DE19633796A1 - Vorrichtung zum Galvanisieren von elektronischen Leiterplatten oder dergleichen - Google Patents
Vorrichtung zum Galvanisieren von elektronischen Leiterplatten oder dergleichenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Galvanisieren
von Leiterplatten, insbesondere von solchen, die eine
Mehrzahl von Bohrungen enthalten, mit
- a) einem ein Elektrolytbad enthaltenden Behälter;
- b) mindestens einer Galvanisierungs-Stromquelle;
- c) Transportmitteln, welche die elektronischen Leiter platten in im wesentlichen horizontaler Ausrichtung entlang eines Bewegungsweges durch den das Elektrolyt bad enthaltenden Behälter hindurch befördern;
- d) Kontaktmitteln, welche elektrisch mit dem negativen Pol einer Galvanisierungs-Stromquelle verbunden sind und derart an den elektronischen Leiterplatten angreifen, daß deren metallische Beschichtungen ebenfalls auf negativem Potential liegen;
- e) mindestens zwei in der Nähe des Bewegungsweges in Bewegungsrichtung der elektronischen Leiterplatten gesehen hintereinander angeordneten Anoden, die mit dem positiven Pol einer Galvanisierungs-Strom quelle verbunden sind.
Vorrichtungen zur Galvanisierung von Leiterplatten dieser
Art sind in unterschiedlichster Ausbildung bereits bekannt.
Unterschiedlich sind dabei im wesentlichen die Transport
mittel, welche die Leiterplatten durch das Elektrolytbad
bewegen, sowie die Art und Weise, wie die Leiterplatten
kontaktiert und auf das negative Potential der Galvanisie
rungs-Stromquelle gebracht werden. Gemeinsam ist jedoch all
diesen Ausgestaltungen der bekannten Vorrichtungen, daß
alle Anoden im wesentlichen an eine einzige Galvani
sierungs-Stromquelle angeschlossen sind, jedenfalls immer
auf demselben positiven Potential liegen, welches aus
schließlich im Blick auf den stattfindenden elektrolyti
schen Prozeß und bestimmte einzuhaltende Stromdichten
gewählt wurde. Die elektronischen Leiterplatten, welche
auf derartigen Vorrichtungen mit einem metallischen
Überzug auf galvanischem Wege versehen werden sollen,
weisen im allgemeinen Bohrungen auf, deren Mantelflächen
ebenfalls in der Vorrichtung zu galvanisieren sind.
Diese Bohrungen, die von einer Hauptfläche der Leiter
platte zur gegenüberliegenden Fläche führen, dienen
im allgemeinen der elektrischen Verbindung der Schaltungs
muster, die auf den gegenüberliegenden Hauptflächen
der elektronischen Leiterplatten ausgebildet sind. Für
die Funktionsfähigkeit der so entstehenden Schaltungen
ist es wichtig, daß die galvanisch auf den Mantelflächen
der Bohrungen abgeschiedenen Metallschichten über die
gesamte axiale Länge der Bohrung hinweg möglichst gleiche
Schichtdicke aufweisen. Ist die Schichtdicke weitestgehend
konstant, spricht man von einer guten oder geringen
"Streuung". Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs
genannten Art ist die "Streuung" noch nicht optimal.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß
die galvanisch auf die Leiterplatten aufgebrachten Schich
ten, insbesondere auch über die axialen Abmessungen der
Bohrungen hinweg, weitestgehend konstant sind, also
eine gute bzw. geringe "Streuung" aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
jeder Anode eine gesonderte Galvanisierungs-Stromquelle
zugeordnet ist, deren Ausgangsspannung unabhängig einstell
bar ist.
Die Erfindung fußt auf folgender Erkenntnis:
Die elektrischen Felder, die sich zwischen den Anoden und den zu metallisierenden Flächen an den vorbeilaufen den Leiterplatten aufbauen, können niemals vollständig homogen sein. Inhomogenitäten in den elektrischen Feldern führen aber zwangsläufig zu lokal unterschiedlich dickem Aufbau der galvanisch abgeschiedenen Metallschichten. Besonders inhomogen sind aus ohne weiteres einleuchtenden Gründen diejenigen elektrischen Felder, die in die Boh rungen in den Leiterplatten hineingreifen. Die vorliegen de Erfindung akzeptiert, daß die Homogenität dieser Felder nicht oder nicht entscheidend verbessert werden kann. Sie erreicht jedoch eine Kompensierung der Feldin homogenitäten dadurch, daß die Leiterplatten auf ihrem Weg durch das Elektrolytbad hindurch an hintereinander liegenden Anoden auf unterschiedlich inhomogene Felder treffen. Durch geschickte Wahl der Spannungen, die von den individuellen Galvanisierungs-Stromquellen erzeugt werden, ist es möglich, die Inhomogenitäten der hinterein ander durchlaufenen Einzelfelder so aufeinander abzustim men, daß sich die Inhomogenitäten in ihrer Gesamtwirkung weitgehend gegenseitig aufheben. Im Ergebnis haben also die Leiterplatten beim Durchlaufen der gesamten Vorrichtung ein "integriertes" Feld gesehen, welches weitestgehend homogen ist und deshalb auch zu einer konstanten Dicke der aufgalvanisierten Metallschicht geführt hat.
