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Die
Erfindung betrifft das berührungslose Transportieren
und Behandeln von ebenem Gut mit horizontalem Transport in Durchlaufanlagen.
Vorzugsweise dient sie zum naßchemischen
und elektrolytischen Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien,
die auch sehr dünn
sein können.
Diese Behandlungen betreffen bei der Leiterplattentechnik zum Beispiel
das Reinigen und Ätzen
der Oberflächen,
die Entfernung von Bohrmehl aus den Löchern, die Durchkontaktierung
der Löcher,
die elektrolytische Verstärkung
der elektrisch leitfähigen
Schichten und Strukturen, das Entwickeln, Strippen und Ätzen der
Leiterbahnen, sowie das Oxidieren und Reduzieren der Oberflächen und
weitere Prozesse. Die Abmessungen der Strukturen und Löcher werden
bei Feinleiterplatten immer kleiner. Diese Leiterzüge und Abstände erreichen
Breiten von 25 μm
und weniger. Die Dicke der Kupferschichten an den Oberflächen betragen
zum Beispiel bei der Startschicht 4 μm. Dies bedeutet, dass die Handhabung
derart dünner
vollflächiger
Kupferoberflächen
sehr sorgfältig
erfolgen muß.
In der Praxis werden die Leiterplatten und Leiterfolien von Transportwalzen
durch die Durchlaufanlage transportiert. Dabei können Verunreinigungen als Partikel
in die empfindlichen Oberflächen
eingewalzt oder eingedrückt
werden. Derartige Ablagerungen oder Vertiefungen, auch wenn sie
klein sind, führen
bei der weiteren Herstellung der Leiterplatten zu Fehlstellen in
den Feinleiterstrukturen und damit zu Ausschuß. Nach der Durchkontaktierung
der vollflächigen
Leiterplatten wird das Leiterbild aufgebracht. Hierzu wird ein lichtempfindlicher,
elektrisch nicht leitender Galvanoresist vollflächig aufgebracht. Dieser wird
mittels Masken strukturiert, belichtet, entwickelt und gestrippt.
Das Leiterbild wird in einem weiteren Prozeß elektrolytisch verstärkt. Die
von Galvanoresist abgedeckten Bereiche müssen bei diesem Prozeß unbehandelt
bleiben. Die Abmessungen der Strukturen im Galvanoresist sind entsprechend
des herzustellenden Leiterbildes sehr klein. Dieser strukturierte
Galvanoresist ist gegen eine mechanische Beanspruchung hoch empfindlich.
Transportwalzen, die auf dem Galvanoresist abrollen, können die Strukturen
beschädigen.
Bei der Feinleitertechnik ist von daher ein berührungsloser Transport des zu
behandelnden Gutes notwendig. Zumindest muß das Abrollen von Transportwalzen
oder das Gleiten von Führungselementen
auf dem Nutzbereich des Gutes vermieden werden. Die Ränder der üblicherweise großen Nutzen
sind dagegen unkritisch. Sie werden nach der Fertigstellung der
Leiterplatten abgeschnitten und verworfen.
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Beim
Transport von Leiterfolien, die bei Dicken im Bereich von 50 μm und darunter
sehr flexibel sind, kommt ein weiterer Schwierigkeitsgrad hinzu: Durch
das Anströmen
der Oberflächen
mit Elektrolyt können
sie aus der Transportbahn gelenkt werden. Dabei schleifen die Oberflächen an
den Führungselementen
oder es kommt im schlimmsten Falle zu einem Transportstau. Das Anströmen des
Gutes ist jedoch erforderlich, um bei Leiterplatten, die in der
selben Durchlaufanlage produziert werden sollen, einen Stoffaustausch
in den Löchern
zu erreichen.
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Die
Druckschrift
DE 102
06 660 C1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Transport von flachem Behandlungsgut in einer Durchlaufanlage.
Der Transport erfolgt mittels Transportwalzen, die die Oberfläche des
Gutes nicht beschädigen
sollen. Hierzu haben jeweils eine obere und untere Transportwalze
abwechselnd und versetzt geringfügig
unterschiedliche Durchmesser. Dadurch kann ein dünnes und flexibles Gut dem
Walzendruck ausweichen und somit gegen Beschädigungen geschützt werden.
Bei dicken und starren Leiterplatten verringert sich zwar der Anteil
der Druckstellen, und damit auch der Anteil der möglichen
Fehlerstellen, ein Ausweichen vom Walzendruck findet jedoch nicht
mehr statt.
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Den
Transport von Leiterfolien in einer naßchemischen Anlage beschreibt
die Druckschrift
DE 40
35 932 C2 . Die Leiterplatten oder Leiterfolien werden von
schräg
gestellten Transportrollen am Rand erfaßt und transportiert. Die Leiterfo lien
werden gespannt und in die Transportebene gezogen. Dadurch bleibt
die Oberfläche
des Nutzbereiches praktisch berührungslos.
Der spannende Zug hat beim Transport von Leiterplatten keinen nachteiligen
Einfluß.
Bei Leiterfolien besteht jedoch die Gefahr, dass durch die Zugkräfte ihre
Maßhaltigkeit
beeinflußt
wird. Mit dünner
werdender Leiterfolie muß der
spannende Zug erhöht
werden, um sie vollständig
und eben in der Transportebene zu halten. Wenn die Leiterfolie aus der
Transportebene ausweicht, zum Beispiel durch eine Elektrolytströmung im
Arbeitsbehälter,
oder durch Sprühdüsen, die
Elektrolyt an die Oberfläche des
Gutes leiten, dann besteht die Gefahr, dass die Leiterfolie beim
Transport an Konstruktionselemente anstößt und beschädigt wird.
