CN1379829A

CN1379829A - 用于向待电解处理的工件或对应电极供电的载体和用于电解处理工件的方法

Info

Publication number: CN1379829A
Application number: CN00814222A
Authority: CN
Inventors: 埃贡·许贝尔
Original assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-11-13
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: TW589409B; AU1379901A; WO2001027358A1; CN1262690C; HK1050918A1; US6695961B1

Abstract

本发明涉及一种用于向待电解处理的工件或对应电极供电的载体和用于电解处理工件的方法。本发明载体由至少三个互相平行地安置、纵长延伸的导电体组成,其中,一个第一导电体这样构成,使得工件或对应电极为了供给电流或机械固定可以直接或通过固定装置安置在其上;分别设置一个第二至第n个导电体,其中,第二导电体与第一导电体、第三导电体与第二导电体等分别通过至少一个有导电能力的连接部这样连接,使得:在第一导电体与第二导电体之间的连接部和第(n－1)个导电体与第n个导电体之间的连接部之间所存在的过渡电阻大小相同,并且第n个导电体与第(n－1)个导电体通过一个有导电能力的连接部大约在第(n－1)个导电体的中心连接;由电流源供给电流的装置设置在第n个导电体的至少一个端部上。

Description

用于向待电解处理的工件或对应电极供电的载体和用于电解处理工件的方法

本发明涉及一种用于向待电解处理的工件或对应电极供电的载体和用于电解处理工件的方法。

待电解处理的工件、例如印刷电路板与合适的对应电极一起与处理液接触。在电解金属化处理(电镀)中用阳极作为对应电极。在传统的电解处理中，工件及对应电极浸入处理液的浴中，并且产生通过工件及对应电极的电流。在大多数情况下，在工件的每一侧各相对地安置一个对应电极，以便能够处理工件的两侧。

为此，工件及对应电极被固定在合适的载体上。对应电极被固定地安置在浴槽中，而工件可拆卸地安置在纵长延伸的制品载体上并借助输送装置被逐槽输送到各个处理站内。在电镀时，工件在作为电解时的阴极，而对应电极作为阳极。相反，在电解蚀刻、清洁、打毛时以及在进行其它阳极处理(例如电泳处理)时，工件作为阳极而对应电极作为阴极。以下仅代表性地描述电镀的情况。但本发明也涉及工件作为阳极而对应电极作为阴极或在可逆向脉冲电镀中两者交替地作为阳极和阴极的情况。

通常，电解沉积在工件上的金属层必须以非常均匀的厚度被涂覆上。大多数情况下将多个单个工件固定在一个制品载体上。为了获得均匀的涂层，必须在进行处理时使所有工件承受基本相同的物理及化学条件。在此，一个很重要的因数是局部有效电流密度，因为它与沉积金属的量成比例。这就意味着，必须将固定在一个制品载体上的所有工件上的电流密度调整成基本相同。为此，必须在所有工件上作用相同的电解池电压(Zellspannung)，即，在各个工件表面和在处理浴中与工件相对的阳极表面之间测得的电压必须对于每个工件都是相同的。

在例如用于处理印刷电路板的生产设备中，制品载体与阳极载体跨过相当长的处理槽，因此通常具有数米的长度。因而所谓的电镀窗(印刷电路板的投影，印刷电路板相邻和额外部分相互叠置地装在固定于制品载体上的框架上)宽度很大。通过同时电镀多个印刷电路板可以使设备达到高的生产能力。在此类型设备中，施加在一个制品载体上的总的电镀电流必须被调整成很高的值，以达到印刷电路板的高电流密度并从而达到短的电镀时间。特别是在很大的设备中，其中也使用了带有很多装在其上的印刷电路板的长制品载体，所要求的电流很大。

电镀窗的宽度可达8米而高度可达1.5米。印刷电路板紧密地彼此相邻安置在设备中。所要求的印刷电路板电流密度例如达5A/dm²。如果借助这种设备用直流电对印刷电路板在整个表面上电解镀铜，则在印刷电路板每一侧流过的电流为80dm·15dm·5A/dm²＝6000A。由于通常印刷电路板的两侧被同时处理，在这种情况下流过的电流为12,000A。(在该计算中没有考虑，在印刷电路板中存在的贯通孔具有额外的面积。)在这样大的电流下，在制品载体中出现不可忽视的电压降，该电压降对于固定在将电流导入制品载体中的供电位置附近的印刷电路板而言很小，而在远离该位置处可以具有相当大的值(例如几百mV)，从而对于各个印刷电路板产生差别很大的电解池电压。在与印刷电路板相对安置的阳极上也有一个不可忽视的电压降，它是由于大电流通过阳极载体而产生的。因此，上述很均匀地电镀的目的只能很不完全地达到。

当使用可逆向脉冲技术(双极电流脉冲形式)时，会产生比上述更大的电流。在这种情况下，在进行处理期间电流交替地接通阳极和阴极。为了达到预定的电镀效果，必须将有效的阴极电流强度相对于额定电流强度进一步提高。典型的方式为，在约85％的时间内电镀并在约15％的时间内再退镀。如果要沉积与直流电处理时相同的金属量，则必须将电镀脉冲阶段中的电流强度提高一个在退镀阶段中流过的量值。在这种情况下，代替前述示例中的6000A或12,000A电流强度(使用直流电)，必须将电流强度调整成6900A或13,800A。

在EP 0619846 B1的描述中，由于制品载体上的电压降，在印刷电路板的固定位置之间出现电压降，由此在相邻印刷电路板的对应边缘之间额外形成各个局部的电解池。在两个相邻印刷电路板的彼此相对并通过一个间距隔开的边缘区域中，其中一个起到局部阳极的作用，另一个起到局部阴极的作用，并具有一个电解池电压。这导致作为局部阴极的边缘区域比相邻的作为局部阳极的边缘区域更强地金属化。在测量时，由于这种效应造成的镀层厚度差为20％或更多。

