DE2623435A1 - Verfahren und vorrichtung zur selektiven plattierung - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dipl.-Phys. Leo Thul 9 R? 3 43 5

Stuttgart ^{u v}

H.F.Sterling-M.P.Drake 66-1

International Standard Electric Corporation, New York

Verfahren und Vorrichtung zur selektiven Plattierung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selektiven Plattierung, insbesondere für metallische Oberflächen von Werkstücken, wie beispielsweise die Kontakte von elektrischen Verbindern, die mit Kontaktzonen aus Edelmetall versehen werden sollen. Bei solchen Kontaktzonen spielt die Dicke und die Ausdehnung eine wichtige Rolle, weil davon die Wirtschaftlichkeit und der Nutzen des erforderlichen Goldes oder anderer teurer Metalle für die Kontakte abhängt.

Es ist bereits bekannt, die Eintauchtiefe eines Werkstückes in ein Plattierungsbad geeignet zu bemessen, um nur den untergetauchten Teil des Werkstückes zu beschichten. Es gibt aber Werkstücke, bei denen die zu plattierende Zone mit Abstand vom unteren Ende des Werkstückes entfernt ist. Dann muß dieses untere Ende abgedeckt (maskiert) werden. Dazu kann man eine feste Beschichtung oder Abdeckung verwenden, die aber deshalb nachteilig ist, weil sie vor dem Eintauchen in das Plattierungsbad angebracht und nach dem Plattieren wieder entfernt werden muß. Der Niederschlag oder die Plattierung auf ,der Abdeckung ist ebenfalls ein Verlust.

An/b - 17.2.1976 . / .

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Maskie rung von Teilen eines Werkstückes anzugeben, das automatisch während des PlattierungsVorganges abläuft.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das zu plattierende Werkstück durch die Grenzschicht zwischen einer Plattierungslösung und einem unterlegten fließfähigen Medium hindurchgesteckt wird, so daß die in das untergelegte Medium hineinragenden Teile des Werkstückes maskiert sind und nicht plattiert werden.

Die Erfindung besteht auch aus einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die aus einem Behälter für das Plattierungsbad und einem in diesem Behälter und im Bad befindlichen weiteren Behälter für das Maskierungsmedium besteht, bei denen der Abstand der beiden Oberflächen die Breite der zu plattierenden Zone definiert. Die Behälter der Vorrichtung werden vorteilhaft mit Oberlaufsystemen verbunden, die den Abstand der Ober- und Grenzflächen konstant halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Vorderansicht der Vorrichtung zur elektrischen Plattierung von Kontaktblechen, die zum besseren Verständnis teilweise aufgebrochen gezeichnet sind.

Ein elektrolytisches Plattierungsbad 1 ist bis zu einem durch die Linie 2 markierten Niveau mit einer Gold-Plattierungslösung gefüllt. Dieses Niveau wird durch einen Oberlauf konstani

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gehalten, der aus axial gerichteten Schlitzen 3 besteht, die in den entsprechenden Stirnwänden 4 des Bades angebracht sind, von denen die Lösung in die Vorratsbehälter überlauft» die ihrerseits durch die Rohre 6 mit dem Einlaßrohr 8 und dem Auslaßrohr 7 am Vorratsbehälter über eine nicht dargestellte Pumpe verbunden sind, die soviel Lösung zurückpumpt, daß bei stetigem Oberlauf eine konstante Höhe eingestellt ist.

An den Längsseiten des Bades sind Anodenbleche 9 angeordnet, die in der Plattierungslösung durch Abwinkelungen 9A gestützt werden, die am oberen Rand des Bades befestigt sind.

In dieser Plattierungslösung ist ein zweites Oberlaufsystem vollständig untergetaucht. Es besteht aus einem Behälter oder einer Wanne 10 mit nach oben sich erstreckenden Stirnwänden 11, die jeweils auf die Schlitze 3 ausgerichtete Schlitze 12 aufweisen. Diese Wanne 10 wird in dem Bad durch sich nach oben erstreckende Winkel 13 gehalten, deren oberes Ende 14 sich auf den Seitenwänden des Plattierungsbades abstützt.

