DE19951325C2 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial sowie Anwendungen des Verfahrens - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial sowie Anwendungen des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrolytischen
Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Struk
turen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial sowie Anwen
dungen des Verfahrens.
Zur Metallbeschichtung von Bändern werden u. a. galvanotechnische Prozesse
eingesetzt. Seit etlichen Jahren werden zu diesem Zweck sogenannte Reel-to-
reel-Behandlungsanlagen verwendet, durch die das Material hindurch trans
portiert und während des Transportes mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt
gebracht wird.
Ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen von Aluminiumfolie ist in
US-A-3.779.877 beschrieben, bei dem die Folie zuerst über anodisch gepolte
Kontaktschuhe und danach in die galvanotechnischen Behandlungsbäder ge
führt wird. In den Behandlungsbädern wird die Folie in der Nähe von kathodisch
gepolten Elektroden vorbeigeführt und danach wieder aus dem Bad heraus.
Dabei wird die Folie wiederum über anodisch gepolte Kontaktschuhe geleitet.
Ein anderes Verfahren zur Behandlung von Metallbändern, -drähten oder -profi
len ist in EP 0 518 850 A1 beschrieben, bei dem das elektrisch leitfähige Be
handlungsgut zum elektrolytischen Beizen aufeinander folgend durch zwei mit
wäßrigen Elektrolyten gefüllte Behälter geführt wird, wobei einer kathodischen
Behandlung in dem ersten Behälter eine anodische Behandlung in dem zweiten
Behälter folgt. Dabei wird Strom von einer Elektrode im ersten Behälter über
das Gut zu einer Elektrode im zweiten Behälter geleitet, so daß durch das Behandlungsgut
ein Stromkreis zwischen den in den aufeinander folgenden Behäl
tern befindlichen Elektroden unterschiedlicher Polarität geschlossen wird.
Ferner ist aus EP 0 093 681 B1 ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten
von Drähten, Rohren und anderem Halbzeug aus Aluminium mit Nickel be
kannt. Bei diesem Verfahren wird das Halbzeug zuerst in einen ersten Badbe
hälter und danach in einen zweiten Badbehälter überführt. In dem ersten Bad
behälter wird das Halbzeug an einer negativ gepolten Elektrode und im zweiten
Badbehälter an einer positiv gepolten Elektrode vorbeigeführt. In den Badbehäl
tern befindet sich ein Metallisierungsbad. Dadurch daß das Halbzeug elektrisch
leitfähig ist und gleichzeitig mit beiden Metallisierungsbädern in Kontakt steht,
ist der Stromkreis zwischen den Elektroden, die mit einer Stromquelle verbun
den sind, geschlossen. Gegenüber der negativ gepolten Elektrode im ersten
Badbehälter wird das Halbzeug anodisch gepolt. Gegenüber der positiv gepol
ten Elektrode im zweiten Badbehälter wird das Halbzeug dagegen kathodisch
gepolt, so daß dort Metall abgeschieden werden kann.
Aus EP 0 395 542 A1 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten eines
aus Graphit, Aluminium oder dessen Legierungen bestehenden Substrats mit
einem Metall bekannt, indem das Substrat nacheinander durch zwei miteinan
der verbundene, ein Aktivierungsbad bzw. ein Metallisierungsbad enthaltende
Behälter geführt wird, wobei im ersten Behälter eine Kathode und im zweiten
Behälter eine Anode angeordnet ist. Als Substrate können mit diesem Verfah
ren Stangen, Rohre, Drähte, Bänder und andere Halbzeuge beschichtet wer
den.
Ein grundsätzlicher Nachteil der vorgenannten Verfahren besteht darin, daß
lediglich ganzflächig leitfähige Oberflächen elektrolytisch behandelt werden
können, jedoch nicht elektrisch gegeneinander isolierte Strukturen.
Als Lösung zu letzterem Problem ist in WO 97/37062 A1 ein Verfahren zum
elektrochemischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten Berei
chen auf Leiterplatten vorgeschlagen worden. Danach werden die mit der Be
handlungslösung in Kontakt gebrachten Leiterplatten mit stationären, von einer
Stromquelle gespeisten Bürstenelektroden nacheinander in Kontakt gebracht,
so daß ein elektrisches Potential an den einzelnen elektrisch leitfähigen Struktu
ren anliegen kann. Zwischen die vorzugsweise aus Metalldrähten gebildeten
Bürsten und zwischen den Bürsten angeordnete Anoden wird ein elektrisches
Potential angelegt.
Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Bürsten innerhalb sehr kurzer
Zeit vollständig mit Metall überzogen werden, da etwa 90% des Metalls auf den
Bürsten abgeschieden wird und nur 10% auf die zu metallisierenden Bereiche.
Daher müssen die Bürsten bereits nach kurzer Betriebszeit wieder vom Metall
befreit werden. Hierzu müssen die Bürsten wieder aus der Vorrichtung ausge
baut und vom Metall befreit werden, oder es sind aufwendig konstruierte Ein
richtungen vorzusehen, mit deren Hilfe das Metall auf den Bürsten durch elek
trochemische Umpolung der zu regenerierenden Bürsten wieder entfernt wird.
Außerdem können die Bürstenspitzen feine Strukturen auf den Leiterplatten
leicht schädigen. Dabei verschleißt das Bürstenmaterial ebenfalls schnell, in
dem feinste Teilchen abgerieben werden, die in das Bad gelangen und dort zu
Störungen bei der Metallisierung führen. Insbesondere zur Metallisierung von
sehr kleinen Strukturen, beispielsweise solche mit einer Breite bzw. Länge von
0,1 mm, müssen Bürsten mit sehr dünnen Drähten eingesetzt werden. Diese
verschleißen besonders schnell. Von den verschlissenen Bürsten stammende
Partikel gelangen dann in das Bad und in die Löcher von Leiterfolien und ver
ursachen erhebliche Störungen.
Bei anderen bekannten Verfahren zur Metallisierung von elektrisch isolierten
Strukturen werden stromlose Metallisierungsprozesse genutzt. Allerdings sind
diese Verfahren langsam, aufwendig in der Verfahrensführung und teuer, da
größere Mengen an chemischen Stoffen verbraucht werden. Die verbrauchten
Stoffe sind häufig umweltschädlich und verursachen bei der Beseitigung daher
weitere erhebliche Kosten. Außerdem ist nicht gewährleistet, daß nur die elek
trisch leitfähigen Strukturen metallisiert werden. Es wird oft beobachtet, daß
sich in diesem Falle das Metall auch auf den dazwischen liegenden elektrisch
isolierenden Oberflächenbereichen abscheidet und zu Ausschuß führt.
In EP 0 838 542 A1 ist ein Verfahren zum elektrolytischen Beizen von metalli
schen Bändern, insbesondere Edelstahlbändern, Bändern aus Titan, Aluminium
oder Nickel beschrieben, wobei der elektrische Strom ohne elektrisch leitende
Berührung zwischen Band und Elektroden durch das Bad geleitet wird. Die
Elektroden sind dem Band gegenüber angeordnet und kathodisch bzw. ano
disch gepolt. Bei Durchführung dieses Verfahrens hat sich allerdings herausge
stellt, daß die Stromausbeute bei einer elektrolytischen Behandlung sehr gering
ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die Nachtei
le der bekannten elektrolytischen Behandlungsverfahren zu vermeiden und
insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zu finden, mit denen mit ge
ringem Aufwand eine kontinuierliche elektrolytische Behandlung von kleinen
elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Ober
flächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial möglich ist, wobei auch ge
währleistet sein soll, daß der apparative Aufwand gering und das Verfahren mit
ausreichender Effizienz durchführbar ist. Insbesondere sollen das Verfahren
und die Vorrichtung für die Herstellung von Leiterfolien in der Leiterplattentech
nik einsetzbar sein.
Gelöst wird dieses Problem durch das Verfahren nach Anspruch 1, die Anwen
dungen des Verfahrens nach den Ansprüchen 14 und 16 und die Vorrichtung
nach Anspruch 17. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung dienen zum elektrolyti
schen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen
Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial, wobei
die elektrisch leitenden Strukturen nicht direkt elektrisch kontaktiert werden.
Dadurch ist es möglich, strukturierte Bereiche, die elektrisch gegeneinander
isoliert sind, elektrolytisch zu behandeln. Es können sowohl außenliegende
Bereiche auf dem Folienmaterial behandelt werden als auch Lochwandungen in
dem Material.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Folienmaterial
von einem Speicher, beispielsweise einer Rolle, entladen (beispielsweise abge
wickelt), dann auf einer Transportbahn durch eine Behandlungsanlage trans
portiert und dabei mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht. Nach dem
Durchlauf durch die Anlage wird das Folienmaterial schließlich wieder auf einen
Speicher, beispielsweise eine Rolle, geladen (beispielsweise aufgewickelt).