过去曾尝试通过以下措施来避免上述缺点：

在EP 0610846 B1的描述中，分别通过减小总电流、通过提高金属导电轨及框架支撑杆的导电能力和/或通过增大导电轨及框架支撑杆的横截面，可以减小阴极导电轨(制品载体)和用于固定印刷电路板的框架的支撑杆上以及阳极载体上的电压降。但也指出，在减小电流密度时必须延长电镀时间，因此，这种措施妨碍电镀设备的经济性。可以通过用铜代替通常所用的优质钢来改善材料导电性。但在电镀设备中使用铜会产生更严重的腐蚀倾向，以致在阳极触点上以及印刷电路板触点上出现额外的无控制的电压降。因此，具有大约低40倍的导电能力的不锈铜是优选材料。增加供电结构元件的横截面是通常不能在任意范围内实现，特别是在使用优质钢时，因为其比重大。此外，由此产生非常高的材料费用。该文献所给出的其它可用来克服前述缺点的措施基本上是，从两端出发将电流供给制品导电轨和阳极导电轨内。这尽管将导电轨端的电压降减小一半，但同时带来新的不确定因素，因为触点位置上的电流通过可拆卸的触点输入导电轨中到达电镀物上。由于污染及腐蚀而在这些触点位置上形成大小不同的电阻。因此，在具有较低电阻的触点上流过较大的电流，因而该触点可能因为过热而完全损坏。此外，在两个可拆卸式触点中的一个发生损坏时，从电流源通到电解槽的电缆存在由于正常的导体横截面过载而剧烈燃烧的危险。由于存在这种危险，导电体通常根据整流器额定电流确定尺寸，尽管在无故障运行时每边只流过额定电流的50％。在这种情况下的缺点是，成本增大并且这种导电体的布置要求较大的结构空间。

由于这些缺点，在所述文献中建议，从一侧向制品载体输入电流，从另一侧向阳极载体输入电流，而且在对印刷电路板进行电解处理期间供电位置至少一次变更到至少阴极导电轨和/或阴极框架支撑杆中。通过这种方法，特别是可以避免在相邻印刷电路板的边缘区域中出现大的涂层厚度差，而不必须采取不利的措施以降低阴极导电轨或架框支撑杆上的电压降。

上述问题的另一解决方案在DE 2951708 C2中给出。其中描述的装置用于自动调节电镀浴整流器的分电流强度，其中这种调节既可涉及阴极电流，也可涉及阳极电流，也可以同时调节其二者。为此，调节系统针对每一分流回路具有一个测量电阻，其位于一从该分流回路任意选择出的基准电流回路中并通过微分放大器与每一剩余的测量电阻配成对。该微分放大器的输出端连接在控制晶体管的基极上，控制晶体管位于除基准电流回路外的所有分电流回路中，但该基准电流回路包括一个附加电阻，它与控制区域中心的控制晶体管具有相同的电阻。在这种情况下，各工件的电流强度分别由控制回路单个调节。通过这种自动调节可以在很大程度上避免各个工件上的电流密度不同。但这种方法的缺点在于，为了实现单个的电流回路及控制回路，必须在设备技术上投入很多。

在EP 0 308 636 B1中描述了另一种用于均衡分电流以改善涂层厚度分布的解决方案。为此，与电解总电流回路的分流回路中的电解电阻串联接入一个不可调节的无源附加电阻，在这样形成的串联回路中分电流的大小由附加电阻确定。这种解决方案与DE 29 51 708 C2中所描述的电路相比成本较低。但其不能使分电流完全均等是不能被接受的，特别是如果由该附加电阻引起的额外的功率损耗很小。否则就在附加电阻上产生非常高的功率损耗，这相应地导致能量消耗增加。

DE 4041598 C1描述了另一种用于平衡制品载体上每一部分的电解池电压的解决方案。其所公开的装置具有两个阳极导电轨和一个阴极导电轨，该阴极导电轨在电解浴容器的一侧与供电装置接通，阳极导电轨在电解浴容器的另一侧额外串接。两个阳极导电轨的横截面一样大，阴极导电轨的横截面与每一个阳极导电轨的横截面之比至少为1.7∶1.0或更大。该解决方案也因为前述理由是不利的。

除了上述问题(制品载体和阳极载体上的电压降)之外，在使用脉冲技术时，印刷电路板上的电流极快速地极化和退极或极性改变，这产生另外的问题：要求达到很快速地提高电流。通常要求电流上升时间为每1000A最多100μs。在浸浴设备中阳极载体脉冲幅度最高达7000A。在常见配置形式中阳极安置在印刷电路板的两侧，因此在制品载体上出现高达14,000A的脉冲幅度。这样，主要目标就是使脉冲上升时间小于0.25ms。即使供电装置、制品载体及阳极载体等的电感绝对小，对于这样高的电流交变速度它们也具有非常有效的电感L。一个感应回路的时间常数T(Tau)这样得出：

T＝L/R，其中R及L是总回路的欧姆电阻及感应电阻，电流上升时的小的时间常数要求小的感应电阻。

为了说明在一个使用脉冲技术运行的电镀设备中的状况，参考图1。在该图的上半部分，示出制品载体70以及固定在该制品载体上的六个分别标以参考标号101，102，103，104，105及106的印刷电路板。印刷电路板通过触点/固定位置12供电。制品载体在制品载体容纳部25及26上安放在其中含有处理液的容器的边缘上(未示出)。制品载体通过制品载体容纳部26被供给电流I。同样示出流向各个印刷电路板101至106的电流I₁，I₂，I₃，I₄，I₅及I₆。

