CN1561409A - 用于电解处理系统的分段式对向电极 - Google Patents

用于电解处理系统的分段式对向电极 Download PDF

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Abstract

为了平整化电解处理由非导电材料制成且具有极薄基板金属层6、8的工件9，一种根据本发明方式执行的装置包括：用于使处理液接触工件9的构件，用于在接触点及对向电极5.x电接触工件9的构件10，对向电极配置成与工件9相对，由此将各个对向电极5.x细分为至少二电极区段13.x，以便提供至少一近接触电极区段13.1及至少一远接触电极区段13.4，并可能地在它们之间配置的其它电极区段13.2、13.3，且各电极区段13.x由分开的电流源15.x馈入。

Description

用于电解处理系统的分段式对向电极
技术领域
本发明涉及工件电解处理的装置及方法，尤其涉及电路板及其它电路载体。
背景技术
电路板技术及智慧卡技术中，结构持续变小的尺寸要求极薄的基板层，其须加以处理，先前这些基板层通过在非导电塑胶支撑板上铺上一层极薄电解铜膜而制成，铜镀层约具15-35μm厚度，在精密线路板中，目前这些基板层常由无电镀金属沉积制成，在此基板层上，例如通孔及具有50μm线路及间隔的精密导体图案皆施以电解处理，对电路板的制造而言，在电镀导体轨迹间的强化基底层必须以化学蚀刻移除，因导体轨迹在蚀刻过程中不应切除底部，基及层必须是薄的。精密线技术使用2-5μm厚度的基板层；在SBU(连续建立)技术中，要求由无电镀方法制成铜基板层且具有0.3-1.0μm的厚度。
对薄金属层(尤其是铜层)的制造而言，在电路板基板材料上可使用一般电路板处理系统，例如在专利案第DE 36 45 319 C2号及第DE 41 32 418C1号中说明此类系统，在此以引用方式并入本文。两份文件中所揭示的系统，其中电路板材料是经由系统，以水平输送方法馈入，在两情形下皆以水平输送平面导入材料。专利案第DE 36 45 319 C2号说明电路板的安装输送带的系统，以水平配置的夹具与待处理产品以电接触；在DE 41 32 418 C1中所公开内容为具有接触轮的安装输送带的系统，利用此方式侧向接触电路板。
已发现如果选择如10A/dm2的相对大电流密度涂布金属膜，无进一步措施已不再能在具有极薄(如5μm厚度)基板金属镀层的电路板材料进行电解金属化，此情形中，在某些与电接触点相对远离(如50cm)的面积沉积较少(或甚至无)金属，经由电接触点，例如根据DE 36 45 319 C2通过夹具，或根据DE 41 32 418 C1通过接触滚筒，馈入电流而将整个基板层金属化(基板金属化)。
例如可通过减少电流密度而减轻上述问题，其不利之处在于会减少电镀系统的有效性及经济可行性：为形成预设层厚度的金属层，在这些条件上必须提供够长的处理系统，其中在必要的金属化期间可维持电路板材料完好。投资及材料相关情况所需的花费及用于照料，维修及维护所需的人力，造成此类系统的操作不合经济效益。
使用的阴极电流密度时，亦证明很不利，其中待金属化的薄铜基板层在通常用来执行电解金属化的硫酸铜槽中被部分地或完全地溶解，致使只有非导电基板材料留下。
避免上述问题的另一可能性为找出电路板的不同电接触方法。
举例而言，在EP 0 959 153 A2(兹以引用方式并入本文)中说明电路板的另一安装输送带的系统，此例中，使用接触滚筒，其跨过整个电路板宽度与输送方向横切而延伸。能利用该装置进行沉积的金属层厚度比使用上述装置的金属层厚度要略大，只是避免在阴极侧连接的接触滚筒被金属化需要花费太大。
所述类型的另一接触安装输送带的系统在DE 196 33 797 A1中有所说明，兹以引用方式并入本文，该系统横跨整个工作宽度均具有接触及输送滚筒。
该电接触方法有一极不利处，包括通过金属接触滚筒，由于阴极化而使直流电导入电路板的可用面积，而变成在表面载入铜分子，这将引起灵敏表面损坏，因此不可行。
发明内容
因此本发明的目的是提供一特别经济操作的装置及方法。
本发明另一目的是无需存在任何具有有害效应的薄基板金属层、而在大制式工件(尤其是电路板及其它电路载体)上沉积一金属层。
本发明的另一目的是提供适于其它电解处理(例如电解蚀刻过程)的一装置及方法，以便在大制式工件上都平整。
其中以下所指出的工件为面板形，特别地这些面板形有孔及/或厚度相对其长度及宽度相对较小，此类面板形工件可特别用于电路板或其他电路载体。
电路板所指此类材料亦应如包括由若干介电及金属层制成的面板形薄片，并可包括孔(通孔、埋孔及盲孔)，其他电路载体包括，非面板形物件，用于电连接附着到至电路载体的电子元件，例如这些可为其上具有导体结构的三维结构。此外，这些亦包括含混合系统的芯片载体，基本上工件不应仅视为电气电路载体，亦应视为提供其它目的的产品。
