基板的电镀设备 - Google Patents

Abstract

电镀设备(11)的接触装置具有带一个连续的刚性外侧(26，27)的接触辊(20)，该刚性外侧与一套筒段(22)连接。套筒段(22)具有一个比旋转轴(30)大的内孔(23)，接触辊支承在该轴上。所以接触辊(20)在径向内一定的活动性，并通过弹簧(32)实现电接触和基本位置的锁定。通过这种活动性，保证了用相当小的压紧力即可达到在基板上的良好接触，即使基板存在不平度。

Description

基板的处理设备，尤指基板的电镀设备

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的基材或扁材的处理设备，尤指基板的电镀设备或太阳能模块的镀膜设备。

DE-A-10323660描述了一种在要镀膜的基板上的电接触用的接触辊，且沿着其外圆周设置有单个接触弹簧。这些接触弹簧要么活动地或弹性地与一个特别是用软塑料制成的辊体连接，要么弹性地与转动着的轴连接。这样就可把呈面积延伸的接触弹簧尽可能大面积地平放在基板上，以便尽可能良好的接触。

此外，众所周知，为了永久接触，例如也可作为保护电极、其外侧贯通的金属轮之类作为接触装置平放在要镀膜或要处理的基板上。

发明内容

本发明的目的是提出一种开头所述的设备或接触装置，用以避免现有技术存在的问题，特别是在保证接触的情况下，通过该靠置接触装置施加到基板上的压力可保持很小。

这个目的是通过一种具有权利要求1所述特征的设备来实现的。本发明的有利的以及优选的方案可从其他各项权利要求中得知并在下面进行详细说明。各项权利要求的条文是通过准确参照说明书的内容得出的。

规定基板在一条传送轨道上被运送通过一个含有一种处理介质例如电解液的处理槽。设置运输机构来进行传送并支承基板并使其运输通过处理槽，此外，设置有接触装置，用该接触装置通过一个导体装置来实现基板的电接触或供电。这种接触装置具有一个刚性的或封闭的连续表面或外侧，以便接触装置紧贴在基材上。这种接触装置还具有一个基本上刚性的支承环作为内部件，其中上述表面或外侧作为分开的件安装在支承环上或与它构成一体。根据本发明，该支承环具有一个贯通的内孔，该内孔的净宽大于保持或放有接触装置的轴的直径。此外，还设置有与该表面或外侧的向导电装置柔性的或连续的电接触。由于内孔的较大的净宽，支承环在轴上有一定的活动性或可离开或避让基板。这样，被接触的基板就明显地受到了保护或避免了通常通过靠置接触辊之类产生的明显的机械负荷。为了在同时保持接触的情况下使基板的不平度或较厚的区域能够经过这些接触装置，接触装置在同时保持接触的情况下干脆整个地移开或偏移。由于表面或外侧在前述导体装置或电流引线上的附加的柔性接触，虽然接触装置在轴上有一定的活动性，但仍保证了可靠的电接触。在本发明的另一种方案中，供电可通过轴或至少通过轴的一段来实现。这可例如用接触装置范围内的一个抽头来实现轴的一个外端的馈电。

在本发明的范围内，支承环不是直接支承在轴上，而是支承在一个加厚部分或附加的封套上。对本发明来说，重要的是，该接触装置的支承环在径向内以一定间隙即有利于在任意的径向上处于或保持在轴上。这样，该支承环就不必与轴直接接触。

接触装置或支承环的内孔的净宽可至少比轴的横截面大5％，最好大10％左右。最好内孔和轴具有相似的横截面，特别是分别呈圆形。

支承环可呈套筒状、封套状或管状沿着该轴纵向延伸。这样的纵向延伸导致支承环除了较大的净宽和一定的松动配合外，尽管它可偏移于该轴，但侧面不会产生太严重的倾斜。作为尺寸例如可规定支承环长于该轴的直径或其内孔的净宽。从支承环的这个套筒状或管状部分中可在径向内凸出一个具有表面或外侧的凸缘。该凸缘最好从该支承环的中心凸起。该表面或外侧特别有利地形成凸起的凸缘的加宽或平坦部，以便在接触到基板时增加要接触的面积。如果该接触装置设计成镜像对称于一个与该轴垂直并通过外侧的中心的面，则在支承在基板上时不产生倾覆力矩，而且接触很均匀。