在图1的下半部示出该装置的一个简化的等效线路图。制品载体上的每一个区段被流向一个确定的印刷电路板10_i的电流流过，该区段相当于一个附加的欧姆电阻R_i和一个附加的感应电阻L_i。此外，在真正的电镀区域之外的电流导线总欧姆电阻R_z及感应电阻L_z对所有印刷电路板起作用。

各个制品载体区段中的欧姆电阻R₁，R₂，R₃，R₄，R₅和R₆以及感应电阻I₁，I₂，I₃，I₄，I₅和I₆相互叠加。例如对于印刷电路板106，所有的欧姆电阻R₁至R₆及所有的感应电阻I₁至I₆都起作用，而对于印刷电路板101上的电流上升时间，只有在制品载体与该印刷电路板接触的区域内的欧姆电阻R₁和感应电阻L₁起作用。因此，在实际中这样将脉冲电流输入制品载体内时，安置在远离供电位置处的印刷电路板的电流上升时间比靠近该供电位置处的印刷电路板的电流上升时间显著增大。根据制品载体的配置以及印刷电路板的安置方式，增大的幅度可达3倍。

出现在各个印刷电路板上的差异是不利的，因为电镀结果主要取决于电镀电流的脉冲形式。由于在所示出的安置方式中印刷电路板上的时间常数T不同，因此电镀结果显著波动，这是应尽可能避免的。此外，电镀时的脉冲边缘应该尽可能陡。

因此，为了平衡电镀结果的差异并保持电流上升时间尽可能小，脉冲电流最好从两个制品载体容纳部25及26上输入。这样，由于制品载体中的欧姆电阻及感应电阻R_i及L_i而出现的差异减半。缺点是，出现从两端供应电流时所产生的问题，这在前面描述过。特别是较粗的供电电缆使费用和结构空间需求提高，或者如果不使用较粗的电缆，则在损坏的情况下或在制品载体供电位置上的触点上的电阻更多地增大的情况下，燃烧的危险更大。此外，从脉冲整流器装置到电解浴容器相反侧的电缆输电很费事。此外，通常两倍粗的供电导线在每个阴极侧以相同的长度铺设至脉冲发生器，以便一方面进一步使欧姆电阻及感应电阻均匀化，另一方面达到制品载体的供电位置。这种措施也成本很高。

前述用于克服公知设备中的缺点的实施形式不仅遇到由于欧姆电阻及感应电阻而在制品载体上出现的缺点，同样在阳极导电轨上欧姆电阻及感应电阻也其作用，这样，对各个印刷电路板的电镀起作用的感应电阻的大小及其在各个印刷电路板上的差值比前述分析结果更加增大。

因此，本发明要解决的问题是，避免已知设备及方法中的缺点，并且特别是找到合适的手段以使对工件的电解处理达到尽可能均匀。这些手段还应该保证，这种处理不仅在使用直流电时、而且在使用脉冲方法时都可以使处理结果的波动幅度小。在采用脉冲方法时，流入所有工件中的脉冲电流应具有很小且大小相等的时间常数T，例如在低于T＝1ms的范围内。

通过权利要求1所述的合适的、用于向待电解处理的工件或对应电极供应电流的载体可以解决该问题，或者通过将该载体与 13所述的另外的载体组合以及通过权利要求14所述的方法解决。本发明优选实施形式在从属权利要求中给出。

本发明载体由至少三个互相平行地安置、纵长延伸的导电体组成，其中：

a、一个第一导电体这样构成，使得工件或对应电极为了供应电流或机械固定而能够直接或通过固定装置安置在其上，

b、分别设置一个第二至第n个导电体，其中第二导电体与第一导电体、第三导电体与第二导电体等等分别通过至少一个有导电能力的连接部这样连接，使得：

i、在一方面为第一与第二导电体之间的连接部、另一方面为第(n-1)个与第n个导电体之间的连接部之间所存在的过渡电阻大小相等，并且

ii、第n个导电体与第(n-1)个导电体通过一个有导电能力的连接部大约在该第(n-1)个导电体的中心连接，并且

c、在该第n个导电体的至少一个端部上设置由电流源供给电流的装置。

通过本发明载体可以在进行脉冲式运行时使电流脉冲达到尽可能大的边缘陡度，因为寄生电感的分量被降低到一个很小的值。

在脉冲运行中与边缘陡度同样重要的是，在每个载体上的每个位置上、从而在每个工件上均匀的脉冲形式和脉冲幅度。这可以这样达到：借助所选择载体结构，其具有从第n个导电体向第(n-i)个导电体在中间输入电流的位置、优选在两侧从第二导电体向第一导电体输入电流，通过使载体中的电流流动建立一种对称关系，其中同时避免了在两侧从电流源通过触点位置向载体输入电流，并且利用了在一侧供电的优点：

—在准备供电电缆时费用低从而成本也较低；

—在监视容器边缘上的制品载体容纳位置上的电触点接通时没有问题；通过提高所作用的电压可以探测由于触点腐蚀或脏污引起的过渡电阻增大；因而可以避免电缆燃烧的危险；不会出现供电电缆横截面上的过载。

通过将载体中的电流调整为对称状况，可以自动产生在所有工件上近乎相同大小的电解池电压和近乎形状相同的脉冲，因为通过反向进行的中间供电平衡了导电体中的导电段的欧姆电阻和电感。通过这种方法使得在所有位置上的脉冲形状及脉冲幅度近似相同。此外，这种安置方式允许在采用脉冲技术时将大电流电缆扭转以平衡线路电感，直到到达工件载体以及对应电极载体上的大电流触点上。在实际中，制品载体及相应的对应电极载体的供电位置之间间距通常为大约250mm。在传统的从两侧供电的载体结构中，该间距至少要增大到载体长度，也就是若干米。

在采用脉冲技术时，上述安置在中心的相邻导电体间连接部也可以略偏移离开整个载体的供电位置，例如移开载体总长度的25％。由此可以达到所有工件上的脉冲形状的最佳化的均等性。在使用直流电时这种中心偏移是不必要的。

