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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Galvanisieren von elektronischen Leiterplatten oder dgl. nach
dem Oberbegrif des Anspruches 1.
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Elektronische Leiterplatten werden
aus Kostengründen
vornehmlich im kontinuierlichen Durchlauf durch eine Galvanisierungs-Vorrichtung
metallisiert. Dabei ergibt sich das Problem, daß die Kontakte, mit welcher
die Leiterplatten auf Kathodenpotential gebracht werden, sich selbst
in unerwünschter Weise
mit Metall überziehen,
das wieder entfernt werden muß.
Dies geschieht ebenfalls auf elektrolytischem Weg mit Hilfe einer
Entmetallisierungselektrode, die auf stärker negativem Potential als
die Kontakte gehalten wird. Die unerwünschten Metallniederschläge an den
Kontakten gehen auf diese Weise wieder in Lösung und scheiden sich statt
dessen auf der Entmetallisierungselektrode ab.
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Bei einer vom Markt her bekannten
Vorrichtung der eingangs genannten Art umgeben zylindrische Entmetallierungselektroden
ringförmige
metallische Kontaktbereiche der Transport- und Kontaktwalzen und
drehen sich mit diesen mit. Wenn sich nach einer gewissen Betriebszeit
auf den Entmetallisierungselektroden eine gewisse Metallschichtdicke aufgebaut
hat, müssen
die Entmetallisierungselektroden ausgebaut und durch neue ersetzt
werden. Dies ist wegen der Anordnung der Entmetallisierungselektrode
im Innenraum des Innenbehälters eine
aufwendige Arbeit.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art ist auch aus der
DE
197 24 059 A1 bekannt. Hier befinden sich die Entmetallisierungselektroden
ebenfalls im Inneren des Innenbehälters mehr oder weniger in
unmittelbarer Nähe
zu den metallischen Kontaktbereichen der Transport- und Kontaktwalzen.
Im Unterschied zu dem eingangs genannten, vom Markt her bekannten
Stand der Technik sind hier die Entmetallisierungselektroden durch
eine anionenaktive Membran von dem den Innenraum des Innenbehälters ausfüllenden
Elektrolyten getrennt. Der die Entmetallisierungselektroden jeweils
umgebende Raum wird von einer Säure
durchströmt.
Durch diese Ausgestaltung wird verhindert, daß sich auf den Entmetallisierungselektroden
Metall niederschlägt.
So kann zwar vermieden werden, daß die Entmetallisierungselektroden
häufig
ausgetauscht werden müssen;
die hier eingesetzten Membranen sind jedoch verhältnismäßig teuer und empfindlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten,
daß sie
wartungsfreundlich ist.
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Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch
1 angegebenen Mitteln gelöst.
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Erfindungsgemäß werden also die Entmetallisierungselektroden
aus dem Innenraum des Innenbehälters,
wo sie schwer zugänglich
sind, ausgelagert. Sie befinden sich statt dessen in dem zwischen dem äußeren Maschinengehäuse und
dem Innenbehälter
liegendem Raum. Die zur Durchführung
des Entmetallisierungsvorganges erforderliche Elektrolyt-Verbindung erfolgt über gesonderte
Verbindungsleitungen, die den im Inneren des Innenbehälters befindlichen
Elektrolyten bis in die unmittelbare Nähe der außerhalb des Innenbehälters liegenden
Entmetallisierungselektroden führt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist zwar der Abstand zwischen den
Entmetallisierungselektroden und den zu entmetallisierenden Kontaktbereichen
der Transport- und
Kontaktwalzen größer als
beim Stande der Technik; dies kann jedoch ohne nachteilige Wirkungen
durch eine etwas höhere
Spannung der Hilfsstromquelle ausgeglichen werden.
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Die Entmetallisierungselektroden
sind an der erfindungsgemäß für sie vorgesehenen
Stelle außerhalb
des Innengehäuses
leicht zugänglich,
können also
bei Bedarf leicht ausgetauscht oder sonst gewartet werden.
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Die Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch
2 eignet sich insbesondere dann, wenn zur Vermeidung von Verarmungseffekten
an den Entmetallisierungselektroden eine kräftige Anströmung von deren Oberfläche erwünscht ist.
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Bei der im Anspruch 3 angegebenen
Ausführungsform
dagegen werden sowohl Vorder- als auch Rückseite der Entmetallisierungselektroden
in gleicher Weise mit Metall beschichtet.
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Unter dem Gesichtpunkt einer möglichst gleichmäßigen Beschichtung
der Oberflächen
der Entmetallisierungselektroden empfiehlt sich auch die im Anspruch
4 angegebene Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die Ausführungsform gemäß Anspruch
5 macht von dem in der oben erwähnten
DE 197 24 059 A1 beschriebenen
Gedanken Gebrauch, die Entmetallisierungselektrode von dem metallionenhaltigen
Elektrolyten durch eine anionisch wirksame Membran zu trennen, um
eine Metallabscheidung an den Entmetallisierungselektroden zu vermeiden.