Eine Möglichkeit besteht darin, das Material in horizontaler Transportrichtung zu
transportieren. Die in diesem Fall als Ebene ausgebildete Transportbahn kann
dann sowohl senkrecht stehen als auch horizontal ausgerichtet sein. Eine der
artige Anordnung wird in sogenannten Reel-to-reel-Anlagen verwirklicht. Hierzu
wird das Material mit bekannten Mitteln transportiert, beispielsweise mit Rollen
oder Walzen. Alternativ kann das Folienmaterial in der Anlage auch über Um
lenkrollen geführt werden und dadurch ein- oder mehrfach die Richtung in der
Anlage ändern. Dadurch wird ein möglichst langer Weg in der Anlage erreicht,
so daß die Behandlungszeit bei vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit des
Materials verlängert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende Merkmale auf:
- a) je mindestens eine erste und zweite Einrichtung zum Speichern des Folienmaterials, beispielsweise eine Rolle, auf der das Material gespei chert ist und für die Behandlung abgewickelt wird, und eine Rolle, auf die das Material nach der Behandlung wieder aufgewickelt wird;
- b) geeignete Transportorgane, beispielsweise Rollen, Walzen oder an dere Halteelemente, wie Klammern für den Transport des Folienmate rials auf einer Transportbahn durch eine Behandlungsanlage von der mindestens einen ersten Speichereinrichtung zu der mindestens einen zweiten Speichereinrichtung;
- c) mindestens eine Einrichtung zum In-Kontakt-Bringen des Folienmate rials mit einer Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise einen Behand lungsbehälter, in den das Material eingefahren werden kann, oder ge eignete Düsen, mit denen die Flüssigkeit an die Materialoberflächen ge fördert wird;
- d) mindestens eine Elektrodenanordnung, jeweils bestehend aus minde stens einer kathodisch gepolten Elektrode und mindestens einer anodisch gepolten Elektrode, wobei die mindestens eine kathodisch gepolte Elektrode und die mindestens eine anodisch gepolte Elektrode mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt bringbar sind; die Elektrodenanord nungen können zur einseitigen Behandlung des Materials entweder nur an einer Seite der Transportbahn oder zur beidseitigen Behandlung auch an beiden Seiten angeordnet sein; die kathodisch gepolten Elektroden und die anodisch gepolten Elektroden einer Elektrodenanordnung sind dabei jeweils auf eine Seite der Transportbahn ausgerichtet;
- e) mindestens eine Strom/Spannungsquelle, die mit den Elektrodenan ordnungen verbunden ist, zur Erzeugung eines Stromflusses durch die Elektroden der Elektrodenanordnungen, wobei als Strom/Spannungs quelle ein Galvanogleichrichter oder eine vergleichbare Strom/Span nungsquelle oder eine Strom/Spannungsquelle zur Erzeugung von uni- oder bipolaren Strompulsen verwendet werden kann;
- f) wobei die mindestens eine kathodisch gepolte Elektrode und die min destens eine anodisch gepolte Elektrode durch mindestens eine Isolierwand zwischen den Elektroden jeweils einer Elektrodenanordnung derart gegeneinander abge schirmt sind, daß im wesentlichen kein elektrischer Strom direkt zwi schen den gegensinnig gepolten Elektroden fließen kann.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Folienmaterial
während des Transportes durch die Behandlungsanlage mit der Behandlungs
flüssigkeit in Kontakt gebracht und an mindestens einer Elektrodenanordnung,
jeweils bestehend aus mindestens einer kathodisch gepolten Elektrode und
mindestens einer anodisch gepolten Elektrode, vorbeigeführt. Die kathodisch
und anodisch gepolten Elektroden werden ebenfalls mit der Behandlungsflüs
sigkeit in Kontakt gebracht und mit einer Strom/Spannungsquelle verbunden, so
daß zum einen ein Strom zwischen der kathodisch gepolten Elektrode und einer
elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Material und zum anderen ein Strom
zwischen der anodisch gepolten Elektrode und derselben elektrisch leitfähigen
Struktur auf dem Material fließt, wenn diese Struktur beiden Elektroden gleich
zeitig gegenüberliegt.
Wird eine zweiseitige Behandlung des Materials gewünscht, müssen Elektro
denanordnungen an beiden Seiten des Materials angeordnet sein.
Bei einseitiger Behandlung reichen Elektrodenanordnungen an ei
ner Seite des Materials aus.
Die Elektroden werden beispielsweise mit einem Galvanogleichrichter elektrisch
verbunden. Werden mehrere Elektrodenanordnungen eingesetzt, so können
alle Elektrodenanordnungen mit demselben Galvanogleichrichter verbunden
werden. Unter bestimmten Bedingungen kann es aber auch vorteilhaft sein, die
einzelnen Elektrodenanordnungen mit jeweils einem Galvanogleichrichter zu
verbinden. Die Galvanogleichrichter können als Strom- oder als Spannungs
quelle betrieben werden.
Dadurch daß eine elektrisch leitfähige Verbindung durch eine zu behandelnde
Leitschicht auf den Strukturen des Materials besteht, die der kathodisch ge
polten Elektrode bzw. der anodisch gepolten Elektrode gleichzeitig gegenüber
liegen, werden diese Strukturen gegenüber den Elektroden jeweils anodisch
bzw. kathodisch gepolt. Dadurch werden an diesen Stellen elektrochemische
Prozesse in Gang gesetzt. Zur Erzeugung eines Stromflusses in dem Material
ist eine elektrische Kontaktierung des Materials nicht erforderlich. Das Material
wirkt als Zwischenleiter. Eine Elektrode und die dieser Elektrode gegenüberlie
gende Struktur auf dem Material kann als elektrolytische Teilzelle betrachtet
werden. Eine der beiden Elektroden dieser Teilzelle wird durch das Material
selbst gebildet und die andere durch die Elektrode der Elektrodenanordnung.
Dadurch daß das Material einer kathodisch und einer anodisch gepolten Elek
trode gegenüber angeordnet wird, ergibt sich eine Serienschaltung von zwei
derartigen elektrolytischen Teilzellen, die von einer Strom/Spannungsquelle,
beispielsweise einem Galvanogleichrichter, gespeist werden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung gegenüber
bekannten Verfahren und Vorrichtungen besteht darin, daß der apparative Aufwand
zur Erzeugung eines Stromflusses in dem zu behandelnden Material sehr
viel geringer ist als bei vielen bekannten Verfahren und Vorrichtungen. Im vor
liegenden Fall brauchen keine Kontaktierelemente vorgesehen zu werden. Das
Material wird berührungslos gepolt. Dadurch ist die Abscheidung von Metall
insbesondere mit einer geringen Schichtdicke sehr kostengünstig durchführbar.
Ferner kann die Anordnung sehr einfach ausgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen daher die
elektrolytische Behandlung von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch
leitfähigen Metallinseln (Strukturen) mit geringem Aufwand.
Gegenüber dem für die Leiterplatttentechnik vorgeschlagenen Verfahren zur
Metallisierung von gegeneinander isolierten Metallinseln mit Bürstenanordnun
gen weisen das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung den Vorteil
auf, daß nur geringe Mengen an Metall auf der kathodisch gepolten Elektrode
nutzlos abgeschieden werden. Der Rhythmus, mit dem das Metall von den ka
thodisch gepolten Elektroden wieder entfernt werden muß, liegt im Bereich von
einigen Tagen bis Wochen. Außerdem stellt sich nicht das dortige Problem, daß
die Bürstenelektroden bei der Berührung der zu metallisierenden Oberflächen
verschleißen und dadurch Abriebpartikel das Behandlungsbad verunreinigen.
Da die gegensinnig zueinander gepolten Elektroden einer Elektrodenanordnung
durch mindestens eine Isolierwand zwischen den Elektroden derart gegeneinander abgeschirmt werden, daß im wesentlichen kein elektri
scher Strom direkt zwischen diesen Elektroden fließen kann, wird die Effizienz
des Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen um ein
Vielfaches gesteigert, da die Stromausbeute sehr viel größer ist.
Vorteilhaft ist auch die Option, daß sehr hohe Ströme problemlos auf das zu
behandelnde Material übertragen werden können, ohne daß die elektrisch leit
fähigen Oberflächenstrukturen auf dem Material erhitzt und beschädigt oder gar
zerstört werden, da keine Kontaktmittel erforderlich sind. Durch die wirkungs
volle Kühlung des zu beschichtenden Materials durch die umgebende Behand
lungsflüssigkeit kann die spezifische Strombelastung in der zu behandelnden
Metallschicht sehr hoch eingestellt werden, beispielsweise auf bis zu 100 A/mm2.
Das Verfahren und die Vorrichtung können zur Durchführung von beliebigen
elektrolytischen Prozessen eingesetzt werden: Galvanisieren, Ätzen, Oxidieren,
Reduzieren, Reinigen, elektrolytische Unterstützung an sich nicht elektrolyti
scher Prozesse, beispielsweise zum Starten eines stromlosen Metallisierungs
prozesses. Beispielsweise können an den Oberflächen des Materials auch Ga
se erzeugt werden, nämlich Wasserstoff in einer kathodischen Reaktion
und/oder Sauerstoff in einer anodischen Reaktion. Es ist auch möglich, daß
diese Einzelprozesse zusammen mit anderen Verfahren, beispielsweise Metalli
sierungsprozessen oder anderen elektrochemischen Prozessen, gleichzeitig
ablaufen.
Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung
sind unter anderem:
- - das Abscheiden dünner Metallschichten;
- - das Übertragen von Oberflächenschichten aus Metall innerhalb einer Platte oder Folie von einem Opferbereich zu einem anderen Bereich, beispielsweise um Oberflächenschichten mit dem Metall zu verstärken, das von dem Opferbereich gewonnen wird;
- - das Abdünnen durch Ätzen, beispielsweise der Abtrag einer Schicht von mehreren µm von den Oberflächen des Materials;
- - das Pulsätzen;
- - das Abscheiden von Metall mit Pulsstrom;
- - das elektrolytische Oxidieren und Reduzieren von metallischen Ober flächen;
- - das elektrolytische Reinigen durch anodische oder kathodische Reak tion (beispielsweise unter elektrolytischer Bildung von Wasserstoff oder Sauerstoff);
- - das elektrolytische Entgraten von mit Strukturen versehenen gelochten Folien;
- - das Ätzreinigen mit elektrolytischer Unterstützung;
sowie weiterer Prozesse, bei denen eine elektrolytische Unterstützung
vorteilhaft ist.