在一个优选实施形式中，可以在载体中设置三个互相平行安置、纵长延伸的导电体，其中第二导电体与第一导电体通过有导电能力的连接部大约分别在该第一导电体的两端上连接，第三导电体与第二导电体通过一个有导电能力的连接部大约在该第二导电体的中心连接。在这种情况下供给电流的装置设置在第三导电体的至少一端上。这些电连接部具有不可避免的过渡电阻，它们由于对称性应该是大小相同的。

在另一优选实施形式中，载体只由一个第一和一个第二导电体组成，其中这两个导电体互相平行地安置并且纵长延伸。在此，第一导电体这样构成，使得工件或对应电极为了供给电流并且机械固定而能够直接或通过固定装置安置在其上。第二导电体与第一导电体通过有导能力的连接部大约在第一导电体的中心连接。由电流源供给电流的装置设置在第二导电体的至少一端上。

导电体优选作为用有导电能力的材料制成的导电轨构成，特别是用金属制成。因此，可以达到一种稳固的固定装置结构，其用于将通常很重的工件及对应电极固定到载体上，特别是可以由于大的传导横截面而使载体的导电体中达到小的线路电阻。当然，各个导电体也可以以电缆的形式构成，特别是第n个导电体，特别是如果该载体是为对应电极而设置的。在这种情况下，可以借助电缆大致在相邻载体的中心在电流源前面形成一个固定连接。

在一个特别的优选实施形式中，本发明载体包括一个第一、一个第二和一个第三导电轨。在这种情况下，第一导电轨这样构成，使得工件或对应电极为了供应电流和机械固定而可直接或通过固定装置安置在其上。第二导电轨与第一导电轨通过有导电能力的连接部大约分别在第一和第二导电轨的端部上连接，第三导电轨与第二导电轨通过一个有导电能力的连接部大约在第二导电轨的中心连接。特别是第三导电轨在需要的情况下也可以用电缆来替换，特别是在该载体用于固定对应电极时。在这种情况下，该电缆最好以其一端固定在与第二导电轨的连接部上。如果该第三导电体是一个导电轨，则它与第二导电轨之间的电连接部大约在该第三导电轨的中心形成。在该第三电轨的至少一个端部上设置由电流源供给电流的装置。为了提高载体的稳定性，除了有导电能力的连接部外，还可设置不导电(绝缘)的连接部。

通过这种具有三个导电轨的简单安置方式，载体中的有效欧姆电阻及感应电阻被降到最小，这使得工件中脉冲的边缘陡度和幅度具有合理小的差异。

载体也可以由至少两个导电体构成，那么第二导电轨与第一导电轨通过有导电能力的连接部大约在第一和第二导电轨的中心连接。在这种情况下由电流源供给电流的装置设置在第二导电轨的至少一个端部上。

借助本发明载体的另一种构造，同样可以实现载体中的对称的电流分布，使得在所有工件上出现很均匀的状况。

如果阳极可以固定地保留在电解浴中，则可以利用本发明的一种特别经济的实施形式。这是例如在使用不可溶的阳极时或者当阳极材料自动通过相应的供料装置送入钛笼形线圈内时给出的。在该变型方案中，来自电流源的电缆或导电轨可以直接用螺栓连接在阳极的导电轨中心。

载体的导电轨最好以扁平型材的形式构成，它们在可导电的连接部之外的区域内通过电绝缘互相隔开，在这些区域内不设置连接部。在这种情况下，这些电连接部可通过接合方法形成。按这种结构，本发明载体的制造非常简单，例如可通过将扁平型材和位于其间的例如塑料制成的绝缘层相互叠置。这种塑料层最好非常薄，例如2mm，以最小化寄生电感。各个导电轨例如通过焊接、摩擦焊接或钎焊或通过螺栓或铆钉互相连接，其中在这些位置上形成电连接部。

在一个可替代实施形式中，导电轨也可以通过用一块可导电的金属块成形切割形成，例如通过水切割。

最好一个载体的两个或三个导电轨基本上具有相同的长度并且以一致的面相互紧密贴靠地安置。第n个导电轨可以特别是这样构成，使其用于将载体机械固定在电解浴容器上，因此，它比其余导电轨略长地构成。例如可以将支承面和电气接触面设置在这个导电轨上，这些面与容器的的容纳部一致，制品载体安放在这些容纳部上或者对应电极固定在该槽壁上。

为了在电解处理站中使用，可以将本发明载体用于固定及电触点接通工件并且使用一个传统的对应电极座。或者也可以，将本发明载体用于固定及电触点接通对应电极并使用一个传统的制品载体用于固定及电触点接通工件。特别有利的是，根据本发明将至少一个由三个导电体组成的本发明的第一载体与至少一个第二载体组合，其中该第二载体由至少两个导电体组成，其中：

a、至少一个第一导电体这样构成，使得工件或对应电极能够为了供给电流和机械固定而直接地或通过固定装置安置而其上，

b、至少一个第二导电体与该至少一个第一导电体通过一个有导电能力的电连接部大约在该至少一个第一和第二导电体的中心连接，

c、由电流源供给电流的装置设置在第二导电轨的至少一端上。

借助最后所述的实施形式可以实现特别有利安置：通过将第一载体中的电流从端部输入到第二及第三导电轨内，工件或对应电极固定在该导电轨上并且电触点接通，并且在第二载体中从中心输入，使相对于待处理物及对应电极的固定位置长度不同的电流路径得到很大程度的补偿，由此可以达到进一步的均匀化。