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Mit der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 6
schließlich
lassen sich an den Kontaktbereichen der Transport- und Kontaktwalzen
niedrigere Stromdichten erzielen, da der Entmetallisierungsvorgang
während
eines längeren
Teils der gesamten Umlaufzeit der Transport- und Kontaktwalzen stattfinden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
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1:
einen vertikalen Teilschnitt durch den Innenbehälter einer Vorrichtung zum
Galvanisieren von elektronischen Leiterplatten senkrecht zu deren Bewegungsrichtung;
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2:
einen Schnitt, ähnlich
der 1, durch ein zweites
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3:
einen Teilschnitt, ähnlich
den 1 und 2, durch ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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4:
einen Teilschnitt, ähnlich
den 1 bis 3, durch ein viertes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5:
ein Detail im Bereich des einen Kontaktring aufweisenden Endes einer
Transport- und Kontaktwalze einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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6:
einen Schnitt gemäß Linie
VI-VI von 5.
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Zunächst wird auf
1 Bezug genommen. Diese zeigt im vertikalen
Schnitt den in Bewegungsrichtung der Leiterplatten gesehen linken
Bereich eines Innenbehälters
1 einer
Vorrichtung zum Galvanisieren von Leiterplatten. Dieser Innenbehälter
1 entspricht
dem Behälter
13 der
oben bereits erwähnten
DE 197 24 059 A1 .
Soweit nachfolgend nichts anderes gesagt ist, stimmt die Bauweise
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit derjenigen überein,
die in dieser Druckschrift beschrieben ist. So ist der Innenbehälter
1 insbesondere
von einem Maschinengehäuse
(nicht gezeigt) umgeben zu denken, in dessen unterem Bereich sich
ein Sumpf für
einen Elektrolyten befindet. Aus diesem Sumpf wird der Elektrolyt mit
Hilfe einer ebenfalls nicht dargestellten Pumpe in den Innenraum
des Innenbehälters
1 gefördert, so sich
im dynamischen Gleichgewicht zwischen zugefördertem Elektrolyt und über- bzw.
auslaufendem Elektrolyt ein stationäres Niveau N1 des Elektrolyten einstellt.
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Oberhalb und unterhalb des Bewegungsweges
der elektronischen Leiterplatten verlaufen quer zu deren Bewegungsrichtung
Transport- und Kontaktwalzenpaare 2, 3, die in
ihrem in 1 linken Endbereich
mit einem metallischen Kontaktring 4, 5 auf ihrer
Mantelfläche
versehen sind. Die Kontaktringe 4, 5 sind über eine
durch den hohlen Innenraum der Transport- und Kontaktwalzen 2, 3 laufende
elektrische Verbindung und über
jeweils einen Schleifkontakt 6, 7 an den Minuspol
einer Galvanisierungs-Stromquelle 8 angeschlossen. Der
Pluspol der Galvanisierungs-Stromquelle 8 ist mit mindestens
einer inerten Anode 9 verbunden, die zwischen in Bewegungsrichtung
hintereinander angeordneten Transport- und Kontaktwalzenpaaren 2, 3 in
der Nähe
der Bewegungsebene der elektronischen Leiterplatten, parallel zu
dieser, verläuft.
In der Zeichnung ist nur eine derartige Anode 9 dargestellt,
die oberhalb der Bewegungsebene der Leiterplatten angeordnet ist;
im allgemeinen findet sich eine entsprechende Anode 9 in
entsprechendem Abstand unterhalb der Bewegungs ebene der Leiterplatten.
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Die Transport- und Kontaktwalzen 2, 3 sind in
der in Bewegungsrichtung linken Seitenwand 10 des Innenbehälters 1 drehbar
gelagert und werden über
ein Zahnradgetriebe 11 in bekannter Weise derart gegensinnig
angetrieben, daß die
elektronischen Leiterplatten, die sich durch den Spalt zwischen
den gegenüberliegenden
Transport- und Kontaktwalzen 2, 3 bewegen, senkrecht
zur Zeichenebene in im wesentlichen horizontaler Richtung befördert werden.
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Die Seitenwand 10 des Innenbehälters 1 wird
Auslaufrohrpaaren 12, 13 durchstoßen, deren im
Inneren des Innenbehälters 1 liegende
Enden etwa um einen rechten Winkel so abgebogen sind, daß die dortigen
Einlaßöffnungen
den Kontaktringen 4 bzw. 5 der Transport- und
Kontaktwalzen 2, 3 gegenüberstehen.