Im ungünstigsten
Falle führt
dies zum Stau der Leiterfolien. Deshalb muß mit abnehmender Foliendicke
der straffende Zug erhöht werden.
Dies ist aus Gründen
der Maßhaltigkeit,
die bei der Feinleitertechnik sehr genau zu nehmen ist, nicht möglich. Dünnste Leiterfolien
mit einer Dicke von zum Beispiel 25 μm sind von daher mit dieser Vorrichtung
nicht mehr zuverlässig
produzierbar.
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Die
Druckschrift
DE 101
54 884 A1 beschreibt ein sehr ähnliches Verfahren und eine
entsprechend ähnliche
Vorrichtung zum Transport von Gut in Durchlaufanlagen. Auch hier
bewirken schräg gestellte
Transportrollen, die am Rand von Leiterplatten und Leiterfolien
abrollen, Zugspannungen, die das Gut versteifen sollen. Dadurch
bleibt der Nutzbereich ebenfalls berührungslos. Die erforderlichen Zugspannungen
für einen
störungsfreien
Transport von Leiterfolien einerseits und die zulässigen Zugspannungen
bei Leiterfolien in Feinleitertechnik andererseits, begrenzen auch
bei dieser Vorrichtung den Anwendungsbereich in der Praxis.
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Bei
Leiterplatten, zum Beispiel mit einer Dicke von 0,2 mm und größer sind
die Zugspannungen kein Problem. Bei ihnen tritt der Stoffaustausch
in den Durchgangslöchern
und in den Sacklöchern
bei der Behandlung in den Vordergrund. Die Druckschrift
DE 195 19 211 A1 beschreibt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum naßchemischen Behandeln von Leiterplatten
unter dem Badspiegel in Durchlaufanlagen mit horizontalem Transport
des Gutes. Aus quer zur Transportrichtung angeordneten Düsenrohren strömt Elektrolyt
aus, der an Transportwalzen gestaut wird. Die Düsenrohre und die Transportwalzen
sind an der Oberseite und an der Unterseite des Gutes in Transportrichtung
versetzt angeordnet. Dadurch entstehen durch die an den Oberflächen entlang
strömen den
Elektrolyte im Bereich der Düsenrohre
an den beiden Seiten des Gutes unterschiedliche statische und dynamische
Drücke.
Nach dem Bernoullischen Prinzip fließt dann der Elektrolyt von
der Seite mit dem größeren statischen
Druck durch die Durchgangslöcher
in Richtung zum niedrigeren Druck. Der niedrige statische Druck
herrscht dort, wo der Elektrolyt mit der größeren Geschwindigkeit an der
Oberfläche
des Gutes entlang strömt
im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit
an der gegenüber
liegenden Seite des Gutes. Dies bewirkt einen sehr guten Stoffaustausch
in den Durchgangslöchern.
Von daher eignet sich die Erfindung zur Behandlung von Leiterplatten.
Allerdings rollen die Transportwalzen auf dem Gut ab. Damit eignet
sich diese Erfindung nicht zur Behandlung von Feinleiterplatten.
Insbesondere dann nicht, wenn die Oberflächen mit einem strukturierten
Galvanoresist versehen sind. Zunehmend sind jedoch Leiterplatten
und Multilayer mit Strukturen in Feinleitertechnik und mit sehr
kleinen Durchgangslöchern
und Sacklöchern
zu behandeln, die den intensiven Stoffaustausch erfordern. Bei Sacklöchern ist
zum Stoffaustausch das Bernoullische Prinzip nicht hilfreich, weil
sich die Druckunterschiede an beiden Seiten des Gutes nicht auswirken
können. Somit
ist diese Erfindung zur Behandlung von Sacklöchern nahezu wirkungslos.
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Die
DE 696 10 763 T2 offenbart
eine Vorrichtung zur Behandlung von Gegenständen mit Fluid, die entlang
eines vorbestimmten, längsgerichteten Weges
befördert
werden. Das Fluid strömt
dabei aus Düsen
auf die Ober- und Unterseite des Gegenstands, wobei ein Teil der
Düsen so
ausgerichtet ist, dass das Fluid in einer stromaufwärts geneigten Richtung
auf die an ihnen vorbeibewegten Gegenstände trifft. Für Gegenstände mit
Sacklöchern
ist diese Vorrichtung nicht vorgesehen.
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Eine
Vorrichtung zum Galvanisieren und Durchkontaktieren von Leiterplatten
beschreibt die
EP 0
276 725 B1 . Hier sind einlaufseitig und auslaufseitig jeweils
oberhalb und unterhalb der Durchlaufbahn quer dazu ausgerichtete
Elektrolytsammler vorgesehen, die mehrere gleichmäßig über die
Breite der Durchlaufbahn angeordnete Bohrungen besitzen, die unter
einem geringen Anstellwinkel von beispielsweise 10° schräg auf die
Durchlaufbahn und in den Bereich zwischen oberer und unterer Elektrode gerichtet
sind. Auch diese Vorrichtung eignet sich weniger für Leiterplatten
mit Sacklöchern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu beschreiben, die es ermöglichen,
in einer Durchlaufanlage ohne Umbaumaßnahmen dicke Leiterplatten
mit Durchgangslöchern
und Sacklöchern
und dünnste
Leiterfolien mit Löchern
sicher zu transportieren, wobei die Oberflächen des Nutzbereiches nicht
berührt
werden sollen, bei gleichzeitiger Einhaltung der Maßhaltigkeit auch
bei sehr dünnen
Leiterfolien. Des weiteren sollen die Durchgangslöcher und
Sacklöcher
einem intensiven Stoffaustausch ausgesetzt sein.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch das Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 bis
12 und durch die Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 13 bis
26.
