DE19726510C2

DE19726510C2 - Vorrichtung und Verfahren zur elektrolytischen Metallabscheidung mittels Pulsstrom

Info

Publication number: DE19726510C2
Application number: DE19726510A
Authority: DE
Inventors: Georg Hesse
Original assignee: Individual
Current assignee: HESSE, MATHIAS, 45549 SPROCKHOEVEL, DE
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: DE19726510A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung von galvanischen Anlagen mit bipolarem pulsförmigen Strom, wobei ein Verfahren beschrieben wird, durch das physikalisch der beste Wirkungsgrad erreicht wird, indem der Leistungsschalter direkt mit der Anode bzw. Kathode verbunden ist. Das muss direkt im Bereich der galvanischen Zelle erfolgen. Für spezielle Fälle ist es sinnvoll, den Leistungsschalter in den Elektrolyten zu verlagern. Das Ziel ist es, einen Puls zu erzeugen, der sich durch extrem steile Flanken und geraden Horizonalen auszeichnet. Der Leistungsschalter kann für die auf dem Markt befindlichen galvanischen Tauchbadanlagen oder horizontale wie auch vertikale Durchlaufanlagen angepasst werden. Das Verfahren ist anwendbar für nahezu alle Materialien, die in galvanischen Bädern verarbeitet werden. DOLLAR A Da der Leistungsschalter im Bereich der galvanischen Zelle installiert wird, werden alle anderen Komponenten wie Steuercomputer und Gleichrichter in sicherer und trockener Umgebung installiert. Durch geeignete Software lässt sich, über den computergesteuerten Leistungsschalter, die Abscheidung der Metalle erheblich beeinflussen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur elektrolytischen Metallabscheidung unter Verwendung von periodischen Stromänderungen (im Text Pulse Reverse Plating genannt) in galvanischen Bädern bzw. im Elektrolyten des Bades.

Beschreibung Stand der Technik heute

Die Erzeugung des Puls-Stromes für das galvanische Bad wird außerhalb des Bades erzeugt.

Das geschieht in der Regel über aus einem Drehstrom- oder Einphasenwechselstromnetz gespeisten Transformator mit anschließender Gleichrichtung.

Für die Erzeugung des Puls-Stromes kann es auch sein, dass mehrere Gleichstromquellen benötigt werden. Transformatoren, Gleichrichter und Impulsgeneratoren sind vorzugsweise in Schaltschränken untergebracht. Die Verbindung zum galvanischen Bad erfolgt beim Pulse Reverse Plating mit speziellen Kabeln (Koaxial). Die Verbindungswege betragen oft mehrere Meter zwischen Pulsgenerator und den im galvanischen Bad befindlichen Anoden und Kathoden. Einen Schritt weiter geht die Fa. Atotech mit dem Pulse-Generator in Richtung zu den Anoden mit dem Patent DE 197 07 905 C1, was in der Praxis einer Entfernung von ca. 1 bis 2 Metern entspricht.