以下说明工件配置成与对向电极相对，应了解这指将对向电极与工件配置成互相以特定方式分隔，最好对向电极与工件位于互相平行的平面上，其中相关于面板形对向电极与工件。其它情形中，对向电极与工件具有复杂的立体形式，应了解所呈现的配置，其中对向电极与工件配置成互相以预设方式分隔，由此对向电极与工件的特定表面互相面对，互相以平均距离分隔。
其中以下所指的电极区段为近接触，应了解此意即各电极区段配置成与包含电接触点位置的工件的至少一区域相对。
其中以下所指的电极区段为远接触，应了解此意即各电极区段配置成与远离接触点位置的工件的至少一区域相对。
其中以下参照用于引处理流体接触工件、对向电极、接触点、用于经由装置或电极区段输入工件的构件而使同的构件：意指至少一构片用于引处理流体接触工件、至少一对向电极、工件上至少一接触点、至少一构件用于经由装置或至少一电极区段馈入工件。
根据本发明的装置及方法，用于工件(尤其是电路板及其电路载体)的电解处理，电路载体的电解处理，其中可包括电解金属化或电解蚀刻，或以其他方式在它们之上再执行电解处理。本发明尤其涉及在安装输送带的系统制造电路板及其它电路载体，其中将电路载体在水平输送方向输送，在工艺中带与处理液接触，及加以电解处理。本发明一较佳应用包括电路板及其它电路载体的制造，由非导电材料开始，此材料在其外表面初始具有一极薄基底金属镀层，此极薄基底金属镀层是根据本发明方式，通过电解金属沉积而增加。
根据本发明的装置包括用于引处理液接触工件的构件，用于在接触处及对向电极以电接触工件的构件，对向电极配置成使工件与这些对向电极相对。以此方式，因此在对向电极与工件间可有电流流动。根据本发明的方式，对向电极各细分成至少二区段，以便提供至少一近接触电极区段及至少一远接触电极区段，并可能地在它们之间提供另外的电极区段。各电极区段由分离的电流源馈入。以如下方式将对向电极各细分成至少二区段及各电极区段由分离的电流源馈入，使得电解处理的程度相等，或至少在工件所有表面积大约相同。
由于对向电极各细分成电极区段及每一电极区段由分离的电流源供应电流(独立于所有其它电极区段)的事实，可达成一均衡的电解处理，尤其在工件的非导电基板材料上极薄基板金属镀层上形成均衡的电解金属沉积。
以下将说明上述问题解决的原因，因此将使用电路板金属化的范例加以说明。
例如当使用极薄铜制基板金属镀层时，当电解处理选择相对大电流时，在基板金属镀层会引起大的电位下落而发生问题，对目前在电路板技术及智慧卡技术所使用更小的结构而言，皆使用极薄铜层作为基板金属镀层，这些铜层具有成比例的大电阻，此电阻高于以前一般包括电解铜的17.5μm厚度的基板层电阻，高达100倍之多，部分原因是因某些情形中是以无电镀铜层作为基板金属镀层，而无电镀沉积铜层的电阻高于电解沉积铜的电阻。
即便在电路板制这一使用此薄铜层，电流在电解槽中经由基板金属镀层流动而分配至电接触构件，由此电路板以电连接至电解槽的电流源。
如果电镀系统的电接触构件在电路板一边缘以一般方式连接，则整体电流必须流经有电流供应的薄基板金属镀层，特别是由前方一路流至对边。电解处理一开始，例如阳极位于电路板对面，电路板刚好在电解金属化的安装输送系统流入区域的后面，通过此电流会在仍然很薄的基板金属镀层上造成大的电压降，以便使局部有效槽电压以不同量减少，在电解金属化的例子，基板层困处理时间增加而受厚，因此更导电；在电解蚀刻的例子，电传导性以对应的方式降低。两例子中，实际上电路板的表面经过常用工艺中皆电解处理得不均匀，通常具有若干电解金属化的阳极的安装输送带的系统中，必须能以高达1∶100的范围处理具有极不相同厚度的基板层的电路板，而造成一产品至下一产生有极不同的有效电解处理。
由于在安装输送带的系统中，通常在一侧将电流馈入电路板，造成局部不同的槽电压，亦因而造成局部不同电流密度，此导致电路板上局部相异的层厚度，在接触面积中层厚度很大，惟与接触面积距离增加，厚度即持续地减少。在电路板引起的层厚度差异依厚度(即依基板层电阻Rs、依电解液的电阻RE、依电路板与影响电阻RS的输送方向横切的宽度，及依影响电阻RE的阳极、阴极分隔)而定。
为能更清楚说明水平电镀系统在陈述条件下的情形而参照至图1，其中根据所陈述的技艺以示意剖面图，说明一水平安装输送带的系统。图2说明图1所示系统情形的相关等同电路图，图中的参考数字及其它标签以下将加以说明，并列入组件符号对照表中。
针对一般80mm的阳极、阴极分隔，整流器L2输出电压UGR实际上约为4V；以15mm的阳极/阴极分隔，所需的电压减少至约2V；如果在工件使用约10A/dm2的经济可行电流密度，在具有0.5μm开始层厚度的基板层中，电压降的US1＝1V接近接触面积，由此电压降USX从US1至Us持续地下降(在远接触区域US5＝0.2V)。
如果将实际取得的数据用在以下公式中：
I＝I1+I2+I3+I4+I5+I6                     (1)