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Außerhalb des Innenbehälters 1,
in der Nähe der äußeren Auslauföffnungen
der Auslaufrohre 12, 13 ist jeweils ein Stück Kupferblech 14, 15 angeordnet,
das als Entkupferungskathode dient. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kupferbleche 14, 15 senkrecht
zu den Achsen der Auslaufrohre 12, 13 angeordnet.
Die den Auslaufrohren 12, 13 zugewandte Oberfläche dieser
Kupferbleche 14, 15 wird also stark angeströmt.
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Die Kupferbleche 14, 15 sind
mit dem Minuspol einer Hilfsspannungsquelle 16 verbunden,
deren Pluspol auf demselben Potential wie der Minuspol der Galvanisierungsstromquelle 8 liegt.
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Die oben beschriebene Vorrichtung
arbeitet wie folgt:
Der Innenraum des Innenbehälters 1 wird
in der oben schon beschriebenen Weise durch Zufuhr von Elektrolyt
aus dem Sumpf des äußeren Maschinengehäuses und
durch Über-
bzw. Auslauf aus dem Innengehäuse 1 auf
dem Niveau N1 gehalten. Die elektronischen Leiterplatten werden
mit Hilfe der Transport- und Kontaktwalzenpaare 2, 3 senkrecht
zur Zeichenebene von 1 durch
den Innenbehälter 1 transportiert.
Die Kontaktringe 4, 5 kommen dabei in Berührung mit
entsprechenden metallisierten Kontaktbereichen der elektronischen
Leiterplatten. In dem elektrischen Feld, das zwischen den Anoden 9 und den
auf diese Weise auf Kathodenpotential gebrachten elektronischen
Leiterplatten entsteht, werden Metallionen, im allgemeinen Kupferionen,
auf den elektronischen Leiterplatten in bekannter Weise abgeschieden,
während
diese durch den Innenbehälter 1 wandern.
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Da sich die Kontaktringe 4, 5 der
Transport- und Kontaktwalzen 2, 3 notwendigerweise
auf Kathodenpotential befinden, läßt sich nicht vermeiden, daß sich auch
dort Metall abscheidet. Da dies unerwünscht ist, wird das sich auf
den Kontaktringen 4, 5 abscheidende Metall mit
Hilfe der Hilfsspannungsquelle 16 wieder elektrolytisch
in Lösung
gebracht. Dies geschieht in dem elektrischen Feld, das sich zwischen
den Kontaktringen 4, 5 und den Kupferblechen 14, 15 aufbaut.
Zwischen den Kontaktringen 4, 5 und den Kupferblechen 14, 15 besteht
dabei eine Elektrolytverbindung über
den Elektrolyt, der ständig über die
Auslaufrohre 12, 13 ausläuft und dabei im wesentlichen
senkrecht auf die den Auslaufrohren 12, 3 zugewandten
Stirnflächen
der Kupferbleche 14,15 trifft. Von dort strömt der Elektrolyt
unter dem Einfluß der
Schwerkraft nach unten in den Sumpf, der sich im unteren Bereich
des nicht dargestellten Maschinengehäuses befindet.
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Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten,
die der Elektrolyt in den Auslaufrohren 12, 13 besitzt,
lassen sich in der zwischen den Kupferblechen 14, 15 und
den Kontaktringen 4, 5 stattfindenden Entkupferungselektrolyse
hohe Stromdichten erzielen. Die Auslagerung der als Entmetallisierungskathoden
dienenden Kupferbleche 14, 15 in den Raum außerhalb des
Innengehäuses 1 hat
eine etwas größere Entfernung
zwischen den zu entkupfernden Kontaktringen 4, 5 und
den diesen zugeordneten Kupferblechen 14, 15 zur
Folge, was aber durch eine akzeptable Erhöhung der Spannung der Hilfsspannungsquelle 16 kompensiert
werden kann.
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Auf den Kupferblechen 14, 15 scheidet
sich im Laufe der Zeit Kupfer ab, so daß sie in bestimmten Abständen ausgetauscht
werden müssen.
Dies ist jedoch aufgrund der leichten Zugänglichkeit der Kupferbleche 14, 15 in
kurzer Zeit problemlos möglich. Die
aus der Vorrichtung herausgenommenen beschichteten Kupferbleche 14, 15 können als
Wertstoff einer Weiterverarbeitung zugeführt werden.
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Das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
der Erfindung unterscheidet sich nur wenig von demjenigen, das oben
anhand der 1 erläutert wurde.
Entsprechende Teile sind daher mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100
gekennzeichnet.
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Der einzige Unterschied zwischen
den beiden Ausführungsbeispielen
besteht darin, daß im Falle
der 2 die als Entmetallisierungselektroden dienenden
Kupferbleche 114, 115 in eine Überlaufwanne 120 eingesetzt
sind, die nach unten verschlossen und nach oben geöffnet ist.
