DE102009023763A1 - Method and device for the electrolytic treatment of high-resistance layers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft das Galvanisieren und elektrolytische Ätzen von plattenförmigem oder bandförmigem Gut 1 in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen mit rotierenden Transport- und Kontaktmitteln 2 entlang der Transportbahn. Bekannt ist die Einspeisung des elektrolytischen Stromes von einem Rand des Gutes 1 oder von den beiden Rändern. Bei hochohmigen Basisschichten entsteht im kontaktfernen Bereich infolge des elektrischen Spannungsabfalls durch den elektrolytischen Strom in der Basisschicht ein Schichtdickenabfall. Der Schichtdickenabfall ist bei der einseitigen Einspeisung besonders groß. Bei der zweiseitigen Einspeisung reduzieren sich die Unterschiede der Spannungsabfälle im Idealfalle auf etwa 1/4 bei ansonsten gleichen Bedingungen. Weil diese beidseitige Einspeisung jedoch nur ein einziges Format des Gutes zu produzieren erlaubt, ist diese Kontaktierung selten anwendbar. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Gut in der Mitte, d.h. im Nutzbereich einzuspeisen. Damit wird mindestens die gleich gute Schichtdickenverteilung wie bei der Einspeisung von den beiden Rändern erreicht. Besonders vorteilhaft ist es u.a., dass Güter mit beliebig breiten Formaten und mit unterschiedlicher Kontur in beliebiger Reihenfolge galvanisiert werden können.The invention relates to the electroplating and electrolytic etching of plate-shaped or band-shaped material 1 in continuous systems or belt systems with rotating transport and contact means 2 along the transport path. The feeding of the electrolytic current from an edge of the material 1 or from the two edges is known. In the case of high-resistance base layers, a layer thickness drop occurs in the contact-removed area as a result of the electrical voltage drop due to the electrolytic current in the base layer. The layer thickness drop is particularly large in the one-sided feed. In the case of two-sided infeed, the differences in the voltage drops are ideally reduced to about 1/4 under otherwise identical conditions. However, because this two-sided infeed allows only one format of the product to be produced, this contacting is rarely applicable. According to the invention, it is proposed that the product in the middle, i. to feed in the working area. Thus, at least the same good layer thickness distribution as in the feed from the two edges is achieved. It is particularly advantageous inter alia that goods can be galvanized with arbitrarily wide formats and with different contour in any order.
Description
Die Erfindung betrifft das elektrolytische Behandeln, insbesondere das Galvanisieren und Ätzen von elektrisch leitfähigen Schichten auf bevorzugt ebenem Gut. Sie eignet sich insbesondere zum Galvanisieren von Substraten wie Leiterplatten und Leiterfolien als Abschnitte in Durchlaufanlagen oder von Bändern aus Metall oder metallisierten Kunststofffolien in Anlagen von Rolle zu Rolle. Dabei soll unter Anwendung einer möglichst großen Stromdichte eine gleichmäßig dicke metallische Schicht auf der gesamten großflächigen Oberfläche des Gutes abgeschieden werden, auch wenn die Basisschicht sehr dünn und damit hochohmig ist.The The invention relates to the electrolytic treatment, in particular the Electroplating and etching of electrically conductive Layers on preferred even good. It is particularly suitable for electroplating substrates such as circuit boards and conductor foils as sections in continuous systems or of belts Metal or metallized plastic films in facilities of roll to role. It should be using as large as possible Current density a uniformly thick metallic Layer on the entire large surface of the goods are deposited, even if the base layer is very thin and thus high impedance.
Derartige Galvanisieranlagen oder elektrolytische Ätzanlagen sind z. B. als horizontale Durchlaufanlagen oder Bandanlagen bekannt. Das plattenförmige. oder bandförmige Gut wird mindestens an einem Rand mittels Kontakten elektrisch kontaktiert. Über diese Kontakte wird der zum Behandeln erforderliche elektrolytische Strom von mindestens einer Stromquelle zur zu behandelnden Basisschicht des Gutes geleitet. Von diesem Rand oder von den beiden Randbereichen, quer zur Transportrichtung gesehen, verbreitet sich der elektrolytische Strom über die gesamte Oberfläche des Gutes. Beim Galvanisieren fließt in vielen Fällen der Galvanisierstrom in einer anfänglich hochohmigen Basisschicht. Die Folge ist ein störender elektrischer Spannungsabfall an dem elektrischen Widerstand dieser Basisschicht. Der Spannungsabfall reduziert insbesondere bei Anwendung einer zu bevorzugenden großen globalen Stromdichte die örtlich wirksamen Stromdichten in Abhängigkeit von ihren Positionen auf dem Gut, quer zur Transportrichtung gesehen, unterschiedlich groß. Entsprechend unterschiedlich sind die örtlichen Dicken der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht. Zur Reduzierung dieser Spannungsabfälle kann das Gut in Durchlaufanlagen auch von den beiden Rändern elektrisch kontaktiert werden. Der von den beiden Rändern jeweils einzuspeisende Galvanisierstrom beträgt dann im Idealfall nur die Hälfte des Stromes gegenüber der einseitigen Einspeisung. Zugleich verringert sich die Strecke des jeweiligen Stromflusses quer zur Transportrichtung auf die Hälfte, d. h. auf den halben elektrischen Widerstand. Der halbe Strom und der halb so große elektrische Widerstand ergibt nach dem Ohmschen Gesetz ein Viertel des Spannungsabfalls im Vergleich zur einseitigen Einspeisung. Entsprechend geringer sind die örtlichen Stromdichteunterschiede quer zur