DD289299A5

DD289299A5 - DEVICE FOR GALVANIC CELLS FOR INFLUENCING THE LAYER THICKNESS DISTRIBUTION

Info

Publication number: DD289299A5
Application number: DD33482489A
Authority: DD
Inventors: Gottfried Scholze; Siegbert Heise; Siegfried Hennig; Alfred Jung
Original assignee: Veb Mansfeld Kombinat Wilhelm Pieck,Fi Fuer Ne-Metalle,De; Veb Werk Fuer Fernsehelektronik Berlin,De
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1991-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fuer galvanische Zellen zur Beeinflussung der Schichtdickenverteilung von elektronischen Bauelementen mit stark strukturierter Oberflaeche, z. B. Kontaktkaemme, Traegerstreifen, vorgestanzte Baender oder dgl., die vertikal dicht nebeneinander parallel in einer galvanischen Zelle angeordnet sind. Erfindungsgemaesz wird zwischen Anode und Katode ein als Blende wirkender, in Richtung Katode offener, rechteckiger Hohlkoerper angeordnet, in dessen der Anode zugewandten Grundplatte ein ueber die gesamte Laenge reichender Spalt mittig angeordnet ist, dessen Breite b den 0,05- bis 0,4fachen Wert der geometrischen Breite B des zu beschichtenden Gutes aufweist, die Breite des Hohlkoerpers den 5- bis 20fachen Wert und seine Hoehe den 2- bis 10fachen Wert der Spaltbreite b annimmt. Damit wird nahezu gleichmaeszige Metallverteilung auf den stark strukturierten Bauelementen erreicht.{Galvanik; elektronische Bauelemente; Kammstreifen; Traegerstreifen; vorgestanzte Baender oder dgl.; Beeinflussung der Schichtdickenverteilung; Blende}The invention relates to a device for galvanic cells for influencing the layer thickness distribution of electronic components with a highly structured surface, z. B. Kontaktkaemme, stripers, pre-punched bands or the like., Which are arranged vertically close to each other in parallel in a galvanic cell. According to the invention, a rectangular hollow body which acts as an aperture and opens in the direction of the cathode is arranged between its anode and cathode, in whose base plate facing the anode a gap extending over the entire length is arranged centrally, whose width b is 0.05 to 0.4 times the value has the geometric width B of the material to be coated, the width of the Hohlkoerpers the 5 to 20 times the value and its height takes 2 to 10 times the value of the gap width b. This results in almost uniform metal distribution on the highly structured components. {Galvanik; Electronic Components; Comb strips; Traegerstreifen; pre-cut bands or the like; Influencing the layer thickness distribution; Cover}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Schichtdickenverteilung beim selektiven Galvanisieren von elektronischen Bauelementen mit stark strukturierter Oberfläche, wie beispielsweise Kammstreifen, Trägerstreifen oder vorgestanzten Bändern, die vertikal dicht nebeneinander parallel angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird als Zusatzelement in galvanischen Zellen angewendet, in denen eine bestimmte Schichtdickenverteilung des abzuscheidenden Metalls zu realisieren ist.The invention relates to a device for influencing the layer thickness distribution in the selective electroplating of electronic components with a highly structured surface, such as comb strips, carrier strips or pre-cut strips, which are arranged vertically close to each other in parallel. The device according to the invention is used as an additional element in galvanic cells, in which a specific layer thickness distribution of the metal to be deposited is to be realized.

Characteristic of the known state of the art

In der Galvanotechnik ist es seit längerem üblich, nicht die gesamte Oberfläche, sondern nur dio funktionsmäßig bedingte, das kann beispielsweise bei elektronischen Kontakten die kontaktgebende Fläche sein, galvanisch zu beschichten. Dabei spielt die Schichtdickenverteilung eine besondere Rolle.In electroplating, it has long been customary, not the entire surface, but only dio functional-related, which may be, for example, in electronic contacts, the contact surface, to coat galvanically. The layer thickness distribution plays a special role here.