Beschreibung des Neuheitscharakters

1. Die wesentliche Neuerung ist die Trennung von der herkömmlichen Gleichstromerzeugung und dem Pulsgenerator. Es wird dadurch möglich, vorhandene Galvanikanlagen unter Verwendung der bereits vorhandenen Gleichrichter und Einbeziehung eines zusätzlichen Gleichrichters mit Pulse Reverse Plating umzurüsten, wenn die vorhandenen Gleichrichter genügend Leistungsreserven aufweisen. Auch wenn nicht die volle Leistungssteigerung genutzt wird, die durch Pulse Reverse Plating erreicht werden kann, ist in der Regel eine Steigerung der Abscheidgeschwindigkeit bis hin zu 2 bis 4 Ampere pro dm² zu erreichen. Dies richtet sich nach den Anforderungen an die Verteilung des abgeschiedenen Metalls, auf der Oberfläche wie auch in den Bohrungen. Lassen sich wegen zu geringer Leistungsreserven der vorhandenen Gleichrichter nur geringe Leistungssteigerungen erzielen, so liegt der größte Nutzen in einer erheblichen Verbesserung der Verteilung der abgeschiedenen Schichten und somit auch eine Einsparung an Metall und Zeit für die Abscheidung.
2. Eine zusätzliche Neuerung ist, dass eine weitere Trennung erfolgt im Pulsgenerator. Es erfolgt eine räumliche Trennung von Pulserzeugung und dem Leistungsteil, dem sogenannten Leistungsschalter, wobei der Leistungsschalter eine extrem kurze Verbindung zur Anode bzw. Kathode haben muß. In diesem Bereich sind Übergangswiderstände zu realisieren, die nur Bruchteile eines Milliohms ausmachen. Nur an dieser Stelle läßt sich ein Maximum an Geschwindigkeit erreichen, die in den Grenzflächen der Anoden und Kathoden beheimateten Kondensatoren in der Polarität umzusteuern, und somit eine höhere Wirkung des Pulse Reverse Platings zu haben.
3. Unter Pulsgenerator verstehe ich einen Steuer-Computer, der einerseits die Impulse erzeugt für den Leistungsteil, aber auch für die Sicherheit des Leistungsteils zuständig ist. Aufgabe des Computers ist: Überwachung der Spannungen und Ströme der Gleichstromquellen und deren Auswertung wie auch der Temperatur des Leistungsteils und deren Regelung.

Unter Leistungsteil verstehe ich den Teil des Gerätes, der die angelegten Spannungen von den Leistungs- Gleichrichtern zur Anode bzw. Kathode durchschaltet. Hier können Ströme von mehreren tausend Ampere auftreten. Das hängt von der Größe der zu galvanisierenden Fläche ab. Weiter liefert der Leistungsteil dem Computer die Temperatur der Leistungsschalter wie auch die anliegenden Spannungen und den daraus resultierenden Strömen.

Neu ist es, den Leistungsteil in das galvanische Bad zu verlagern.

Hier spricht dafür die Physik, die für die Aufladung eines Kondensators kürzeste Wege (Kabel) verlangt, wenn es um kürzeste Auf- oder Umladungszeiten geht. Die Grenzflächen der Anoden wie auch der Kathoden sind unter Anwendung von Pulse Plating als bedeutende Kondensatoren zu berücksichtigen, die die Zeiten erheblich beeinflussen. Das höchste Ziel ist es, den Leistungsteil in die Anode oder Kathode zu verlagern je nach Anforderung und Möglichkeiten.

Hierdurch lassen sich Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erreichen.

Als Beispiel für die Leiterplatten-Technik ergibt sich eine bessere Schichtstärken-Verteilung, die sogenannte Streuung.

Beweise wurden durch einen Prototypen erbracht dessen Leistungsteil in der Nähe der Bad-Oberfläche montiert wurde.

Claims

1. Vorrichtung zur elektrolytischen Metallabscheidung mittels Pulsstrom, gekennzeichnet durch einen Pulsgenerator und einen davon räumlich getrennten Leistungsschalter, der im oder am Elektrolytbad direkt an den Anoden oder an der Kathode angebracht ist, oder in der Form eines Rohres, an dem die Anoden oder die Kathoden befestigt sind, quer über dem Elektrolytbad angeordnet ist.

2. Verfahren zur elektrolytischen Metallabscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallabscheidung unter Verwendung von Pulsstrom erfolgt, wobei der Pulsstrom von einen Pulsgenerator erzeugt wird, der außerhalb des Elektrolytbades angebracht ist, und über einen Leistungsschalter, der räumlich getrennt vom Pulsgenerator im oder am Elektrolytbad direkt an den Anoden oder der Kathode angebracht ist, oder in der Form eines Rohres, an dem die Anoden oder die Kathoden befestigt sind, quer über dem Elektrolytbad angeordnet ist, den Elektroden zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter durch den Elektrolyten gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter mit Kühlwasser versorgt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter luftgekühlt wird.