Besonders gut einsetzbar sind das Verfahren und die Vorrichtung zur Abschei
dung dünner Metallschichten, beispielsweise von bis zu 5 µm dicken Schichten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können unter anderem
die folgenden Randbedingungen eingestellt werden:
- - die Art des Werkstoffes, aus dem die Grundleitschicht des zu behan delnden Materials gebildet ist;
- - die Art des Beschichtungsmetalls;
- - die Art und die Parameter des elektrolytischen Prozesses, beispiels weise die Stromdichte;
- - die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit;
- - die Geometrie der Behandlungsvorrichtung, beispielsweise die Breite der Elektrodenräume in Transportrichtung.
Durch eine optimale Wahl von Kombinationen der vorgenannten Parameter
kann die elektrolytische Behandlung gesteuert werden. Beispielsweise kann
durch Wahl eines bestimmten Metallabscheidungsbades bewirkt werden, daß
das bereits abgeschiedene Metall nicht wieder abgeätzt wird, da der Metall
auflösungsprozess in diesem Fall gehemmt ist. Gleichfalls kann durch geeigne
te Wahl eines Ätzbades erreicht werden, daß die Metallabscheidung in diesem
Bad gehemmt wird.
Um das Verfahren zum Ätzen von Metalloberflächen auf dem Material durch
zuführen, wird das Material zuerst an mindestens einer anodisch gepolten und
danach an mindestens einer kathodisch gepolten Elektrode vorbeigeführt.
Das Verfahren und die Vorrichtung können zur Metallisierung eingesetzt wer
den. Hierzu wird das Material zuerst an mindestens einer kathodisch gepolten
und danach an mindestens einer anodisch gepolten Elektrode vorbeigeführt.
Zum elektrolytischen Metallisieren wird vorzugsweise Material mit Strukturen
eingesetzt, die mit einer beim elektrolytischen Metallisieren unlöslichen Ober
fläche versehen sind. Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Ver
fahren und der Vorrichtung Endschichten aus Metall auf Leiterfolien, beispiels
weise eine Zinnschicht auf Kupfer, gebildet werden.
Eine weitere Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung besteht darin,
Leiterfolienmaterial nach dem Bohren durch elektrolytisches Ätzen zu entgra
ten. Für die Entgratung von Leiterplatten werden bis heute Vorrichtungen einge
setzt, die auf mechanischen Verfahren beruhen, beispielsweise rotierende Bür
sten, mit denen der Grat entfernt wird. Derartige mechanische Verfahren sind
für Folienmaterialien überhaupt nicht einsetzbar, da die Folienmaterialien durch
die mechanische Behandlung zerstört werden würden.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung wird nach
folgend an Hand von
Fig. 1: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrich
tung; und
Fig. 2: schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsge
mäßen Verfahrens
erläutert.
erläutert.
In Fig. 1 ist ein Badbehälter 2 in einer Behandlungsanlage 1 gezeigt, der bis
zum Niveau Ni mit einer geeigneten Behandlungsflüssigkeit Fl gefüllt ist. Elek
trisch isolierendes Folienmaterial Fo mit elektrisch gegeneinander isolierten,
elektrisch leitfähigen Strukturen 4 wird mit geeigneten Transportmitteln 3, wie
beispielsweise Rollen oder Walzen, in horizontaler Richtung Ri' oder Ri" durch
die Behandlungsflüssigkeit Fl hindurchgeführt. Im Badbehälter 2 befinden sich
ferner zwei Elektroden 6, 7, die mit einer Strom/Spannungsquelle 8 verbunden
sind. Die Elektrode 6 ist kathodisch gepolt, die Elektrode 7 anodisch. Zwischen
den beiden Elektroden 6, 7 ist eine Isolierwand 9 (beispielsweise aus Kunststoff)
angeordnet, die die beiden Elektroden quer zur Transportrichtung elektrisch
gegeneinander abschirmt. Diese Wand 9 wird vorzugsweise so dicht an die
Folie Fo herangeführt, daß sie sie während des Passierens berührt oder zu
mindest an sie heranreicht.
Während die Folie Fo an den Elektroden 6, 7 vorbeibewegt wird, werden die
Strukturen 4* polarisiert, und zwar in den Bereichen 4*a anodisch, die der katho
disch gepolten Elektrode 6 gegenüberliegen, und in den Bereichen 4*k katho
disch, die der anodischen Elektrode 7 gegenüberliegen.
Wird die Folie Fo beispielsweise in der Richtung Ri' an den Elektroden 6, 7 vor
beigeführt, so werden die Strukturen 4 geätzt: In diesem Fall wird der linke Be
reich 4*a der Struktur 4* in der in Fig. 1 gezeigten Position anodisch gepolt, so
daß Metall von der Leiterzugstruktur abgeätzt wird. Der rechte Bereich 4*k die
ser Struktur 4* ist dagegen zur anodisch gepolten Elektrode 7 hin ausgerichtet
und daher negativ gepolt. Wenn die Behandlungsflüssigkeit Fl keine weiteren
elektrochemisch aktiven Redoxpaare enthält, wird in diesem Bereich 4*k Was
serstoff entwickelt. In der Summe wird also Metall von den Strukturen 4 abge
löst. Dieser Vorgang läuft bei einer einzelnen Struktur 4 solange ab, wie sich
diese Struktur gleichzeitig in den Wirkbereichen der beiden entgegengesetzt
gepolten Elektroden 6 und 7 befindet.
Falls die Folie Fo metallisiert werden soll, muß sie in Richtung Ri" transportiert
werden. In diesem Fall wird ein Metallisierungsbad als Behandlungsflüssigkeit
Fl eingesetzt. Zuerst treten die jeweils rechten Kanten der Strukturen 4 in den
Bereich der kathodisch gepolten Elektrode 6 und danach in den Bereich der
anodisch gepolten Elektrode 7 ein. Der rechte Teil 4*k der Struktur 4* liegt in der
in Fig. 1 gezeigten Position der anodisch gepolten Elektrode 7 gegenüber und
wird daher kathodisch gepolt. Dagegen liegt der linke Teil 4*a der Struktur 4* der
kathodisch gepolten Elektrode 6 gegenüber, so daß dieser Teil anodisch gepolt
wird. Ist beispielsweise eine Leiterzugstruktur, die aus Kupfer als Grundleit
schicht besteht, mit Zinn aus einem Zinnionen enthaltenden Verzinnungsbad Fl
zu behandeln, so wird am linken Teil 4*a der Struktur 4* lediglich Sauerstoff
entwickelt. Am rechten Teil 4*k wird dagegen Zinn abgeschieden. In der Summe
scheidet sich daher Zinn auf den Kupferstrukturen ab.
In Fig. 2 ist grundsätzlich dieselbe Anordnung, wie in Fig. 1 beschrieben, mit
einem Badbehälter 2 mit Elektrolytflüssigkeit Fl gezeigt. Das Niveau der Flüs
sigkeit Fl ist mit Ni bezeichnet. Zusätzlich zu Fig. 1 wird hier die Wirkung des
elektrischen Feldes der Elektroden 6 und 7 auf die Folie Fo schematisch wie
dergegeben. Zwischen den Elektroden 6 und 7 befindet sich eine Isolierwand 9.
Die Bereiche 4*a und 4*k der metallischen Strukturen sind elektrisch miteinander
verbunden. Am Bereich 4*a, der der kathodisch gepolten Elektrode 6 gegen
überliegt, entsteht ein positiveres Potential, so daß dieser Bereich anodisch
gepolt ist. Am Bereich 4*k entsteht durch die gegenüberliegende, anodisch ge
polte Elektrode 7 ein negativeres Potential, so daß dieser Bereich kathodisch
gepolt wird. In der gezeigten Anordnung wird die Struktur 4*k metallisiert, wenn
die Elektrolytflüssigkeit Fl ein Metallisierungsbad ist. Gleichzeitig findet an der
anodisch gepolten Struktur 4*a ein anodischer Prozess statt. Falls die Elektrolyt
flüssigkeit Fl ein Verzinnungsbad ist und die Strukturen 4 aus Kupfer bestehen,
wird Kupfer nicht aufgelöst. Statt dessen wird am Bereich 4*a Sauerstoff entwic
kelt.
Als Elektroden können beim elektrolytischen Prozess sowohl lösliche als auch
unlösliche Elektroden eingesetzt werden. Lösliche Elektroden werden üblicher
weise in Metallisierungsverfahren eingesetzt, um das bei der Metallisierung
verbrauchte Metall in der Metallisierungslösung durch Auflösung wieder nach
zubilden. Daher werden Elektroden aus dem Metall verwendet, das abgeschie
den werden soll. Unlösliche Elektroden sind in der Behandlungsflüssigkeit auch
bei Stromfluß inert. Beispielsweise können Blei-, platinierte Titan-, mit Iridium
oxid beschichtete Titan- oder Edelmetallelektroden eingesetzt werden.
Werden das Verfahren und die Vorrichtung zum elektrolytischen Metallisieren
eingesetzt, so wird ein Metallionen enthaltendes Metallisierungsbad eingesetzt.
Bei Verwendung von löslichen, anodisch gepolten Elektroden werden die Me
tallionen durch Auflösung dieser Elektroden nachgeliefert. Werden dagegen
unlösliche Elektroden eingesetzt, so müssen die Metallionen entweder durch
separate Zugabe von geeigneten Chemikalien ergänzt werden, oder es wird
beispielsweise die in WO 9518251 A1 beschriebene Vorrichtung eingesetzt, bei
der Metallteile durch im Metallisierungsbad enthaltene zusätzliche Ionen eines
Redoxpaares aufgelöst werden. In den Kupferbädern ist in diesem Fall ein
Fe2+/Fe3+- oder ein anderes Redoxpaar enthalten.