Nach einem Verfahrensprinzip benutzt man konventionelle Behälter und beeinflußt die Metallionenzufuhr und elektrische Feldverteilung an den zu behandelnden Oberflächen durch Zwischenschalten von Blenden. So ist beispielsweise in der DE-OS 2263642 ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Edelmetallen derart beschrieben, daß die Elektrolytflüssigkeit durch Blenden mit Ausschnitten und größere Umwälzung so bewegt wird, daß an gewünschten Stellen des zu veredelnden Gutes eine vermehrte Abscheidung des Edelmetalls erfolgt. Die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen dem die Katode bildende zu veredelnden Gut und den Anoden jeweils eine Blende mit den Stellen vermehrter Abscheidung gegenüberliegenden Ausschnitten angebracht ist. Andere derartige Einrichtungen, die die von der Anode kommenden Feldlinien durch Blendenöffnungen auf die verstärkt zu beschichtenden Stellen des Galvanisiergutes lenken, sind auch in DD-WP 225140 und in DD-WP 225453 beschrieben. Mit derartigen technischen Lösungen ist es zwar in begrenztem Umfang möglich, verstärkte Beschichtungszonen auf einem Werkstück zu erzielen, aber für vertikal, dicht nebeneinander parallel angeordnete und stark strukturierte Werkstücke, wie Trägerstreifen der Mikroelektronik, ist eine selektive und gleichmäßige Beschichtung nicht zu erreichen.According to a process principle, conventional containers are used and influence the metal ion supply and electric field distribution on the surfaces to be treated by interposition of diaphragms. Thus, for example, in DE-OS 2263642 a method for the electrolytic deposition of precious metals described in such a way that the electrolyte liquid is moved by apertures with cutouts and greater circulation so that at desired points of the material to be refined an increased deposition of the precious metal. The associated device for carrying out the method is characterized in that between the cathode forming the material to be refined and the anodes each have a diaphragm with the locations of increased deposition opposite cutouts is attached. Other such devices that direct the field lines coming from the anode through apertures on the reinforced areas of the Galvanisgutes to be coated, are also described in DD-WP 225140 and in DD-WP 225453. Although with such technical solutions it is possible to achieve limited coating zones on a workpiece to a limited extent, but for vertical, closely spaced and highly structured workpieces, such as carrier strips of microelectronics, a selective and uniform coating can not be achieved.

Nach einem anderen Verfahrensprinzip werden die zu galvanisierenden Teile unter Vermeidung von Badbehältern nur an den gewünschten Stellen mit dem Elektrolyten in Berührung gebracht. So beschreibt beispielsweise EP 59787 eine Vorrichtung zum partiellen Galvanisieren von zu leitenden Bändern oder dgl. zusammengefaßten Teilen, wobei das katodisch geschaltete Band an der Mehrzahl von anodisch geschalteten Sprühdüsen entlanggeführt wird, die in Bewegungsrichtung des Bandes gesehen hintereinander derart angeordnet und gegen das Band gerichtet sind, daß der aus jeder einzelnen Sprühdüse austretende Elektrolytstrahl frei und unbehindert auf den zu galvanisierenden Bereich auf dem Band trifft.According to another method principle, the parts to be plated are brought into contact with the electrolyte only at the desired locations while avoiding bath containers. Thus, for example, EP 59787 describes a device for partial plating of conductive strips or the like. Combined parts, wherein the cathodically connected belt is guided along the plurality of anodically connected spray nozzles, which are arranged one behind the other in the direction of movement of the tape and directed against the belt in that the stream of electrolyte emerging from each individual spray nozzle strikes the area to be electroplated on the belt freely and unhindered.

Eine ähnliche Vorrichtung zur selektiven Beschichtung von horizontal laufenden Bändern oder Kontaktkämmen wird in EP 222 232 beschrieben. Diese apparative Lösung ermöglicht die selektive Beschichtung an den kontaktgebenden Bezirken einer Steckverbindergabel dadurch, daß der von der Anode kommende Elektrolytstrahl so fokussiert wird, daß er nur den jeweils gewünschten Bezirk des Bandes erreicht.A similar apparatus for selective coating of horizontally moving belts or contact combs is described in EP 222 232. This apparatus solution allows the selective coating on the contact areas of a connector fork in that the coming of the anode electrolyte beam is focused so that it only reaches the desired district of the band.

