DE3027751A1

DE3027751A1 - Vorrichtung zum galvanischen metallisieren von substraten

Info

Publication number: DE3027751A1
Application number: DE19803027751
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Chem. Dr. 8021 Neuried Flögel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE3027751C2

Description

Vorrichtung zum galvanischen Metallisieren von Substraten.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum galvanischen Metallisieren von Substraten mit einem Halterahmen zum stabilen Halten der Substrate im Elektrolyten und Ankontaktieren an der Kontaktschiene (Kathode).
Es ist bekannt, zu galvanisierende Teile an die Kontaktschiene anzuklemmen, um sie durch einen Elektrolyten hindurchführen zu können. Dabei erhält man aber keine gleichmäßige Metallverteilung über die Oberfläche des zu galvanisierenden Teiles. Wird eine sehr gleichmäßige Metallverteilung gewünscht, dann müssen entsprechende Vorrichtungen angefertigt werden, um die Stromverteilung und besonders die Kanteneffekte zu beeinflussen. Als Kanteneffekt bezeichnet man den stärkeren Netallaufbau auf Rändern und Strukturkanten des zu galvanisierenden Werkstückes.
Bei der galvanoplastischen Nickel-Abscheidung auf Glassubstraten sind für einen bestimmten Anwendungszweck die Anforderungen an die galvanoplastische Nickelabscheidung in Bezug auf innere Spannung und Homogenität der Nickelschicht sehr hoch. Diesen Anforderungen entspricht z. B.
ein Nickel-Sulfamat-Elektrolyt. Bei einer Schichtdicke von ca. 100 /um wird eine völlig plane Nickelschicht verlangt, die während der Galvanisierzeit gut auf den Aufdampfschichten haftet. Die Oberflächenrauhigkeit darf z. B. 4 um nicht überschreiten. Bei einem derartigen Verfahren kommt es darauf an, eine geforderte Schichtdicke von 90 bis 110 /um über den gesamten Nutzen zu erreichen. Die geforderte Metallverteilung asurde mit den herkömmlichen Klemmvorrichtungen auf den Substraten nicht vollständig erreicht, so daß ein beachtlicher Prozentsatz der hergestellten Formteile verworfen werden mußte. Darüber hinaus mußte die Klemmvorrichtung nach zwei- bis dreimaliger Verwendung abgeätzt werden, da sich auf dem Teil, das in das Bad eintauchte, Nickel abgeschieden hatte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs definierte Vorrichtung zu schaffen, die eine möglichst gleichmäßige Metallverteilung auf dem Substrat gewährleistet und eine leichte Handhabung durch angelerntes Bedienungspersonal ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein vorzugsweise u-förmiger Profilrahmen aus beständigem, nichtleitendem Material zur Aufnahme von ein oder mehreren Substraten vorgesehen ist, den oben die leitende Kontaktschiene und parallel dazu ein nichtleitender Substratanschlag überbrücken, daß ferner zwischen der Kontaktschiene und dem Substratanschlag Klauen zum Ankontaktieren der Substrate befestigt sind, daß außerdem oben an der Kontaktschiene zum leitenden Befestigen des Rahmens verstellbare Halterungen angebracht sind und daß die für die Aufnahme der Substrate dienende Innenseite des Profilrahmens an der Vorder- und Rückseite teilweise durch Blenden abgedeckt ist. Auf diese Weise wird eine Steigerung der Ausbeute durch bessere Metallverteilung auf der Substratoberfläche von z. B. 75 bis 80 5'o auf 100 % erreicht. Darüber hinaus ist die Qualität und Ausbeute von der Badgeometrie weitgehend unabhängig. Die Galvanisiervorrichtung nach der Erfindung ist leicht zu bestücken, robust und gut zu handhaben. Sie zeichnet sich ferner durch eine einfache Bauweise und lange Lebensdauer aus. Alle Arbeitsschritte können in der Vorrichtung vorgenommen werden. Da alle Teile der Vorrichtung, die in den Elektrolyten eintauchen, aus gegenüber dem Elektrolyten bestandigem, nichtleitendem Material bestehen, findet eine Niildabscheidung von Metall nicht statt. Die Vorrichtung kann daher nach dem Galvanisieren sofort wieder verwendet werden.
Der Substratanschlag setzt sich leistenförmig an den Seitenwänden und am Boden des Profilrahmens fort. Am Boden des Profilrahmens sind in geri.ngem Abstand von dem Substratanschlag Stifte vorgesehen, die ein Wegrutschen der vorzugsweise Rücken an Rücken eingelegten Substrate verhindern.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in den Seitenteilen und im Boden des Profilrahmens durchgehende Bohrungen vorgesehen, deren Achsen in der Ebene der Substrate liegen. Ferner ist der Rahmen mit einem breiten Abschirmrand versehen. Dadurch ist gewährleistet, daß der Elektrolyt und Reinigungslösungen gut abfließen können und beim Galvanisieren der Elektrolytaustausch nicht behindert wird. Der breite Abschirmrand verhindert ferner ein Eindringen von Strotlinien durch die Bohrungen oder Löcher.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontaktierklauen, die ein spitzes und ein stumpfes Ende aufweisen, auf ihrer Innenseite mit selbstklebender, strukturierter Metallfolie, vorzugsweise Kupferfolie, überzogen und elastisch an den Substraten befestigt. Es können somit nichtleitende Klauen Verwendung finden, die nur auf der zum Kontaktieren wichtigen Oberfläche mit Metallfolie beklebt sind. Das spitze Ende wird zum Kontaktieren der Substratoberfläche verwendet. Es läßt sich nach dem Galvanisieren wieder gut abheben.
Um eine elastische Befestigung der Kontaktierklauen an den bruch empfindlichen Substraten zu gewährleisten, werden die Kontaktklauen mit einer Schraube mit Silikongummiunterlagscheibe an Substrat und Kontaktschiene befestigt.
Die elastische Silisongummischeibe verhindert, daß die Substrate bei zu stark angezogener Schraube springen.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Abschnitt einer Kontaktschiene mit einer Kontaktierklaue, Anschlagschiene und Substrat, Figur 2 die Kontaktierung in der Seitenansicht zwischen der Kontaktschiene, der Kontaktierklaue und zwei Substraten und Figur 3 in perspektivischer Darstellung einen Profilrahmen nach der Erfindung.
Ein vorzugsweise u-förmiger Profilrahmen 1 ist oben mit der leitenden Kontaktschiene (Kathode) 2 und einem parallel dazu verlaulenden Substratanschlag 3 überbrückt. Wie aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, sind zwischen der Kontaktschiene 2 und dem Substratanschlag 3 Klauen 4 zum Ankontaktieren von Substraten 5 be.'.estigt. Die Kontaktierklauen 4 sind nichtleitend und auf.der zum Kontaktieren wichtigen Oberfläche mit einer Metallfolie 6 beklebt. Als elastische Zwischenlage zwischen Schraubenköpfen 7 und den Klauen dienen federnde Unterlegscheiben 8. Die Klauen 4 werden auf den Schrauben mit Muttern 9 festgehalten.
An der Kontaktschiene 2 ist eine höhenverstellbare Halterung 10 aus vorzugsweise rostträgem Stahl vorgesehen. Sie dient zum Befestigen an der Warenstange und als Stromleitschiene. Durch die Höhenverstellbarkeit kann so unterschiedlichen Abständen zwischen Kontaktschiene und Badniveau Rechnung getragen werden.
An den Seitenwänden und am Boden des Profilrahmens ist der Substratanschlag mit 11 bezeichnet. Stifte 12 ver- hindern ein Wegrutschen der Substrate. In den Seitenw&nden sind Löcher 13 und im Boden des Profilrahmens Löcher 14 vorgesehen. Damit wird eine ausreichende Badbewegung und ein guter Abfluß für Spülwasser gewährleistet.
Vorder- und Rückseite des Rahmens enthalten Gewindebohrungen 15 zum Befestigen der Blenden 16. In der Figur 3 wurde die vordere Blende 16 weggelassen, um den Einblick in den Profilrahmen nicht zu verdecken. Ein breiter Abschirmrand 17 verhindert das Eindringen von Stromlinien durch die Bohrungen bzw. Löcher.
Der Profilrahmen nach der Erfindung kann zur Aufnahme eines oder mehrerer Substrate konstruiert sein. Beim gleichzeitigen Galvanisieren von geradzahligen Substraten, z. B. vier, werden jeweils zwei mal zwei Substrate Rücken an Rücken in den Profilrahmen eingesetzt.
Der Profilrahmen nach der Erfindung kann auch von angelerntem und unerfahrenem Personai leicht gehandhabt werden. Nach dem Bestücken des Profilrahmens mit z. B. vier Substraten erfolgt das Einhängen des Rahmens in den Elektrolyten. Nach der galvanoplastischen Abscheidung des Metalls sind die Substrate nach dem Lösen der Kontaktierklauen leicht aus dem Profilrahmen zu entnehmen.
Ohne Zwischenbehandlung steht der Profilrahmen sofort für einen neuen Arbeitsgang zur Verfügung.
5 Patentansprüche 3 Figuren