UZ1＝UGR                                       (2)
UZ2＝UGR-US1                                  (3)
UZ3＝UGR-(US1+US2)                           (4)
UZ4＝UGR-(US1+US2+US3)                      (5)
UZ5＝UGR-(US1+US2+US3+US4)                 (6)
UZ6＝UGR-(US1+US2+US3+US4+US5)            (7)
则造成极不同的槽电压Uzx。如果忽略由整流器(电流源)至电解槽在电导体中的轻微电压降，则槽电压UZ1等于UGR。
Uz2减少电压降Us1的值：
UZ2＝UGR-US1＝4V-1V＝3V
由此造成两槽电压UZ1及UZ2在电路板近接触区域中以1V或相对于UZ1＝4V的25％的数量差异。假设在实际极薄金属基板层电镀开始时另外的电压降为US2＝0.8V，US3＝0.6V，US4＝0.4V，US5＝0.2V，则造成以下的槽电压：
UZ3＝2.2V
UZ4＝1.6V
UZ5＝1.2V
UZ6＝1.0V
这些局部不同的槽电压造成不同的电流密度，并因而造成引起不同的金属层厚度。随着电路板通过电镀系统时层不断增加，从而使电阻减低，电阻Rs减小。在电镀开始时待金属化基板层越薄，电阻相对减小得越大。如果电镀过程中槽电压差明显地下降，开始时发现的镀层不平均则不能弄平整。在上述例子中，在开始时的槽电压差为4∶1。
如果以较小的阳极/阴极分隔执行电镀，则整流器电压UGR例如由于电极电阻RE持续下降至2V而减弱。上例中具有相同电流密度，在基板层则会发生相同的电压降USX，原因是根据上述等式(1)至(7)，槽电压为
UZ4＝UGR-(US1+US2+US3)＝2V-(1V+0.8V+0.6V)＝0V
这种电镀系统并不适于处理薄金属层，在这些条件下，即使在安装输送带的系统中增加电镀时间，也无法电镀电路板的远接触区域。在该区域中还存在基板层会由于电解液的化学侵袭而被蚀掉的危险，
根据EP 0 959 153 A2的处理系统中，其中以接触滚筒接触电路板，馈入基板层的电流将不会均匀地流入电路板的所有边缘面积，以此技术，以较薄基板层的局部活动电流密度差异要比以一侧馈入的电流密度差异降低，但此例中，即使在输送方向中，仍有层厚度的差异，
根据DE 196 33 797 A1，同样应用安装输送带的系统，其中在整个工件宽度皆提供接触滚筒，但仍存在上述不利之处：电流流入工件可用面积。
尤其在使用常用电镀系统时，可见到在低电流密度的基板层溶解，其中电流仅由电路板边缘馈入基板层，这是由于受影响的表面积中的电槽电压太低而无法金属化，因此金属可溶解而进入沉积槽中。为沉积金属，需要最小的电流密度以补偿化学蚀刻效应。否则尽管电流密度很低，电路板的远接触区域也会被蚀刻而不是被电镀。结果还需进一步增加电路板中的电压降。
本发明中，避免了以上所述的情形：
可个别调整工件上个别表面区域的槽电压，结果补偿前述的电压下降，从而持续获得均匀的电流密度和均匀的电解处理速度。
无须省却由一侧馈入电流的有利效果，而相对以例如接触滚筒延伸整个工件宽度而馈入电流，则可避免接触构件碰触工件的灵敏可用面积，亦无需例如从对边将电流馈入电珞板。此方法的不利之处在于：须将接触构件的分隔调至电珞板的宽度。
可接近工件边缘通过接触夹具或接触滚筒作为接触构件而馈入电流，接触滚筒可在周边细分成若干区段，由此只有沿工件滚动的区段递送电流，
为使电流均匀地馈入工件，需提供一调节系统，用于控制电流源。当然亦可以手动来设定电流源，但是最好使用自动电流调节器。这样可确保经过个别电极区段的各个电流在基板金属化中大大地补偿电压降。
因此可将电流以几乎相同的电流密度经过工件的所有表面积。
电极区段的大小最好应加以选择，使一对向电极的相邻电极区段间的电压几乎为相等大小，以确保垂直于输送方向的所有区域中同等大小的平均电流密度(j1至j4)有效。
有利的是，使一对向电极的区段大小从至少一近接触电极区段向至少一远接触电极区段增加而有所不同。
一对向电极的电极区段之间，或不同对向电极的电极区段间可以由电隔离设计元件隔开，以避免电极区段间有电流流动。
设计组件防止电极区段间发生短路，且最好为薄侧壁，其效果为只轻微减弱电场线，以便使这些分隔侧壁对电解处理的影响保持最小。
另一较佳实例中，非导电侧壁紧靠工件，致使侧壁在处理系统中将电解槽互相隔开。
本发明尤其可用于制造电路板及其它电路载体的水平系统。此类系统中，提供合适的输送构件用于通过所述装置送入工件，以此装置在一输送方向输送工件。在工艺中将工件电解处理。此系统中，对向电极最好细分成几乎与工件的输送方向横切的电极区段，如果以向上位置输送电路载体，则对向电极亦配置成向上。
一实例中，限定出电极区段的分隔线与工件的输送方向几乎平行。