Transportrichtung, die in diesem Falle in der Mitte des Gutes ihr Minimum haben. Die beidseitige Einspeisung setzt jedoch voraus, dass das Gut quer zur Transportrichtung stets gleich große Abmessungen aufweist, was in der Praxis oft eine nicht akzeptable Einschränkung ist.such Electroplating or electrolytic etching plants are z. B. known as horizontal continuous systems or belt systems. The plate-shaped. or band-shaped Good becomes contacted electrically at least at one edge by means of contacts. about these contacts becomes the electrolytic required for treatment Power from at least one power source to the base layer to be treated of the good. From this edge or from the two border areas, Seen transversely to the transport direction, the electrolytic propagates Electricity over the entire surface of the property. At the Galvanizing flows in many cases, the galvanizing in an initially high-resistance base layer. The result is a disturbing electrical voltage drop across the electrical Resistance of this base layer. The voltage drop reduces in particular using a preferable large global current density the locally effective current densities in dependence from their positions on the estate, viewed transversely to the transport direction, different sized. Are correspondingly different the local thicknesses of the electrodeposited Layer. To reduce these voltage drops, the Good in continuous systems also from the two edges electrically be contacted. The one from the two edges respectively the galvanizing current to be supplied is then ideally only half of the current compared to the one-sided Feed. At the same time the distance of the respective one decreases Current flow across the transport direction to half, d. H. to half the electrical resistance. Half the stream and the half as large electrical resistance results after the Ohm's law a quarter of the voltage drop compared to one-sided feed. Correspondingly lower are the local current density differences transverse to the transport direction, which in this case in the middle of the Good to have their minimum. However, the two-sided feed sets advance that the good across the transport direction always the same size Dimensions, which is often an unacceptable in practice Limitation is.
Die
Druckschrift
Bei
den Anforderungen an die Qualität der elektrolytischen
Abscheidung für die zunehmende Feinleitertechnik mit ihren
dünnen und damit hochohmigen Basisschichten muss zur Erzielung
der nötigen Gleichmäßigkeit der zu galvanisieren
Schicht meist unter Verlust von Produktionskapazität mit
kleinerer Stromdichte galvanisiert werden. Für die in der Leiterplattentechnik
dominierende Abscheidung von Kupfer werden unter einer großen
Stromdichte 10 A/dm2 bis 18 A/dm2 verstanden und unter einer kleinen Stromdichte
2 A/dm2 bis 5 A/dm2.
Dünne Basisschichten aus laminiertem Kupfer sind z. B.
1,5 μm bis 3 μm dick. Gesputterte oder chemisch
abgeschiedene, elektrisch leitfähige Basisschichten weisen Schichtdicken
auf, die 0,2 μm oder weniger betragen. Die Druckschrift
Ein
vorbestimmtes und gleichbleibendes Format für das Gut in
einer Galvanisieranlage führt jedoch in der Regel, insbesondere
bei darauf angeordneten großen Endprodukten, zu mehr oder
weniger großem Verlust, d. h. Abfall an Basismaterial. Hierzu
ein Beispiel für ein Gut mit den äußeren
Abmessungen von 610 × 610 mm2:
Die
nicht nutzbaren Ränder betragen 15 mm. Damit beträgt
der Nutzbereich 580 × 580 mm2,
auf dem Endprodukte von z. B. 100 × 160 mm2 anzuordnen sind.
In diesem gewählten sehr ungünstigen Beispiel sind
nur 15 Endprodukte auf dem Gut unterzubringen. Die Restfläche
ist Verlust an Basismaterial, d. h. Abfall.However, a predetermined and consistent format for the material in a galvanizing plant usually results in greater or lesser loss, ie, waste of base material, particularly in large end products disposed thereon. Here an example of a good with the external dimensions of 610 × 610 mm 2 :
The unusable margins are 15 mm. Thus, the useful range is 580 × 580 mm 2 , on the end products of z. B. 100 × 160 mm 2 are to be arranged. In this chosen very unfavorable example, only 15 final products are to be accommodated on the estate. The residual area is loss of base material, ie waste.
Eine Anpassung der Abmessungen des Gutes an die darauf anzuordnenden Endprodukte würde diesen Verlust vermeiden. Schon eine geringfügige Vergrößerung des Gutes auf 670 × 670 mm2 ließe die Unterbringung von 24 derartigen Endprodukten zu. Diese Vergrößerung ist jedoch bei der üblicherweise fest eingestellten zweiseitigen elektrischen Kontaktierung des Gutes nicht möglich. Deshalb wird in der Praxis die einseitige Kontaktierung bevorzugt, wenn eine ausreichend gute Schichtdickenverteilung erreichbar ist, gegebenenfalls unter Kapazitätsverlust mit kleinerer anzuwendender Stromdichte. Nur dies erlaubt es nach dem Stand der Technik, den Zuschnitt des Gutes genau an die darauf anzuordnenden Endprodukte anzupassen und den Abfall gering zu halten.An adaptation of the dimensions of the goods to be arranged on the end products would avoid this loss. Even a slight enlargement of the material to 670 × 670 mm 2 would allow the accommodation of 24 such end products. However, this magnification is not possible with the usually fixed two-sided electrical contacting of the goods. Therefore, in practice, the one-sided contact is preferred if a sufficiently good coating thickness distribution can be achieved, optionally with capacity loss with a smaller current density to be applied. Only this makes it possible according to the prior art to tailor the cut of the goods exactly to the end products to be arranged thereon and to keep the waste low.