Auf den oberen Kanten der Wanne 10 stützt sich seinerseits ein Trog 24 ab, von dessen Seiten aus Trageglieder 15 ausgehen, die auf den Seitenwänden des Behälters 10 aufliegen. Die Stirnwände des Troges haben Schlitze 16, die in der gleichen Richtung mit den Schlitzen 3 und 12 ausgerichtet s ind,

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Die Wanne 10 und der Trog 2 4 enthalten eine chemisch indifferente (inerte) Flüssigkeit, die keinen elektrischen Strom leitet, größere Dichte als die Plattierungslösung hat und mit dieser unvermischbar ist. Eine brauchbare Flüssigkeit dafür sind FluöP-Kohlenstoffverbindungen, wie sie beispielsweise die Firma I.C.I, unter der Bezeichnung "ARKLONE P" oder die Firma 3M Companie unter der Bezeichnung "FLUORINERT" vertreiben. Der Pegel dieser inerten Flüssigkeit in dem Trog 24 ist durch die Linie 17 angezeigt, wobei das Niveau dieses Pegels hauptsächlich durch die Wirkung des Oberlaufs konstant gehalten wird, der aus den Schlitzen 16 besteht, über die die inerte Flüssigkeit in die Wanne 10 überlauft und aus der sie in den Trog 24 zurückkehrt, um das Niveau der Flüssigkeit mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Pumpensystems konstant zu halten, das die Wanne 10 über die Einlaufröhre 18 und die Auslaufröhre 19 mit dem Trog 24 verbindet. Die Flüssigkeit gelangt über die Öffnungen 20 im Boden des Troges 24 direkt in die Röhre 19.

Die streifenweise mit einer selektiven Goldauflage zu plat- ' tierenden Kontaktbleche 21 werden als Kathoden angeschlossen und von einer gebräuchlichen Halterung getragen. Dazu werden die Kontaktbleche von einer üblichen Haltevorrichtung längs durch das Bad über die Eingangsschlitze 3/12/16 und die Ausgangsschlitze 16/12/3 transportiert, so daß jedes "Blech vertikal eintaucht. Dabei reicht das untere Ende des Bleches so tief in die Flüssigkeit hinein, daß der nicht zu plattierende Teil über die Grenzschicht hinaus in die inerte Flüssigkeit eintaucht. Die Höhe der Grenzschicht 2 definiert den Abstand der zu plattierenden Zone vom Rand des Ble.ches.

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Beim Einführen des Bleches in das Plattierungsbad ist es möglich, daß sich auch auf dem nicht zu plattierenden Rand eine dünne Hauchgoldbeschichtung bildet, nämlich zwischen den Eingangsschlitzen 3 und 16. Der Metallverlust dieser Beschichtung ist jedoch im Vergleich zur Gesamtbeschichtung vernachlässigbar klein.

Beim weiteren Transport des Bleches nach dem Schlitz 16 durcl den Trog 24, der sich möglichst über die gesamte Länge des Bades erstreckt, taucht das jeweilige untere Ende in die inerte Flüssigkeit ein. Von der inerten Flüssigkeit wird erwartet, daß sie eine Plattierung der in sie hineinragenden Blechteile verhindert bzw. maskiert. Die Grenzschicht zwi-'sehen der Plattierungslösung und der inerten Flüssigkeit ist über die gesamte Länge des Troges durch die Linie 17 definiert. Der vertikale Abstand zwischen den beiden Niveaus 2 und 17 ist das Maß für die Breite des Go]/kontaktstreifens. Die Verweilzeit des Bleches im Bad und die anderen Bedingungen, wie z.B. Konzentration und lonengeschwindigkeit, werden optimal so eingestellt, daß die gewünschte Goldschichtdicke in der Zeit erreicht wird , in der sich das Blech mit dem Goldkontaktstreifen 2 2 im Plattierungsbad befindet.