此例中，一对向电极的电极区段间的分隔线最好相对于一邻近对向电极的电极区段间的分隔线而偏离，这可使得屏蔽电场线(其确实微小但不容忽视)只在从电极区段经过的工件上的一地点不影响电解处理的效应。当然，此例中屏蔽效应影响工件的不同区域，以便使处理效果几乎保持均匀。
本发明的另一实例中，限定出电极区段的分隔线与工件的输送方向成角度α＞0。以此方式，如上所述，由于在分隔区域出现绝缘而使屏蔽效应不再限于工件表面的特定区域，而是平均地分布。
此例中，一对向电极的电极区段间的分隔线可与一邻近对向电极的电极区段间的分隔线交汇，以便使相邻对向电极间产生分隔线的交点，由此避免具有不同电位的电极区段互相直接接界，以便使对向电极本身可避免电镀及蚀刻效应。本发明上述实例的另一方式为：近接触电极区域间的分隔线，比起远接触电极区域间的分隔线而言，与工件的输送方向呈一较小角度C。采用此方法的原因在于，由于接近夹具(在近接触区域中)的较高电流，使基板层的电压降几乎每一长度单位都大于远离夹具的(远接触)区域。这可使远接触区域中分隔线与输送方向成较大角度α，且可制作较大的阳极区段面积，整体而言，由此减少了分段阳极的设计成本。
此外，可提供若干对向电极，且由工件的输送方向看去，是配置成一个紧跟着一个。通过在输送方向上细分对向电极，从而对不同区域中个别电流密度再调整，以补偿工件面积中不同的电压降。
在安装输送带的系统中，可在工件的输送方向减小各对向电极的电极区段数目，此在经济考虑时极为有利。在电解金属化的例子中，由于层厚度增加而使基板金属化的电压降变得较小，整体系统中无需在对向电极上提供若干电极区域，其在基板金属化上作为进一步金属沉积，这时因为已经通过先前的金属化得到增强，因此不再需要系统的部分对向电极发生分段。
附图说明
本发明兹将使用范例加以说明，为求简化，对电镀而言，其中对向电极为阳极，而以阴极接触工件，以下附图说明中，将以使用非溶解性或溶解性阳极的电路板技术的范例加以说明，惟本发明同样关系到电解蚀刻或其它任何电解处理。原则上，除了电路板，自然亦可处理其它工件，以下图示有助于更详细说明本发明。
图1根据本发明，示意说明经由无分段对向电极的水平安装传送带系统的剖面图；
图2说明相关的等同电路图；
图3根据本发明，示意说明经由水平安装传送带系统的剖面图；
图4说明相关的等同电路图；
图5示意说明安装传送带系统中四个第一阳极个别细分成三个并联阳极区段；沿阳极导引的电路板在左侧以电接触；此亦应用在以下的图6至图9；
图6示意说明安装传送带系统中四个第一阳极各被细分成三个并联阳极区段，它们由此彼此偏离；
图7示意说明安装传送带系统中四个第一阳极各被细分成三个并联阳极区段，由此以对角配置分开线；
图8示意说明安装传送带系统中四个第一阳极各被分成三个并联阳极区段，由此以对角配置具有阳极区段镜像配置的分开线；
图9示意说明安装传送带系统中七个第一阳极各被分成二至三佰并联阳极区段，由此说明阳极区段分开线的进行方向。
附图标记
1浸泡容器
2电解液
3上电解槽
4下电解槽
5，5.x，5.1，5.2，5.3，5.4，5.5，5.6，5.7，5.8上阳极
6待金属化的上基板层
7下阳极
8待金属化的下基板层
9工件
10夹具
11整流器连接
12整流器
13.x，13.1，13.2，13.3，13.4阳极(对向电极)区段
14.x，14.1，14.2，14.3，14.4电解局部槽
15.x，15.1，15.2，15.3，15.4区段整流器
16分隔侧壁
17容器底部
18电解液位准
19未分段阳极(对向电极)
具体实施方式
图1用于详细说明制造电路板所使用的水平安装输送带的系统。
电解液2、上电解槽3、下电解槽4位于浸泡容器1中，而上电解槽3由上阳极5及待金属化的上导电基板层6形成，以及下电解槽4由下阳极7及待金属化的下基板层8形成。工件(此例中为电路板)由至少一夹具10固定，电接触及输送至图示深度方向，从一阳极至另一阳极(以垂直于图示平面的输送方向)。经由接触点11及夹具10将电流馈入电路板9，从阳极5经由上基板层6至电路板9，再回到夹具10，电镀电流分配地流动，在此由不同局部电流I1、I3、I6代表。此基板层6具有大电阻，例如它极薄时更是如此；由于局部不同的电流，经过此电阻会引起不同的电压降US，结果与输送方向横切的不同的槽电压。此产生不同局部电流I1、I3、I6，但这些电流应相等大小，用于在每一表面区域达成相等层厚度，即应设立均匀的电流密度。
图2说明电解槽3的等同电路图中的电阻及电压降，实际上可忽视以一方向馈入阳极中的电压降，其总计约为20mV，实际上待关心的其它电压相对薄基板层而言是一伏特的水平大小。
在等同电路图中，符号表示如下：
RE一局部阳极/阴极区段的电解液电阻；
RS垂直于输送方向的电路板基板层电阻；
I整体电镀电流：
IX局部电镀电流(I1、I2、I3、I4、I5、I6)；
UGR整流器电压；