Claims

PatentansDrüche.

1 Vorrichtung zum galvanischen Metallisieren von substraten mit einem Halterahmen zum stabilen Halten der Substrate im Elektrolyten und Ankontaktieren an der Kontaktschiene (Kathode), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein vorzugsweise u-förmiger Profilraimen (1) aus beständigem, nichtleitendem Material zur Aufnahme von ein oder mehreren Substraten (5) vorgesehen ist, den oben die leitende Kontaktschiene (2) und parallel dazu ein nichtleitender Substratanschlag (5) überbrücken, daß ferner zwischen der Kontaktschiene und dem Substratanschlag Klauen (4) zum Ankontaktieren der Substrate befestigt sind, daß außerdem oben an der Rontaktschiene zum leitenden Befestigen des Rahmens verstellbare Halterungen (io) angebracht sind und daß die für die Aufnahme der Substrate dienende Innenseite des Profilrahmens an der Vorder- und Rückseite teilweise durch Blenden (16) abgedeckt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -K e n n z e i c h n e t , daß sich der SubstratanscE,lag (3) leistenförmig (11) an den Seitenwänden und am Boden des Profilrahmens fortsetzt und am Boden des Profilrahmens in geringem Abstand von dem Substratanschlag Stifte (12) vorgesehen sind, die ein Wegrutschen der vorzugsweise Rücken an Rücken eingelegten Substrate verhindern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Seitenteilen und im Boden des Profilrahmens durchgehende Bohrungen (13, 14) vorgesehen sind, deren Achsen in der Ebene der Substrate liegen, und daß der Rahmen mit einem breiten Abschirmrand (17j versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktierklauen (4), die ein spitzes und ein stumpfes Ende aufweisen, auf ihrer Innenseite mit selbstklebender strukturierter Metallfolie (6), vorzugsweise Kupferfolie, überzogen und elastisch an den Substraten befestigt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die durchbohrten Kontaktierklauen (4) mit einer federnden Unterlegscheibe (8), z. B. aus Silikongummi, an Substrat (5) und Kontaktschiene (2) befestigt (7, 9) sind.