Die elektrischen Felder, die sich zwischen den Anoden und den zu metallisierenden Flächen an den vorbeilaufen den Leiterplatten aufbauen, können niemals vollständig homogen sein. Inhomogenitäten in den elektrischen Feldern führen aber zwangsläufig zu lokal unterschiedlich dickem Aufbau der galvanisch abgeschiedenen Metallschichten. Besonders inhomogen sind aus ohne weiteres einleuchtenden Gründen diejenigen elektrischen Felder, die in die Boh rungen in den Leiterplatten hineingreifen. Die vorliegen de Erfindung akzeptiert, daß die Homogenität dieser Felder nicht oder nicht entscheidend verbessert werden kann. Sie erreicht jedoch eine Kompensierung der Feldin homogenitäten dadurch, daß die Leiterplatten auf ihrem Weg durch das Elektrolytbad hindurch an hintereinander liegenden Anoden auf unterschiedlich inhomogene Felder treffen. Durch geschickte Wahl der Spannungen, die von den individuellen Galvanisierungs-Stromquellen erzeugt werden, ist es möglich, die Inhomogenitäten der hinterein ander durchlaufenen Einzelfelder so aufeinander abzustim men, daß sich die Inhomogenitäten in ihrer Gesamtwirkung weitgehend gegenseitig aufheben. Im Ergebnis haben also die Leiterplatten beim Durchlaufen der gesamten Vorrichtung ein "integriertes" Feld gesehen, welches weitestgehend homogen ist und deshalb auch zu einer konstanten Dicke der aufgalvanisierten Metallschicht geführt hat.
Bei den meisten Vorrichtungen der hier interessierenden
Art werden die elektronischen Leiterplatten beidseitig
galvanisiert; es finden sich daher auf gegenüberliegenden
Seiten des Bewegungsweges innerhalb der Vorrichtung
Anoden. Wird dieses an und für sich bekannte Konstruk
tionsprinzip auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung ange
wandt, so ist diejenige Ausgestaltung besonders vorteil
haft, bei welcher auch die Ausgangsspannungen der Gal
vanisierungs-Stromquellen, deren zugeordnete Anoden sich
auf gegenüberliegenden Seiten des Bewegungsweges gegen
überstehen, unterschiedlich sind. Hierdurch wird es
leichter, das elektrische Feld, welches durch die Boh
rungen der Leiterplatten hindurchreicht, in der gewünsch
ten Art zu "formen".
Die meisten Vorrichtungen zum Galvanisieren von elektro
nischen Leiterplatten erzeugen das Elektolytbad, in
welchem die Galvanisierung stattfindet, durch eine soge
nannte "stehende Welle". Dies bedeutet, daß sich bei diesen
Vorrichtungen im unteren Bereich eines Maschinengehäuses
ein Sumpf für den Elektrolyten befindet. Mindestens
eine Pumpe ist vorgesehen, welche dem Sumpf Elektrolyt
entnimmt und dem Behälter zuführt, derart, daß dessen
Innenraum im dynamischen Gleichgewicht zwischen Zu-
und Abfluß mit dem Elektrolytbad angefüllt ist. Diese
Konstruktionsweise stellt sicher, daß der in dem elek
trischen Feld zwischen Anode und vorbeiwandernder elek
tronischer Leiterplatte befindliche Elektrolyt rasch
ausgetauscht wird und deshalb lokale Verarmungen an
Ionen in dem Elektrolyt vermieden werden. Bei dieser
Bauweise läßt sich eine Ausführungsform der Erfindung
vorteilhaft einsetzen, bei welcher durch Abstimmung
der Pump- und/oder Förderparameter ein unterschiedlicher
Druck des Elektrolyten auf gegenüberliegenden Seiten
des Bewegungsweges der elektronischen Leiterplatten
vorliegt. Dieser unterschiedliche Druck erleichtert
die Durchströmung der Bohrungen mit Elektrolyten. So
wird eine unerwünschte "Streuung" der auf die Mantelflächen
der Bohrungen aufgalvanisierten Metallschichten, die auf
lokalen Verarmungen an Ionen zurückgehen könnte, zuverlässig
vermieden.
Bei einer Ausgestaltung dieses Konstruktionsprinzips
sind zur Förderung des Elektrolyten in die auf gegen
überliegenden Seiten des Bewegungsweges liegenden Teil
volumina des Behälters unterschiedliche Pumpen mit unter
schiedlicher Pumpleistung vorgesehen.