Bei der beidseitigen Einspeisung, die eine bestimmte Abmessung des Gutes quer zur Transportrichtung erfordert, ergibt sich im obigen Beispiel ein Verlust an Basismaterial einschließlich der Ränder von 35,5 Prozent. Die bei einer einseitigen Einspeisung mögliche Vergrößerung des Gutes zur Anpassung an die darauf anzuordnenden Endprodukte hat dagegen nur einen Verlust von 14,5 Prozent an Basismaterial zur Folge. Hinzu kommt der Gewinn durch die niedrigeren Produktionskosten pro Endprodukt.at the bilateral feed, which is a specific dimension of the goods transverse to the transport direction, results in the above example a loss of base material including the edges of 35.5 percent. The possible with a one-sided feed Enlargement of the property to adapt to it On the other hand, end products to be arranged have only a loss of 14.5 Percent of base material result. In addition, the profit comes through the lower production costs per end product.
Die beidseitige Kontaktierung erfordert zur Viertelung der Schichtdickenunterschiede gleich große Ströme an beiden Seiten. Dieser Strom kommt von einem Gleichrichter über die daran angeschlossene Anode. Diese Anode ist über die gesamte Transportbahn quer zur Transportrichtung des Gutes angeordnet und wird von dem Gleichrichter mit Galvanisierstrom gespeist. Gleich große Ströme an den beiden Rändern treten daher nur bei gleichen Kontaktierungsbedingungen an den beiden Rändern des Gutes auf, z. B. bei gleich großen Auflagekräften und Kontaktübergangswiderständen. Hierzu müsste der Schwerpunkt der Kontaktwalze genau in der Mitte zwischen den beiden Kontakten liegen. Dies ist konstruktiv selten der Fall. Hinzu kommt eine dynamische Unsymmetrie der rotierenden Kontaktmittel. Diese Kontaktierung kann sporadisch nahezu bis zur Unterbrechung des einen oder anderen Kontaktes an dem einen oder anderen Rand führen und damit auch zu einer Überlastung des verbleibenden stromführenden Kontaktes. Weil in der Praxis die Symmetrie der Ströme der beiden Seiten nicht besteht und mittels des einen Gleichrichters auch nicht zu beeinflussen ist, werden auch die Schichtdickenunterschiede vom theoretischen Verlauf abweichen und unkalkulierbar größer sein als der theoretische Wert der Viertelung.The Double-sided contacting requires quartering of the layer thickness differences equal currents on both sides. This stream comes from a rectifier via the connected Anode. This anode is across the entire transport path across arranged to the transport direction of the goods and is from the rectifier fed with galvanizing current. Equal large currents at the two edges therefore occur only at the same contacting conditions on the two edges of the estate, z. B. at the same size Contact forces and contact resistance. For this purpose, the center of gravity of the contact roller would have to be exactly in the middle between the two contacts. This is constructive rarely the case. There is also a dynamic asymmetry of the rotating Contact means. This contact can sporadically almost to the interruption one or the other contact at one or the other edge lead to an overload of the remaining live contact. Because in practice the symmetry of the currents of the two sides does not exist and by means of the one rectifier also not to influence is also the layer thickness differences from the theoretical Course deviate and be incalculable greater as the theoretical value of the quarter.
Die
Druckschriften
Bei einer elektrischen Kontaktierung an den beiden Rändern läuft bei einer nicht geraden Transportspur immer ein rotierendes Kontaktrad vom Gut herunter und das gegenüber liegende Kontaktrad läuft dann in den Nutzbereich des Gutes, d. h. in die Endprodukte hinein. Das heißt, auch bei einer beidseitigen elektrischen Kontaktierung muss die Spurgenauigkeit groß sein, um ungeplante Anlagenwartungen zu vermeiden.at an electrical contact on the two edges always runs a rotating at a not straight transport track Contact wheel from the estate down and the opposite Contact wheel then runs into the working area of the goods, d. H. into the final products. That means, even with one Double-sided electrical contacting must be the accuracy of the track be big to avoid unplanned plant maintenance.
Wenn bei einer beidseitigen elektrischen Kontaktierung die Metallisierung und/oder die Entmetallisierung der Kontaktoberflächen zu beiden Seiten bzw. Rändern des Gutes ungleichmäßig erfolgt, was vorkommen kann, dann ändern sich ihre Durchmesser auf der gemeinsamen, rotierend angetriebenen Transportwalze entsprechend ungleichmäßig. Dies führt beim Transport mittels der vielen Transportwalzen zu einem einseitig schnelleren Vorschub. Das Gut verdreht sich dadurch und läuft aus der Bahn. Diesen Nachteil weist auch die einseitige Kontaktierung auf. Diese Kontaktierung benötigt aber nur eine Kontaktspur, wodurch der Nutzbereich des Gutes im Vergleich zur zweiseitigen Kontaktierung bei gleichen Außenabmessungen größer gewählt werden kann.If at a two-sided electrical contacting the metallization and / or the Entmetallisierung the contact surfaces on both sides or edges of the goods is uneven, which may occur, then change their diameter on the common, rotatably driven transport roller according to uneven. This leads during transport by means of the many transport rollers to a one-sided faster feed. The estate is twisted and runs off track. This disadvantage also has the one-sided contact. However, this contact requires only one contact track, whereby the useful range of the goods compared to the two-sided contact with the same outer dimensions can be made larger.
