DE2324834B1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen selektiven Bandgalvanisieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen selektiven Bandgalvanisieren. Es kann sich hierbei um Bänder aus Neusilber, Bronze, Messing, Thermobimetall, galvanisierbarem Kunststoff sowie um gestanzte Systemträgerbänder oder Stromzuführungsrahmen für die Halbleiterfabrikation handeln, wobei aber die gestanzten Bänder eben sein müssen.

Zu diesem Zweck sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Band kontinuierlich über ein mit der Elektrolytflüssigkeit getränktes, vor der Anode gehaltenes Kissen läuft. Es ist auch eine Vorrichtung bekannt (DT-AS 816 645), bei der das Band mit Abstand über eine als Anode geschaltete, rotierende, zum Teil in ein Elektrolytbad tauchende Walze läuft, die aus dem Bad zur Galvanisierung bei ihrer Rotation durch Adhäsion ausreichende Mengen Elektrolytflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen Walze und Band fördert

Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt (DT-OS 225 391, DT-OS 2 036 387, US-PS 3 644 181), bei denen durch eine Zwangsführung des Elektrolyten zwischen Anode und Kathode mit recht hohen Stromdichten gearbeitet werden kann. Nicht einwandfrei ist bei diesen Vorrichtungen die Abdeckung der Teile eines gestanzten Bandes, die nicht mit Edelmetall belegt werden sollen. Weiterhin können bei diesen Vorrichtungen die gestanzten Bänder verzogen werden. Grundsätzlich sind an eine Vorrichtung zur Selektivgalvanisierung folgende Forderungen zu stellen:
ίο 1. Hohe Banddurchlaufgeschwindigkeiten.

2. Möglichst geringe (5 mm) Abstände zwischen Anode und Kathode.

3. Möglichst breite Anode.

4. Große Strecken, in denen das zu galvanisierende Substrat mit dem Elektrolyten in Berührung kommt.

5. Starke Elektrolytbewegung zur Verminderung der Diffusionspolarisation.

Hohe Banddurchzugsgeschwindigkeiten sind wesent-

ao lieh, wenn eine Fertigung wirtschaftlich sein soll. Durch einen geringen Abstand zwischen Kathode und Anode kann der Badwiderstand herabgesetzt werden und die Schichten können somit bei einer geringeren Badspannung abgeschieden werden, was die Duktilität der Schichten wesentlich erhöht.

Die Streukraft vieler galvanischer Bäder ist recht begrenzt, kann aber durch eine große Anode positiv beeinflußt werden, wenn der Quotient aus Anodenfläche zu Kathodenfläche recht große Werte annimmt. Weiterhin wird durch große Strecken sowohl die anodische als auch die kathodische Stromdichte gering gehalten, so daß es zu sehr eingeebneten und duktilen Schichten kommen kann.

Eine starke· Elektrolytbewegung verhindert die Ausbildung eines dicken Diffusionsfilms auf der Kathode und ermöglicht dadurch die Anwendung hoher Stromdichten.

Diese Forderungen sind aber bei den vorstehend erwähnten Vorrichtungen nur zum Teil erfüllt. Bei den Vorrichtungen nach der DT-OS 2 036 387, der DT-AS 1 816 645 und US-PS 3 644 181 ist das Anoden-Kathoden-Verhältnis maximal = 1, so daß diese Vorrichtungen keine duktilen Edelmetallschichten ergeben können. Bei der Vorrichtung nach der DT-OS 2 225 391 kann nur dann das Anoden-Kathoden-Verhältnis groß werden, wenn der Abstand zwischen Anode und Kathode groß ist. Dadurch wird aber der Badwiderstand so groß, daß es schon bei einer mäßigen Stromdichte zu einer starken Wasserstoffmitabscheidung kommt, die sich aber immer negativ auswirkt, weil weniger Metall pro Zeiteinheit abgeschieden wird und die Niederschläge verspröden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die oben genannten galvanotechnisehen Grundforderungen optimal erfüllt sind und mit dem auch gestanzte Bänder ohne Verziehungsgefahr galvanisiert werden können. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Metalle Gold, Silber und Nickel so abzuscheiden, daß sie duktiler als bisher sind, die galvanisierten Bänder somit über kleinere Radien abgekantet werden können, ohne daß Risse in der galvanischen Schicht auftreten. Die Bänder stellen nur dann eine echte Alternative zu Bändern mit walz- oder schweißplattierten Schichten dar.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Isolierstoffrad, dem sich das zu galvanisierende Band auflegt, über den vom Band belegten Teil seines Umfangs mit Abstand von

einem umfangsparallelen Rohr umgeben ist, aus dem durch ein dem Band zugewandtes perforiertes Blech hindurch die Elektrolytflüssigkeit auf das Band gespritzt wird. Da sich hierbei an der Bandkathode nur ein geringer Diffusionsfilm ausbilden kann, kann mit hohen Stromdichten bis zu 40 Amp/dm² und dementsprechend mit einer hohen Bandgeschwindigkeit gearbeitet werden.

Zweckmäßig ist der aus der Anode austretende Strahl der Elektrolytflüssigkeit radial nach oben gerichtet, um einen schnellen Stoffaustausch an der Kathode zu gewährleisten; der etwas verarmte Elektrolyt fließt zur Seite hin ab, steigt — wie bekannt — in der Elektrolytwanne auf, läuft über einen Ablauf in die Elektrolytvorratswanne, aus der eine Umwälzpumpe die Elektrolytflüssigkeit ansaugt und wieder durch die Anode drückt.

Das zur selektiven Galvanisierung benötigte Schablonenband aus flexiblem Isolierstoff wird gesondert geführt und liegt während des Galvanisiervorganges dem zu galvanisierenden Band auf.