Die aufragenden Stirnwände 11 der Wanne 10 verhindern zwar eine Messung des Inhaltes der umlaufenden inerten Flüssigkeit, aber Zusatz- oder Vergleichsmessungen können den Überlauf in das äußere System erkennen lassen, weil das Überlaufsystem der inerten Flüssigkeit vollständig in das Überlaufsystem der Plattierungslösung eingebettet ist» Unter bestimmten Bedingungen ist es vorteilhaft, das Strömungsverhalten der verwendeten Flüssigkeiten zu verändern, um das System der fertigungstechnischen Gegebenheiten anzupassen.

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Beispielsweise kann für die inerte Flüssigkeit ein Zusatz von Oberflächenaktivierten, hydrophoben und sehr kleinen Partikeln mit einem bestimmten Lösungsdruck nützlich sein, um die Viskosität der Flüssigkeit zu erhöhen, ohne die maskierenden Eigenschaften zu verschlechtern. Es gibt auch andere Zusätze, wie beispielsweise Polyelektrolyte, die sich bei dem Plattierungsbad als nützlich erweisen können, um größere Plattierungsdicken zu erreichen.

Zur Ausrüstung des oben beschriebenen Plattierungsbades gehören zwei plattenförmige Anoden 9 längs jeder Seite, wenn die Plattierung galvanisch erfolgen soll. Diese Anordnung ergibt sich daraus, daß die auf dem Werkstück anzubringenden Streifen auf beiden gegenüberliegenden Oberflächen eines Bleches anzubringen sind. Wenn aber nur eine Blechseite mit einer Beschichtung versehen werden soll, dann kann natürlich eine Anode weggelassen werden, damit nur der zu beschichtenden Seite eine Anode gegenüber steht. Zusätzliche besondere Eigenschaften des elektrischen Stromes können ebenfalls noch zur Galvanisierung verwendet werden, um, falls erforderlich, unter veränderlichen Einschaltspannungen zu galvanisieren.

Selbstverständlich kann die oben beschriebene Ausrüstung auch noch für andere Plattierungsverfahren, wie beispielsweise für Elektrophorese, oder Plattierungen aus nicht wäßrigen Lösungen, wie beispielsweise Aluminium in aromatischen Lösungen, verwendet werden. Es ist ferner möglich, das Grundprinzip bei einem statischen System anzuwenden, b.ei dem das Plattierungsbad einen Elektrolyten enthält, der wie ein stehendes Gewässer auf einer dichteren, mit dem Elektrolyten

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unmischbaren Flüssigkeit liegt, in die ein oder mehrere Werkstücke in eine gewünschte Tiefe eintauchen und die über die Grenzschicht zwischen den Flüssigkeiten hinausragende Enden der Werkstücke maskieren. Solche stehenden Plattierungsbäder sind vor allem wegen ihrer Einfachheit dann geeignet, wenn das erfindungsgemäße Verfahren nur in geringem Umfang angewendet werden soll. Bei größerem Umfang verbrauchen sich die verschiedenen Lösungen, die am einfachsten durch das oben beschriebene Oberlaufsystem ersetzt werden.

) Eine weiter-e Ausbildung der Erfindung ist in einem Vielschichtensystem von miteinander unmischbaren Flüssigkeiten zu sehen. Aus dem oben beschriebenen Zweiphasensystem einer Plattierungslösung mit einer untergelegten maskierenden Flüssigkeit, bei der die Oberfläche der Plattierungslösung an Luft angrenzt, kann an dieser Fläche ein anderes Gas (oder eine leichtere Flüssigkeit) aufgeschichtet sein. Diese obere Schicht kann Lufteinflüsse verhindern (z.B. Korrosion) oder den Flüssigkeitsspiegel relativ zum Werkstück verändern. Die .Erfindung kann man auch leicht auf ein Vierschichtensystem erweitern, das mit vier verschiedenen flüssigen Medien mit von unten nach oben geringer werdender Dichte arbeitet * Die untere Schicht kann aus Quecksilber, die zweite Schicht aus einem Fluorkohlenstoff, die dritte Schicht aus einer Plattierungslösung und die vierte Schicht aus einem Koh lenwasserstoffj z.B. Xylol, bestehen. Das Quecksilber (oder ein anderes flüssiges Metall) dient dabei als Kathodenkontakt oder Kathodenauflage für strömende Flüssigkeiten. Die oberste aromatische Schicht verhindert einen Einfluß der Luft auf das zu plattierende Blech.