Bei beiden Kontaktarten muss jedoch aus den genannten Gründen eine möglichst breite Kontaktspur gewählt werden, z. B. 30 mm. Der Verlust an Nutzbereich wird in Kauf genommen. In jedem Falle muss das Gut vor dem Einfahren in die Galvanisieranlage in einer vorgeschalteten, technisch aufwändigen Richtstation quer zur Transportrichtung so ausgerichtet werden, dass die rotierenden Kontakte die vorgesehene(n) Kontaktspur(en) sehr genau treffen. Die an sich vorteilhafte elektrische Kontaktierung von den beiden Rändern hat den genannten sehr großen Nachteil, dass das Gut quer zur Transportrichtung nur die stets gleiche Abmessung aufweisen muss. Dies ist in der Praxis der Leiterplattentechnik nur bei wenigen Ausnahmen der Fall. Überwiegend werden unterschiedliche Formate produziert. Dies erlaubt aber nur die elektrische Kontaktierung von einem Rand des Gutes. Zur Vermeidung des dabei besonders großen Schichtdickenabfalls von der kontaktierenden Randseite zu der, quer zur Transportrichtung gesehen, gegenüberliegenden Randseite sind Maßnahmen bekannt, die jedoch technisch aufwändig sind und/oder die sich nur für ein Gut mit konstanten Anfangsbedingungen bezüglich der Basisschichtdicke und weiterer Parameter eignen. Andernfalls ist ein Umbau der Anlage bei einem Produktwechsel erforderlich. Derartige Maßnahmen betreffen z. B. angepasste Blenden, Elektrodenabmessungen und Elektrodenabstände. Hierzu ein Beispiel aus der Praxis für eine Kupfergalvanisierung in einer Durchlaufanlage mit einem schwefelsauren Elektrolyten und einer aktiven Länge in Transportrichtung von 6 Metern, in der unterschiedliches Gut galvanisiert werden soll.at However, both types of contact must be for the reasons mentioned the widest possible contact lane should be chosen, z. B. 30 mm. The loss of useful area is accepted. In In any case, the good must be before entering the galvanizing plant in an upstream, technically complex straightening station be aligned transversely to the transport direction so that the rotating Contacts meet the intended contact track (s) very precisely. The in itself advantageous electrical contacting of the two edges has the mentioned very big disadvantage that the good across have only the same dimension to the transport direction got to. This is only a few in the practice of printed circuit board technology Exceptions to the case. Mostly different Produced formats. However, this only allows the electrical contact from one edge of the good. To avoid the particularly large Layer thickness drop from the contacting edge side to the, transverse seen to the transport direction, opposite edge side Measures are known, however, are technically complex and / or only for a good with constant initial conditions in terms of base layer thickness and other parameters suitable. Otherwise, a conversion of the system during a product change required. Such measures concern z. B. adapted Apertures, electrode dimensions and electrode distances. Here is an example from the practice of a copper electroplating in a continuous system with a sulfuric acid electrolyte and a active length in the transport direction of 6 meters, in the different good to be galvanized.
Zum Beispiel soll eine Basisschicht aus Kupfer mit einer Dicke von 2 μm mit einer Stromdichte von 10 A/dm2 um 4 μm verstärkt werden. Bei einem anderen Produkt soll die Verstärkung 25 μm betragen.For example, a base layer of copper with a thickness of 2 microns with a current density of 10 A / dm 2 is reinforced by 4 microns. For another product, the gain should be 25 microns.
Im ersten Falle ergibt sich eine Transportgeschwindigkeit von 3 m/Minute. Nach dem Durchfahren der Durchlaufanlage beträgt dann die Dicke der Gesamtschicht nur 6 μm, was mögliche konstruktive Korrekturmaßnahmen zum Ausgleich des ansonsten auftretenden Schichtdickentales in der Mitte des Gutes bis zum Ende der Durchlaufanlage erforderlich macht.in the first case results in a transport speed of 3 m / minute. After passing through the conveyor system is then the Thickness of the total layer only 6 microns, what possible constructive corrective measures to compensate for the otherwise occurring Schichtdickentales in the middle of the estate to the end of the continuous flow system required.
Im zweiten Falle muss die Transportgeschwindigkeit 0,5 m/Minute betragen. Bereits nach einem Sechstel der Aktivlänge ist der Zustand bzw. die Dicke der Abscheidung erreicht, die im ersten Falle erst nach der gesamten Aktivlänge der Durchlaufanlage bestand. Die während des Galvanisierens dicker werdenden Schichten erfordern abnehmende Korrekturmaßnahmen. Infolgedessen würden die bekannten konstruktiven Maßnahmen zur Einebnung der Schichtdicke, die im ersten Falle bis an das Ende der Durchlaufanlage erforderlich waren, für den zweiten Fall viel zu stark wirken. Der Mittenbereich des Gutes würde erheblich dicker werden als der Randbereich.in the second case, the transport speed must be 0.5 m / minute. After one sixth of the active length is the state or the thickness of the deposit achieved, the first case in the first case existed after the entire active length of the continuous system. The layers becoming thicker during plating require decreasing corrective actions. Consequently would the known design measures for Leveling of the layer thickness, which in the first case to the end of Continuous flow system were required for the second case way too strong. The middle area of the estate would considerably thicker than the edge area.