接触装置的一种简单的结构是，支承环与表面或外侧一起制成一体，即用同一种材料、最好用金属例如用铜制成。为此，接触装置要么用不同的部件组成，要么只用唯一的金属件构成。

在表面或外侧上的柔性接触可做成弹性的。特别是，支承环或外侧相对于轴的运动就可被补偿，尤其是径向运动时。此外，这些运动可被控制，这尚待下面详细说明。

在本发明的一种有利结构中，轴上设置有支承环的弹性保持装置，支承环可在一个大致同心的基本位置上置于在轴上，特别是表面或外侧与轴同心时。当支承环或接触装置特别是在径向上偏离这个基本位置并离开基板时，弹性保持装置建立一个导致返回到该基本位置的力。其中，基本位置是这样设计的，即在这个位置内，接触装置一般可精确地按要求的方式方法接触经过的基板。根据接触装置的要求的使用场合或要求的回复力可确定保持装置上的弹力值。例如弹性保持装置也可与上述柔性接触一起构成或通过弹性保持装置进行接触，亦即把两个功能统一在一个构件中。

在弹性保持装置的另一种结构中，它是这样设计的，即支承环可在轴的纵向上从基本位置移出一段。最好在轴向运动后通过弹性保持装置尤其是通过象在径向运动后回复时相同的弹簧或弹簧机构建立一个回复的力。这样就可使表面或外侧并由此使整个接触装置可活动地支承在轴上。它们通过弹性保持装置从其偏离的位置分别重新回到基本位置。引起返回基本位置的弹力最好选得很小，这样，在有不平度的情况下，作用到要接触的基板上的压力也很小，所以例如对于用薄玻璃做成的敏感的太阳能模块可避免损害。

这种弹性保持装置例如呈螺旋弹簧状在轴的纵区域上延伸。该弹性保持装置可在支承装置的旁边侧面贴靠在轴上，或通过例如至少一个紧贴的弹簧圈与该轴连接。在向支承环的侧面延伸中，这些弹簧圈可以变大并卡住支承环的上述封套状或管状的段以实现保持。这种弹性保持装置可设置在支承环的两侧并使之保持在基本位置内，如前所述，这种弹性保持装置也可构成通过一根轴向该支承环和该接触装置的电接触。

就本发明设备而言，最好规定处理介质只到达或接触基板的下侧。这样，基板的上侧就可露出，这一方面对接触性能有利，另一方面又可明显减少污染。就这点而言，接触装置也可放在基板的上侧上，即放在没有处理介质的区域内。特别是接触装置只贴靠在上侧上。如果接触装置不与处理介质接触，则可避免镀膜材料以不希望的方式沉积在接触装置上，因而也就无须付出清除它的代价。

在本发明的另一种结构中，处理槽中的光源可设置在基板下方。特别当对太阳能模块的镀膜时具有这样的优点，即通过光作用可对镀膜过程产生正面影响，这例如在现有技术EP-A-542148中提及，是业内共知的。光源可设计成纵长形或管状并在必要时垂直于传送轨道延伸。

这些或其他的特征除了可从各项权利要求中得知外，也可从说明书和附图中得知。其中，单个特征分别可单独地或以组合的形式多个地在本发明的一种结构型式中和在别的领域实现，并代表有利的以及本身受到保护的结构，对所有这些结构都在这里申请予以保护。在中请内容分成的单个段落中以及中间标题中所作的说明在其普遍有效性方面不受限制。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意示出并将在下面予以详细说明。附图表示：