USX基板层中电压降(US1、US2、US3、US4、US5、US6)；
UZX局部有源槽电压(UZ1、UZ2、UZ3、UZ4、UZ5、UZ6)。
可假设电解液电阻RE在全区同样大；一特定区段在电镀工艺开始时，基板层电阻RS亦如此。
应知道由于基板层电阻RS中的电压降USX，及根据上述公式(1)至(7)，在输送方向的垂直方向上施加不同槽电压UZX，将导致不同的局部电流I1至I6。通过如下方式进一步放大此效应，即流经靠近夹具的电阻RS的电流远大于流经远离夹具的电阻RS的电流，整体的结果是，电镀期间由于槽电压UZX的下降而引起不均匀的层厚度，从夹具10至电路板9的对侧持续地下降。
待金属化基板层6、8越小，则此不良的层厚度减少即越大，此外，如电压UZX相对于电压UZX变小，则层厚度差异亦较大，如果以相同电解液传导性减少阳极/阴极分隔，即为此情形。
先前电路板技术中，已使用如17μm厚度的基板层6、8，此外，阳极/阴极分隔为80mm，由此，具有经济效益的10A/dm2电流密度的电压降USX已在0.02V至0.06V的区域内，因此基板层中所有电压降的总数约为0.2V(US1(0.06V)+US2(0.05V)+US3(0.04V)+US4(0.03V)+US5(0.02V))。由于大的阳极/阴极分隔，须有4V大小的槽电压，因此与输送方向横切的电解有效槽电压UZX是介于4.0V与3.8V之间，此差异仍可忍受。对电路板的制造而言，由于使用SBU技术要求持续增加数目，因而使用具0.5μm厚度的无电镀沉积铜制成待金属化的基板层。同样条件下，引起高达1V大小的基板层6、8中的电压降USX。在远接触电路板区域中，电压降的总数等于整流器电压。如以上所计算，此处槽电压为0V。因此此区域内不会发生电镀，但根据镀浴的组成，会发生较大或较小程度的蚀刻。在电路板表面朝向近接触区域(尤其朝馈入电流)的方向上，电镀层的厚度从0增加至最大值。这种不均匀电镀的缺点只有以明显减少电流密度才能消除，因此所述工艺的有利之处将大打折扣。
图3中，使用一水平安装输送带的系统的范例以剖面图示意说明根据本发明的原则；图4说明相关的等同电路图。此处将阳极分成以横切输送方向被分割的个别电隔离阳极区段13.x(13.1、13.2、13.3、13.4)。此例中，阳极区段的分隔线与输送方向平行，即进入图示平面，阳极区段与电路板9上的基板层6共同形成电解局部槽14.x(14.1、41.2、14.3、14.4)，各局部槽由一单独的电流源馈入电流，例如由其自身的区段整流器15.x(15.1、15.2、15.3、15.4)馈入电流，为保持电流恒定，各电流源装设一合适的控制单元(未示)，该控制单元在电流偏离目标值时用于改变电压。待处理的电路板9以其待金属化的上基板层6形成局部槽14.x的阴极。
在共用阴极6中，在对应阳极区段的区域中亦引起电压降US。结果是即使在电路板的这些局部面积，亦施以不同的槽电压UZX。在接触点测，此处的电流密度亦很高，但远离接触点的电流密度很低。基于品质工艺的相关因素，在安装输送带的系统中产生的电路板最大容许电流密度差异可判定系统中每一阳极所需的阳极区段13.x数目及此类阳极的数目；较大的容许电流密度差异可确保使用较少的阳极区段，反之亦然。电路板以特定方向一次经过系统。因电流密度差异随着基板层6的金属化不断增加而减少，由电路板9的输送方向可见到每一阳极的阳极区段数目可减少。每一阳极可包括个别适应要求及适当成形的阳极区段。
图9示意说明各阳极可个别适应要求，可使用适当成形的阳极区段。此例中，从阳极5.8再未使用任何分段式阳极。在实际上，在输送方向(以箭头表示)中的阳极长度例如为400mm。与输送方向横切的阳极宽度例如为700mm。为此目的，例如对在安装输送带的系统的入口后方邻接设置的阳极5.1及5.2而言，4个阳极区段已绰绰有余。
图3中各区段整流器15.x最好可调整电流，由此可个别调整输出电压UGR(在此为UGR1至UGR4)，即设定每一阳极区段的电压至可达到目标电流的值。象征性代表的区段整流器可以是直流电流源、单极脉冲控制电流源或双极脉冲控制电流源。
区段整流器15.x可控制其电流，以便形成一平均区段电流密度，为此目的可个别调整各区段整流器的输出电压。其依据电解有效区段面积及阳极区段13.x的所需平均电流密度而定。该电流还可借助校正因数进行校正，该校正因数包括一经验为基础的值。作为校正因数的常值，设定1为中间值。例如，如果在电流馈入区(近接触区)的电路板9表面所要的层厚度小于远离(远接触)区，则靠近电流馈入区(近接触区)选择小于1的校正困数，而远离(远接触)区中为大于1。
如待处理的为较短的电路板(在输送方向的垂直方向看去)，则可由控制系统调整电流。此例中，远离固定及接触夹具10的区段，以对应于较小电路板面积的较小电流进行操作。在从一产品至另一产品更换不同目标电流密度时，实际上应比阳极长度(亦在输送方向看去)更长的仿制品(在输送方向所见)依次通过，由一电路板产品至另一电路板产品，以避免产生由于不适当电流密度所造成的瑕疵品。