Die mechanischen Korrekturen müssen daher an die vom Gut vorgegebenen Parameter bzw. Anforderungen, z. B. auch an die jeweilige Stromdichte angepasst werden. Diese Anpassungen sind mit einem erheblichen Montageaufwand verbunden und daher nicht praktikabel.The mechanical corrections must therefore be given to those of the good Parameters or requirements, eg. B. also to the respective current density be adjusted. These adjustments are with a considerable installation effort connected and therefore not practicable.
Die
Druckschrift
Ein
weiteres Verfahren zum gleichmäßigen Galvanisieren
von Gut mit einer dünnen und damit hochohmigen Basisschicht
beschreibt die Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Kontaktierung von ebenem Gut zum Galvanisieren oder zum elektrolytischen Ätzen in Durchlaufanlagen und in Anlagen zur Behandlung von Rolle zu Rolle zu beschreiben, die die genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die bevorzugt rotierende elektrische Kontaktierung des Gutes auch für unterschiedlich großes Gut mit dünnen Basisschichten, quer zur Transportrichtung gesehen, zur gleichmäßigen elektrolytischen Behandlung unter Vermeidung eines erhöhten anlagentechnischen Aufwandes im Vergleich zum Stand der Technik geeignet sein.task The invention is an electrical contact of planar Good for electroplating or electrolytic etching in Continuous flow systems and systems for the treatment of roll to roll to describe that does not have the disadvantages mentioned. Especially should the preferred rotating electrical contact of the goods also for different sized good with thin Base layers, seen transversely to the transport direction, for uniform Electrolytic treatment while avoiding increased plant-technical expenditure compared to the state of the art be suitable.
Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 und durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 12. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.Solved The object is achieved by the method according to claim 1 and by the device according to claim 12. The dependent claims describe advantageous embodiments of the invention.
Durchlaufanlagen und Anlagen, die das Gut von Rolle zu Rolle produzieren, eignen sich wegen ihrer geringen Flexibilität bezüglich der Prozessfolgen bevorzugt zur Produktion von Massenprodukten. Diese Produkte wurden vorstehend als Endprodukte bezeichnet. Dies sind meist kleine und kleinste Leiterplatten oder Leiterfolien für z. B. BGAs (Ball Grid Arrays), RFIDs (Radio Frequency Identification), MP3 Player, Speichersticks, aber auch größere Leiterplatten für z. B. Mobiltelefone, PCs und dergleichen. Die zunehmende Miniaturisierung dieser elektronischen Endprodukte nutzt die Erfindung einerseits zur optimalen Layoutgestaltung des Gutes und andererseits unterstützt sie die für die Miniaturisierung erforderliche Feinleitertechnik durch das ebene Galvanisieren der dafür erforderlichen dünnen Basisschichten. Die Endprodukte werden nach ihrer Fertigstellung in der Durchlaufanlage und gegebenenfalls in weiteren Anlagen für die jeweilige Verwendung aus dem Gut herausgetrennt. Das zu behandelnde Gut ist hier z. B. eine globale Leiterplatte oder Leiterfolie. In der Praxis werden diese globalen Leiterplatten oder Leiterfolien auch als Nutzen bezeichnet. Sie weisen einen nutzbaren und einen nicht nutzbaren Bereich auf. Die Endprodukte befinden sich auf der zu nutzenden Fläche. Im Gegensatz hierzu sind die Randbereiche einschließlich der darauf befindlichen Kontaktspur oder der Kontaktspuren in der Regel für die Endprodukte nicht verwendbar. Im Layout der Leiterplatten sind auf der zu nutzenden Fläche viele bis sehr viele meist gleiche Endprodukte angeordnet.Continuous Flow Systems and facilities that produce the goods from roll to roll because of their low flexibility regarding the process sequences preferred for the production of mass products. These Products were referred to above as end products. these are usually small and smallest printed circuit boards or conductor foils for z. BGAs (Ball Grid Arrays), RFIDs (Radio Frequency Identification), MP3 Players, memory sticks, but also larger printed circuit boards for z. As mobile phones, PCs and the like. The increasing Miniaturization of these electronic end products uses the invention on the one hand for optimal layout design of the goods and on the other supports them for the miniaturization required Feinleitertechnik by the planar galvanizing the for required thin base layers. The final products will be after its completion in the continuous system and, if appropriate in other plants for the respective use of the Well separated. The property to be treated is here z. A global one Printed circuit board or conductor foil. In practice, these become global PCBs or conductor foils also referred to as benefits. she have a usable and a non-usable area. The End products are located on the surface to be used. In contrast, the border areas are inclusive the contact track thereon or the contact tracks in the Rule not applicable to the final products. In the layout of the Printed circuit boards are many up to the area to be used arranged many very same end products.
Zur Anordnung der vielen Endprodukte auf der Leiterplatte bzw. auf dem Nutzen bestehen stets mehrere Möglichkeiten. Diese Tatsache nutzt die vorliegende Erfindung. Sie geht davon aus, dass die Endprodukte auf dem Nutzen so angeordnet sind, dass quer zur Transportrichtung gesehen annähernd oder genau in der Mitte eine Kontaktspur auf dem Gut gebildet bzw. freigehalten wird. Desgleichen annähernd oder genau in der Mitte der Transportspur der Durchlaufanlage oder Bandanlage, d. h. ebenfalls quer zur Transportrichtung gesehen, befindet sich je ein bevorzugt rotierender elektrischer Kontakt auf jeder der vielen entlang der Transportbahn angeordneten Kontaktwalzen oder Kontakträder, die zugleich die Transportwalzen, Transporträder bzw. Transportmittel sein können.to Arrangement of the many end products on the circuit board or on the Benefits always exist in several ways. this fact uses the present invention. It assumes that the final products on the benefit are arranged so that transversely to the transport direction seen approximately or exactly in the middle of a contact track is formed or kept free on the estate. Likewise approximate or exactly in the middle of the conveyor track of the conveyor system or Conveyor system, d. H. also seen transversely to the transport direction, there is ever a preferred rotating electrical contact on each of the many arranged along the transport path contact rollers or contact wheels, which are at the same time the transport rollers, transport wheels or transport may be.