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Der
Transport des Gutes durch die Durchlaufanlage erfolgt bei der vorliegenden
Erfindung mittels Transportrollen, die das Gut außerhalb
des Nutzbereiches nur an zwei Rändern
erfassen. Der Nutzbereich wird von den Transportmitteln und anderen Führungselementen
nicht berührt.
Es ist jedoch notwendig, dass auch sehr flexible Leiterfolien in
der Transportebene geführt
werden. Dies ist nur zum Teil durch eine Spannkraft, die quer zur
Transportrichtung des Gutes auf die Leiterfolie einwirkt realisierbar.
Bei zu großen
Spannkräften
geht die Maßhaltigkeit
der Leiterfolien verloren und bei kleinen Spannkräften ist
die Transportsicherheit bei Leiterfolien nicht gegeben. Durch strömende Elektrolyte
wird die nur mäßig gespannte
Leiterfolie aus der Transportbahn gelenkt. Dieser Nachteil wird
erfindungsgemäß durch
schräg
in Transportrichtung beidseitig auf das Gut auftreffende Elektrolytströmungen behoben.
Diese Strömungen
treffen an der Oberseite und an der Unterseite des Gutes spiegelbildlich
so auf die Oberflächen,
dass sich die durch die Strömungen
verursachten Kräfte
aufheben. Dadurch bleibt das Gut, auch wenn es nur mäßig gespannt
ist, in der Transportebene. Durch die gewählte Strömungsrichtung in Transportrichtung
wird der Transport der dünnen
Leiterfolien zusätzlich
unterstützt.
Insgesamt wird dadurch ein sicherer berührungsloser Transport des Nutzbereiches
auch von sehr dünnen
Leiterfolien unter Einhaltung der erforderlichen Maßhaltigkeit
erreicht. Die Anforderungen, die bei der Feinleitertechnik an die
Einhaltung der Maßhaltigkeit
gestellt werden sind sehr groß.
Bei Abmessungen der Leiterzüge und
der Zwischenräume
von 50 μm
sei eine Toleranz ihrer Positionierung von zum Beispiel ± 10% zulässig, das
heißt ± 5 μm. In Durchlaufanlagen
betragen die Abmessungen des zu behandelnden Gutes bis zu 660 × 660 mm2. Aus diesen so genannten Nutzen werden
bei der Fertigstellung die eigentlichen, in der Regel kleineren
Leiterplatten, herausgeschnitten. Bei einer zulässigen Toleranz der Positionierung
von absolut ± 5 μm beträgt dann
die zulässige
relative Toleranz ± 8
ppm. Dies bedeutet, dass bei der naßchemischen Behandlung von
Leiterfolien in Durchlaufanlagen praktisch keine bleibende Änderung
der Abmessungen auftreten darf; weil bei den weiteren Prozessen
ebenfalls mit Toleranzen zu rechnen ist. Die dafür zulässige mäßige Zugspannung quer zur Transportrichtung
des Gutes wird durch nur geringfügig
schräg gestellte
Transportrollen, die das Gut an zwei Rändern erfassen, aufgebracht.
Die Winkel der Achsen der Transportrollen weichen für diese
Schrägstellung von
der vertikalen Richtung zur Transportrichtung des Gutes nur minimal
ab. Dadurch wird erreicht, dass die quer zur Transportrichtung auftretenden Zugkräfte, die
auf das Gut einwirken, nur klein sind. Dies ist zur Vermeidung einer
bleibenden Streckung von dünnen
zu transportierenden Leiterfolien notwendig.
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Dickere
Leiterfolien und Leiterplatten sind auch mit meist sehr kleinen
Sacklöchern
versehen. Der Stoffaustausch dieser Löcher wird erfindungsgemäß durch
eine weitere Elektrolytanströmung
realisiert. In nahezu vertikaler Strömungsrichtung strömt Elektrolyt
an die Oberflächen
des Gutes aus Sprührohren,
die ebenfalls quer zur Transportrichtung des Gutes angeordnet sind.
Diese im Winkel spiegelbildliche Elektrolytanströmung an der Oberseite ist in Transportrichtung
zur Elektrolytanströmung
an der Unterseite des Gutes geringfügig versetzt. Das Zentrum der
Elektrolytströme
trifft nicht aufeinander. Dadurch erfolgt auch in den Durchgangslöchern ein
zusätzlicher
Stoffaustausch. Weil die vertikalen Elektrolytanströmungen,
insbesondere wenn es sich um große Volumenströme und/oder
große
Strömungsgeschwindigkeiten
handelt, mäßig gespannte
Leiterfolien aus der Transportbahn auslenken können, werden diese Elektrolytströme bevorzugt
nur dann eingeschaltet, wenn dickere Leiterfolien mit Sacklöchern oder
Leiterplatten produziert werden. Auch ein Drosseln oder anderweitiges
Variieren der Elektrolytströme
zur Anpassung an die vom Gut gegebenen Anforderungen ist möglich. Bei
dünnen
Leiterfolien kommen in der Praxis keine Sacklöcher vor. Die Grenze liegt
etwa bei einer Dicke von 100 μm.