阳极区段13.x间以如下方式配置电绝缘分隔侧壁16，即使得经由阳极区段间引起的电位差不会发生互相电镀及蚀刻的过程。有利的是，例如分隔侧壁一方面以0.5-5mm距离接近电路板9，而另一方面向下至箱底17且向上远到达电解液位准18上方。
图4说明图3中电解局部槽14.x及区段整流器15.x的等同电路。目的是保持槽电压UZ1、UZ2、UZ3、UZ4尽可能相同，这样与输送方向横切的所有区域中，所述较大的平均电流密度(j1至j4)是有效的。以下等式中
UZ1＝UGR1-US1                           (2a)
UZ2＝UGR2-(US1+US2)                     (3a)
UZ3＝UGR3-(US1+US2+US3)                 (4a)
UZ4＝UGR4-(US1+US2+US3+US4)             (5a)
可看出这可通过区段整流器15.x的不同大小的输出电压UGRX(UGR1、UGR2、UGR3、UGR4)而实现。在阳极区段13.x配备对应大小的区段整流器。随着阳极区段距电流馈入共用阴极(待电镀基板层6、8)的馈入点的距离增加，整流器中的输出电压亦必须增加。从一预设目标电流密度开始，每一阳极区段在一较高等级的控制系统中计算特定电流，或人工判定、设定、然后持续监控。如果由于大的电压降USX，在电镀过程开始时电流大小，输出电压增加到直至到达目标电流值为止。只在电镀过程开始时需要实际上非常高(高达25V)的输出电压。当待电镀基板层6、8增加层厚度，由于安装输送带的系统中金属沉积，电阻RS会降低。以对应方式，电压降US1、US2、US3、US4在此层中亦会减少。随着电路板处理期间持续，区段整流器的必要电压UGRX变小，由此从安装输送带的系统入口朝向出口，所需设备的技术复杂性亦变小。由于区段整流器能以调节水平递送电流，致使所需的输出电压UGRX可根据瞬间的优势电阻RS1、RS2、RS3、RS4而自行自动设定。产品特定的目标电流密度相比未将对向电极分段时，更能在安装输送带的系统的所有区域中明显地得到准确维持。
电路板的水平电镀系统包括15个上阳极及15个下阳极，这些阳极一个跟着一个地配置在电路板9的输送方向。每一阳极的阳极区段13.x的数目依据其它参数而定。待金属化的极薄基板层6、8需要沿一较大输送路径的分段式阳极，而且每一阳极的阳极区段数目必须比使用较厚基板历6、8时更大。例如以高输送速度(例如3m/min)及大电流密度进行时，相比以低输送速度进行，需要让较大的处理路配备分段式阳极以达成同等好的结果。当安装输送带的系统的电路板电镀层已达到相对大的厚度(如12μm)时，利用轻微的电压降USX即可减少(或完全忽略)阳极区段的数目及每一阳极的整流器15.x，以便节省成本。在任何情形中，本文中的安装输送带的系统的配备必须顾及最难制造的产品、最快的流通时间，以及最高的电流密度。
本系统设计的一目标包括尽可能使用较少的不同零组件，以节省成本。即各阳极5.x(5.1、5.2、5.3、5.4)尽可能具有相同形状及相同的阳极区段13.x数目。阳极区段间最好有电绝缘层16，以便可在不同电压下给各区段供应电流。如图5所示(以箭头指明)，此绝缘层可与输送方向成平行。
平行配置的结果在于：由于电场线屏蔽的缘故，在所述绝缘层之下的沉积层相比在阳极区段13.x本身之下要略薄。为避免此不利点，在输送方向(以箭头指示)上从阳极至阳极5.x可提供不同的阳极区段细分，如图6所示。
后者意味着：通过设计，从阳极至阳极5.x将提供至少三种不同的阳极区段13.x，并依照区段面积大小，从阳极至阳极5.x提供不同大小区段整流器15.x。根据图7，由阳极的分段避免此额外的成本，其中阳极区段的分隔线未与电路板9的输送方向(以箭头指示)平行，此处阳极区段的形式及大小几乎相同。由于分隔线以及阳极分隔和绝缘层有足够大的斜度，从而使待制造的电路板的所有面积几乎全部暂时处于各阳极的绝缘面积之上或之下。以此方式抵消绝缘层对层厚度的影响。
图6及7中，例如在一区域中，阳极5.4的阳极区段13.3直接与阳极5.3的阳极区段13.2接界。而供应不同区域的阳极区段(13.3及13.2)是以相当不同的整流器电压UGR操作。因此在这些阳极区段间的交界线引起不容忽视的电压差，从而导致阳极区段本身之间发生蚀刻及电镀。尤其是如果电路板仅仅局部地延伸至这些阳极区段的区域时，更是如此。例如如果电路板并未完全充满与输送方向(以箭头指示)横切的整个区域，即如果它们很窄并且同时(例如阳极、阴极分隔层很小时)在阳极间未使用任何电绝缘屏蔽，就会产生如上所述的情形。根据图8所示，以阳极区段13.x的较佳构图即可避免这类情形发生。在此只有具有相同区段位置，因而具有相似区段电压的阳极区段互相邻接。这可以通过使邻近阳极区段的分隔线在阳极5.x间的衔接处交会而实现。此外，整个安装输送带的系统只需两种配置成彼此成镜像的阳极。图9亦说明阳极区段可在形式及大小上作不同的设计。