Die Elektroden
einer Elektrodenanordnung werden derart angeordnet, daß sie nur auf eine
Seite des Materials ausgerichtet sind. Um in diesem Falle einen direkten Strom
fluß zwischen den beiden Elektroden zu vermeiden, wird zwischen
den Elektroden mindestens eine Isolierwand (etwa aus einer 50 µm dicken Po
lyimidfolie) angeordnet, die vorzugsweise sehr dicht an das Material herangeführt wird. Die
Isolierwände sind vorzugsweise derart angeordnet, daß sie das Material beim
Transport durch das Elektrolysebad berühren oder daß sie zumindest unmittel
bar an die Oberflächen des Materials heranreichen. Dadurch wird eine beson
ders gute Abschirmung der anodischen Elektrode von der kathodischen Elek
trode erreicht.
Zwischen den einzelnen Elektrodenanordnungen können außerdem weitere
Isolierwände vorgesehen sein, um einen direkten Stromfluß zwischen den Elek
troden weiterer hintereinander angeordneter Elektrodenanordnungen zu ver
meiden.
Wird das Material nicht in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, sondern mit
tels geeigneter Düsen mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht, kann dann auf
die Isolierwände ganz verzichtet werden, wenn die Flüssigkeitsbereiche, die mit
den einzelnen Elektroden in Kontakt stehen, nicht miteinander in Kontakt kom
men.
Eine Elektrodenanordnung kann sich senkrecht oder schräg zu der Richtung, in
der das Material in der Behandlungsanlage transportiert wird, vorzugsweise
über die gesamte Behandlungsbreite der Ebene erstrecken, in der die Trans
portbahn für das Material verläuft. Die in Transportrichtung gesehene räumliche
Ausdehnung der Elektrodenanordnungen wirkt sich in entscheidender Weise
auf die Dauer der elektrolytischen Behandlung aus. Für große Strukturen auf
dem Material können lange Elektrodenanordnungen eingesetzt werden. Bei der
Behandlung von sehr feinen Strukturen müssen dagegen sehr kurze Elektro
denanordnungen eingesetzt werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 kann dies näher erklärt werden: Wird das Mate
rial Fo von links nach rechts bewegt (Transportrichtung Ri"; Fall: Galvanisie
rung), wird die vorlaufende rechte Kante einer Struktur 4* länger galvanisiert als
die nachlaufenden Bereiche der Struktur. Dadurch wird eine ungleichmäßige
Schichtdicke erhalten. Die maximale Dicke der Schicht hängt im wesentlichen
von der Länge der Elektrodenanordnung in Transportrichtung Ri', Ri", ferner
von der Transportgeschwindigkeit, der Stromdichte und den Abmessungen der
Strukturen 4 in Transportrichtung Ri', Ri" ab. In Transportrichtung Ri', Ri" lange
Elektrodenanordnungen und zugleich lange Strukturen 4 führen, absolut gemessen,
zu großen Schichtdickenunterschieden bei großer Anfangsschicht
dicke. Mit geringerer Länge der Elektrodenanordnungen in Transportrichtung
Ri', Ri" werden die Schichtdickenunterschiede geringer. Gleichzeitig nimmt die
Behandlungszeit ab. Die Dimensionierung der Elektrodenanordnungen ist daher
dem Bedarf anzupassen. Bei feinsten Leiterzugstrukturen, beispielsweise
0,1 mm großen Pads oder 50 µm breiten Leiterzügen, soll die Länge der Elek
trodenanordnungen im unteren Millimeter-Bereich liegen.
Um die Verfahrenswirkung zu vervielfachen, können mindestens zwei Elektro
denanordnungen in einer Behandlungsanlage vorgesehen werden, an denen
das Material nacheinander vorbeigeführt wird. Die Elektroden dieser Elektro
denanordnungen können langgestreckt ausgebildet und im wesentlichen par
allel zur Transportebene angeordnet sein. Die Elektroden können sowohl im
wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung ausgerichtet sein oder einen Win
kel α ≠ 90° mit der Transportrichtung bilden. Sie erstrecken sich vorzugsweise
über die gesamte Breite der vom Material eingenommenen Transportebene.
Mit einer Anordnung, bei der die Elektroden einen Winkel α ≠ 90° mit der Trans
portrichtung bilden, wird erreicht, daß sowohl parallel zur Transportrichtung als
auch senkrecht dazu ausgerichtete elektrisch isolierte Metallstrukturen der ge
wünschten elektrolytischen Reaktion länger ausgesetzt werden, als wenn
α ≈ 90°. Wäre der Winkel α ≈ 90°, so würden in Transportrichtung ausgerichte
te Leiterzüge bei gegebener Transportgeschwindigkeit und gegebener Elek
trodenlänge ausreichend lange elektrolytisch behandelt, während senkrecht
dazu ausgerichtete Leiterzüge nur kurzzeitig in der Elektrodenanordnung be
handelt würden. Dies liegt daran, daß eine elektrolytische Behandlung nur so
lange möglich ist, wie die Struktur gleichzeitig der anodisch gepolten und der
kathodisch gepolten Elektrode einer Elektrodenanordnung gegenüberliegt. Bei
Strukturen, die parallel zur Elektrodenanordnung und damit zu den Elektroden
ausgerichtet sind, ist diese Kontaktzeit kurz. Umgekehrtes gilt für den Fall, daß
die Elektrodenanordnungen parallel zur Transportrichtung ausgerichtet sind
(α ≈ 0°).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mehrere Elektrodenanordnungen
mit langgestreckt ausgebildeten Elektroden aufweisen, wobei die Elektroden
unterschiedlicher Elektrodenanordnungen unterschiedliche Winkel mit der
Transportrichtung bilden. Insbesondere ist eine Anordnung von mindestens
zwei langgestreckten Elektrodenanordnungen vorteilhaft, wobei der Winkel zwi
schen den Elektrodenanordnungen und der Transportrichtung des Materials in
der Behandlungsanlage α ≠ 90° ist und die Elektrodenanordnungen etwa senk
recht zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist α1 ≈ 45° (erste Elektroden
anordnung) und α2 ≈ 135° (zweite Elektrodenanordnung).
In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise werden die Elektroden im
wesentlichen parallel zur Transportebene oszillierend bewegt.
Ferner können auch mehrere parallel zueinander angeordnete, benachbarte
Elektrodenanordnungen mit langgestreckt ausgebildeten Elektroden und jeweils
dazwischen angeordneten Isolierwänden vorgesehen sein und benachbarte
Elektroden jeweils von einer separaten Strom/Spannungsquelle gespeist wer
den. In diesem Falle wird dann, wenn beispielsweise eine Metallisierungslösung
eingesetzt wird, zuerst Metall auf den isolierten Strukturen des Materials abge
schieden. Da sich die während des Transportes voranlaufenden Bereiche der
Strukturen länger im Metallisierungsbereich befinden als die nachlaufenden
Strukturen, ist die Metallschichtdicke auf ersteren größer. Passiert das Material
dann die zweite Elektrodenanordnung, bestehend aus der zweiten Elektrode in
der ersten Anordnung oder einer dritten Elektrode und einer weiteren gegen
sinnig gepolten Elektrode in der zweiten Anordnung, so wird viel Metall von den
voranlaufenden Bereichen des Materials wieder abgelöst und auf den nach
laufenden Strukturen mehr Metall abgeschieden als abgelöst. Somit ergibt sich
in der Summe bei der Behandlung in den zwei Elektrodenanordnungen eine
Vergleichmäßigung der Metallschichtdicke auf den Strukturen.
Um mit dieser Anordnung eine besonders gleichmäßige Metallschichtdicke zu
erreichen, kann die Stromdichte an den der ersten Elektrodenanordnung
gegenüberliegenden Strukturen auf einen Wert eingestellt werden, der etwa
doppelt so groß ist wie die Stromdichte an den der zweiten Elektrodenanord
nung gegenüberliegenden Strukturen.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise können die Elektrodenanord
nungen ferner von Isolierwänden umgeben werden. Falls mehrere benachbarte
Elektrodenanordnungen eingesetzt werden, werden diese Isolierwände zwi
schen den Elektrodenanordnungen angeordnet. Durch diese die Elektroden
anordnungen umgebenden Isolierwände und die zwischen den Elektroden an
geordneten Isolierwände werden zur Transportebene hin gerichtete Öffnungen
gebildet.
Diese Öffnungen können je nach den gestellten Anforderungen unterschiedlich
große Weiten aufweisen. Beispielsweise weisen diese Öffnungen in Transport
richtung gesehen jeweils eine derartige Weite auf, daß die den kathodisch ge
polten Elektroden zugeordneten Öffnungen kleiner sind als die den anodisch
gepolten Elektroden zugeordneten Öffnungen, wenn das Verfahren zum Ab
scheiden von Metall auf dem Material angewendet wird, oder daß die den ka
thodisch gepolten Elektroden zugeordneten Öffnungen größer sind als die den
anodisch gepolten Elektroden zugeordneten Öffnungen, wenn das Verfahren
zum Ätzen von Metalloberflächen auf dem Material angewendet wird.