图1在传送方向内一根轴上的本发明接触装置的俯视图；

图2图1接触装置的放大图；

图3带有这种接触装置的电镀设备的侧视图。

具体实施方式

图1表示在传送方向内看作为接触装置的接触辊20的俯视图，该接触装置支承在一根轴30上并放置在一个象太阳能模块或印制电路板的基板16的上侧。从图1看出，在轴30上为一块基板16并排布置两个接触辊20，以使例如电接触的众所周知的较好的面分布。在由金属制成的或至少导电的轴30上的电接触是通过导体装置21来实现的。也可在匹配基板规格的情况下运送基板16的多个条，这样就可精确匹配地加工不同规格的基板。所以对传送轨道可并排配置多个输送辊，其中基板分别精确地平放在这些输送辊之间。这样就防止了基板的侧向移动。在这种情况下，在输送辊上的基板定位是这样的，即在这个范围内输送辊呈锥形，这可从图1看出。这样就实现了基板在输送辊上的定心和直的定向。输送辊的侧向凸出边缘防止了基板的大的移动。

接触辊20的精确构造可从放大图图2看出。接触辊20具有一个套筒22作为前述的管状部分。内孔23位于这个套筒22内，轴30通过该内孔延伸。由于内孔23的净宽明显大于轴30的净宽，所以形成间隙29。内孔23和轴30都是圆的，所以在基板16上存在不平度的情况下，接触辊20的套筒22例如可向上或向下运动该间隙29的尺寸，这尚待下面详细说明。

凸缘24大致垂直地从套筒22的中心区凸起。该凸缘外部过渡到具有一个加宽的和平坦的外侧27的外环26中。如图2所示，这里的接触辊20例如用铜之类的金属做成一体。通过套筒22的长度，防止了接触辊20在轴30上的太大的倾斜。由于套筒22本身的窄的或薄壁的结构，凸缘24和外环26可在保证防止倾斜以及通过外侧27保证有点宽的接触面的情况下达到轻型的结构。这点之所以特别重要，是因为接触辊20的重力对一个接触辊作用在基板16的上侧的力起着重要作用的缘故。

套筒22的两端被螺旋弹簧32卡住。螺旋弹簧32分别用距离窄的端34直接紧贴在轴30上，最好以传力连接和摩擦连接的方式牢固连接。这种连接还可通过轴30中的一个槽获得改善。螺旋弹簧32的簧圈向接触辊20或凸缘24的方向变大并卡住套筒22的外部区域。如图所示，该套筒在其外侧被削平，以便实现螺旋弹簧32的簧圈宽度的连续增加。螺旋弹簧32的簧圈用一个宽端36直接紧贴在套筒22上，亦即很靠近地置于凸缘24。螺旋弹簧32的簧圈在宽端36同样也可设计成以传力连接和摩擦连接的方式装在套筒22上，同样又是通过铣削一个槽而可改善这种连接。

接触辊20通过螺旋弹簧32弹性保持在轴30上导致了接触辊在向上偏移时不只是通过其重力重新向下移到紧贴到基板16上，而是也通过弹力。这样就可防止例如在基板16的一个棱边进入时接触辊20向上弹而短时间中断电接触，从而总是保持压紧。在这种情况下，这种压紧力是相当小的，以例保护敏感的基板。此外，通过这种弹性保持可防止接触辊20在纵向内移动，同时还有一定的活动性。但接触辊20在偏移后总是被螺旋弹簧32压回到图2所示的基本位置。此外，螺旋弹簧32承担接触辊20在轴30上和也在导体装置21和电源13上的电接触。

在相似接触装置或电镀设备情况下，如果要求接触辊在轴30上有较大的活动性，则可加大内孔23或间隙29。此外，还可设想在内孔23中布置一个例如具有径向弹性作用的弹簧机构来代替外部贴靠的螺旋弹簧32，也可以是一种很大弹性的泡沫材料等。这种泡沫材料可作为宽的套或呈软管状嵌在轴30和内孔23之间。在这种情况下，电接触例如又是通过图示的螺旋弹簧或通过泡沫材料的导电性或通过在接触辊20和轴30或导体装置21之间的架空连接导线来实现的。