本发明用于电解处理工件的方法包括以下步骤：

a、将工件固定在一个本发明的第一载体上，该载体最好由三个导电轨组成。

b、将对应电极固定在至少一个本发明的第二载体上，该载体最好由两个导电轨组成。

c、将工件载体和对应电极载体安放在一个处理液容器的槽边缘上。

d、在此将工件和对应电极浸入处理液中。

e、将由一个电流源产生的电流、最好为脉冲电流通过载体上的供电装置传导给工件和对应电极。

为了详细解释本发明，参考以下附图。图中示出：

图2a以侧视图示意描述一个用于工件和阳极的本发明两层载体；

图2b以侧视图示意描述一个用于工件和阳极的本发明三层载体；

图3示意描述一个现有技术载体上的电压及电感情况；

图4示意描述一个本发明载体上的电压及电感情况；

图4a示意描述一个三层载体的一半；

图4b示意描述一个两层载体的一半；

图5a一个本发明三层载体的立体图；

图5b一个本发明两层载体的立体图；

图6以俯视图示意描述一个三层载体的一种实施形式；

图7以俯视图描述图6所示载体上的电连接部13和14的一种

实施形式；

图8从端面看到的图6所示载体上的电连接部13和14的另一种实施形式；

图9以俯视图示意描述一个两层载体的一种实施形式；

图10示意描述从端面看到的工件框架支撑杆在图9所示载体上的固定；

图11描述从端面看到的工件框架支撑杆在一个载体上的固定；

图12描述从端面看到的阳极笼形线圈在一个两层载体上的固定；

图13描述从端面看到的阳极笼形线圈在一个两层载体上的固定。

图2a及2b所示是本发明载体的两种实施形式的侧视图。例如三层载体1(图2b)可用于固定工件并向工件供应电流，载体2(图2a)可用于固定阳极并向阳极供应电流。当然，这些载体也能使用在工件的阳极处理中，在这种情况下载体2用于固定阴极并向阴极供应电流。此外，三层载体也可用于接纳对应电极，两层载体用于接纳工件。该两个载体在一个电解池中互相组合并且互相面对地安置在该处。在这种情况下，为了同时处理工件的两侧，还在载体1的与载体2相背的一侧为载体1配置一个第二载体2。该两个单个的载体还可在电解槽内与传统的载体或符合本发明的其它载体相组合。

该两层载体2具有一导电轨3和一导电轨4，它们彼此面对地安置。导电轨3和4例如用铜或优质钢制成，可能具有铜芯线，并且作为扁平型材例如具有100mm×20mm的横截面构成。

载体2的导电轨3用于通过固定位置5上的阳极悬挂装置60将阳极机械固定。电流也经由该固定位置传导到阳极上。

导电轨3通过连接部6与导电轨4这样连接，使得在此位置形成一个有导电能力的连接部。在图12中示出该导电轨安置方式的一个剖面图。例如，该载体2可以通过将两个金属制成的扁平型材上下叠置、中间安置塑料带以使两个导电轨相互绝缘并且在电连接部上用螺栓连接来制成。为了提高机械强度，可以设置其它的螺栓连接，它们与导电轨3及4电绝缘，以便不产生额外的触点接通位置。

导电轨4通过一个外部的导电体与一个外部的供电流装置连接，(两者都未示出)。为此，在导电轨4一端上的位置7上制成一个用于连接外部导电体的电气触点，载体2在该位置7上安放在容器边缘上的制品载体容纳部29上。该载体在另一端同样安放在容器边缘80上的一个载体容纳部30上。电气触点例如可通过供电电缆与导电轨之间在位置7上的螺栓连接形成。如果必须将载体运送到设备中，则需将用于载体的导杆装在容器边缘上，载体可被安放在该导杆上。

在实际运行中，电流I首先经由导电轨4的区域8流到连接部6，从这里经由连接部流向导电轨3并且从导电轨3流入阳极的电气接触和固定位置5。通过将连接部6大约安置在该导电轨3的中心，则在该阳极上的各个电解池电压大约对称分布。在此，由于导电轨3中有电流，在外侧区域中固定在固定位置5’及5”上的阳极当然比大约在导电轨中心固定在固定位置5’”附近的阳极具有更大的电压降。但对于固定在固定位置5’及5”上的阳极电压降是相同的。此外，固定在固定位置5’及5”上的阳极与固定在固定位置5”附近的阳极的电压降差相对较小(是现有技术中的一半)。因此，在阳极上得到很均匀的状况。特别是当组合了如图2b中所示的第二载体时，则在所有的工件上出现相同的电气条件。

如果载体2使用在脉冲电流方法中，则各个导电体中的电感起作用。与电感相应的感应电阻表现得如同欧姆电阻(附加以串联方式连接的感应电阻)。因此，上述考虑也适用于感应电阻。

图2b中所示的三层载体1由导电轨9、导电轨10及导电轨11组成，它们被安置成上下叠置的方式。导电轨9可用于通过固定位置12上的框架支撑杆机械式固定工件。此外，电流经由这些固定位置流入工件。导电轨9与导电轨10通过设置在两个导电轨端部上的导电连接部13及14连接。另外的导电轨11平行于两个导电轨9和10安置，并且与导电轨10在大约处于中心的连接部15处连接。

载体1的导电轨9、10及11也用铜或优质钢制成，并且也可以作为扁平型材构成。为了制作该载体，首先可将带有绝缘层、例如导电轨间的塑料带的各个导电轨上下相互堆叠，然后将三个导电轨在连接部13，14及15上这样连接，使得在这些位置上形成导电连接。为此可以将这些导电轨再以螺栓连接，但也可以通过铆接、焊接或钎焊相互连接。在另一种替代方法中，该载体也可以用整体金属块通过成形切割来制成。例如可以通过水切割制成导电轨间的中间空腔，这样就可以用整块材料来制造该载体。

在运行中，电流通过外部导电体在位置16上被导入导电轨11中，载体1也在该位置上安放在容器边缘80上的制品载体容纳部25上。该载体在另一端同样安放在容器边缘上的一个载体容纳部26上。电流经由导电轨11的区域17流入电连接部15，然后从此处进入导电轨10内。接着，电流可以经由两个区域33’和33”流向电连接部13和14，然后从此处进入导电轨9内。