Mit dieser Ausführungsform wird erreicht, daß die Stromdichte an den den ka
thodisch gepolten Elektroden gegenüberliegenden Bereichen auf den zu be
handelnden Materialstücken verschieden ist von der Stromdichte an den den
anodisch gepolten Elektroden gegenüberliegenden Bereichen. Durch diese
Unterschiede können unterschiedlich große Potentiale an diesen Bereichen
eingestellt werden, um bestimmte Elektrolyseprozesse zu begünstigen und
andere zurückzudrängen. Damit ist es beispielsweise möglich, die Abscheidung
von Metall gegenüber der konkurrierenden Auflösung des Metalls zu beschleu
nigen, um auf diese Weise auch Metalle in größerer Dicke auf dem Material
abzuscheiden. Indem in dem genannten Falle die Stromdichte und damit das
Potential an dem der kathodisch gepolten Elektrode gegenüberliegenden Be
reich auf dem Material erhöht wird, läuft dort als konkurrierende Reaktion die
Wasserzersetzung (Sauerstoffentwicklung) ab. Dadurch wird weniger Metall
aufgelöst als an den zu den anodisch gepolten Elektroden korrespondierenden
Materialoberflächen Metall abgeschieden wird. Umgekehrtes gilt natürlich für
die Anwendung, bei der Metall geätzt wird.
Um Metallabscheidung auf den kathodisch gepolten Elektroden zu verhindern,
können diese mit ionensensitiven Membranen abgeschirmt werden, so daß
Elektrolyträume gebildet werden, die die kathodisch gepolten Elektroden umge
ben. Falls keine ionensensitiven Membranen eingesetzt werden, muß auf den
kathodisch gepolten Elektroden abgeschiedenes Metall im Tages- oder Wo
chenrhythmus wieder entfernt werden. Hierzu kann beispielsweise eine katho
disch gepolte Flächenelektrode zur Entmetallisierung dieser Elektroden ange
ordnet werden, wobei die metallisierten Elektroden in diesem Falle anodisch
gepolt werden. Diese Entmetallisierungselektroden können in Produktionspau
sen anstelle des zu behandelnden Materials in die Elektrodenanordnung einge
bracht werden. Sehr einfach ist auch ein zyklischer Tausch mit externer Ent
metallisierung der kathodisch gepolten Elektroden.
Zur Behandlung des Materials kann es ferner vorteilhaft sein, die an die Elek
troden der Elektrodenanordnungen angelegte elektrische Spannung derart zu
modulieren, daß eine unipolare oder bipolare Strompulsfolge an den Elektroden
fließt.
Die nachfolgenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es
zeigen im einzelnen:
Fig. 3: eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Elektro
denanordnung;
Fig. 4: den Schichtdickenverlauf einer Struktur nach Behandlung
in der Vorrichtung nach Fig. 3;
Fig. 5: eine schematische Darstellung von zwei Elektroden einer
Elektrodenanordnung;
Fig. 6: eine schematische Darstellung von mehreren Elektroden,
die unterschiedlichen Elektrodenanordnungen angehören;
Fig. 7: eine spezielle Anordnung von mehreren Elektrodenanord
nungen entlang des Transportweges für das Material in
einer Durchlaufanlage;
Fig. 8a: einen Schnitt durch eine Durchlaufanlage;
Fig. 8b: eine Draufsicht auf eine Durchlaufanlage;
Fig. 9: einen seitlichen Schnitt durch eine Durchlaufanlage, bei der
das Material in einer horizontalen Transportebene trans
portiert wird;
Fig. 10: eine Draufsicht auf eine Folie mit Kupferstrukturen und Pro
jektion der Elektroden von mehreren Elektrodenanordnun
gen;
Fig. 11: eine weitere spezielle Anordnung von mehreren Elektro
denanordnungen entlang des Transportweges für das Ma
terial in einer Durchlaufanlage;
Fig. 12: eine schematische Darstellung einer Reel-to-reel-Anlage
zur elektrolytischen Behandlung von Folienmaterial.
Eine Elektrodenanordnung gemäß den Fig. 1 und 2 eignet sich hervorragend
zur Behandlung von großen Metallstrukturen. Die Länge der Elektroden in
Transportrichtung bestimmt zusammen mit der Transportgeschwindigkeit die
Dauer der elektrolytischen Behandlung mit einer Elektrodenanordnung. Bei
großen zu behandelnden Strukturen wird eine große Elektrodenlänge in Trans
portrichtung gewählt, zumindest soweit dies die prozeßbestimmende Elektrode
betrifft.
Wird durch geeignete Prozeßparameter dafür gesorgt, daß durch die Behand
lung an der zweiten Elektrode einer Elektrodenanordnung der an der ersten
Elektrode zunächst erzielte Behandlungseffekt nicht oder zumindest nicht in
wesentlichem Umfange wieder rückgängig gemacht wird, so können mehrere
erfindungsgemäße Elektrodenanordnungen in Transportrichtung hintereinander
angeordnet werden, d. h. eine Folie wird nacheinander an mehreren Elektroden
anordnungen vorbeigeführt. Die jeweiligen Behandlungsergebnisse, die mit den
einzelnen Elektrodenanordnungen erreicht werden, summieren sich. Die Länge
der Elektrodenanordnungen in Transportrichtung muß an die Größe der zu be
handelnden Strukturen angepaßt werden. Bei der Behandlung kleiner Struktu
ren muß diese Länge auch klein gewählt werden. Die Anzahl der Elektroden
anordnungen muß bei einem geforderten Behandlungsergebnis entsprechend
größer gewählt werden. Voraussetzung ist stets, daß das Behandlungsergebnis
durch die jeweils nachfolgende Elektrode einer Elektrodenanordnung nicht wie
der rückgängig gemacht wird. Beispielsweise soll eine bereits aufgebrachte
Metallschicht beim Passieren einer nachfolgenden kathodisch gepolten Elek
trode nicht wieder entfernt werden.
Bei sehr kleinen zu behandelnden Strukturen tritt die Behandlung der Rand
bereiche von zu behandelnden Strukturen, die zuerst bzw. zuletzt an den Elek
troden vorbeigeführt werden, in den Vordergrund. Allerdings sollen auch diese
Randbereiche möglichst gleichmäßig elektrolytisch behandelt werden. Hierzu
wird die Möglichkeit, in der Elektrodenanordnung elektrochemisch "gegenläufi
ge" Reaktionen (beispielsweise metallisieren, entmetallisieren) gezielt einstellen
zu können, vorteilhaft eingesetzt. Anhand von Fig. 3 wird das sehr gleichmäßi
ge elektrolytische Behandeln auch kleinster Strukturen (Breite 0,1 mm) be
schrieben.
In Fig. 3 ist eine Anordnung mit zwei Elektrodenanordnungen wiedergegeben,
die jeweils anodisch und kathodisch gepolte Elektroden 6', 7', 6", 7" aufweisen.
Eine Folie Fo mit den Strukturen 4, beispielsweise Leiterzugstrukturen aus Kup
fer, wird in Transportrichtung Ri durch eine hier nicht dargestellte Elektrolyt
flüssigkeit hindurchgeführt. Als Elektrolytflüssigkeit wird in diesem Beispiel ein
Verzinnungsbad eingesetzt.
Die kathodisch gepolten Elektroden 6', 6" sind durch ionensensitive Diaphrag
men 5 von dem umgebenden Elektrolytraum abgeschirmt. Dadurch wird die
Abscheidung von Zinn auf den Elektroden 6', 6" aus der Elektrolytflüssigkeit
verhindert. Zwischen den Elektroden 6' und 7' bzw. 6" und 7" befinden sich
jeweils Isolierwände 9' bzw. 9". Zwischen den beiden Elektrodenanordnungen
ist eine Isolierwand 17 angeordnet. Die Diaphragmen 5 können auch entfallen.
In diesem Falle sind die kathodisch gepolten Elektroden 6', 6" von Zeit zu Zeit
zu entmetallisieren.
In der ersten Elektrodenanordnung, in der sich die Elektroden 6' und 7' befin
den, werden die Strukturen 4 metallisiert. Dadurch daß die Strukturen 4 von
links nach rechts an der Elektrodenanordnung vorbeigeführt werden, wird der
rechte Rand der Strukturen 4 der elektrolytischen Reaktion länger ausgesetzt
als der linke Rand, so daß die abgeschiedene Metallmenge und damit die Me
tallschichtdicke größer ist als am linken Rand. Um dieses Ungleichgewicht zu
mindest teilweise auszugleichen, wird die Folie Fo nach dem Durchlaufen der
ersten Elektrodenanordnung an der zweiten Elektrodenanordnung vorbeige
führt. In dieser Anordnung ist die Reihenfolge der kathodisch gepolten Elek
trode 6" und der anodisch gepolten Elektrode 7" gegenüber der Polarität der
Elektroden 6' und 7' in der ersten Elektrodenanordnung vertauscht, so daß je
weils der linke Rand der Strukturen 4 der elektrochemischen (Galvanisier)-
Wirkung der Elektrode 7" länger ausgesetzt ist als der jeweilige rechte Rand.
Der rechte Rand der Strukturen 4 wird beim Passieren der kathodisch gepolten
Elektrode 6" anodisch gepolt und damit der anodischen Reaktion länger ausge
setzt als der linke Rand der Strukturen 4, so daß in diesem Falle Metall bevor
zugt am rechten Rand wieder abgelöst wird. Im Ergebnis wird eine weitgehend
gleichmäßig dicke Zinnschicht abgeschieden.
Dieses Ergebnis läßt sich mit Hilfe des Diagramms in Fig. 4 nachvollziehen, in
dem die erhaltene Metallschichtdicke d als Funktion der Längenausdehnung a
der zu beschichtenden Stuktur 4 wiedergegeben ist. Dieses Diagramm wurde
unter der Randbedingung erstellt, daß der Strom in der zweiten Elektrodenan
ordnung halb so groß ist wie in der ersten Elektrodenanordnung und daß die
Stromausbeute der elektrochemischen Reaktionen (Metallauflösung, Metall
abscheidung) nahe 100% ist.