Der Nachteil dieser Verfahrensweisen besteht darin, daß ein erheblicher apparativer Aufwand zur Regulierung des Elektrolytstrahles erforderlich ist. Darüber hinaus sind derartige Verfahren für die gleichzeitige selektive galvanische Beschichtung von vertikalen, dicht nebeneinander parallel angeordneten Trägerstreifen mit woitgehend gleichmäßiger Metallabscheidung der inneren und äußeren Streifen nicht anwendbar.The disadvantage of these procedures is that a considerable amount of equipment is required to regulate the electrolyte jet. In addition, such methods are not applicable for the simultaneous selective electroplating of vertical, closely spaced carrier strips with uniform metal deposition of the inner and outer strips.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine gleichmäßig selektive galvanische Beschichtung von mehreren, vertikal dicht nebeneinander parallel angeordneten Trägerstreifen, Kammstreifen, vorgestanzten Bändern oder dgl. mit stark strukturierter Oberfläche.The aim of the invention is a uniformly selective galvanic coating of a plurality of carrier strips, comb strips, pre-cut strips or the like, arranged vertically next to one another in parallel, with a strongly structured surface.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die gewünschte gleichmäßige Beschichtung in einem Elektrolytbehälter ermöglicht.The invention has for its object to provide a device that allows the desired uniform coating in an electrolyte container.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Anode und Katode ein als Blende wirkender, in RichtungAccording to the invention the object is achieved in that between anode and cathode acting as a diaphragm, in the direction

Katode offener, rechteckiger Hohlkörper angeordnet Ist, in dessen der Anode zugewandten Grundplatte ein über die gesamte Länge reichender Spalt mittig angeordnet ist, dessen Breite b den 0,05- bis 0,4fachen Wert der geometrischen Breite B des zu beschichtenden Gutes aufweist, die Breite des nach der Katode offenen Hohlkörpers den 6-20fachen Wert und seine Höhe den 2... 10fachen Wert der Spaltbreite b annimmt. Die Länge des Hohlkörpers ist variabel und richtet sich nach der räumlichen Ausdehnung des verwendeten Elektrolytbehälters.Katode open, rectangular hollow body is arranged is in the anode-facing base plate over the entire length-reaching gap is arranged centrally, whose width b has the 0.05 to 0.4 times the value of the geometric width B of the material to be coated, the width of the hollow body open after the cathode is 6-20 times its value and its height is 2 ... 10 times the width of the gap b. The length of the hollow body is variable and depends on the spatial extent of the electrolyte container used.

Das als Katode wirkende, zu veredelnde Gut taucht je nach gewünschter Selektivität wenige Millimeter in den Hohlkörper ein. Über den Spalt wird von unten Elektrolytlösung zugeführt, erreicht die Oberkante des offenen Hohlkörpers, benetzt das zu beschichtende Gut und fließt in den Elektrolytbehälter zurück.Depending on the desired selectivity, the good that acts as a cathode, which is to be refined, dips into the hollow body a few millimeters. Electrolyte solution is supplied from below through the gap, reaches the upper edge of the open hollow body, wets the material to be coated and flows back into the electrolyte container.

Die erfindungsgemäß gestaltete Feldlinien- und Strömungsblende formiert die Feldlinien insbesondere von den Randbezirken auf den feldlinienärmsten Teil der Katode. Darüber hinaus wird eine solche Hydrodynamik während des Galvanisierprozesses erzeugt, daß die Außenbezirke der Katode vernachlässigt werden, so daß trotz der für die Galvanisierung außerordentlich ungünstigen geometrischen Gestaltung der zu beschichtenden Elemente eine nahezu gleichmäßige Schichtdickenverteilung erreicht wird.The inventively designed field line and flow diaphragm forms the field lines, in particular from the edge areas on the field line poorest part of the cathode. In addition, such a hydrodynamics is generated during the electroplating that the outlying areas of the cathode are neglected, so that despite the extremely unfavorable for the galvanization geometric design of the elements to be coated, a nearly uniform coating thickness distribution is achieved.

embodiment The invention is gem. Fig. 1 and Fig.2 explained in more detail. Fig. 1: shows in cross-section an overall system for selective electroplating of electronic components with strong

strukturierter Oberfläche. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung mit der erfinderischen Lösung.structured surface. Fig. 2 shows a detail of Fig. 1 in a perspective view with the inventive solution.