通过这种特殊的供电形式，位于固定位置12’和12”附近的工件被以同样的方式对待，因为从电流源到这些位置的电压降是相同的。相反，导电轨9中的电压降在大致处于该导电轨9中心的固定位置12’”上略大于位置12’和12”上的电压降。但其差别相对较小。

如果将该两层的载体2与三层的载体1组合，则得到一种特别有利的安置方式。在该三层载体1的导电轨9中(图2b，向被处理物供电)，其电压从导电轨外边缘向内侧衰减，即，相对于两层载体2中的导电轨3(图2a)反向180°。因而出现欧姆电阻及感应电阻的几乎完全补偿。在这种情况下，各个工件上的电解池电压被以最佳方式均匀化。

为了进一步解释在将两层载体与三层载体组合的情况下使工件上的电解池电压被有利地均匀化，参考图3、4、4a及4b：

在图3中，示意性示出一个电解槽中与传统载体组合形成的一个载体组合上的电解池电压。为一个作为阴极的制品载体70在两侧相互面对地各安置一个阳极载体71’和71”。在这种属于现有技术的安置方式中，基于开头所述原因，最好分别在制品载体和阳极载体的两端与电流源连接。这在图中用箭头及标记I或I/2来代表。流过阳极载体的电流分别是通过制品载体的电流量的一半。为了估计载体中的电压降，在该载体端部上作用一个电压U＝2.0V。在载体的一半上的电压降的值例如为ΔU＝100mV，如果同时制品载体每单位长度欧姆电阻是阳极载体每单位长度欧姆电阻的一半大小。这样，安置在制品载体端部的工件上的电解池电压为U＝2.0V，安置在制品载体中心的工件上的电解池电压则只有U＝1.8V。该差值导致在电解处理时在工件上出现显著差异。

如果进一步假设，在典型的应用情况下载体的电感L在一个相当于载体一半的区段上达到ΔL＝0.2μH，则在通过大致固定在制品载体中心的工件封闭的电流回路中载体中的电感达ΔL≈0.4μH。对于大约固定在制品载体端部上的工件，对应的值近于零。由于这种差别，脉冲上升时间常数及衰减时间常数受到显著影响。因此，由于这种原因也造成同一载体上的工件的工艺参数波动。

在根据本发明将一个两层载体2与两个三层载体1’及1”组合的情况下，得到图4所示的状况：

在这种情况下也形成两个半电解池，但具有一个三层的阳极载体1’，一个两层的制品载体2和另外一个三层的阳极载体1”。阳极载体及制品载体中的欧姆电阻与所通过的电流量的关系例如这样确定，即，使得在一个载体的一半长度区段上的电压降为ΔU＝0.1V，但在该三层载体的第二个导电轨产生一个较大的电压降(ΔU＝约0.15V)。在载体上作用一个大小为U＝2.15V的电压，以这样补偿该三层载体的第二个导电轨中的电压降，使得可与图3所示现有技术相比较的电解池电压达到1.9V的大小。

从图中可清楚地看出，大约固定在制品载体2中心M处的工件被作用一个大小为U＝1.9的电解池电压。大约固定在制品载体端部E’和E”处的工件也是同样情况。

电感基本也是相同情况。为了估算电感，参考图4a和图4b，其中给出各个导电轨区域的电感。

图4a示意性示出一个三层载体的一半，其由三个导电轨9，10及11组成。整个载体通过在一个垂直于三个导电轨的纵向位于上方拐点A’上的平面上镜像构成而产生。电流在一端供应给第三导电轨11(通过用A标记的位置上的箭头代表)。认为，区段AB，AB’及AA’的电感分别为L_AB≈0.25μH，L_AB’≈0.18μH及L_AA’≈0.09μH。

图4b示意示出一个两层载体的一半，由两个导电轨3和4组成。整个载体通过在一个垂直于两个导电轨的纵向位于上方拐点A’上的平面上镜像构成而产生。电流在一端供应给第二导电轨4(通过用A标记的位置上的箭头代表)。认为，区段AB及AA’的电感分别为L_AB≈0.15μH及L_AA’≈0.075μH。

如果依图4所示将该三层载体与该两层载体组合，则在将电流源连接在M处时对于固定在不同位置上的工件得到以下电感值：

对于固定在M处的工件：

L₁≈(0.15+0)μH＝0.15μH

对于固定在E’处的工件：

L₂≈(0.075+0.2)μH＝0.275μH

对于固定在E”处的工件：

L₃≈(0.075+0.2)μH＝0.275μH。

相反，如果将电流源位置E’处连接在载体上时，则在各回路中的电感得到如下值：

对于固定在M处的工件：

L₁≈(0.25+0.075)μH＝0.325μH

对于固定在E’处的工件：

L₂≈(0.18+0.15)μH＝0.33μH

对于固定在E处”的工件：

L₃≈(0.09+0.075+0.075+0.2)μH＝0.44μH。

据此，当在M处供给电流时，有效电感的最大差值为ΔL≈0.125μH，在E’处供给电流时，最大差值为ΔL≈0.115μH。

这样，在使用传统的载体用于工件及阳极时，将大约固定在制品载体中心的工件相对于大约固定在制品载体端部上的工件的电感差调整到ΔL≈0.4μH，而在使用本发明载体时，仅产生ΔL≈0.125μH及ΔL≈0.115μH的差值。该较小的差值导致各个工件上的脉冲上升时间常数和衰减时间常数的差值明显减小，从而，如果使用本发明的载体，则在电镀时得到更加均匀的效果。