Die nach Durchlauf der Strukturen durch die erste Elektrodenanordnung meß
bare Schichtdickenverteilung ist mit der Kurve I bezeichnet. Am linken Rand der
Strukturen (a = 0) ist praktisch kein Metall abgeschieden worden, während am
rechten Rand (a = A) die Schichtdicke D erreicht ist. Beim Passieren der zwei
ten Elektrodenanordnung finden zwei Prozesse statt: Am linken Rand wird prak
tisch nur Metall abgeschieden (Teilprozess, dargestellt durch Kurve II). Daher
wird in diesem Bereich die Schichtdicke D/2 erreicht. Weiterhin wird am rechten
Rand praktisch nur Metall abgelöst (Teilprozess, dargestellt durch Kurve III).
Daher verringert sich die Schichtdicke an dieser Stelle von ursprünglich d = D
auf d = D/2. Die dazwischen liegenden Bereiche auf der Struktur weisen eben
falls im wesentlichen eine Schichtdicke von d = D/2 auf. Die resultierende
Schichtdickenverteilung ist in Kurve IV angegeben.
Durch Optimierung des Behandlungsbades kann die Metallisierung noch ver
bessert werden: Indem ein Bad zur Metallabscheidung verwendet wird, das
eine Metallauflösung nicht zuläßt, kann insgesamt eine größere Metallschicht
dicke erreicht werden. In diesem Falle müssen die Ströme der ersten und der
zweiten Elektrodenanordnung gleich groß sein. Die in Fig. 4 gezeigte Kurve III
fällt in diesem Falle mit der Abszisse zusammen, da kein Metall aufgelöst wird.
Daher wird eine Dicke D der Schicht erhalten, die über die gesamte Oberfläche
der Metallstrukturen konstant ist (Kurve IV').
Eine weitere Vereinfachung der Anordnung gemäß Fig. 3 wird dadurch erreicht,
daß die mittleren Bereiche mit den Elektroden 7', 7" (in Fig. 3) zusammengefaßt
werden zu einem Bereich mit einer Elektrode. Auch in diesem Falle werden
zwei Strom/Spannungsquellen zur Stromversorgung der Elektroden benötigt,
mit denen die unterschiedlichen Ströme an die beiden Teil-Elektrodenanordnun
gen, bestehend aus der Elektrode 6' und der Elektrode 7',7" einerseits und aus
der Elektrode 7', 7" und der Elektrode 6" andererseits, erzeugt werden können.
Die Trennwand 17 entfällt in diesem Falle. Der mechanische Aufbau der Elek
trodenanordnungen ist in diesem Falle besonders einfach.
In Fig. 5 ist der schematische Aufbau einer Elektrodenanordnung in einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Die Folie Fo mit den
Strukturen 4 ist unterhalb der Elektrodenanordnung dargestellt (die an der Un
terseite der Folie Fo liegenden Strukturen 4 werden von einer zweiten Elektrodenanordnung
an der Unterseite der Folie elektrolytisch behandelt). Die Folie
Fo wird in der Transportrichtung Ri geführt. Die Elektrodenanordnung besteht
aus den Elektroden 6 (kathodisch) und 7 (anodisch). Zwischen den Elektroden
6 und 7 befindet sich eine Isolierwand 9, die in diesem Falle auf der Folie Fo
aufliegt und eine wirkungsvolle elektrische Abschirmung der Feldlinien, die von
den Elektroden 6 und 7 ausgehen, bewirkt. Die Elektroden 6 und 7 sind vom
Kathodenraum 10 und Anodenraum 11 umgeben, in dem sich die Elektrolyt
flüssigkeit Fl befindet. Die beiden Räume 10 und 11 öffnen sich zur Transport
ebene, in der die Folie Fo geführt wird. Durch zwei kleine Öffnungen 12 k und
12 a, die durch die seitlichen Isolierwände 13, 14 und die Isolierwand 9 zwischen
den Elektroden 6 und 7 gebildet werden, wird eine Fokussierung der Wirkung
der Elektroden auf einen kleinen Bereich der Folie Fo erreicht. Dies ist vorteil
haft, da dadurch die elektrolytische Behandlung der kleinen Strukturen 4 ver
gleichmäßigt wird. Im Gegensatz dazu ist die elektrolytische Behandlung von
kleinen Strukturen bei Wahl großer Öffnungen 12 a, 12 k ungleichmäßig.
Wie in Fig. 5 ebenfalls erkennbar, wird die Elektrolytflüssigkeit Fl von oben in
die Elektrodenanordnungen gefördert (dargestellt durch die Pfeile Sr). Durch
die hohe Fließgeschwindigkeit kann die elektrochemische Reaktion beschleu
nigt werden.
In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Anordnung mit mehreren benach
barten Elektroden 6, 7', 7" gezeigt. Die Elektroden 6, 7', 7" sind mit den
Strom/Spannungsquellen 8', 8", beispielsweise Galvanogleichrichtern, verbun
den. Zwischen den Elektroden befinden sich Isolierwände 9. Eine zu behan
delnde Folie Fo wird in der Transportebene in Transportrichtung Ri bewegt. Die
jeweiligen Elektrolyträume, die die Elektroden 6, 7 umgeben, weisen zur Trans
portebene ausgerichtete Öffnungen 12 a, 12 k auf, die von den Isolierwänden 9
gebildet werden. Diese Öffnungen 12 a, 12 k sind unterschiedlich groß. Dadurch
stellen sich unterschiedlich große Stromdichten und damit auch unterschiedli
che Potentiale an den den Öffnungen 12 a, 12 k gegenüberliegenden Bereichen
4, 4* auf der Folie Fo ein.
Für den Fall, daß eine mit metallischen Bereichen 4 versehene Folie Fo in einer
Metallabscheidelösung behandelt wird, ergibt sich folgende Situation:
Dadurch daß die Öffnung 12 k an der kathodisch gepolten Elektrode 6 kleiner ist
als die Öffnung 12 a an der anodisch gepolten Elektrode 7, wird eine höhere
Stromdichte und damit ein höheres Potential an den der kathodisch gepolten
Elektrode 6 gegenüberliegenden Bereichen 4*a eingestellt als an den den ano
disch gepolten Elektroden 7', 7" gegenüberliegenden Bereichen 4*k des behan
delten Bereichs 4*. Dadurch wird beim anodischen Teilprozess im Bereich der
kathodisch gepolten Elektrode 6 zusätzlich zur Metallauflösung auch die kon
kurrierende Sauerstoffentwicklung stattfinden, so daß weniger Metall in diesem
Bereich 4*a abgelöst als im Bereich 4*k Metall abgeschieden wird. In der Sum
me wird daher eine Metallschicht gebildet.
In Fig. 7 ist eine spezielle Anordnung von mehreren Elektrodenanordnungen 18
entlang der Transportbahn für das Material in einer Durchlaufanlage in Drauf
sicht wiedergegeben. Dabei sind die Elektroden 6', 6", 7', 7" in der Anordnung
von Fig. 1 durch die durchgezogenen und die strichlierten Geraden schema
tisch dargestellt. Die Elektrodenanordnungen 18 sind in Transportrichtung Ri
leicht schräg gestellt und erstrecken sich in entsprechender Länge in der elek
trolytischen Anlage. Jede Elektrodenanordnung 18 dient nur zur Behandlung
eines Teils der Oberfläche des zu behandelnden Materials. Damit wird die Be
handlungszeit erheblich verlängert. Weist die elektrolytische Anlage beispiels
weise eine Länge von 1,40 m und eine Breite von 0,20 m auf, so ergibt dies bei
der dargestellten Anordnung mit vier Elektrodenanordnungen 18 eine Verlänge
rung der Behandlungszeit von 1400 mm × 4/200 mm = 28. Bei einer aktiven
Länge einer Elektrodenanordnung 18 von 1 mm ergibt sich somit bei einer
Transportgeschwindigkeit von beispielsweise 0,1 m/min eine Behandlungszeit
von etwa 17 sec. Bei einer mittleren Abscheidungsstromdichte in Höhe von
10 A/dm2 beträgt die Schichtdicke von abgeschiedenem Kupfer etwa 0,6 µm.
Werden mehrere Elektroden zur Behandlung von Teilbereichen des Materials
eingesetzt, so multipliziert sich die Schichtdicke mit der Anzahl der Elektroden
anordnungen.
In Fig. 8a ist eine Durchlaufanlage 1 im Schnitt dargestellt. Ein Folienband Fo
wird in diesem Fall beispielsweise mit Walzen transportiert und senkrecht ge
halten. Das Band Fo wird in einen Behälter 2 von der Seite eingeführt, der das
Behandlungsbad, beispielsweise eine Metallisierungslösung Fl enthält. Diese
Lösung wird über geeignete Rohrleitungen 20 kontinuierlich aus dem Behälter 2
mittels einer Pumpe 21 abgezogen und über einen Filter 22 geführt, bevor sie
wieder in den Behälter zurückgefördert wird. Außerdem kann zur Verwirbelung
der Lösung Fl im Behälter 2 Luft über eine Rohrleitung 23 eingeleitet werden.
In Fig. 5b ist die in Fig. 8a gezeigte Anlage 1 in Draufsicht wiedergegeben,
wobei die Einbauten nur teilweise dargestellt sind. Das Folienband Fo wird in
Transportrichtung Ri geführt. Innerhalb des Behälters 2 befindet sich die Be
handlungsflüssigkeit Fl, in diesem Falle eine zum elektrolytischen Ätzen ge
eignete Lösung. Das Band Fo wird über die Öffnung 24 und durch Abquetsch
walzen 25 in den Behälter 2 eingeführt und zwischen Abquetschwalzen 26 und
die Öffnung 27 hindurch aus dem Behälter wieder hinaus. Innerhalb des Behäl
ters 2 wird das Band Fo mittels geeigneter Führungselemente 3 geführt, bei
spielsweise mit Rollen oder Walzen.