Preisgünstiger aber ist diejenige Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher zur Förderung
des Elektrolyten nur eine einzige Pumpe vorgesehen ist,
wobei von der Pumpe zu den auf gegenüberliegenden Seiten
des Bewegungsweges liegenden Teilvolumina des Behälters
Zweigleitungen verlaufen, in denen Drosseln mit unter
schiedlich großer Drosselwirkung liegen. Die Drosseln
werden so gewählt, daß sich der gewünschte Druckunter
schied auf gegenüberliegenden Seiten der elektronischen
Leiterplatten ergibt.
Zweckmäßig dabei ist wiederum, wenn die Drosseln als
auswechselbare Lochplatten ausgebildet sind. Die Größe
der Löcher in diesen Lochplatten, welche die Drosselwir
kung bestimmt, kann dann auf einfache Weise im Experiment
so ermittelt werden, daß sich bezüglich der "Streuung"
der aufgalvanisierten Schichtdicken die optimalen Ergeb
nisse einstellen.
Häufig sind die Verhältnisse bei den Vorrichtungen der
eingangs genannten Art so, daß der Elektrolyt über auf
gegenüberliegenden Seiten des Bewegungsweges liegende
Düsenöffnungen gegen die vorbei laufenden elektronischen
Leiterplatten gerichtet wird. In diesem Falle ist diejenige
Ausgestaltung der Erfindung empfehlenswert, bei welcher
die Winkelorientierung der Düsenöffnungen gegen die
Leiterplatte, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des
Bewegungsweges gegenüberstehen, unterschiedlich ist. Selbst
wenn durch alle Düsenöffnungen pro Zeiteinheit dieselbe
Menge an Elektrolyt hindurchgepumpt wird, entstehen durch
die unterschiedlichen Aufprallwinkel der die Düsenöffnungen
verlassenden Elektrolyt strahlen auf die elektronische
Leiterplatte unterschiedliche dynamische Druckbeaufschla
gungen, welche ebenfalls die Durchströmung der Bohrungen
in den Leiterplatten fördern.
Aus verschiedenen Gründen wird diejenige Ausführungsform
der Erfindung besonders bevorzugt, bei welcher jedem
Abschnitt des Bewegungsweges der elektronischen Leiterplat
ten, welcher einer oder zwei gegenüberliegenden Anoden
benachbart ist, ein Anwesenheitssensor zugeordnet ist,
welcher die zugeordnete Galvanisierungs-Stromquelle
aktiviert, wenn eine elektronische Leiterplatte in den
fraglichen Abschnitt des Bewegungswegs eintritt.
Mit diesem Merkmal hat es folgende Bewandtnis: Solange die
Anoden unter Spannung stehen, findet - auch ohne Anwesen
heit einer Leiterplatte - in gewissem Ausmaße ein Stromfluß
statt. Dieser Stromfluß rührt insbesondere von einer an
und für sich unerwünschten Elektrolyse zwischen der Anode
und den in ihrer Nähe vorhandenen Kontaktmitteln, die
sich ja auf negativem Potential befinden. Die Folge dieser
"Nebenelektrolyse" ist nicht nur ein unerwünschter Stromver
brauch; sehr nachteilig ist außerdem, daß sich hierbei
die Kontaktmittel selbst mit einer Metallschicht überziehen
und deshalb entweder in periodischen Zeitabständen ausge
baut und gereinigt oder kontinuierlich durch eine weitere
"Hilfselektrolyse" wieder gesäubert werden müssen. Diese
negativen Konsequenzen lassen sich in erheblichem Maße dann
reduzieren, wenn die den Anoden zugeordneten einzelnen
Galvanisierungs-Stromquellen nur solange und nur dann akti
viert sind, wenn sich tatsächlich eine Leiterplatte
in der unmittelbaren Nähe der zugeordneten Anode be
findet.
Die jeweilige Galvanisierungs-Stromquelle wird mit Hilfe
des Anwesenheitssensors erst dann eingeschaltet, wenn
die voreilende Kante der Leiterplatte eine bestimmte
Strecke zwischen die Anoden hinein vorgelaufen ist.
Hierdurch werden Verbrennungen an diesen vorlaufenden
Kanten vermieden.
Als Anwesenheitssensor kommt insbesondere ein Widerstands
messer in Betracht, der in Anlage an eine Hauptfläche
einer vorbeilaufenden Leiterplatte geraten kann und auf
die hierdurch bewirkte Widerstandsveränderung anspricht.
Als solcher Widerstandsmesser kann auch eine Einrichtung
dienen, welche den über die zugeordnete(n) Anode(n) flie
ßenden Strom überwacht. Ein Anwachsen dieses Stromes
zeigt das Vorhandensein einer Leiterplatte an.
Alternativ ist es auch möglich, für diesen Zweck den
bekannten Sensor einzusetzen, der sich am Einlauf derar
tiger Vorrichtungen allgemein befindet und hier häufig
die Form einer Lichtschranke aufweist. Aus dem Zeitpunkt
des Eintrittes der Leiterplatte in die Vorrichtung, der
durch diesen Sensor festgestellt wird, und der bekannten
Vorlaufgeschwindigkeit der Leiterplatten lassen sich
die Zeitspannen errechnen, nach welchen die Leiterplatte
in die verschiedenen Abschnitten des Bewegungsweges
eintreten, die unterschiedlichen Anoden entsprechen.