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Es gibt auch andere Stoffe mit fließfähigen Eigenschaften zur Maskierung eines Bleches in einer Plattierungslösung, die man beispielsweise durch ein fließfähiges Bett von Partikeln, beispielsweise feines Aluminiumoxid, oder durch ein Bett aus feinen Fiberglasfäden, beispielsweise gesponnene Glasfäden, erhält. Diese beiden fließfähigen Stoffe verhindern auch eine Plattierung von Werkstückteilen an bestimmten Stellen einer Plattierungslösung.

Verzeichnis der Bezugszeichen

1 Plattierungsbad

2 Niveau der Plattierungslösung

3 Schlitz

4 Stirnwand des Plattierungsbades

5 Vorratsbehälter für Plattierungsbad

6 Verbindungsrohr

7 Äuslaßrohr der Plattierungslösung

8 Einlaßrohr der Plattierungslösung

9 Anodenblech

9A Halter der Anode

10 Wanne

11 Stirnwand der Wanne

12 Schlitz

13 Winkel an der Wanne
m Winkelteil

15 Trageglied

16 Schlitz

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17 Niveau der Maskierungslösung

18 Einlaßrohr der Maskierungslösung

19 Auslaßrohr der Maskierungslösung

20 Öffnung

21 Kontaktblech - Kathode

22 Plattierungszone des Kontaktbleches 2 4 Trog

11 Ansprüche
1 Blatt Zeichnung

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Claims (11)

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1.1) Verfahren zur selektiven Plattierung der Oberfläche eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (21) während des Plattierens durch eine Grenzfläche (17) zwischen einer Plattierungslösung und einem unterlegten fließfähigen Medium hindurch gehalten wird, das geeignet ist, eine Plattierung des in sie hineinragenden Teils des Werkstückes (21) zu verhindern, bzw. dieses Teil zu maskieren.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß als Plattierungslösung ein Elektrolyt verwendet wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unterlegte fließfähige Medium aus einem Fließbett von Teilchen besteht.

·+. ) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unterlegte fließfähige Medium aus feinverteilten gesponnenen Glasfasern besteht.

5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unterlegte fließfähige Medium aus einer chemisch inerten Flüssigkeit besteht, die sich nicht mit der Plattierungslösung mischt und gegenüber dieser eine größere Dichte aufweist.

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6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als unterlegtes fließfähiges Medium eine Fluor-Kohlenstoffverbindung verwendet wird.

7.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Außenfläche (2) der Plattierungslösung mit einem darüberliegenden fließfähigen, von Luft abweichenden Medium eine Grenzschicht bildet.

8.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung der Flüssigkeit durch eine Grenzfläche mit einer darunter angeordneten elektrisch leitenden Flüssigkeit gebildet wird.

9.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (1) mit einem Plattierungsbad ein weiterer Behälter (10) für ein chemisch inertes Medium vorgesehen ist, der innerhalb und. unterhalb der Plattierungslösung angeordnet ist.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (1, 10) für die Plattierungs- und die Maskierungslösungen als Überlaufsysteme (5, 24) ausgebildet sind, wobei das Überlaufsystem für das chemisch inerte Medium vollständig innerhalb und unterhalb der Plattierungslösung angeordnet, ist.

11.) Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Plattierungsbad eine oder mehrere Anoden (9) angeordnet sind, die zur Elektrolyse den als Kathoden angeschlossenen Werkstücken (21) gegenüberstehen.

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