In an inventive upwardly open rectangular hollow body gem. Fig. 2 with a gap width of b = 2 mm, a Height of 5mm, a width of 20mm dive 14 cathode-switched light emitting diode carrier strips, leading to two

hintereinander angeordneten Blöcken von 140 mm Länge von B = 10mm Breite zusammengefaßt sind, 2 mm selektiv in einencyanidischen Glanzsilberelektrolyten ein.successively arranged blocks of 140 mm length of B = 10mm width are combined, 2 mm selectively in a cyanide shiny silver electrolyte.

As can be seen from Fig. 1, the anode 6 was encapsulated in polyacrylate so that the pumped through the opening 7 electrolyte

den Spalt 3 von unten das zu beschichtende Gut 4 umspült und nach Erreichen der Oberkante der beanspruchten Vorrichtung inden Elektrolytbehälter 5 überläuft. Bei einem Stromfluß von 2,6A/145s wurden im Durchschnitt 30mg Ag pro Trägerstreifenabgeschieden. Eine siebenfache Bestimmung der Silberauflage an unterschiedlichen Stellen eines jeden Trägerstreifenblockesergab, bezogen auf den Mittelwert, eine Standardabweichung von ±5%. Wurde der Versuch in gleicher Art und Weise, jedochohne erfindungsgemäße Vorrichtung, durchgeführt ergab sich eine Standardabweichung von ±23%.the gap 3 from below the coated to be coated Good 4 and overflows after reaching the upper edge of the claimed device in the electrolyte container 5. At a current flow of 2.6A / 145s, an average of 30 mg Ag per carrier strip was deposited. A seven-fold determination of the silver coverage at different locations of each carrier strip block gave a standard deviation of ± 5%, based on the mean. When the experiment was carried out in the same way, but without the device according to the invention, a standard deviation of ± 23% resulted.

An evaluation of the silver plating determination showed that at the points which are strongest electrically and mechanically

beansprucht werden, bei allen Trägerstreifen, unabhängig von ihrer Anordnung im Block, eine nahezu gleichmäßigebe claimed, regardless of their arrangement in the block, a nearly uniform in all carrier strips

Silver plating could be achieved. This makes it possible for the first time, comb strips, carrier strips or pre-cut bands,

die dicht nebeneinander parallel angeordnet sind, gleichmäßig zu beschichten.which are arranged close to each other in parallel, to coat evenly.

The device according to the invention is used both in stationary operation galvanic cells and in cells which are after the Run through principle, can be used. In the latter case are for the continuous bands in the corresponding side walls

der erfindungsgemäßen Vorrichtung Aussparungen vorzunehmen.make recesses of the device according to the invention.

Compared to the conventional technology, it is possible with the use of the invention, the same apparatus with a

wesentlich erhöhten Produktivität zu betreiben. Darüber hinaus kann wegen der verbesserten Schichtdickenverteilung proto significantly increase productivity. In addition, because of the improved coating thickness distribution per

Component can be saved a considerable amount of precious metal.

Claims

Device for galvanic cells for influencing the layer thickness distribution of electronic components with a highly structured surface, such. As contact combs, carrier strips or pre-punched bands which are vertically arranged next to each other in parallel in a galvanic cell, characterized in that a base plate (1) with side walls (2) is planked such that an upwardly open, rectangular hollow body is formed in the base plate (1) is arranged centrally over the entire length of the gap (3), the width of which has 0.05 ... 0.4 times the value of the width B of the material to be coated, the width of the upwardly open hollow body the 5th ... 20 times the value and its height assumes 2 ... "10 times the value of the gap width b.

For this

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