Die zugeordneten Galvanisierungs-Stromquellen werden
dann zu den entsprechenden Zeiten aktiviert.
Selbstverständlich müssen die Galvanisierungs-Stromquellen
auch wieder desaktiviert werden, wenn die Leiterplatte den
Abschnitt des Bewegungsweges, welcher der entsprechenden
Anode zugeordnet ist, wieder verläßt. Dies kann auf sehr
unterschiedliche Weise geschehen. Besonders kostengünstig
ist insofern diejenige Ausgestaltung der Erfindung, bei
welcher für jede Galvanisierungs-Stromquelle ein Zeitglied
vorgesehen ist, welches die zugeordnete Galvanisierungs-Strom
quelle wieder desaktiviert, wenn seit ihrer Aktivie
rung eine bestimmte Zeit verstrichen ist. Die fragliche
Zeit wird auf die Bewegungsgeschwindigkeit der Leiterplat
ten so abgestimmt, daß sie zum Durchlaufen des Abschnittes
des Bewegungsweges im Bereich der zugeordneten Anode
ausreicht.
Erneut um das Auftreten von Verbrennungserscheinungen
zu vermeiden, wird die jeweilige Galvanisierungs-Stromquelle
schon desaktiviert, wenn die nacheilende Kante der Leiter
platte im fraglichen Abschnitt des Bewegungsweges entlang
der entsprechenden Anode(n) noch eine gewisse Strecke
zurückzulegen hat.
Häufig werden in Vorrichtungen der hier angesprochenen
Art nicht einzelne Leiterplatten sondern Chargen aus
einer Vielzahl von Leiterplatten galvanisiert, die in
dichter Folge, eng aneinander anliegend, durch die Vor
richtung transportiert werden. In diesem Falle werden
die jeweiligen Galvanisierungs-Stromquellen aktiviert,
wenn die erste Leiterplatte der Charge in den entsprechen
den Abschnitt des Bewegungsweges eintritt, und desaktiviert,
wenn die letzte Leiterplatte der Charge den entsprechenden
Abschnitt des Bewegungsweges verläßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Vorrich
tung zum Galvanisieren von elektronischen
Leiterplatten;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des
Bewegungsweges der Leiterplatten zwischen
den gegenüberliegenden Anodenkörben in ver
größertem Maßstabe;
Fig. 3 schematisch die Beschaltung der Vorrichtung
von Fig. 1.
In Fig. 1 ist im senkrechten Schnitt eine Vorrichtung
dargestellt, in welcher elektronische Leiterplatten,
die mit Bohrungen versehen sind, auf galvanischem Wege
mit einem metallischen Überzug versehen werden können.
Dieser metallische Überzug soll insbesondere auch die
Mantelflächen der Bohrungen der Leiterplatte bedecken,
so daß z. B. über diese Mantelflächen eine elektrische
Verbindung zwischen den Leitungsmustern auf der oberen und
unteren Seite (den "Hauptflächen") der Leiterplatte ge
schaffen werden kann.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Ma
schinengehäuse 1 mit einem Einlaßschlitz 2 und einem
Auslaßschlitz 3. Die elektronischen Leiterplatten werden
in horizontaler Ausrichtung im Sinne des Pfeiles 4 der
Vorrichtung zugeführt und treffen nach dem Durchtritt
des Einlaßschlitzes 2 zunächst auf vier Quetschwalzen
paare 5, in denen an den Leiterplatten noch anhaftende,
von früheren Bearbeitungsvorgängen stammende Behandlungs
flüssigkeit weitestgehend entfernt wird.
Von den Quetschwalzenpaaren 5 werden die Leiterplatten
auf eine erstes Kontakt- und Transportwalzenpaar 6 über
geben. Auf die genaue Ausgestaltung dieser Kontakt-
und Transportwalzen 6 wird weiter unten näher eingegangen.
Die Kontakt- und Transportwalzen 6 schieben die Leiter
platte weiter in Förderrichtung vor. Diese gelangen
dabei zwischen eine obere Anode 7 und eine unteren Anode
8. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese
Anoden 7 und 8 als Anodenkörbe ausgestaltet, die schubla
denartig seitlich aus dem Maschinengehäuse 1 herausgezogen
werden können. Es lassen sich jedoch auch beliebige andere
Arten von Anoden einsetzen, so etwa inerte Anoden aus
Titan-Streckmetall. Nach dem Passieren der Anodenkörbe
7 und 8 werden die Leiterplatten wiederum von einem
Kontakt- und Transportwalzenpaar 6 erfaßt, welches die
Leiterplatten weiter vorschiebt, so daß diese erneut
zwischen einen oberen Anodenkorb 7 und einen unteren
Anodenkorb 8 gelangen. Die Leiterplatten, welche die
Strecke zwischen den letztgenannten Anodenkörben 7 und
8 durchlaufen haben, werden von einem letzten Kontakt-
und Transportwalzenpaar 6 erfaßt und erneut an vier
Quetschwalzenpaare 5 übergeben, welche von den Leiter
platten den Elektrolyten, in dem sie sich zuvor befunden
haben (siehe hierzu die weiter unter folgende Beschrei
bung) weitestgehend entfernen. Die Leiterplatten werden
schließlich durch das Transportsystem, von dem die Kon
takt- und Transportwalzen 6 Teil sind, über den Auslaß
schlitz 15 aus der Vorrichtung ausgegeben und einer nach
folgenden Behandlungsstation zugeführt.