Das rotierende Rad ist zweckmäßig mit einem Dichtungsring belegt, um ein gleichmäßiges Anliegen des zu galvanisierenden Bandes zu gewährleisten und um ein Eindringen von Elektrolytflüssigkeit zwischen Radumfang und Band zu verhindern. Die Fläche auf dem Band, die nicht von den Schablonenbändern abgedeckt ist, wird galvanisch mit Metall beschichtet und kann durch Verschieben der Führungsrollen der Schablonenbänder variiert werden.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise schematisch und teilweise im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, und zwar ist

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

F i g. 2 ein Schnitt nach Linie I-I der F i g. 1, _3S

Fig.3 eine vergrößerte Darstellung des Anoden-Kathoden-Raums aus F i g. 2 und

F i g. 4 eine Anordnung zum Punktgalvanisieren.

Nach dieser Zeichnung umschlingt das Band 1 zwischen zwei metallischen Umlenkwalzen 2,2' das Rad 3, das in einer Vertiefung eine Dichtungseinlage 4 trägt, über etwa 200°. Nach F i g. 1 und 2 ist das kreisrunde und auf der Welle 5 mittels einer Mutter 6 angeflanschte Rad 3 in der Lagerhalterung 7 gelagert.

Die unendlichen Schablonenbänder 8 laufen über die Umlenkwalzen 9, 9', umschlingen dann das Rad 3, das das zu galvanisierende Band 1 auf der Dichtungseinlage 4 trägt, werden in den Waschbädern 10, 10' mit den Umlenkrollen 11 gespült, in der Vorrichtung 12 trocken geblasen und durch die Umlenkrolle IV so fest gespannt, daß sie von dem Rad 3 angetrieben werden können.

Die Elektrolytflüssigkeit befindet sich im Vorratsbehälter 13, aus dem sie mit der Pumpe 14 in das Rohr 15 gepumpt wird, das in der Anode 16 mündet. Der Elektrolyt fließt durch die Hauptbohrung 17 der Anode 16 zu den Bohrungen 18 und durch das perforierte Platinband 19 in den eigentlichen Galvanisierraum 20. Von dort fließt der Elektrolyt etwas verarmt an Edelmetall zwischen Anode 16 und Schablonenbänder 8 zur Seite in die Elektrolytwanne 21, steigt dort auf und läuft über den Auslauf 22 zurück zum Vorratsbehälter 13.

Die Pole der Batterie 23 sind an die Anode 16 und über eine Bürste 24 an die Führungsrollen 2 bzw. 2' angeschlossen.

Der regelbare Abstand zwischen den Schablonenbändern 8 bestimmt die Breite des galvanischen Niederschlags auf dem Band 1, dessen Ränder von den Schablonenbändern 8 abgedeckt sind.

Selbstverständlich kann auch mit nur einem Schablonenband gearbeitet werden. Das zu galvanisierende Band wird dann mit nur einem Streifen, der bis zu einem Rand geht, belegt. Damit kein Elektrolyt die Rückseite des Bandes 1 und die Dichtungseinlage 4 benetzen kann, wird nach erfolgter Galvanisierung überflüssiger Elektrolyt an der Vorrichtung 25 zurück ins Bad geblasen. Nach beendeter Galvanisierung kann der restliche Elektrolyt durch öffnen des Ventils 26 in den Vorratsbehälter 13 zurückfließen. Die gesamte Vorrichtung ist so angelegt, daß für jedes Band ein eigenes Rad 3 benutzt werden muß, da das zu galvanisierende Band 1 an der Dichtungseinlage 4 so aufliegt, daß es mit dem Rad bündig ist. F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung, mit der gestanzte Stromzuführungsrahmen-Bänder mit einer Fleckenveredelung versehen werden können. Die Fangstifte 27 führen dabei das Stromzufühningsrahmenband 1 und das Schablonenband 28, in dem die Fangstifte in die Aussparungen 29 greifen. Das Schablonenband 28 besteht aus einem Edelstahlband, das nach dem Stanzen von allen Seiten mit Gummi beschichtet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen selektiven Bandgalvanisieren, wobei das Band einem Umfangsabschnitt eines Rades aufliegt und von Elektrolytflüssigkeit beaufschlagt wird, die aus einer als Anode geschaltetem Metallteil austritt, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffrad (3), dem sich das zu galvanisierende Band (1) auflegt, über den vom Band (1) belegten Teil seines Umfangs mit Abstand von einem umfangparallelen Rohr (16) umgeben ist, aus dem durch ein dem Band (1) zugewandtes als Anode geschaltetes perforiertes (18) Blech (19) hindurch die Elektrolytflüssigkeit auf das Band (1) aufspritzbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Schablonenband (8, 28) aus flexiblem Isolierstoff, das gesondert geführt während des Galvanisiervorgangs dem Band (1) außen aufliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte, als Anode geschaltete Blech (19) aus Platin besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (1) mit voller Fläche einem auf dem Radumfang angeordneten Dichtungsring (4) aufliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unendlichen Schablonenbänder (8, 28) von Führungsrollen iß,9') auf das Rad (3) gelegt zusammen mit dem Band (1) durch die Galvanisiereinrichtung (21), außerhalb derselben durch eine Waschanlage (10, 10') und eine Trockeneinrichtung (12) geführt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablonenbänder (8, 28) durch zwei getrennte Waschbäder (10, 11') nacheinander geführt sind, zwischen denen eine Spannrolle (11') angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bearbeitung von Stromzuführungsrahmenbändern, gekennzeichnet durch Fangstifte (27) für das Stromzuführungsrahmen- bzw. Schablonenband (28), die in Aussparungen (29) eingreifen.