Darunter wird die vertikale Elektrolytanströmung nicht, oder nur mit einem
kleineren Volumenstrom benötigt.
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Insbesondere
der nahezu vertikal auf das Gut auftreffende zweite Elektrolytstrom
kann im Volumenstrom variabel ausgeführt und der Dicke des Gutes
angepaßt
werden durch einstellbare Pumpen, Drosseln, Stauscheiben oder Klappen
in den Elektrolytkreisläufen.
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Ein
weiterer Stoffaustausch in Durchgangslöchern wird erfindungsgemäß durch
die Anwendung des Bernoullischen Prinzips realisiert. Unter Badspiegel
befinden sich beidseitig in der Nähe des Gutes und quer zur Transportrichtung
Elektrolyt-Sprührohre.
Aus diesen tritt schräg
in Transportrichtung Elektrolyt aus, der entlang der Oberflächen strömt. Unterschiedliche
Strömungsgeschwindigkeiten
dieser Elektrolyte an beiden Seiten des Gutes bewirken unterschiedlich
große
statische Drücke,
die ein Durchströmen
der Durchgangslöcher
in den Leiterplatten bewirken. Bei mäßig gespannten Leiterfolien
würden diese
Druckunterschiede ein Auslenken derselben aus der Transportbahn
bewirken. Das Halten des Gutes in der Transportbahn durch ein kräftiges Spannen mittels
schräg
gestellter Transportrollen ist aus Gründen der Maßhaltigkeit der Leiterfolien
nicht möglich. Deshalb
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Druckunterschiede an beiden Seiten des Gutes örtlich begrenzt
und an der Oberseite und Unterseite in kleinen Flächenbereichen
quer zur Transportrichtung abgewechselt. Dadurch heben sich die
durch die Strömungen
auf die Leiterfolien global wirkenden Kräfte so auf, dass sie nicht
aus der Transportbahn gelenkt werden können. Durch den aus den Elektrolyt-Sprührohren
schräg
in Transportrichtung spiegelbildlich zur Transportebene austretenden
Elektrolyten wird der Transport der Leiterfolie zusätzlich unterstützt. Damit
bleibt auch eine mäßig gespannte
Leiterfolie sicher in der Transportbahn. Durch die örtlich abwechselnden
statischen Druckunterschiede im Elektrolyten an beiden Seiten des
Gutes bleibt das Bernoullische Prinzip erhalten. Dies ist mit zunehmend
dickerem Gut, das in der selben Durchlaufanlage ebenso behandelt
werden soll, wie die Leiterfolien, von entscheidender Bedeutung
für den
Stoffaustausch in den Durchgangslöchern.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen 1 bis 5 weiter
erläutert.
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1 zeigt
in der Seitenansicht am Rand des Gutes abrollende Transportrollen
mit Elektrolyt-Sprührohren
zur naßchemischen
Behandlung von Gut und zur Unterstützung des Transportes von Leiterfolien.
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2 zeigt
desgleichen eine weitere Elektrolytanströmung zur Behandlung von Leiterplatten mit
Sacklöchern
und Durchgangslöchern.
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3 zeigt
den Querschnitt einer naßchemischen
Anlage in der Sicht gegen die Transportrichtung des Gutes und in
der Seitenansicht, mit abwechselnden örtlichen Elektrolytströmungen an
beiden Seiten des Gutes.
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4 zeigt
in der Seitenansicht eine elektrolytische Anlage zur Behandlung
von Leiterfolien und Leiterplatten.
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5 zeigt
die elektrolytische Anlage der 4 in der
Draufsicht.
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In 1 wird
das zu behandelnde Gut 1 von angetriebenen Transportrollen 2 mit
Achsen 4 in Transportrichtung 3 gefördert. Die
Transportrollen 2 erfassen das Gut 1 nur an den
beiden Rändern,
die nicht zum Nutzbereich des Gutes gehören. Damit kann Gut, das an
den Oberflächen
empfindlich ist, produziert werden. Zunehmend ist auch dünnes und sehr
dünnes
Gut naßchemisch und/oder
elektrolytisch zu behandeln. Die Dicke d dieser Leiterfolien betragt
in der Leiterplattentechnik 50 μm
oder weniger. Wenn der Kern dieser Leiterfolien zum Beispiel aus
Polyimid besteht, dann können
sie besonders flexibel und an den Oberflächen sehr empfindlich sein. Dies
erschwert den Transport durch eine naßchemische Durchlaufanlage
ganz erheblich.
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Bei
Leiterfolien der Feinleitertechnik wird zusätzlich die Einhaltung der Maßhaltigkeit
gefordert. Zugkräfte
dürfen
auf diese Leiterfolien nur begrenzt ausgeübt werden. Damit ist beim Transport
das Spannen der Leiterfolien durch eine größere Schrägstellung der Transportrollen,
wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist, nicht mehr möglich. Nicht
gespannte Leiterfolien können
jedoch von Turbulenzen und Elektrolytströmungen aus der Transportbahn
gelenkt werden und zu einem Transportstau führen.