由于由输送方向所见的阳极区段13.x呈镜像斜向设置，相邻阳极区段的分隔线在两邻接阳极5.x间的衔接处交会。由于电路板的前送动作，在电路板9的其他表面区域形成继续由分隔绝缘而导致的稍微较小的层厚度。
在一较佳实例中，由于在靠近夹具的(近接触)区域所引起的较大电流，基板层6、8中的电压降基本上在每一单位长度上都大于远离夹具的区域中的电压降，因此在电路板9的侧边区域(尤其是靠近夹具(近接触)的区域)相对于输送方向(以箭头表示)的角度C应选择小于远离(远接触)区域中的角度。这就允许实现分隔线相对于输送方向具有较大角度α，并且在远离夹具的区域内获得较大面积的阳极区段13.x。整体而言，由此可减少分段式阳极的设计成本。
图5及图8中所说明及描述的阳极区段13.x图形作为范例，但如图9所示的其它图形及配置亦可应用于本发明。
层厚度从阳极至阳极5.x(5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9)逐次增加，而层的电阻以对应方式减少。因此在阳极本身之间，由于0.5V大小的区段部分15.x的稍微不同的输出电压UGR而引起电压差。因此应将阳极互相绝缘，就如同将个别的阳极区段互相电绝缘一样。由于电路板的每个区域以相同方式分布在这些绝缘层上，因此垂直于输送方向的阳极绝缘层对电路板9上的层厚度分布并无影响。
如上述，每一阳极5.x的阳极区段13.x的数目，可依据安装输送带的系统中电镀条件而有所不同。如果产品规格容许的话，在安装输送带的系统的出口区亦可完全忽略阳极的分段。如果基板层6、8的传导性特低，则入口区选择的区段可窄于系统中处理线中段或后段所选泽的区段，只有经济可行性及电镀槽的形状会对此产生限制。本发明可以极均匀的层厚度电镀电路板。一方面通过阳极的分段，另一方面通过个别的电流馈入以及对这些区段的调整，与输送方向横切的电路板9的特定区域可受到优先电解处理。有利的是，例如接近系统出口选择无分段。通过在处理开始时加强在远离电路板接触点的电流水平，即可初始地施加较厚的层。通过使处理线末端无分段，由于基板层的电阻，该区域所供应的电流较小，以便使初始层厚度差异再次平衡，由此可准确地电镀出预设层厚度轮廓。
从图1至4，可看出即使在阳极区段13.x内，待电镀的基板层6、8亦发生电压降。通过细分成若干区段，电压降会变小。随着阳极区段数目增加，即与输送方向垂直的方向内尺寸变小，可使相关联的电压降US减少并且槽电压UZ变得更平均。阳极5.x的分段及区段整流器15.x的技术效果得到增加。但最终，施加在处理对象上的精确度决定每一阳极所需的阳极区段数目。
一阳极区段13.x的电路板9的对应表面区域上，产生一平均电流密度j。该电流密度j由相关联的区段整流器15.x的输出电压UGR加以调整。通过较高等级的控制系统或通过人工目标值输入，在区段整流器15.x的控制下输出各阳极区段的预设个别电流目标值。为了调节及维持电流，区段整流器的电流维持控制器单独地设定输出电压UGR。如果所需的电流密度j在接触夹具的远离区域大于近接触区的电流密度，则可进行产品制造。这就容许因局部使用未分段阳极5.x而引起的层厚度差异得以有效地平衡。
在待金属化基板层6、8中的电流会在朝着电流馈入点即电路板9边缘的夹具10或接触滚筒的方向而增加。电压降US亦如此。如果在每一阳极区段13.x之下的电压降大致上相同大小是合适的，那么在朝向电流馈入点的方向必须提供较小尺寸的阳极区段。一阳极区段至另一阳极区段地持续减少区段宽度是有利的。此方法造成一阳极区段至另一阳极区段的电位差几乎相同。通过分隔测壁16可防止由于残余的最小电位差在阳极区段产生可能的互相电镀及蚀刻过程。
电解液由喷嘴流出或以类似方式流入电解局部槽14.x。这在图1至3并未示出。分隔侧壁16的开口可使电解液不受阻拦地流出和循环。薄的分隔侧壁的设计获得的效应是：在电场线上的侧壁使电屏蔽效应保持在较小程度。数毫米厚度的分隔侧壁已足以提供稳定机械结构，由此在分隔侧壁之下直接下降的层厚度很小，即可忽视该厚度。
使用接触夹具10用于侧向馈入电流及输送电路板。如果使用如现有电路板技术中的分段式或未分段的接触滚筒，则使用额外的输送滚筒以输送电路板9。
阳极和阴极分隔层影响电路板9表面上金属的层厚度。在电镀导体轨迹及其它结构时，优先电解处理边缘。为避免尖降效应，极小的阳极/阴极分隔层(例如1-10mm，尤其是2-5mm)是有利的。这同样适用于分段式阳极13.x。利用较小的阳极/阴极分隔层，必需可靠地避免由电路板造成的阳极/阴极短路。尤其在电极(阳极及作为阴极的电路板)之间具有仅数毫米的分隔层，为此目的而插入基本允许电场透过的扁平电绝缘设计元件。其中一个例子是位于电极间的一塑料穿孔板或者覆以塑料纤堆的框架。