接触辊20相对于轴30的可移动性除了用来补偿基板16上的不平度外，还用于通过一个示出的移动装置40来把接触辊升起。这种移动装置用一个钩状段至少从一侧、最好用两个钩对置地从两则钩到外环26下方并可使接触辊20从基板16强制升起。这可例如用于通过电源13的极性的转换来清除来自电解液14的在外环26上的不希望的镀层。

与现有技术的柔性接触辊相比，这种可活动支承的接触辊20虽然是刚硬的、但相对于基板是弹性的或可移动的，所以这种接触辊的优点是结构相当简单。很明显，图2的接触辊20可相当简便地用一块坚固的料制成或铸成。特别是这种接触辊本身没有包括任何活动部分。螺旋弹簧32的制造同样不特别费事。这也适于这两个部件在轴30上的安装。接触辊作为磨损部件必须经常更换而与其构造无关，所以接触辊的简便的和廉价的制造是意义重大的。

为了示出结构型式，图3还示出了整个电镀设备11。该电镀设备具有一个带电源13的处理槽12，该电源一方面连接在处理槽12的电解液14中的电极15上，另一方面又连接在导体装置21上。下输送辊18按熟知的方式方法布置在处理槽12中，基板16置于这些输送辊上并由它们进行输送。接触辊20则贴靠在基板16的上侧上。这样，如图1和图3所示，轴30就可通过传动轮38贴靠在输送辊18上并通过传动轮辊随着转动或被驱动。由于基板16精确地在输送辊18的轴和接触轮20的轴30之间延伸，所以输送辊18和接触轮20以相同的速度旋转。这样就可例如只须驱动输送辊18的轴。

此外，在基板16下方分别在电极15之间布置有光管42。另一方案是，也可在基板16上方布置光源。这些光管以用点划给出的辐射区辐射基板16的下侧，在这种情况下，基板最好是PV模块或太阳能模块。这样就可通过电镀电流的自产生来改善电镀效果，这例如可从EP-A-542148中得知。光源的光强是可控的，以便由此影响太阳能模块上的沉积率。波长可在400纳米和1100纳米之间的范围。光源也可是单个辐射器例如点状的或矩形的来代替光管。也可配置反射器来增强作用。此外可配置浸入的光管。

从图1还可看出，基板16完全在电解液14的液位下方即全部浸入其中。所以接触辊20的外环26也伸入电解液14中。在本发明的另一方案中，电解液的液位可以低一些，例如位于虚线示出的高度14’，所以正好可浸湿基板16的下侧，这样基反16的上侧就可保持干燥，因此接触辊20或其外环26没有电解液。

接触辊20除了有利地用于与基板16电镀电源13的电连接外，这些接触辊还可用来把一个保护电位加到基板上，例如加到作为基板16通过设备的太阳能模块上。保护阳极可作为消耗阳极构成。由此同样可防止腐蚀。所以这里不连接电源。太阳能模块在背面有一层铝层。如果通过接触辊20接触该铝层并通过导体装置21加一个保护电位，则可防止铝的溶解。在这种情况中，例如通过光管42来产生电镀电流是特有利的。

此外，保护阳极可离阴极或电极15有一定距离并与之平行布置。其可设计成可溶解的或非可溶解的。保护电位可借助保护阳极、也可借助接触辊20来施加。这可在剥离运行中进行，即在这种情况下，通过极性转换来去除不希望的镀层。不希望的镀层首先从接触辊20去除掉，在这里基板可用作对应电极。在接触辊的升起位置内，接触辊可作为保阳极用。此外，为了连续的、不间断的电镀作业，一个接触辊应始终贴靠在基板上。所以这些接触辊例如可交替地升起以去除镀层和降下以接触基板。