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Der
Transport der Leiterfolien ohne Beeinflussung der Maßhaltigkeit
wird erfindungsgemäß durch
eine sehr kleine Schrägstellung
der Achsen 4 der Transportrollen 2 erreicht. Gleichzeitig
wird Mittels einer Verstelleinrichtung eine kleine Andruckkraft F
in Richtung des Pfeiles 5 eingestellt, die auf die oberen
Achsen 4 wirkt. Beide Maßnahmen bewirken, dass die
Leiterfolien beim Transport nur mäßig gespannten werden. Die
sichere Führung
des Gutes 1 in der Transportebene 20 bewirken
die gleich großen ersten
Elektrolytströme 8,
die an der Oberseite 6 und an der Unterseite 7 der
Transportebene 20 spiegelbildlich gegen die Oberflächen des
Gutes gerichtet sind. Die Richtung dieser Elektrolytströme 8 weist
in die Transportrichtung 3. Durch ein genau abgestimmtes
schräges
Anströmen
des Gutes 1 mit den ersten Elektrolytströmen 8 von
beiden Seiten unter dem Winkel α werden
auch mäßig gespannte
Leiterfolien in der Transportebene 20 geführt. Diese
ersten Elektrolytströme 8 strömen aus
paarweise zur Transportebene angeordneten Elektrolyt-Sprührohren 10,
die mit darin befindlichen und in einer Reihe angeordneten Öffnungen 9 versehen
sind. Bei den Öffnungen 9 kann
es sich zum Beispiel um Löcher
oder Düsen handeln.
Die Elektrolyt-Sprührohre 10 erstrecken sich
an beiden Seiten der Transportebene 20 quer zur Transportrichtung
mindestens über
die gesamte Breite des Gutes. Der Elektrolyt wird im Kreislauf mittels
nicht dargestellter Pumpen durch die Elektrolyt-Sprührohre 10 in
den ebenfalls nicht dargestellten Arbeitsbehälter, der mit Elektrolyt gefüllt ist,
und von dort in einen Pumpensumpf zurück gefördert.
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Die
durch die Elektrolytströme 8 verursachten
Kräfte
an beiden Seiten des Gutes 1 heben sich gegenseitig weitgehend
auf. Durch die Strömungsrichtung
des Elektrolyten in Transportrichtung unter dem Winkel α wird das
Gut zusätzlich
im Transport unterstützt.
Der Winkel α liegt
im Bereich von 5° bis 60°, bevorzugt
15° bezogen
auf die Oberflächen
des Gutes.
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Die
erforderliche Schrägstellung
der Achsen 4 für
bestimmte Leiterfolien ist im wesentlichen abhängig vom Reibwert der Transportrollen 2 im
Elektrolyten und von der Kraft F, die auf Achsen 4 der Transportrollen 2 wirken.
Die Transportrollen 2 sind an der Oberseite 6 so
gelagert, dass sie sich gegen die wirkende Kraft F der Dicke d des
Gutes 1 anpassen können.
Die Transportrollen an der Unterseite 7 des Gutes sind
so gelagert, dass sie die Transportebene fest vorgeben. Bevorzugt
wird die Kraft F von Federkräften
oder von Gewichten aufgebracht. Die Kräfte können auch verstellbar ausgeführt werden. Mit
zunehmender Dicke der Leiterplatten ist im allgemeinen eine zunehmende
Kraft F erforderlich. Bei einem großen Reibwert ist eine kleinere
Kraft F erforderlich und umgekehrt. Die Laufflächen der Transportrollen haben
auch im Elektrolyten einen großen Reibwert,
wenn sie aus einem weichen Gummi bestehen. Die Schrägstellung
der Achsen 4, die in der 1 nicht
dargestellt ist, kann in diesem Falle sehr klein sein, zum Beispiel
0,1 °. Transportrollen 2,
bestehend aus einem harten und glatten Wertstoff, zum Beispiel aus
Polyethylen, erfordern eine größere Schrägstellung
der Achsen 4, zum Beispiel 0,3° um eine mäßige Spannung des Gutes zu
bewirken. Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
sind in den 1 und 2 große Abstände der
Transportrollen 2 in Transportrichtung 3 dargestellt.
Die Transportrollen 2 können
auch in dichter Folge angeordnet werden. Die Elektrolytsprührohre 10 befinden
sich dann zwischen den Transportrollen 2 der beiden Ränder.
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Die
Anordnung der 2 begünstigt die Behandlung von Leiterplatten
mit Sacklöchern.
Dieses Gut wird wieder von angetriebenen Transportrollen 2 mit
Achsen 4 transportiert. Ein zweiter Elektroytstrom 11 strömt aus einer
Reihe von zweiten Öffnungen 12 aus
dem Elektrolytsprührohr 10 und
bewirkt einen intensiven Stoffaustausch auch in Sacklöchern. Die Öffnungen 12 sind
durch die Wände
des Innensprührohres 13 und
des äußeren Elektrolytsprührohres 10 geführt. Der
Austrittswinkel β dieses
zweiten Elektrolytstromes 11 weicht deutlich vom Austrittswinkel α ab. Der
Austrittswinkel β liegt
im Bereich von 60° bis 90°, bevorzugt
80°. Bei
einem Austrittswinkel β kleiner
90° weist
auch der zweite Elektrolytstrom 11 in die Transportrichtung
des Gutes 1. Dieser zweite Elektrolytstrom 11 kann
vom selben Elektrolytsprührohr 10 gespeist
werden, wie der erste Elektrolytstrom 8. Diese kostengünstige Ausführung eignet sich
zur Behandlung von Leiterplatten mit Sacklöchern, die vom zweiten Elektrolytstrom 11 wegen
ihrer Dicke nicht aus der Transportbahn gelenkt werden können. Dies
auch dann, wenn die zweiten Elektrolytströme 11 an der Oberseite 6 und
an der Unterseite 7 des Gutes 1 in Transportrichtung
etwas versetzt sind, so wie es die 2 zeigt.