In den Überlaufwannen 120, 121 bildet
sich im Gleichgewischt zwischen dem Zulauf über die Auslaufrohre 112, 113 und
dem Überströmen über den
oberen Rand der Überlaufwannen 120, 121 ein
Elektrolytbad mit konstantem Niveau aus, in welches die Kupferbleche 114, 115 vollständig eingetaucht
sind. Auf diese Weise läßt sich
eine etwas gleichmäßigere Verkupferung aller
Seiten der Kupferbleche 114, 115 erreichen.
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Das Ausführungsbeispiel der 3 ähnelt wiederum sehr stark demjenigen
von 2; entsprechende
Teile sind daher mit dem selben Bezugszeichen, erneut um 100 erhöht, gekennzeichnet.
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Das Ausführungsbeispiel der
3 unterscheidet sich von
demjenigen der
2 dadurch, daß in der Überlaufwanne
220 zwei
Kammern
220a und
220b ausgebildet sind, die durch
eine anionenaktive Membran
222 von einander getrennt sind.
Die anionenaktive Membran entspricht in ihrer Funktion der Membran
23,
die in der
DE 197
24 059 A1 erwähnt
ist, d. h. sie läßt ausschließlich Anionen,
beispielsweise also Sulfationen, passieren, während die in dem Elektrolyt
befindlichen Kupferionen die Membran
222 nicht passieren
können.
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Das als Entmetallisierungselektrode
dienende Kupferblech 214 befindet sich in der in 3 linken Kammer 220a der Überlaufwanne 220,
die allseits geschlossen ist und auf einer Seite von der Membran 222 begrenzt
ist. Die Kammer 220a wird ständig von Säure, insbesondere von Schwefelsäure, durchströmt, die
aus einem Vorratsbehälter 223 mit
Hilfe einer Pumpe 224 ständig im Kreislauf bewegt wird.
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Die in 3 rechte
Kammer 220b der Überlaufwanne 220 ist
nach oben offen, so daß hier
der über
das Auslaufrohr 212 zuströnende Elektrolyt überlaufen
und von dort in den Sumpf des äußeren Maschinengehäuses zurückkehren
kann.
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Die Funktion des Ausführungsbeispieles
der 3 stimmt mit derjenigen
des Ausführungsbeispieles
der 2 überein mit
der Ausnahme, daß sich
aufgrund der Wirkung der anionenaktiven Membran 222 an
dem Kupferblech 214 kein metallisches Kupfer abscheiden
kann. Statt dessen entwickelt sich hier während der Entkupferungselektrolyse
ausschließlich
Wasserstoff. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, das Kupferblech 214 periodisch
zu entfernen.
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Das in 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung zum Galvanisieren elektronischer Leiterplatten
hat wiederum größere Ähnlichkeit mit
dem Ausführungsbeispiel
von 1; entsprechende
Teile sind gegenüber
den Teilen der 1 mit
Bezugszeichen versehen, die um 300 erhöht sind.
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Der einzige Unterschied zwischen
den beiden Ausführungsbeispielen
besteht darin, daß die Kupferbleche 314 und 315 nicht
senkrecht angeströmt
werden sondern parallel zur Ausströmungsrichtung des Elektrolyten
angeordnet sind, welcher die Auslaufrohre 212, 1213 verlässt. Die
Kupferbleche 314, 315 tauchen dabei ein Stück weit
in die Auslaufrohre 312, 313 ein.
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Die Anordnung der 4 hat gegenüber derjenigen der 1 wieder den Vorteil, daß beide
gegenüberliegende
Seiten der Kupferbleche 314, 315 angeströmt werden,
so daß auf
beiden gegenüberliegenden
Seiten eine gleichmäßige Kupferabscheidung
stattfinden kann.
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Die 5 und 6 zeigen ein Detail, welches sich
mit der Gestaltung der Einlaßöffnung eines
Auslaufrohres 412 befasst. Dargestellt ist der linke Endbereich
einer Transport- und Kontaktwalze 402, an dem sich der
metallische Kontaktring 404 befindet. Das auf der Innenseite
des Innenbehälters 401 befindliche
Ende des geradlinigen Auslaufrohres 412 mündet in
eine Haube 425, die mit ihren unteren, der Transport- und
Kontaktwalze 402 zugewandten Rändern über eine bestimmte Winkelerstreckung
hinweg in Kreisbögen
der Kontur des Kontaktringes 404 folgt. Ruf diese Weise
wird der Kontaktring 404 über eine verhältnismäßig große Strecke
hinweg von der Entkupferungselektrolyse erfasst. Daher kann an der Oberfläche des
Kontaktringes 404 die Stromdichte gegenüber einer Ausführungsform
erniedrigt werden, bei welcher, wie in den 1 bis 4,
eine kreisförmige Einlaßöffnung der
Auslaufrohre dem jeweiligen Kontaktring in geringem Abstand gegenübersteht.