保护电位的施加可总体地、也可局部地进行调节或控制，这可例如通过一个或多个整流器来实现。这对成组的接触辊或甚至单个的接触辊也是适用的，所以也可有目的地进行镀层的去除，特别是在单个接触辊处。这样，其他的接触辊可继续地完成接触任务。

Claims (16)

1.基板(16)或扁材的处理设备，特别是用于基板的电镀设备(11)，在传送轨道上通过具有处理介质例如电解液(14)的处理槽(12)处理，该设备包括运送基板通过处理槽(12)的运送装置(18)和用于使导体装置(21)电接触到基板上或给基板供电用的接触装置(20)，其中该接触装置具有刚性的和封闭的连续表面或外侧(27)，以便抵靠在基板(16)上，以及具有基本上刚性的支承环(22)，该表面或外侧(27)安置在支承环(22)上或由该支承环构成，其特征为，所述支承环(22)具有贯通的内孔(23)，其净宽超过轴(30)的直径，在该轴上保持着所述至少一个接触装置，其中设置有所述表面或外侧(27)向导体装置(21)的柔性的或者说连续的永久电接触(32)。

2.按权利要求1的设备，其特征为，所述电接触(32)接触到轴(30)上。

3.按权利要求1或2的设备，其特征为，所述净宽比轴(30)的直径至少大5％，最好大10％左右，其中内孔(23)和轴(30)优选具有同类的或相同的横截面。

4.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，所述支承环(22)呈套筒状或管状并沿着轴(30)纵向延伸，其长度最好大于该轴的直径。

5.按权利要求4的设备，其特征为，所述接触装置(20)的表面或外侧(27)按照凸缘(24)的形式沿径向尤其在中心从支承环(22)凸出，其中最好在该表面或外侧上设置加宽部(26)和/或平坦部。

6.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，所述支承环(22)与表面或外侧(27)一起用同一种材料尤其用金属制成一体。

7.按前述权利要求任一项的设备，其特征为，所述柔性接触(32)做成弹性的，特别用于补偿支承环(22)相对于轴(30)的运动，优选用于补偿沿径向的运动。

8.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，所述支承环(22)的在轴(30)上的弹性或弹动保持装置(32)，其中该支承环在该轴上最好具有基本位置，在这个位置上，它大致同心地位于轴上，在支承环(22)从这个基本位置偏移时，保持装置(32)建立回复力或弹力。

9.按权利要求8的设备，其特征为，所述保持装置(32)可使支承环(22)沿轴(30)的纵向在该轴的确定的纵向部位上从该基本位置运动出来，且保持装置(32)在离开基本位置时最好建立反作用的力或弹力，以便返回到基本位置。

10.按权利要求8或9的设备，其特征为，所述保持装置(32)呈螺旋弹簧状在轴(30)的纵向范围内延伸，其中，侧面在支承环(22)旁，该保持装置贴在轴(30)上或以至少一个环绕的圈(34)与该轴连接并在侧面延伸中具有不断增大的圈(36)，这些圈保持地卡住支承环(30)的套筒状或管状的区段。

11.按权利要求10的设备，其特征为，两个这样的螺旋弹簧(32)从支承环(22)的管状或封套状的部分的两端分别相互离开地伸到轴(30)并与该轴连接或固定在其上。

12.按权利要求7和8以及9至11中任一项的设备，其特征为，所述柔性接触(32)构成保持装置。

13.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，为了接触装置从基板(16)的表面移去，在接触装置(20)上尤指在外侧(27)上作用着最好处于永久啮合中的移动装置(40)。

14.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，在基板(16)在传送轨道上传送的过程中，只是其下侧与处理介质(14)接触。

15.按前述权利要求中任一项的、尤其是按权利要求14的设备，其特征为，所述接触装置(20)放在基板(16)的上侧，最好只平放在上侧。

16.按前述权利要求中任一项的设备，其特征为，在基板(16)下方布置光源(42)，最好布置在处理介质(14)以内，而且光源(42)尤其设计成细长的或管子并在必要时横向于传送轨道延伸。

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