Der Versatz bewirkt eine zusätzliche
Durchflutung von Durchgangslöchern,
wobei der Stoffaustausch in den Sacklöchern erhalten bleibt. Für sehr empfindliche
dünne Leiterfolien
erweist sich der zweite Elektrolytstrom 11 jedoch als störend. Bei
einer starken Strömung
leidet die Transportsicherheit der Leiterfolien und bei einer schwachen
Strömung
ist der Stoffaustausch in den Sacklöchern von Leiterplatten zu
klein, die in der selben Durchlaufanlage behandelt werden sollen.
Deshalb werden die beiden Elektrolytströme 8, 11 aus zwei
Elektrolyt-Sprührohren
durch bevorzugt zwei unabhängig
voneinander einstellbare Elektrolytkreisläufe gespeist. Die zwei Elektrolyt-Sprührohre können in
Transportrichtung 3 an beiden Seiten des Gutes auch nacheinander
angeordnet sein. Zur Verkürzung
der Anlagenlänge
beziehungsweise zur Erhöhung
der Behandlungszeit wird bevorzugt eine „Rohr in Rohr" Konstruktion gewählt, die
weniger Platz zum Einbau in der Anlage benötigt. Die dargestellten runden
Rohre sind als Beispiel für
eine „Rohr
in Rohr" Konstruktion
zu betrachten. Es können
auch Rechteckrohre ineinander gebaut werden. Andere gefräste, geklebte
oder extrudierte Ausführungen
der beiden Elektrolytkreisläufe
in einem Konstruktionselement sind ebenfalls möglich. Die Elektrolytströme 8, 11 im
Elektrolyt-Sprührohr 10 und
im Innensprührohr 13 können unabhängig voneinander
eingestellt werden. Dies betrifft den Volumenstrom und die Strömungsgeschwindigkeit.
Insbesondere bei sehr dünnen
Leiterfolien, zum Beispiel mit einer Dicke d kleiner gleich 50 μm, kann der
zweite Elektrolytstrom vollständig
abgeschaltet werden. Diese Ausführung erlaubt
es, in einer Durchlaufanlage nacheinander und ohne Umbau der Anlage
dünnste
Leiterfolien und Leiterplatten zu behandeln. Die jeweils erforderliche Intensität der Elektrolytströme 8, 11 wird durch
steuerungstechnische Maßnahmen,
die auf nicht dargestellte Elektrolytpumpen und Ventile wirken,
eingestellt.
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Bei
Leiterplatten, zum Beispiel mit einer Dicke von 1,6 mm und größer, erweist
sich die Dauer der Lochdurchflutung im Durchlauf, insbesondere bei kleinen
Lochdurchmessern von zum Beispiel 0,2 mm, auch bei Zuschaltung des
zweiten Elektrolytstromes als zu gering. Die Anzahl der Elektrolyt-Sprührohre müßte in Transportrichtung
gesehen erhöht
werden, um eine längere
Behandlungszeit für den
Stoffaustausch in den Löchern
zu bewirken. Zur Vermeidung dieses anlagentechnischen Aufwandes wird
in einer weiteren Ausführung
der Erfindung der erste Elektrolytstrom 8 so ausgeführt, dass
die Durchgangslöcher
im Gut über
eine größere Strecke der
Anlage von Elektrolyt durchströmt
werden, ohne die Anzahl der Elektrolyt-Sprührohre zu erhöhen. Dies
geschieht unter Anwendung des Bernoullischen Prinzips. In Folge
von Druckunterschieden im Elektrolyten an der Oberseite 6 und
an der Unterseite 7 des Gutes 1 wird erreicht,
dass die Löcher
durchströmt
werden. Durch die Löcher
strömt
Elektrolyt von der Seite mit dem größeren statischen Druck zur Seite
mit dem kleineren statischen Druck. Bei derartigen Druckunterschieden
zu beiden Seiten des Gutes würden
auch mäßig gespannte
Leiterfolien aus der Transportbahn gelenkt werden. Die Folge wäre wieder
ein Stau der Leiterfolien. Deshalb werden erfindungsgemäß an der
Oberseite 6 und an der Unterseite 7 des Gutes
gegenüberliegend örtlich abwechselnde
Druckunterschiede eingestellt, so dass sich die auf die Leiterfolie
wirkenden Kräfte
gegenseitig aufheben. Das Gut wird weiterhin in der Transportebene
geführt.
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Die
Erzeugung der örtlichen
Druckunterschiede zeigt die 3. Die Elektrolyt-Sprührohre sind
mit oder ohne Innensprührohr
zu beiden Seiten der Transportebene 20 paarweise angeordnet.
In ihnen befinden sich jeweils beabstandete Öffnungen. Die ersten Öffnungen 9 des
Elektrolyt-Sprührohres 10 an
der Oberseite 6 sind zu den ersten Öffnungen 9 an der
Unterseite 7 jeweils um einen halben Abstand der Öffnungen
voneinander versetzt. Dadurch entstehen an den beiden Seiten abwechselnde
Bereiche mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten des
Elektrolyten entlang der Oberflächen
des Gutes 1. Durch den aus den Öffnungen 9 der Elektrolyt-Sprührohre 10 schnell
ausströmenden
Elektrolyten entsteht an der Oberfläche des Gutes in unmittelbarer
Nähe der Öffnungen 9 bei
hohem dynamischen Druck ein Bereich 14 mit kleinem statischen
Druck. Zwischen den Öffnungen 9 ist
die Strömungsgeschwindigkeit
klein. Dort entsteht ein Bereich mit niedrigem dynamischen Druck
und hohem statischen Druck. Diese Bereiche wechseln sich quer zur
Transportrichtung ab. Durch den Versatz der Öffnungen 9 im Elektrolyt-Sprührohr 10 an
der gegenüber
liegenden Seite sind auch die abwechselnden Druckbereiche versetzt.