Die Erfindung wird besonders am Beispiel des Galvanisierens beschrieben, insbesondere von Leiterplatten zur vollflächigen Metallisierung und Durchkontaktierung sowie zum Aufbau des Leiterbildes, das z. B. mit Resist strukturiert ist. Die Erfindung eignet sich jedoch auch uneingeschränkt für das elektrolytische Ätzen und weitere elektrolytische Prozesse.The Invention is particularly described using the example of electroplating in particular of printed circuit boards for full surface metallization and via and to build the conductor image, the z. B. is structured with resist. However, the invention is suitable also without restriction for the electrolytic etching and other electrolytic processes.
Das Gut wird erfindungsgemäß mittels bevorzugt einer Kontaktspur in der Mitte mit dem zum Galvanisieren erforderlichen elektrischen bzw. elektrolytischen Strom gespeist. Der Einfluss auf die Schichtdickenverteilung quer zur Transportrichtung ist dann mindestens so vorteilhaft oder besser, als beim Stand der Technik bei einer ideal gleichmäßigen Einspeisung von den beiden Rändern. Die beiden erfindungsgemäß sich bildenden Schiefen Ebenen kehren sich jedoch in ihrer Richtung um. Die größte Schichtdicke wird wieder im Kontaktbereich, d. h. in der Mitte des Gutes erzielt. Die Schichtdickenunterschiede der Schiefen Ebenen quer zur Transportrichtung betragen erfindungsgemäß nur etwa ein Viertel des Unterschiedes, der bei einer Einspeisung des Galvanisierstromes von nur einem Rand erzielt wird und zwar unabhängig von den momentan wirkenden Kontaktübergangswiderständen.The Good according to the invention by means of a preferred Contact track in the middle with the one required for electroplating fed electrical or electrolytic power. The influence on the layer thickness distribution transverse to the transport direction is then at least as advantageous or better than in the prior art with an ideal even feed of the two edges. The two according to the invention itself However, forming inclined planes turn in their direction. The largest layer thickness is again in the contact area, d. H. scored in the middle of the estate. The layer thickness differences the oblique planes transverse to the transport direction are according to the invention only about a quarter of the difference, when feeding the Galvanisierstromes is achieved by only one edge and regardless of the momentarily acting contact junction resistors.
Die elektrische Kontaktierung im Bereich der Mitte des Gutes, d. h. im Nutzbereich, weist die nachfolgenden wesentlichen Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf:
- • Das Verfahren ist ohne Umrüstung der Anlage für unterschiedliche Abmessungen des Gutes, quer zur Transportrichtung gesehen, geeignet. Daher kann das Gut mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Layouts in beliebiger Reihenfolge in die Anlage einfahren und galvanisiert werden.
- • Weil sich die Schiefe Ebene von der Mitte zu den beiden Rändern neigt, wirkt sich der Knocheneffekt an diesen Rändern nicht störend, sondern teilweise nutzbringend aus. Die an den Rändern dünnere Schicht wird durch den Abscheidungsknochen vorteilhaft erhöht, wodurch der Unterschied der Schichtdicken vom Rand zur Mitte noch kleiner wird als bei einer beidseitigen Randeinspeisung nach dem Stand der Technik.
- • Die Transport- und Kontaktwalzen benötigen nur einen Kontakt. Dies bedeutet einen geringeren technischen Aufwand.
- • Der elektrolytische Strom teilt sich auf dem Gut von der Mittenspur ausgehend stets reproduzierbar zu gleich großen Teilen in Richtung der beiden fernen Ränder. Daher wird immer die oben beschriebene Viertelung der Größe der Schiefen Ebene exakt eingehalten, auch wenn es zu unkontrollierbaren Übergangswiderständen an den Kontakten kommen sollte.
- • Es wird nur eine Kontaktspur auf dem Gut benötigt, d. h. weniger Verlust an Nutzbereich bei gleich guter oder besserer Schichtdickenverteilung im Vergleich zur beidseitigen Einspeisung.
- • Die Größe des Nutzbereiches kann exakt an die Größe der darauf anzuordnenden Endprodukte angepasst werden, wodurch ein unnötig großer Abfall an Basismaterial zu vermeiden ist.
- • Die Stromdichte kann gemäß den Anforderungen individuell gewählt werden.
- • Auch bei einer sporadisch unzureichenden Entmetallisierung der rotierenden Kontaktmittel können keine Durchmesserunterschiede zu beiden Seiten auftreten, die die Platten aus der Spur transportieren würden.
- • Selbst wenn aus unvorhersehbaren Gründen die Platten aus der Spur laufen würden, käme es nicht zu dem beschriebenen Störfall, der eine ungeplante Wartung der Anlage erfordern würde. Im Falle des aus der Spur Laufens bleibt der elektrische Kontakt zur Leiterplatte erhalten. Ein unzulässig intensives Metallisieren oder Beschädigen der Kontakte kann daher nicht auftreten. Im ungünstigsten Falle leidet die Qualität von einseitig neben der Kontaktspur angeordneten Endprodukten der betreffenden Leiterplatte.