在图5a及图5b中，以立体图示出一个三层载体1(图5a)和一个两层载体2(图5b)的实施形式。图5a中所示的三层载体、例如一个制品载体，由三个导电轨9，10和11组成，它们是例如用优质钢制成的扁平导电轨。导电轨9用于固定工件。为此设置了合适的固定位置12。这些导电轨通过连接部13，14及15顺序地相互电连接。电连接部15最好安置在导电轨10和11的中心。但该连接部也可以向两个导电轨的远离供电位置16的端部偏移，例如移动导电轨10总长度的25％。除了在上述电连接部之外，导电轨彼此之间互相绝缘。为此，可以将一个塑料绝缘层置入中间空腔21，22’及22”中。可以借助电绝缘的接合方法使该载体在机械特性方面被进一步加固。

在一个优选实施形式中，三层载体1的导电轨11比两个另外的导电轨9及10更长地构成，因此在端部上突出到外面。突出的端部23和24用于例如在载体容纳位置25，26上将载体支承在一个处理容器的边缘上。在这些位置中的一个(供电位置16)上，也设置了一个用于连接外部电流源的电气触点，这样，当将制品载体安置在容器边缘上时，电流接通。

图5b中所示的两层载体2、例如一个阳极载体，由导电轨3和4组成。在这种情况下，阳极座被固定在导电轨3上。相应的固定位置用参考标号5表示。在这种情况下这两个导电轨也最好用扁平型材状的铜或优质钢制成。这两个导电轨大约在中央位置相互电连接。此外，在两个导电轨之间设置了中间空腔34’和34”，中间空腔中可以设置例如用塑料薄膜构成的绝缘层。

导电轨4比导电轨3具有更大的长度并且在两端突伸出去。突出的端部27和28用于将载体2固定在一个容器边缘上。用参考标号29，30表示的载体容纳位置中的一个作为电气触点。

在图5a及图5b中所示的两个载体1和2可以按照图示的方向安放在一个容器边缘上。在这种情况下，用于固定工件和阳极并与其电气触点接通的导电轨3及9被安置在加长的导电轨4和11的上方。这些载体也可以按相反方向使用，其中承载有工件和阳极的导电轨向下悬吊。

在图6中以俯视图示出一个三层载体1的另一替代实施形式。在这种情况下，用于将载体支承在容器边缘上的导电轨11安置在另外两个导电轨9和10的中间。这样，以简单的方法使这种安置形式在重心上达到平衡。在导电轨9和10之间形成的连接部13和14电绝缘地跨接导电轨11。电流在用箭头标示出的位置(I)上被供给到导电轨11中。图6中的其余参考标号相应于在图5a及图5b中所给出的参考标号。

为了实现跨越导电轨11的导电轨9和10之间连接部13和14，例如在图7中所示的具体解决方案是合适的。该图以剖面图示出连接部13和14。在图7中可看到导电轨9，10和11的部分结构。导电轨9和10位于导电轨11的两侧。一个螺栓连接用作导电轨9和10之间的电连接部。为了使该电连接部不与导电轨11电气接通，该连接螺栓电绝缘地安置在导电轨11中。例如一个有导电能力的隔离衬套31和一个绝缘电的隔离套筒32用于此。这种螺栓连接设置在导电轨9和10的两端部。也可以在每端部上设置多个螺栓连接。

在图8中示出另一实施形式的一个三层载体1从端面看去的横截面，其由三个导电轨9，10和11组成。导电轨9还用于固定工件或阳极。在本实施形式中可看到用于工件的框架支撑杆50。导电轨10与导电轨9相对安置并且与之平行。这两个导电轨只在其端部上借助以有导电能力的连接片形式构成的电连接部13和14相互连接。另一个电连接部15从导电轨10出发连接在位于导电轨9和10之间的导电轨11上。该载体可借助导电轨11支承在一个容器的边缘上(见箭头)。通过支承同时导入电流。

图9以俯视图示出一个两层平衡制品载体2的一个实施形式。导电轨3这样长地构成，使其可以跨越一个电解槽的整个宽度。该导电轨可以在两端支承在处理容器的边缘上。电流I在位置7上输入到该导电轨内。两个另外的导轨4’和4”仅代表一个其自身错开的第二导电轨，它们通过连接部6与第一导电轨3电连接。在这种情况下，一个螺栓连接用于此，它也产生必要的机械加固作用。工件可以通过固定位置5安置在导电轨4’和4”上。可以为导电轨设置其它电绝缘的连接部，以提高机械稳定性。

通过将两个导电轨4’和4”相对于中间导电轨3侧向偏移使该载体保持平衡。为此，工件可以按图10所示方式固定在导电轨4’和4”上。在图10中示出从侧面看到的图9所示安置方式。安置在固定位置上的工件框架支撑杆50分别朝向中心弯曲，这样，工件在载体2下方悬挂在重心位置上。

图11示出从端面看到的一个两层制品载体2的另一个实施形式。支承在容器边缘上的导电轨3通过一个位于中心的连接部6与导电轨4这样连接，使得导电轨4悬挂在导电轨3下方。工件的框架支撑杆50又固定在导电轨4上。由此同样可以实现一种平衡的安置形式。

图12示出从端面看到的一个两层阳极载体2的另一个实施形式，其具有导电轨3和4。这两个导电轨在中心通过一个有导电能力的连接部6连接。导电轨4在容纳部29和30上固定在容器边缘上。阳极悬挂装置60位于导电轨3的表面上，阳极或阳极笼形线圈200固定在阳极悬挂装置上。

图13示出从端面看到的一个两层阳极载体2的另一个实施形式，其具有导电轨3和4。其它参考标号相应于图12中所给出的参考标号。与图12中所示实施形式的不同之处在于，导电轨3安置在导电轨4上方。