Im unteren Bereich des Maschinengehäuses 1 befindet
sich ein Sumpf 9, in dem sich der für die Elektrolyse
eingesetzte Elektrolyt sammelt. Eine Pumpe 10 entnimmt
laufend Elektrolyt dem Sumpf 9 und führt diesen über
ein Filter 11, ein Ventil 12 und Leitungen 16a, 16b in
nach oben in einen Behälter 13, welcher die Bewegungsebene
der Leiterplatten im Bereich der Kontakt- und Transport
walzen 6 sowie die Anodenkörbe 7 und 8 umgibt. Auch der
Behälter 13 weist einen Einlaßschlitz 17 und einen Auslaß
schlitz 18 auf, die jedoch durch die benachbarten, als
Stauwalzen dienenden Quetschwalzenpaare 5 und an diesen
gleitend anliegende Schotts weitgehend abgedichtet sind.
Im dynamischen Gleichgewicht zwischen Zuförderung von
Elektrolyten in das Innere des Behälters 13 und Auslaufen
aus dem Behälter 13 wird der Behälter 13 weitestgehend
mit Elektrolyt angefüllt, so daß sich also die Leiterplat
ten zwischen dem in Fig. 1 ganz rechten Kontakt- und Trans
portwalzen-Paar 6 und dem in Fig. 1 ganz linken Kontakt-
und Transportwalzenpaar 6 innerhalb eines sich ständig
austauschenden Elektrolyten bewegen. Diese Vorgänge
sind dem Fachmann unter dem Begriff der "stehenden Welle"
bekannt.
Im einzelnen (vgl. hierzu insbesondere auch Fig. 2) wird
der Elektrolyt von der Pumpe 10 über eine erste Zweiglei
tung 16a Verteilerkanälen 17 im Bereich der oberen Anoden
körbe 7 und über eine zweite Zweigleitung 16b Verteiler
kanälen 18 im Bereich der unteren Anodenkörbe 8 zugeführt.
Von den Verteilerkanälen 17 führen einzelne Düsenkanäle
19 nach unten zu Düsenöffnungen 20, 21, die sich in der
Nähe der Bewegungsebene der Leiterplatten befinden. Über
die Düsenöffnungen 20 wird der Elektrolyt unter einem von
90 Grad abweichenden Winkel gegen die Oberfläche der
vorbeiwandernden Leiterplatten ausgestoßen, während der
Elektrolyt aus den Düsenöffnungen 21 senkrecht nach unten
strömt, also unter rechtem Winkel auf die vorbeiwandernden
Leiterplatten auftrifft.
Der weitere Verlauf des Elektrolyten aus den unteren
Verteilerkanälen 18 nach oben ähnelt im wesentlichen
demjenigen, der für den Weg des Elektrolyten aus den
oberen Verteilerkanälen 17 schon beschrieben wurde.
Zu beachten ist jedoch, daß den schräg gerichteten Düsen
öffnungen 20 oberhalb des Bewegungsweges der Leiterplatten
jeweils eine vertikal ausgerichtete Düsenöffnung 21
unterhalb des Bewegungsweges der Leiterplatten gegenüber
steht bzw. umgekehrt. Hierdurch wird vermieden, daß die
vorbeiwanderende Leiterplatte auf beiden Seiten unter
demselben Druck mit Elektrolyt beaufschlagt wird, was die
Durchströmung der Bohrungen behindern würde.
Jeder Kontakt- und Transportwalze 6 ist eine Entkupferungs
kathode 22 zugeordnet. Dabei kann es sich um stabähnliches
Gebilde aus Titan handeln, welches sich parallel zu der
zugeordneten Kontakt- und Transportwalze 6 erstreckt und
gegenüber letzterer auf (stärker) negativem Potential
liegt.