Somit steht im Bereich der ersten Elektrolytströme 8 an den beiden
Seiten des Gutes jeweils einem örtlich
hohen statischen Druck ein kleiner statischen Druck gegenüber. Die örtlichen
Druckunterschiede bewirken über
eine größere Transportstrecke
hinweg ein Durchströmen
von Durchgangslöchern
und damit einen zeitlich längeren
wirkungsvollen Stoffaustausch. Die örtlich abwechselnde Nutzung
des Bernoullischen Prinzips kann kombiniert werden mit dem zweiten
Elektrolytstrom 11, der besonders bei Sacklöchern wirkungsvoll
ist. Desgleichen kann hierfür
auch ein Innensprührohr 13 verwendet
werden. Der Transport des Gutes erfolgt mittels der angetriebenen
Transportrollen 2, die mit den Achsen 4 gelagert
sind.
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Die 4 zeigt
in der Seitenansicht eine elektrolytische Anlage unter Anwendung
der vorliegenden Erfindung. Auch bei elektrolytischen Prozessen
bestimmt der Stoffaustausch in den Löchern und/oder Sacklöchern die
Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Ein großer Stoffaustausch erlaubt
die Anwendung von großen
Stromdichten. Beim Galvanisieren wird versucht, die aktive Länge, das
heißt
die Länge
der Anoden in Transportrichtung in Bezug auf die Länge der
Durchlaufanlage groß zu
gestalten. Deshalb eignet sich hier besonders die „Rohr in Rohr" Konstruktion. Diese
Ausführung
ist sowohl für Leiterfolien
als auch für
Leiterplatten geeignet. Insbesondere beim elektrolytischen Leiterbildaufbau
ist es wichtig, dass der Nutzbereich des Gutes 1 nicht
von Konstruktionselementen berührt
wird. In diesem Bereich befindet sich der strukturierte Galvanoresist, der
bei der Feinleitertechnik gegen mechanische Belastungen sehr empfindlich
ist. Die ersten spiegelbildlichen Elektrolytströme 8 halten das Gut
auch bei mäßiger Spannung
unter den Anoden 16 in der Transportbahn. Dadurch können sich
weitere Isoliermittel erübrigen,
die gegebenenfalls die Oberflächen
des Gutes berühren
und beschädigen
könnten.
Bei den Anoden 16 kann es sich um lösliche oder unlösliche Anoden
handeln. Die Transportrollen 2, die geringfügig schräg gestellt
sind, dienen teilweise oder vollständig zugleich als Kontaktrollen
zur Stromübertragung
auf das Gut.
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Die 5 zeigt
die Draufsicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel
der elektrolytischen Anlage. Das Gut 1 ist partiell und
strichpunktiert dargestellt. Die Transportrollen 2 erfassen das
Gut 1 nur an den beiden Rändern 17. Der Nutzbereich 18 wird
von den Konstruktionselementen der Anlage nicht berührt.
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Die
Transportrollen beziehungsweise Kontaktrollen 2 sind an
angetriebenen Achsen 4 befestigt. Die Achsrichtung weicht
zur Transportrichtung des Gutes 1 um den Winkel γ in der dargestellten Richtung
ab. Zur Vermeidung einer zu großen
Zugkraft wird nur ein sehr kleiner Winkel γ gewählt. Er beträgt bei Leiterfolien
0,05° bis
zu 1,5°.
Bei sehr dünnen
zu behandelnden Leiterfolien mit einer Dicke d von zum Beispiel
25 μm oder
darunter wird ein Winkel γ von
0,2° bevorzugt.
Mit zunehmender Mindestdicke von Leiterplatten, die in der Anlage
zu produzieren sind, verliert dieser Winkel γ an Bedeutung. Bereits bei Leiterfolien
ab einer Dicke von 0,2 mm kann auf die Schrägstellung der Achsen 4 völlig verzichtet
werden, weil der erste Elektrolytstrom 8 dieses Gut schon
ausreichend stabilisiert und führt.
Zwischen den Anoden 16 ist ein Elektrolyt-Sprührohr 10 mit
einem integrierten Innensprührohr 13 angeordnet.
Diese Rohre haben getrennte Elektrolytkreisläufe, die über die Rohrverbindungen 19 an
die jeweiligen Pumpen angeschlossen werden.
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Zur
sicheren Führung,
insbesondere von sehr dünnen
Leiterfolien, ist es bei allen Ausführungen der Erfindung vorteilhaft,
wenn die jeweiligen hydrodynamischen Bedingungen an der Oberseite 6 und
an der Unterseite 7 des Gutes 1 exakt gleich sind.
Dies läßt sich
sehr kostengünstig
realisieren durch den Anschluß der
jeweils paarweise angeordneten Elektrolytsprührohre 10 an der Oberseite 6 und an
der Unterseite 7 des Gutes 1 an einen gemeinsamen
Elektrolytkreislauf. Mindestens ein Paar der Elektrolyt-Sprührohre 10 sind
an einen Kreislauf, d. h. an eine Elektrolytpumpe angeschlossen.
Dies stellt die gleichen hydrodynamischen Bedingungen in den Elektrolyt-Sprührohren
sicher. Gleiches gilt für
ein Paar von Innensprührohren 13.