Im Behälter 2 befinden sich mehrere hintereinander und beidseits der Trans
portebene für das Band Fo angeordnete Elektrodenanordnungen, die jeweils
aus kathodisch gepolten Elektroden 6', 6", 6''', . . . und anodisch gepolten Elek
troden 7', 7", 7''', . . . gebildet sind. Zwischen den Elektroden befinden sich Isolier
wände 9. Diese Isolierwände 9 weisen elastische Dichtfolien 16 auf, die eine
vollständige Abschirmung der elektrischen Felder der einzelnen Elektrodenräu
me gegeneinander dadurch ermöglichen, daß sie beim Passieren des Bandes
Fo die Materialoberflächen berühren. Die Elektroden 6', 6", 6''', . . ., 7', 7", 7''', . . .
sind mit einem Galvanogleichrichter 8 verbunden, wobei die Verbindungen der
in Fig. 5b rechts gezeigten Elektroden mit dem Gleichrichter nicht dargestellt
sind. Jede Elektrodenanordnung kann auch von getrennten Gleichrichtern ge
speist werden.
Indem das Band Fo beispielsweise zuerst an einer anodisch gepolten Elektrode
vorbeigeführt wird und dann an einer kathodisch gepolten Elektrode, wird Metall
elektrolytisch abgetragen.
In Fig. 9 ist eine Horizontalanlage für die elektrolytische Behandlung von Fo
lienband Fo in seitlichem Schnitt dargestellt. Der Behälter 2 enthält die Behand
lungsflüssigkeit Fl. Die zu behandelnde Folie Fo wird horizontal in der Behand
lungsflüssigkeit Fl an den Elektrodenanordnungen vorbei in Transportrichtung
Ri geführt. Die Elektrodenanordnungen bestehen wiederum aus jeweils katho
disch gepolten Elektroden 6', 6", 6''', . . . und anodisch gepolten Elektroden
7', 7", 7''', . . .. Die Elektrodenanordnungen sind beidseits der Transportebene, in
der die Folie Fo geführt wird, angeordnet.
Zur Isolierung der Elektroden 6', 6", 6''', . . ., 7', 7", 7''', . . . gegeneinander werden im
vorliegenden Fall Isolierwalzen 28 mit Dichtlippen verwendet. Anstelle der Iso
lierwalzen 28 können auch Isolierwände 9 mit Dichtfolien 16 eingesetzt werden.
Im rechten Teil von Fig. 9 ist eine alternative Ausführungsform und Anordnung
der Elektroden 6''', 7''' relativ zu den Isolierwänden 9 und Dichtfolien 16 dar
gestellt.
In Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine Folie Fo gezeigt, die Metall-Opferbereiche
29 und mit Metallstrukturen versehene Bereiche 30 aufweist (Strukturen nicht
gezeigt), die elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Folie Fo kann bei
spielsweise in einer Horizontalanlage behandelt werden, indem es in die Be
handlungsflüssigkeit eingetaucht und an den erfindungsgemäßen Elektroden
anordnungen vorbeigeführt wird. Die Elektroden 6, 7 der Elektrodenanordnun
gen sind hier in der Projektion auf die Folie Fo dargestellt. Die anodisch ge
polten Elektroden 7 sind auf die strukturierten Bereiche 30 ausgerichtet und mit
"⊕" bezeichnet und die kathodisch gepolten Elektroden 6 auf die aus Metall
bestehenden Opferbereiche 29, wobei diese mit "⊖" bezeichnet sind. Zwischen
den Elektroden 6 und 7 sind Isolierwände 9 angeordnet. Die Isolierwände 9 und
die Elektroden 6, 7 sind in der Darstellung der Fig. 10 nur angedeutet, wobei es
sich bei diesem Detail um eine Schnittdarstellung durch die Zeichenebene der
Figur handelt.
Das Materialstück wird in einer der Transportrichtungen Ri' und Ri" geführt.
Dabei werden die Opferbereiche 29 aus Metall fortwährend an den kathodisch
gepolten Elektroden 6 vorbeigeführt und lösen sich daher auf. Die strukturierten
Bereiche 30 werden dagegen metallisiert, da sie an den Elektroden 7 vorbei
geführt werden. Mit dieser Anordnung ist die Abscheidung eines Metalls mög
lich, das mit dem Metall identisch ist, aus dem die strukturierten Bereiche beste
hen.
In Fig. 11 ist eine weitere bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung schema
tisch dargestellt. Das Material wird in Transportrichtung Ri an den Elektroden
anordnungen vorbeigeführt, die jeweils aus langgestreckten Elektroden
6', 6", 6''', . . . und 7', 7", 7''', . . . bestehen. Die Elektrodenanordnungen mit den Elek
troden bilden einen Winkel α1 bzw. einen Winkel α2 gegenüber der Transport
richtung Ri. Dadurch wird der Einfluß der Behandlungzeit von gegenüber der
Transportrichtung Ri unterschiedlich ausgerichteten Strukturen ausgeglichen.
Da bei Leiterfolien die Leiterzüge üblicherweise parallel oder senkrecht zu einer
Seitenkante der Folien verlaufen und damit parallel oder senkrecht zur Trans
portrichtung Ri, wird durch die dargestellte Ausrichtung der Elektrodenanord
nungen eine gleich lange Behandlungszeit für Leiterzüge beider Ausrichtungen
erreicht, soweit diese dieselbe Länge aufweisen.
In Fig. 12 ist eine weitere Behandlungsanlage 1 schematisch dargestellt, mit
der lange Folienbänder Fo elektrolytisch behandelt werden können. Derartige
Anlagen 1 werden als Reel-to-reel-Anlagen bezeichnet.
Das Band Fo wird von einer ersten Rolle 15', die als Speicher für das Folien
band Fo dient, abgewickelt, und auf eine zweite Rolle 15" aufgewickelt, wenn
das Band in der Transportrichtung Ri' durch die Anlage 1 transportiert wird.
Wenn das Band Fo in der Transportrichtung Ri" durch die Anlage 1 transportiert
wird, dient die Rolle 15" zum Abwickeln des Bandes und die Rolle 15' nach
dem Spülen und Trocknen des Bandes Fo zum Aufwickeln.
Die Behandlungsanlage 1 umfaßt ferner einen Behälter 2, in dem sich eine Be
handlungsflüssigkeit Fl befindet. Das Band Fo wird nach Eintritt in den Behälter
2 über mehrere Umlenkrollen 3 geführt, die keine elektrische Funktion aufwei
sen, und wird dabei an einer Vielzahl von Elektrodenanordnungen, jeweils be
stehend aus einer kathodisch gepolten Elektrode 6 und einer anodisch gepolten
Elektrode 7, vorbeigeführt. Die kathodisch gepolten Elektroden 6 sind mit "⊖"
und die anodisch gepolten Elektroden 7 mit "⊕" bezeichnet. Im vorliegenden Fall
sind die Elektrodenanordnungen nur an einer Oberfläche des Bandes Fo an
geordnet. Falls beide Oberflächen bes Bandes Fo behandelt werden sollen,
müssen sich Elektrodenanordnungen auf beiden Seiten des isolierenden Ban
des befinden.
In einem Detail in Fig. 12 ist ein Ausschnitt aus einer Elektrodenanordnung mit
dem an dieser vorbeigeführten Band Fo gezeigt. Die kathodisch gepolte Elek
trode 6 ist von der anodisch gepolten Elektrode 7 durch eine Isolierwand 9 ge
trennt.