Bereits oben wurde darauf hingewiesen, daß die zu gal
vanisierende Leiterplatte möglichst nicht auf beiden
gegenüberliegenden Hauptseiten mit demselben Druck des
Elektrolyten beaufschlagt werden sollte, weil andernfalls
die Durchströmung der Bohrungen in den Leiterplatten
behindert wäre. Aus diesem Grunde sind die verschiedenen,
einander auf gegenüberliegenden Seiten des Bewegungsweges
der Leiterplatte angeordneten Düsenöffnungen 20, 21
einmal schräg und das andere Mal senkrecht auf die Ebene
des Bewegungsweges gerichtet. Dem gleichen Zwecke dient
die folgende Maßnahme:
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist in jede Elektrolyt-Zweig leitung 16a, welche zu einem Verteilerkanal 17 im Bereich der oberen Anodenkörbe 7 führt, eine Drossel 40 eingefügt. Bei dieser Drossel 40 kann es sich vorzugsweise um eine auswechselbare Lochplatte handeln, wobei der Lochquerschnitt experimentell so ermittelt wird, daß sich das unten geschilderte Ergebnis ergibt. In entsprechender Weise sind in die Elektrolyt-Zweigleitungen 16b, welche zu den Verteilerkanälen 18 in der Nähe der unteren Anoden körbe 8 führen, Drosseln 41 eingesetzt. Die unteren Drosseln 41 sind in ähnlicher Weise als auswechselbare Lochplatten ausgeführt und weisen im dargestellten Aus führungsbeispiel einen geringeren Druchströmungsquer schnitt auf. Diese hat zur Folge, daß die Pumpe 10 aus dem Sumpf 9 der Vorrichtung pro Zeiteinheit mehr Elektro lyt in den Bereich der oberen Hauptfläche der zu gal vanisierenden Leiterplatte als in dem Bereich der unte ren Hauptfläche führt; dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß oberhalb des Bewegungsweges der Leiter platte ein höherer Druck vorhanden ist als unterhalb dieses Bewegungsweges. Aufgrund der Druckdifferenz, die somit über die Leiterplatten hinweg existiert, wird die Durchströmung der in den Leiterplatten vorhandenen Bohrungen verbessert. Diese verbesserte Durchströmung verhindert eine lokale Verarmung des Elektrolyten inner halb der Bohrung insbesondere an Metallionen und ver bessert so die "Streuung", also die Gleichmäßigkeit der Dicke der der auf den Mantelflächen der Bohrungen auf galvanisierten Metallschicht.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist in jede Elektrolyt-Zweig leitung 16a, welche zu einem Verteilerkanal 17 im Bereich der oberen Anodenkörbe 7 führt, eine Drossel 40 eingefügt. Bei dieser Drossel 40 kann es sich vorzugsweise um eine auswechselbare Lochplatte handeln, wobei der Lochquerschnitt experimentell so ermittelt wird, daß sich das unten geschilderte Ergebnis ergibt. In entsprechender Weise sind in die Elektrolyt-Zweigleitungen 16b, welche zu den Verteilerkanälen 18 in der Nähe der unteren Anoden körbe 8 führen, Drosseln 41 eingesetzt. Die unteren Drosseln 41 sind in ähnlicher Weise als auswechselbare Lochplatten ausgeführt und weisen im dargestellten Aus führungsbeispiel einen geringeren Druchströmungsquer schnitt auf. Diese hat zur Folge, daß die Pumpe 10 aus dem Sumpf 9 der Vorrichtung pro Zeiteinheit mehr Elektro lyt in den Bereich der oberen Hauptfläche der zu gal vanisierenden Leiterplatte als in dem Bereich der unte ren Hauptfläche führt; dies ist gleichbedeutend mit der Aussage, daß oberhalb des Bewegungsweges der Leiter platte ein höherer Druck vorhanden ist als unterhalb dieses Bewegungsweges. Aufgrund der Druckdifferenz, die somit über die Leiterplatten hinweg existiert, wird die Durchströmung der in den Leiterplatten vorhandenen Bohrungen verbessert. Diese verbesserte Durchströmung verhindert eine lokale Verarmung des Elektrolyten inner halb der Bohrung insbesondere an Metallionen und ver bessert so die "Streuung", also die Gleichmäßigkeit der Dicke der der auf den Mantelflächen der Bohrungen auf galvanisierten Metallschicht.
Die Verbesserung der "Streuung" der auf den Mantelflächen
der Bohrungen aufgalvanisierten Metallschicht ist schließ
lich noch Ziel einer dritten Maßnahme, die nunmehr anhand
der Fig. 3 erläutert wird. Diese Figur zeigt schematisch
die elektrische Beschaltung der Vorrichtung von Fig.
1. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die verschiedenen
mechanischen Komponenten von Fig. 1 weitestgehend fortge
lassen, soweit diese zum Verständnis nicht erforderlich
sind. Wiederzuerkennen in Fig. 3 sind die dem Einlaß
schlitz des Maschinengehäuses 1 benachbarten vier Quetsch
walzenpaare 5, die bei der Durchquerung der Vorrichtung
von den Leiterplatten durchlaufenen Kontakt- und Transport
walzenpaare 6, die oberen und unteren Anodenkörbe 7 und
8 sowie die den verschiedenen Kontakt- und Transportwalzen 6
zugeordneten Entkupferungselektroden 22. Jedem Anodenkorb
7, 8 ist eine eigene Galvanisierungs-Stromquelle 41 zugeord
net, deren Anodenspannungen unabhängig voneinander ein
stellbar sind. Die Minuspole aller einzelner Galvanisie
rungs-Stromquellen 41 sind miteinander und außerdem in der
in der Zeichnung schematisch dargestellten Weise mit
den metallischen Beschichtungen der Kontakt- und Trans
portwalzen 6 verbunden. Der Pluspol jeder einzelnen Gal
vanisierungs-Stromquellen 41 dagegen ist jeweils ausschließ
lich an einen zugeordneten Anodenkorb 7, 8 angeschlossen.