Diese Rohre an der Obersei te 6 und an der Unterseite 7 sind
an einen weiteren gemeinsamen Elektrolytkreislauf angeschlossen.
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Bei
Durchlaufanlagen, die fortgesetzt nur ein einziges Produkt zu behandeln
haben, kann auch ein gemeinsamer Elektrolytkreislauf für einen
sicheren Transport von Leiterfolien ausreichend sein. Die Elektrolytströme 8, 11 werden
fest eingestellt, zum Beispiel durch Pumpen, Ventile, Klappen oder
Stauscheiben.
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Die
vorstehende Beschreibung bezeichnet die Behandlungsflüssigkeiten
für die
jeweiligen Prozesse allgemein als Elektrolyte. Bei naßchemischen und
elektrolytischen Behandlungen muß das Gut beim Übergang
von einem Prozeß zum
nachfolgenden gespült
werden, um Verschleppungen der Prozeßflüssigkeiten zu vermeiden. Auch
bei den Spülprozessen
ist der Stoffaustausch in Löchern
und Sacklöchern
sehr wichtig. Die Erfindung bezieht sich daher auch auf derartige
Prozesse unter Badspiegel, das heißt auf Spülbäder in Durchlaufanlagen.
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In
der Beschreibung der Erfindung wird aus pragmatischen Gründen bei
der Charakterisierung des Gutes von unterschiedlichen Dicken d ausgegangen,
weil sich in der Praxis die Dicke d sehr einfach messen läßt. Es werden
Leiterplatten, Leiterfolien und sehr dünne Leiterfolien beschrieben.
Dabei wird davon ausgegangen, dass ein dünnes Gut flexibler ist als
dickeres. Dies ist in der Praxis meist auch der Fall.
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Für den sicheren
Transport des Gutes durch die Durchlaufanlage ist die Flexibilität beziehungsweise
die Steifigkeit des ebenen Gutes entscheidend. Es soll darauf hingewiesen
werden, dass gleich dicke Platten oder Folien unterschiedliche Steifigkeiten
aufweisen können.
Zum Beispiel werden Leiterfolien bei abnehmender Dicke des aus einem
Kunststoff bestehenden Kernes und zunehmender Dicke der darauf befindlichen
Kupferkaschierungen zunehmend steifer, obwohl die Dicke d gleich groß geblieben
ist.
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Die
Erfindung eignet sich in der Praxis der Leiterplattentechnik für alle vorkommenden
Arten von Gut. Dies zeigen die nachfolgenden Beispiele. Sie eignet
sich jedoch auch zur naßchemischen
und elektrolytischen Behandlung von anderem ebenen Gut im horizontalen
Durchlauf, wie zum Beispiel Solarzellen.
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Bei
Leiterplatten mit einer angenommenen Dicke von 2,4 mm und Durchgangslöchern mit
einem Durchmesser von zum Beispiel 0,3 mm erfordert die naßchemische
und/oder elektrolytische Behandlung einen intensiven Stoffaustausch
in den Löchern.
Gleiches gilt für
Sacklöcher
in diesen Platten. Dieser Stoffaustausch wird erfindungsgemäß sehr gut
erreicht. Bei Leiterfolien mit einer Dicke von zum Beispiel 50 μm beträgt das Verhältnis von
Lochdurchmesser und Lochtiefe etwa 1:1. Zum Stoffaustausch in den
Löchern
ist von daher das intensive Anströmen mit Elektrolyt nicht erforderlich.
Deshalb erfolgt die Behandlung der Leiterfolien bevorzugt ohne die vertikale
Elektrolytanströmung.
Der Transport erfolgt durch die geringfügig schräg gestellten Transportrollen,
die das Gut nur am Rand erfassen und transportieren. Der Nutzbereich
des Gutes wird damit nicht berührt.
Die Schrägstellung
der Achsen der Transportrollen ist so gerichtet, dass das dünne und
flexible Gut gespannt, aber nicht überspannt wird. Gleiches gilt
für die
Andruckkraft, die auf die Transportrollen wirkt. Das Ausweichen
von sehr dünnen
Leiterfolien aus der Transportebene wird durch das gezielte und
gleich große
Anströmen
der Leiterfolien mit Elektrolyt aus den paarweise angeordneten Elektrolyt-Sprührohren
von beiden Seiten vermieden. Die Anströmung erfolgt mit einem Winkel,
der von 90° zur Transportebene
deutlich abweicht, wobei die Richtung der Strömung in Transportrichtung des
Gutes weist. Zugleich heben sich die Kräfte der Elektrolytströmungen an
der Oberseite und an der Unterseite gegenseitig so auf, dass auch
eine wenig gespannte Leiterfolie in der Transportebene sicher geführt und behandelt
wird.
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- 1
- Gut,
Leiterplatte, Leiterfolie
- 2
- Transportrolle,
Kontaktrolle
- 3
- Transportrichtung
- 4
- Achse
- 5
- Kraftrichtungspfeil
- 6
- Oberseite
- 7
- Unterseite
- 8
- erster
Elektrolytstrom
- 9
- erste Öffnungen
- 10
- Elektrolyt-Sprührohr
- 11
- zweiter
Elektrolytstrom
- 12
- zweite Öffnungen
- 13
- Innensprührohr
- 14
- Bereich
mit kleinem statischem Druck
- 15
- Bereich
mit großem
statischem Druck
- 16
- Anode
- 17
- Rand
des Gutes
- 18
- Nutzbereich
des Gutes
- 19
- Rohrverbindungen
- 20
- Transportebene