- • Bei einer sehr zuverlässigen elektrischen Kontaktierung kann eine Beschädigung der Oberfläche des Gutes, auf der die Kontakte abrollen, vermieden werden. In diesem Falleist die Positionierung der Kontaktspur auf dem Gut und ihre Lage zu den rotierenden Kontakten völlig unkritisch, weil die Kontakte in den Bereich der Endprodukte hineinlaufen können.
- • Die Breite der Kontaktspur kann im Vergleich zum Stand der Technik wegen des nicht erforderlichen Sicherheitszuschlags kleiner gewählt werden, wo durch sich der Nutzbereich des Gutes erhöht.
- • Insbesondere bei kleinen Endprodukten kann auf eine ausgewiesene Kontaktspur auf dem Gut völlig verzichtet werden. Die Kontaktspur verläuft beliebig über einige Endprodukte im Bereich der Mitte des Gutes hinweg, die gegebenenfalls später aussortiert und verworfen werden. Bei diesem sehr vorteilhaften Verfahren kann auf die nach dem Stand der Technik vor der Galvanisieranlage stets erforderliche Richtstation verzichtet werden. Insbesondere bei einem dünnen und damit sehr flexiblen Gut sind derartige Richtstationen technisch sehr aufwändig. Das Gut fährt in diesem Falle erfindungsgemäß in seitlicher Ausrichtung ungerichtet durch die Durchlaufanlage. Der gleiche ungerichtete Transport des Gutes erfolgt bereits in den nasschemischen Behandlungsstationen und Spülstationen in bekannter Weise vor und nach der Galvanisieranlage.
- • Das Format des Gutes kann von der üblichen Rechteckform abweichen. Es kann z. B. dreieckig, rund oder oval sein.
- • Die Einspeisung des Galvanisierstromes im Nutzbereich des Gutes kann in Erweiterung der Erfindung auch mittels mehrerer quer zur Transportrichtung versetzter Kontaktspuren erfolgen. Bereits bei zwei Kontaktspuren im Nutzbereich können die örtlichen Unterschiede der Zellspannungen im Vergleich zu einer einseitigen Einspeisung nach dem Stand der Technik auf ein sechzehntel reduziert werden.
- • The procedure is suitable for different dimensions of the goods, transversely to the transport direction, without retrofitting the system. Therefore, the good can be retracted with different dimensions and different layouts in any order in the system and galvanized.
- • Because the inclined plane inclines from the middle to the two edges, the bone effect on these edges does not interfere, but is partially beneficial. The thinner layer at the edges is advantageously increased by the deposition bone, whereby the difference of the layer thicknesses from the edge to the center becomes even smaller than with a double-sided edge feed according to the prior art.
- • The transport and contact rollers only need a contact. This means less technical effort.
- • The electrolytic current is divided on the good starting from the middle track always reproducible in equal parts in the direction of the two far edges. Therefore, the above-described Viertelung the size of the inclined plane is always maintained exactly, even if it should come to uncontrollable contact resistance at the contacts.
- • Only one contact track on the goods is required, ie less loss of usable area with equally good or better layer thickness distribution compared to the two-sided infeed.
- • The size of the working area can be adapted exactly to the size of the end products to be arranged on it, which avoids unnecessarily large waste of base material.
- • The current density can be individually selected according to the requirements.
- • Even with a sporadically insufficient demetallization of the rotating contact means no differences in diameter occur on both sides, which would transport the plates out of the track.
- • Even if, for unpredictable reasons, the plates would run off the track, it would not be the fault described which would require unplanned maintenance of the system. In the case of running out of the lane, the electrical contact with the printed circuit board is maintained. An inadmissibly intensive metallizing or damaging the contacts can therefore not occur. In the worst case, the quality suffers from unilaterally arranged next to the contact track end products of the relevant circuit board.
- • In the case of a very reliable electrical contact, damage to the surface of the goods on which the contacts roll can be avoided. In this case, the positioning of the contact track on the material and its position relative to the rotating contacts are completely uncritical because the contacts can run into the area of the end products.
- • The width of the contact track can be made smaller compared to the prior art because of the unnecessary safety surcharge, where increased by the useful range of the goods.
- • Especially with small end products can be completely dispensed with a designated contact track on the estate. The contact track runs arbitrarily over some end products in the middle of the goods, which are eventually sorted out later and discarded. In this very advantageous method can be dispensed with the prior art before the galvanizing always required straightening station. Especially with a thin and thus very flexible Good such straightening stations are technically very complex. The material moves in this case according to the invention in a lateral orientation undirected through the continuous system. The same undirected transport of the goods already takes place in the wet-chemical treatment stations and rinsing stations in a known manner before and after the electroplating plant.
- • The format of the goods may differ from the usual rectangular shape. It can, for. B. triangular, round or oval.
- • The feeding of the galvanizing in the useful range of the goods can be done in extension of the invention by means of several transversely offset to the transport direction contact tracks. Already with two contact tracks in the useful range, the local differences of the cell voltages can be reduced to a sixteenth compared to a one-sided feed of the prior art.
Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen
In
Der
Unterschied in der Abscheidung vom Randbereich
The difference in the deposition from the edge area
Zum
Verlauf der Schiefen Ebenen addiert sich noch an den bereits überhöhten
Rändern des Gutes
Die
Eine
asymmetrische Kontaktspur im Layout des Gutes bzw. der Leiterplatte
oder des zu galvanisierenden Bandes und entsprechende Kontakte
Die
erfindungsgemäß erreichbare Schichtdickenverteilung
quer zur Transportrichtung zeigt die
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich z. B. sehr gut für die Anforderungen, die gegenwärtig die Leiterplattentechnik an derartige Galvanisieranlagen stellt. Dies sind Kupfer-Basisschichten bis zu minimal 1,5 μm Dicke bei 610 mm breiten Leiterplatten, die bis zu 25 μm elektrolytisch zu verstärken sind. Dabei werden im Bereich der Nutzfläche nur Schichtdickenunterschiede von maximal 1 μm akzeptiert. Diese Anforderungen sind erfindungsgemäß erreichbar.The inventive method is suitable for. B. very well for the requirements currently the printed circuit board technology to such Galvani sieranlagen. These are copper base layers up to a minimum of 1.5 μm thick for 610 mm wide printed circuit boards that can be electrolytically reinforced up to 25 μm. In this case, only differences in layer thickness of a maximum of 1 μm are accepted in the area of usable space. These requirements can be achieved according to the invention.
Bei
gesputterten Basisschichten oder chemisch abgeschiedenen Kupferschichten
mit einer Dicke von z. B. 0,2 μm ist wegen der wesentlich
größeren Hochohmigkeit eine Erweiterung des Erfindungsgedankens
hilfreich. Hierfür wird vorgeschlagen, mindestens zwei
Kontaktspuren im Layout des Gutes und zwei Kontaktspuren bzw. Kontakte
Gesputterte
Basisschichten sind im Randbereich des Gutes besonders dünn
oder die Metallisierung fehlt völlig. Gleiches gilt für
so genannte rückgeätzte vollflächige
Leiterplatten. Bei diesen werden z. B. 12 μm oder 17 μm
dicke Basisschichten auf ca. 3 μm zurückgeätzt.
Anschließend erfolgt die eigentliche Behandlung der Leiterplatten.
Insbesondere wegen des Pfützeneffektes werden die Randbereiche intensiver
geätzt als der Mittenbereich. In diesen beiden Fällen
erweist sich die erfindungsgemäße Einspeisung
des elektrolytischen Stromes in der Mitte des Gutes oder in mehreren
Spuren des Mittenbereiches als sehr vorteilhaft, weil dort stets
die nominale Schichtdicke der Basisschicht vorhanden ist und daher
eine zuverlässige Stromeinspeisung möglich ist. Mehrere
Kontakträder, die quer zur Transportrichtung angeordnet
sind, werden bevorzugt symmetrisch zur Transportbahn angeordnet.
Der Rand des Gutes wird bei der Mittenspeisung mittels einer oder
mehrerer Kontaktspuren
Bei
z. B. zwei Kontaktspuren
Insbesondere
bei großen Stromdichten nimmt auch die Größe
des Stromes pro Kontakt zu. In diesem Falle ist es wichtig, dass
sich der elektrolytische Be handlungsstrom eines gemeinsamen Gleichrichters
auf alle der jeweils beteiligten Kontakte gleichmäßig
verteilt, um Beschädigungen der Oberfläche des
Gutes und/oder der Kontakte zu vermeiden. Besonders wichtig ist
dies, wenn die Kontaktspur(en) im Nutzbereich über die
Endprodukte hinweg verläuft oder verlaufen. Mit abnehmender Zahl
von Kontakten, die einem Gleichrichter
Die
Die
für die Endprodukte
Die Erfindung eignet sich auch zum Galvanisieren von Strukturen, die von einem strukturierten Resist auf dem Gut gebildet werden. In diesem Falle ist die Kontaktspur wie auch die anderen zu galvanisierenden Flächen frei von Resist zu halten.The Invention is also suitable for electroplating structures that be formed from a textured resist on the estate. In In this case, the contact track as well as the others to be plated Keep surfaces free of resist.
Das Format des Gutes ist erfindungsgemäß nicht an die Rechteckform gebunden. Es kann z. B. vieleckige oder runde Konturen aufweisen. In besonderen Fällen kann dies zur Einsparung von Basismaterial führen.The Format of the goods is not according to the invention tied the rectangle shape. It can, for. B. polygonal or round contours exhibit. In special cases this can save you money lead from base material.
- 11
- Gut, Leiterplatte, NutzenWell, PCB, benefits
- 22
- Kontaktmittelm, TransportportmittelKontaktmittelm, Transport port means
- 33
- Kontakt, Kontaktring, Kontaktrad, KontaktwalzeContact, Contact ring, contact wheel, contact roller
- 44
- Basisschichtbase layer
- 55
- Randbereichborder area
- 66
- Anode, ElektrodeAnode, electrode
- 77
- Elektrolytelectrolyte
- 88th
- elektrolytische Stromquelle, Gleichrichterelectrolytic Power source, rectifier
- 99
- Drehkontakt, SchleifkontaktRotary contact, sliding contact
- 1010
- galvanisierte Schicht, Ätzschichtgalvanized Layer, etching layer
- 1111
- Abscheidungsknochendepositing bone
- 1212
- Teil-Nutzfläche, Teil-NutzbereichPart of floor space, Part-used area
- 1313
- Rand, RandflächeEdge, edge surface
- 1414
- Endproduktend product
- 1515
- KontaktspurContact track
- 1616
- TransportrichtungspfeilTransport direction arrow
- 1717
- NutzflächeUsable area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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