Im Betrieb werden die Ausgangsspannungen der verschiede
nen Galvanisierungs-Stromquellen 41, in Bewegungsrichtung
der Leiterplatten gesehen, unterschiedlich eingestellt;
beispielsweise können sie alternierend zwischen einem
höheren und einem niedrigeren Wert wechseln. Dabei kann
dem Anodenkorb, der sich auf der einen Seite des Bewe
gungsweges der Leiterplatten befindet und sich auf einem
höheren positiven Potential befindet, auf der gegenüber
liegenden Seite dieses Bewegungsweges ein Anodenkorb
zugeordnet sein, der sich auf einem niedrigeren positi
ven Potential befindet. Durch dieses Alternieren der
Ausgangsspannungen der Galvanisierungs-Stromquellen durch
laufen die zu galvanisierenden Leiterplatten, insbe
sondere die in diesen enthaltenen Bohrungen, elektri
sche Felder unterschiedlicher Ausgestaltung. Da sich
innerhalb der Bohrungen der Leiterplatten aus geometri
schen Gründen Inhomogenitäten der elektrischen Felder
niemals ganz vermeiden lassen, die ansonsten zu unterschied
lichen Dicken der galvanisch abgeschiedenen Metallschich
ten führen würden, wird durch das Wechseln der Feldgeo
metrie im Ergebnis die Inhomogenität der einzelnen Feld
verteilungen in den Bohrungen vergleichmäßigt. Dies hat
zur Folge, daß die "Streuung" der auf den Mantelflächen
der Bohrungen aufgalvanisierten Schichten entscheidend
verbessert wird.
Wie Fig. 3 weiter deutlich macht, ist jeweils in der
Nähe des Einlaufendes des zwischen zwei Anodenkörben
7, 8 liegenden Abschnittes des Bewegungsweges der elek
tronischen Leiterplatten ein Anwesenheitssensor 42 ange
ordnet. Normalerweise sind die Galvanisierungs-Stromquellen
41 abgeschaltet. Stellt jedoch der Anwesenheitssensor
42 fest, daß sich eine elektronische Leiterplatte dem
Wegabschnitt zwischen den zugeordneten Anodenkörben
7, 8 nähert, so wird die zugeordnete Galvanisierungs
stromquelle 41 eingeschaltet; das elektrische Feld zwischen
den Anodenkörben 7 und 8 sowie der elektronischen Leiter
platte baut sich auf. Am Auslaufende des Abschnittes des
Rewegungsweges befindet sich ein zweiter, ähnlicher und
in der Zeichnung nicht dargestellter Anwesenheitssensor,
welcher die zugeordnete Galvanisierungs-Stromquelle
41 wieder abschaltet, wenn die Leiterplatte vorbeiläuft.
Statt des zweiten Anwesenheitssensors kann ein Zeitglied
vorgesehen sein. Dieses desaktiviert die Galvanisierungs-Strom
quelle 41 nach einer Zeit, welche dem Durchlaufen
der Leiterplatte durch den fraglichen Abschnitt des
Bewegungsweges entspricht.
Aufgrund der Tatsache, daß die Galvanisierungs-Stromquellen
41 desaktiviert sind, solange sich im Bereich der sogeord
neten Anodenkörbe 7, 8 keine Leiterplatte befindet, kann
eine sehr deutliche Stromersparnis erzielt werden.
Bei dem Anwesenheitssensor 42 kann es sich um jeden
an und für sich bekannten Sensor handeln, welcher die
Anwesenheit eines Gegenstandes feststellen kann, so z. B. um
eine (Reflexions)-Lichtschranke, um einen mechanischen
Mikroschalter oder, was hier bevorzugt wird, um einen
Widerstandssensor, der in Berührung mit einer Hauptflä
che der vorbeiwandernden Leiterplatte gelangt und einen
Widerstandsabfall registriert, der durch die leitende
Oberfläche der Leiterplatte hervorgerufen wird.