1
Behandlungsanlage
2
Badbehälter
3
Führungselement für das Folienmaterial Fo
4
metallische Struktur auf dem Folienmaterial Fo
4
* behandelte metallische Struktur
4
4
*a
anodisch behandelte metallische Struktur
4
4
*k
kathodisch behandelte metallische Struktur
4
5
Diaphragma
6
,
6
',
6
",
6
''' kathodisch gepolte Elektroden
7
,
7
',
7
",
7
''' anodisch gepolte Elektroden
8
,
8
',
8
" Strom/Spannungsquellen
9
Isolierwand
10
Kathodenraum
11
Anodenraum
12
Öffnung der Elektrodenanordnung zum Badbehälter
12
k
Öffnung an der kathodisch gepolten Elektrode
12
a
Öffnung an der anodisch gepolten Elektrode
13
isolierende Seitenwand der Elektrodenanordnung
14
isolierende Seitenwand der Elektrodenanordnung
15
',
15
" Speicherrollen zum Auf-/Abwickeln von Folienbändern Fo
16
Dichtfolie
17
Isolierwand zwischen zwei Elektrodenanordnungen
18
Elektrodenanordnung
20
Elektrolytleitung
21
Pumpe
22
Filter
23
Luftzuleitung
24
Einlauföffnung
25
Abquetschwalze
26
Abquetschwalze
27
Auslauföffnung
28
Isolierwalze
29
Opferbereich
30
strukturierter Bereich
Fo Platten-/Folienmaterialstück
Ri, Ri', Ri" Transportrichtung
Fl Behandlungsflüssigkeit
Sr Strömungsrichtung der Behandlungsflüssigkeit Fl
Fo Platten-/Folienmaterialstück
Ri, Ri', Ri" Transportrichtung
Fl Behandlungsflüssigkeit
Sr Strömungsrichtung der Behandlungsflüssigkeit Fl
Claims (26)
1. Verfahren zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander
isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen (4) auf Oberflächen von elektrisch
isolierendem Folienmaterial (Fo), bei dem das Folienmaterial (Fo)
- a) von einem Speicher (15', 15") entladen wird;
- b) dann auf einer Transportbahn durch eine Behandlungsanlage (1) transportiert und dabei mit Behandlungsflüssigkeit (Fl) in Kontakt ge bracht wird;
- c) während des Transportes an mindestens einer Elektrodenanordnung, jeweils bestehend aus mindestens einer kathodisch gepolten Elektrode (6) und mindestens einer anodisch gepolten Elektrode (7), vorbeigeführt wird, wobei die mindestens eine kathodisch gepolte Elektrode (6) und die mindestens eine anodisch gepolte Elektrode (7) mit der Be handlungsflüssigkeit (Fl) in Kontakt gebracht und mit einer Strom/Span nungsquelle (8) verbunden werden, so daß ein Strom durch die Elek troden (6, 7) und die elektrisch leitfähigen Strukturen (4) fließt, wobei ferner die Elektroden (6, 7) einer Elektrodenanordnung derart angeordnet werden, daß sie auf eine Seite des Materials (Fo) ausgerichtet sind, und wobei zwischen den Elektroden (6, 7) mindestens eine Isolierwand (9) angeordnet wird; und
- d) schließlich wieder auf einen Speicher (15', 15") geladen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens
eine Isolierwand (9) derart angeordnet wird, daß sie das Material (Fo) beim
Transport durch die Behandlungsanlage (1) berührt oder daß sie zumindest
unmittelbar an das Material (Fo) heranreicht.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß das Material (Fo) nacheinander an mindestens zwei Elektrodenanord
nungen vorbeigeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Elektroden (6, 7) langgestreckt ausgebildet und im wesentlichen
parallel zu einer Fläche angeordnet werden, in der das Material (Fo) transpor
tiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elek
troden (6, 7) etwa über die gesamte Breite des Materials (Fo) und im wesentli
chen senkrecht zu der Richtung (Ri) erstrecken, in der das Material (Fo) trans
portiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
(6, 7) einen Winkel α ≠ 90° mit der Richtung (Ri) bilden, in der das Material (Fo)
transportiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß das Material (Fo) an mindestens zwei Elektrodenanordnungen mit
langgestreckt ausgebildeten Elektroden (6, 7) vorbeigeführt wird, wobei die
Elektroden (6, 7) unterschiedlicher Elektrodenanordnungen unterschiedliche
Winkel mit der Richtung (Ri) bilden, in dar das Material (Fo) transportiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Elektroden (6, 7) im wesentlichen parallel zu der Fläche oszillierend
bewegt werden, in der das Material (Fo) transportiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Elektrodenanordnungen von Isolierwänden (13, 14) umgeben wer
den, zu den Oberflächen des Materials (Fo) ausgerichtete Öffnungen (12 k, 12 a)
an den Elektrodenanordnungen durch die Isolierwände (13, 14) und zwischen
den Elektroden (6, 7) angeordnete Isolierwände (9) gebildet werden und daß
diese Öffnungen (12 k, 12 a) in Transportrichtung (Ri) gesehen jeweils eine der
artige Weite aufweisen, daß die den kathodisch gepolten Elektroden (6) zu
geordneten Öffnungen (12 k) kleiner sind als die den anodisch gepolten Elek
troden (7) zugeordneten Öffnungen (12 a), wenn das Verfahren zum Abschei
den von Metall auf dem Material (Fo) angewendet wird, oder daß die den ka
thodisch gepolten Elektroden (6) zugeordneten Öffnungen (12 k) größer sind als
die den anodisch gepolten Elektroden (7) zugeordneten Öffnungen (12 a), wenn
das Verfahren zum Ätzen von Metalloberflächen (4) auf dem Material (Fo) an
gewendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß mehrere parallel zueinander angeordnete, benachbarte Elektroden
anordnungen mit langgestreckt ausgebildeten Elektroden (6, 7) vorgesehen und
zueinander benachbarte Elektroden (6, 7) mit jeweils einer Strom/Spannungs
quelle (8) verbunden werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdich
te an den der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegenden Strukturen (4)
etwa doppelt so groß eingestellt wird wie die Stromdichte an den der zweiten
Elektrodenanordnung gegenüberliegenden Strukturen (4).
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß Elektrolyträume (10), die die kathodisch gepolten Elektroden (6) um
geben, von ionensensitiven Membranen (5) abgeschirmt werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der elektrische Strom derart moduliert wird, daß eine unipolare oder
bipolare Strompulsfolge durch die Elektroden (6, 7) und die Oberflächen (4) des
Materials (Fo) fließt.
14. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Abscheiden
von Metall auf dem Folienmaterial (Fo), wobei das Material (Fo) zu
erst an mindestens einer kathodisch gepolten (6) und danach an mindestens
einer anodisch gepolten Elektrode (7) vorbeigeführt wird.
15. Anwendung nach Anspruch 14 zum Abscheiden von Zinn auf Kupferober
flächen (4) auf dem Material (Fo).
16. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Ätzen
von Metalloberflächen (4) auf dem Material (Fo), wobei das Material (Fo) zuerst
an mindestens einer anodisch gepolten (7) und danach an mindestens einer
kathodisch gepolten Elektrode (6) vorbeigeführt wird.
17. Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander
isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen (4) auf Oberflächen von elektrisch
isolierendem Folienmaterial (Fo), die folgende Merkmale aufweist:
- a) je mindestens eine erste und zweite Einrichtung (15', 15") zum Spei chern des Folienmaterials (Fo);
- b) geeignete Transportorgane (3) für den Transport des Folienmaterials (Fo) auf einer Transportbahn durch eine Behandlungsanlage (1) von der mindestens einen ersten Speichereinrichtung (15', 15") zu der minde stens einen zweiten Speichereinrichtung (15', 15") für das Folienmaterial (Fo);
- c) mindestens eine Einrichtung zum In-Kontakt-Bringen des Folienmate rials (Fo) mit einer Behandlungsflüssigkeit (Fl);
- d) mindestens eine Elektrodenanordnung, jeweils bestehend aus minde stens einer kathodisch gepolten Elektrode (6) und mindestens einer ano disch gepolten Elektrode (7), wobei die mindestens eine kathodisch ge polte Elektrode (6) und die mindestens eine anodisch gepolte Elektrode (7) mit der Behandlungsflüssigkeit (Fl) in Kontakt bringbar sind;
- e) wobei die kathodisch gepolten Elektroden (6) und die anodisch ge polten Elektroden (7) einer Elektrodenanordnung auf eine Seite der Transportbahn ausgerichtet sind und mindestens eine Isolierwand (9) zwischen den Elektroden (6, 7) jeweils einer Elektrodenanordnung vor gesehen ist; und
- f) mindestens eine Strom/Spannungsquelle (8), die mit den Elektroden anordnungen verbunden ist, zur Erzeugung eines Stromflusses durch die Elektroden (6, 7) der Elektrodenanordnungen;
- g) wobei die Elektroden (6, 7) durch die mindestens eine Isolierwand der art gegeneinander abgeschirmt sind, daß im wesentlichen kein elektri scher Strom direkt zwischen gegensinnig gepolten Elektroden (6, 7) flie ßen kann.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die minde
stens eine Isolierwand (9) derart angeordnet ist, daß sie das Material (Fo) wäh
rend des Transportes durch die Behandlungsanlage (1) berührt oder daß sie
zumindest unmittelbar an das Material (Fo) heranreicht.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeich
net, daß die Elektroden (6, 7) langgestreckt ausgebildet und im wesentlichen
parallel zu einer Fläche angeordnet sind, in der das Material (Fo) transportiert
wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elek
troden (6, 7) im wesentlichen senkrecht zu der Richtung (Ri) erstrecken, in der
das Material (Fo) transportiert wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro
den (6, 7) einen Winkel α ≠ 90° mit der Richtung (Ri) bilden, in der das Material
(Fo) transportiert wird.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Elektrodenanordnungen mit langgestreckt ausgebildeten
Elektroden (6, 7) vorgesehen sind, wobei die Elektroden (6, 7) unterschiedlicher
Elektrodenanordnungen unterschiedliche Winkel mit der Richtung (Ri) bilden,
in der das Material (Fo) transportiert wird.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die langgestreckten Elektroden (6, 7) derart ausgebildet sind, daß sie im
wesentlichen parallel zu der Fläche oszillierend bewegbar sind, in der das Ma
terial (Fo) transportiert wird.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenanordnungen von Isolierwänden (13, 14) umgeben sind, zu
der Fläche hin ausgerichtete Öffnungen (12 k, 12 a) an den Elektrodenanordnun
gen durch die Isolierwände (13, 14) und zwischen den Elektroden (6, 7) ange
ordnete Isolierwände (9) gebildet sind, in der das Material (Fo) transportiert
wird, und daß diese Öffnungen (12 k, 12 a) in Transportrichtung (Ri) gesehen
jeweils eine derartige Weite aufweisen, daß die den kathodisch gepolten Elek
troden (6) zugeordneten Öffnungen (12 k) kleiner sind als die den anodisch ge
polten Elektroden (7) zugeordneten Öffnungen (12 a), wenn die Vorrichtung zum
Abscheiden von Metall auf dem Material (Fo) verwendet wird, oder daß die den
kathodisch gepolten Elektroden (6) zugeordneten Öffnungen (12 k) größer sind
als die den anodisch gepolten Elektroden (7) zugeordneten Öffnungen (12 a),
wenn die Vorrichtung zum Ätzen von Metalloberflächen (4) des Materials (Fo)
verwendet wird.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß Elektrolyträume (10), die die kathodisch gepolten Elektroden (6) umgeben,
durch ionensensitive Membranen (5) abgeschirmt sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere parallel zueinander angeordnete, benachbarte Elektrodenanord
nungen mit langgestreckt ausgebildeten Elektroden (6, 7) vorgesehen und zu
einander benachbarte Elektroden (6, 7) mit jeweils einer separaten Strom/Span
nungsquelle (8) verbunden sind.
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