上述载体用于固定并电气触点接通阳极或作为阴极接入的对应电极，并且用于固定并电气触点接通工件。所述载体及其组合特别适合用于印刷电路板制造技术中。为此，印刷电路板按已知方式直接固定在本发明制品载体上或者固定在框架上并将框架固定在本发明制品载体上。制品载体连同框架及印刷电路板一起根据预先规定的处理图案被送到各个处理站并被支承在相应处理容器的边缘上。在此，带有印刷电路板的框架浸入处理液内。为了电解处理印刷电路板，当制品载体被支承住时，容器边缘上的制品载体容纳部上的一个电触点闭合。阳极载体同样固定在容器边缘上并且为了供给电流而固定地与供电装置连接，或者如同制品载体一样通过触点与供电装置连接。

参考标号1，1’，1” 三层载体2 两层载体3，4，4’，4” 两层载体2的导电轨5，5’，5”，5’” 两层载体2上的固定位置6 两层载体2上的电连接部7 两层载体2上的供电位置8 导电轨4中的电流通过区域9，10，11 三层载体1的导电轨9’，9” 一个四层载体的导电轨1 2，12’，12”，12’” 三层载体1上的固定位置13，14，15 三层载体1上的电连接部16 三(四)层载体1上的供电位置17 导电轨11中的电流通过区域18’，18” 一个四层载体的导电轨19 一个四层载体的导电轨20 一个四层载体的导电轨21 导电轨9与10之间的中间空腔22’，22” 导电轨10与11之间的中间空腔23，24 三层载体2上的突出端部25，26 容器边缘80上的载体容纳部27，28 两层载体1上的突出端部29，30 容器边缘80上的载体容纳部31 隔离衬套32 隔离套筒33’，33” 导电轨11中电流通过的区域34’，34” 导电轨3与4之间的中间空腔50 用于工件的框架支撑杆60 阳极悬挂装置70 传统的制品载体71’，71” 传统的对应电极载体80 容器的边缘101，102，103，104105，106 印刷电路板200 阳极，阴极笼形线圈

Claims

1、一种用于向待电解处理的工件或对应电极供电的载体，用于在浸浴中处理工件，其特征在于，该载体由至少三个互相平行地安置、纵长延伸的导电体(9-11)组成，其中，

a、一个第一导电体(9)这样构成，使得工件或对应电极为了供给电流或机械固定可以直接或通过固定装置安置在其上；

b、分别设置一个第二(10)至第n个(11)导电体，其中，第二导电体(10)与第一导电体(9)、第三导电体(11)与第二导电体(10)等分别通过至少一个有导电能力的连接部(13-15)这样连接，使得：

i、在第一导电体(9)与第二导电体(10)之间的连接部(13，14)和第(n-1)个导电体(10)与第n个导电体(11)之间的连接部(15)之间所存在的过渡电阻大小相同，并且

ii、第n个导电体(11)与第(n-1)个导电体(10)通过一个有导电能力的连接部(15)大约在第(n-1)个导电体(10)的中心连接；

c、由电流源供给电流的装置设置在第n个导电体(11)的至少一个端部(16)上。

2、如权利要求1所述的载体，其特征在于，设置三个导电体(9-11)，其中第二导电体(10)与第一导电体(9)通过有导电能力的连接部(13，14)大约分别在第一导电体(9)和第二导电体(10)的两端部上连接，第三导电体(11)与第二导电体(10)通过一个有导电能力的连接部(15)大约在第二导电体(10)的中心上连接，供给电流的装置设置在第三导电体(11)的至少一个端部(16)上。

3、如权利要求1或2所述的载体，其特征在于，该载体由两个互相平行地安置、纵长延伸的导电体(3，4)组成，其中：

a、第一导电体(3)这样构成，使得工件或对应电极为了供给电流或机械固定可以直接或通过固定装置安置在其上；

b、第二导电体(4)与第一导电体(3)通过有导电能力的连接部(6)大约在第一导电体(3)的中心连接；c、不设置第三导电体；及d、由电流源供给电流的装置设置在第二导电体(4)的至少一个端部(7)上。

4、如前述权利要求之一所述的载体，其特征在于，导电体(3，4，9-11)作为用有导电能力的材料制成的导电轨构成。

5、如权利要求4所述的载体，其特征在于，导电轨(3，4，9-11)用金属制成。

6、如权利要求4或5所述的载体，其特征在于，设置一个第一(9)、一个第二(10)和一个第三(11)导电轨。

7、如权利要求4至6之一所述的载体，其特征在于，导电轨(3，4，9-11)以扁平型材的形式构成，它们在没有设置导电轨之间电连接部(6，13-15)的区域(21，22’，22”，34’，34”)内通过绝缘层互相隔开。

8、如权利要求7所述的载体，其特征在于，电连接部(6，13-15)通过接合方法形成。

9、如权利要求4至7之一所述的载体，其特征在于，导电轨(3，4，9-11)通过用一个有导电能力的材料块成形切割制成。

10、如权利要求4至9之一所述的载体，其特征在于，导电轨(3，4，9-11)基本上具有相同的长度并且以相应的侧面相互紧密贴靠地安置。

11、如权利要求4至10之一所述的载体，其特征在于，第n个导电轨(11)这样构成，使其可以用于将载体机械式固定在一个电解浴容器上。

12、如权利要求4至11之一所述的载体，其特征在于，除了电连接部(6，13-15)之外，在导电轨(3，4，9-11)之间附加设置另外的电绝缘的连接部，借助它们使载体的机械负载能力提高。

13、至少一个如权利要求1或2所述的第一载体与至少一个如权利要求3所述的第二载体在一个电解池内组合。

14、用于电解处理工件的方法，其中：

a、将工件固定在一个如权利要求1或2所述的第一载体上；

b、将对应电极固定在至少一个如权利要求3所述的第二载体上；

c、将用于工件的载体和用于对应电极的载体安放在一个处理液容器的槽边缘上；在此

d、将工件和对应电极浸入处理液中；及

e、将由一个电流源产生的电流通过载体上的供电装置导送给工件和对应电极。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，将脉冲电流导送给工件和对应电极。