Schließlich macht Fig. 3 deutlich, daß bei der oben
beschriebenen Vorrichtung für alle Entkupferungselektro
den 22 nur eine einzige Hilfsstromquelle 43 vorgesehen
ist. Der Pluspol dieser Hilfsstromquelle 43 ist mit
den Minuspolen der Galvanisierungs-Stromquellen 42 und
damit auch mit den metallischen Beschichtungen der Kontakt-
und Transportwalzen 6 verbunden, während der Minuspol
der Hilfstromquelle 43 mit allen Entkupferungselektroden
22 verbunden ist. Die Spannung der Hilfsstromquelle
43 wird so eingestellt, daß metallischen Beschichtungen
der Kontakt- und Transportwalzen 6 zuverlässig frei
von unerwünschten galvanischen Metallabscheidungen ge
halten werden können.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Galvanisieren von Leiterplatten,
insbesondere von solchen, die eine Mehrzahl von
Bohrungen enthalten, mit
- a) einem ein Elektrolytbad enthaltenden Behälter;
- b) mindestens einer Galvanisier-Stromquelle;
- c) Transportmitteln, welche die elektronischen Leiter platten in im wesentlichen horizontaler Ausrichtung entlang eines Bewegungsweges durch den das Elektrolyt bad enthaltenden Behälter hindurch befördern;
- d) Kontaktmitteln, welche elektrisch mit dem negativen Pol einer Galvanisierungs-Stromquelle verbunden sind und derart an den elektronischen Leiterplatten angreifen, daß deren metallische Beschichtungen ebenfalls auf negativem Potential liegen;
- e) mindestens zwei in der Nähe des Bewegungsweges in Bewegungsrichtung der elektronischen Leiterplatten gesehen hintereinander angeordneten Anoden, die mit dem positiven Pol einer Galvanisierungs-Strom quelle verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Anode (7, 8) eine gesonderte Galvanisierungs-Strom quelle zugeordnet ist, deren Ausgangsspannung unab hängig einstellbar ist.
daß jeder Anode (7, 8) eine gesonderte Galvanisierungs-Strom quelle zugeordnet ist, deren Ausgangsspannung unab hängig einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsspannungen der Galvanisierungs-Strom
quellen (41), deren zugeordnete Anoden (7, 8) in Bewegungs
richtung der elektronischen Leiterplatten hintereinander
liegen, unterschiedlich sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher
zur beidseitigen Galvanisierung auf gegenüberliegen
den Seiten des Bewegungsweges Anoden vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen der
Galvanisierungs-Stromquellen (41), deren zugeordnete Anoden
(7, 8) sich auf gegenüberliegenden Seiten des Bewegungs
weges gegenüberstehen, unterschiedlich sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei welcher
- a) im unteren Bereich eines Maschinengehäuses sich ein Sumpf für den Elektrolyten befindet;
- b) mindestens eine Pumpe vorgesehen ist, welche dem Sumpf Elektrolyt entnimmt und dem Behälter zuführt, derart, daß dessen Innenraum im dynamischen Gleich gewicht zwischen Zu- und Abfluß mit dem Elektrolytbad angefüllt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
durch Abstimmung der Pump- und/oder der Förderparameter ein unterschiedlicher Druck des Elektrolyten auf gegenüber liegenden Seiten des Bewegungsweges der elektronischen Leiterplatten vorliegt.
durch Abstimmung der Pump- und/oder der Förderparameter ein unterschiedlicher Druck des Elektrolyten auf gegenüber liegenden Seiten des Bewegungsweges der elektronischen Leiterplatten vorliegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Förderung des Elektrolyten in die auf gegen
überliegenden Seiten des Bewegungsweges liegenden Teilvolu
mina des Behälters unterschiedliche Pumpen mit unterschied
lichen Pumpleistungen vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Förderung des Elektrolyten nur eine einzige
Pumpe (10) vorgesehen ist, wobei von der Pumpe (10)
zu den auf gegenüberliegenden Seiten des Bewegungsweges
liegenden Teilvolumina des Behälters (13) Zweigleitungen
(16a, 16b) verlaufen, in denen Drosseln (40, 41) mit
unterschiedlich großer Drosselwirkung liegen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosseln (40, 41) als auswechselbare Loch
platten ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei welcher der Elektrolyt über auf gegenüberliegenden
Seiten des Bewegungsweges liegende Düsenöffnungen gegen
die vorbei laufenden elektrischen Leiterplatten gerichtet
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Winkelorientierung der Düsenöffnungen (20, 21) gegen
die Leiterplatte, die sich auf gegenüberliegenden Seiten
des Bewegungsweges gegenüberstehen, unterschiedlich ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß jedem Abschnitt des
Bewegungsweges der elektronischen Leiterplatten, welcher
einem oder zwei gegenüberliegenden Anoden (7, 8) benachbart
ist, ein Anwesenheitssensor (42) angeordnet ist, welcher
die zugeordnete Galvanisierungs-Stromquelle (41) aktiviert,
wenn eine elektronische Leiterplatte in den fraglichen
Abschnitt des Bewegungsweges eintritt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anwesenheitssensor (42) ein Widerstandsmesser
ist, der in Anlage an eine Hauptfläche einer vorbeilaufen
den Leiterplatte gebracht werden kann und auf die hierdurch
bewirkte Widerstandsveränderung anspricht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß für jede Galvanisierungs-Strom
quelle (41) ein Zeitglied vorgesehen ist, welches die
zugeordnete Galvanisierungs-Stromquelle (41) wieder
desaktiviert, wenn seit ihrer Aktivierung eine bestimmte
Zeit verstrichen ist.
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