如果只在整个表面执行电镀，可选择较大的阳极/阴极分隔层。以系统的经济效益可行性限定极限。如果增加阳极/阴极分隔层，则整个系统变高，会明显地增加系统成本。在此条件下，整流器由于电解液的电阻增加而需要较大的输出电压。这又增加所输送的电力，而在操作期间系统所需的能源更大。在实践中已证明例如10-25mm的平均阳极/阴极分隔层比较有利。比率UZ/US变大(图4)。因为在该例中UZ大于US，即使阳极区段5.x数目很小，结果也需要每一区段13.x施加大约同等大小的槽电压UZ。
应了解在此所说明的范例及实例仅为说明目的，其中见解的不同修改及改变以及此申请中所说明的特点组合将涵盖在本发明的精神及范畴中，并落入随后所附的申请专利范围的范畴中。文中所引用的刊物、专利及专利申请案，以引用方式并入本文，以供参考。

Claims (18)

1、一种用于工件电解处理的装置，包括用于使处理液接触工件的构件，用于在接触处及对向电极电接触工件的横件，该对向电极配置成使工件与这些对向电极相对，其特征在于，各个对向电极(5.x)被细分成至少二个电极区段(13.x)，而提供至少一近接触电极区段(13.1)及至少一远接触电极区段(13.4)，并可能地提供配置在它们之间的其他电极区段(31.2，13.3)，由此各电极区段(13.x)由一分开的电流源(15.x)馈入。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于设有用于调节电流源(15.x)的控制系统。
3、如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于电极区段(13.x)的大小选择成使对向电极(5.x)的邻近电极区段(13.x)之间的电压几乎为相同大小。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于电极区段(13.x)的大小由至少一近接触电极区段(13.1)向至少一远接触电极区段(13.4)增加。
5、前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于对向电极(5.x)的电极区段(13，x)通过电绝缘设计元件(16)互相隔开。
6、如权利要求5所述的装置，其特征在于电绝缘设计元件(16)是紧靠工件(9)的墙壁。
7、前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于设有经由装置在一输送方向输送工件(9)的构件，对向电极(5，x)细分成几乎与工件(9)的输送方向横切的电极区段(13.x)。
8、如权利要求7所述的装置，其特征在于分隔线大致上与工件(9)的输送方向平行，而限定出电极区段(13.x)。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于对向电极(5.x)的电极区段(13.x)间的分隔线，相对于一邻近对向电极(5.x)的电极区段(13.x)间的分隔线偏离。
10、如权利要求9所述的装置，其特征在于限定出电极区段(13.x)的分隔线与工件(9)的输送方向呈一角度α＞0。
11、如权利要求10所述的装置，其特征在于对向电极(5.x)的电极区段(13.x)间的分隔线与一邻近对向电极(5.x)的电极区段(13.x)间的分隔线交会。
12、如权利要求10或11所述的装置，其特征在于近接触电极区段(13.1)间的分隔线，相比远接触电极区段(13.4)间的分隔线，与工件(9)的输送方向呈较小角度α。
13、如权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于设有若干对向电极(5.x)，且由工件(9)的传输方向看去，该对向电极前后排列。
14、如权利要求13所述的装置，其特征在于各对向电极(5.x)的电极区段(13.x)的数目沿工件(9)的输送方向减少。
15、一种用于电解处理工件的方法，其中使工件与处理液接触，并在工件与配置成与工件相对的对向电极间产生电流，其特征在于各对向电极(5.x)细分成至少二个电极区段(13.x)，并从电流源(15.x)供应各电极区段(13.x)电流，使电解处理的范围在工件(9)所有表面区域同等地大，或至少大约同等地大。
16、如权利要求15所述的方法，其特征在于来自各电流源(15.x)的电流由一控制系统加以调节。
17、如权利要求15或16所述的方法，其特征在于电极区段(13.x)大小选择成使对向电极(5.x)的邻近电极区段(13.x)间所有电压降都一样大。
18、如权利要求15或16的方法，其特征在于通过一合适的输送构件，沿一输送方向输送工件(9)通过一处理装置，并同时加以电解处理，由此对向电极(5.x)在该装置中配置成几乎横切于输送方向。
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