DE3236545A1

DE3236545A1 - Verfahren zum elektroplattieren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3236545A1
Application number: DE19823236545
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Huntingdon Pa. Brady; Franz R. State College Pa. Cordes; Klaus H. 1000 Berlin Gedrat; Daniel L. Riverton N.J. Goffredo; Walter 1000 Berlin Meyer; Conrad D. Spring Mills Pa. Shakley
Original assignee: Chemcut Corp
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1981-10-07
Filing date: 1982-10-02
Publication date: 1983-05-05
Also published as: AT378009B; IE822387L; US4385967A; IE54263B1; IT1196672B; JPS58136797A; IT8268174A0; ES516287A0; DE3236545C2; GB2107357A; JPH0222159B2; SE8205713L; FR2514037B1; FR2514037A1; NL8203845A; ES8402370A1; ATA367882A; SE8205713D0; CH652758A5; GB2107357B

Description

Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert

Patentanwälte

Dipl-Cbem. Dr. Dieter Weber · Dipl.-Phye. Klaus Seiften PoBtfeoh Θ145 · 82OO Wiesbaden

Deutsches Patentamt Zweibrückenstr.

8000 München·2 D-6200 Wiesbaden 1

CuBtav-Freytair-etraße ZB Telefon O β I 21 / 87 27 20

Telegnmmadreeee: WlUpatem

Postüchecki Franlcfurt/Matn β7Β3-Β02 Bank: DrtSedrler Bank AG. Wiesbaden. Kontto^Nt. 27ΘΒ07 (BLZ BIO BOO 60)

30. September 1982 S/st

File Nr. 343-82

Chemcut Corporation,

500 Science Park Road, State College, Pennsylvania 16801, USA

Verfahren zum Elektroplattieren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Priorität: Serial No. 309,180

vom 7. Oktober 1981, USA

Verfahren zum Elektroplattieren und Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Es ist bekannt, Gegenstände galvanisch mit einem Überzug zu versehen bzw. elektrolytisch zu plattieren, einschließlich Tafeln und Platten, die als gedrubkte Schaltungen bzw. Leiterplatten benutzt werden, sowie verschiedene Werkstücke im allgemeinen durch Eintauchtechniken in Tanks, schubweise. Wenn zeitliche Überlegungen und die Kontinuität der Produktion nicht kritisch sind, sind derartige Techniken sehr erwünscht.

Es ist auch bekannt, einzelne Gegenstände dadurch durch Elektroplattieren zu behandeln, daß man sie durch eine Elektrolytlösung zieht, im allgemeinen mittels Einklemmen der Gegenstände von Hand von oben mit Hilfe von Streifen bzw. Lappen oder Laschen oder Plattenenden, die aus der Elektrolytlösung nach oben herausragen. Dies hat die Nachteile der notwendigen Handtätigkeit, wobei zusätzlich die herausstehenden Streifen oder Lappen nicht elektroplattiert werden.

Für das kontinuierliche Elektroplattieren sind andere Techniken entwickelt worden, beispielsweise für das Elektroplattieren von länglichen, im wesentlichen fortlaufenden Bögen oder Bahnen, .bei denen die Herstellung, und Unterbrechung elektrischer Verbindung mit dem galvanisch zu überziehenden Material nicht auftreten. Solche Techniken betreffen'aber nicht wirklich das Problem des kontinuierlichen Elektroplattierens einzelner oder getrennter ebener Werkstücke in einem Elektrolytbad mit automatischem Fördern ohne Handverbindung oder Trennen, und eine gute elektrische und mechanische Verbindung, wenn die Werkstücke durch das Bad gefördert werden. 35

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum kontinuierlichen und automatischen Elektroplattieren von im allgemeinen flachen Werk-

-δι stücken bei ihrer horizontalen Förderung durch ein Bad, wobei die Probleme des elektrischen Verbindens und Trennens vermieden sind und ein zuverlässiges mechanisches Fördern Von Gegenständen durch das Bad vorgesehen ist.

:

Bei einem kontinuierlichen Elektroplattierverfahren, welches auf das Elektroplattieren von einzelnen oder getrennten Werkstücken gerichtet ist, sorgt die vorliegende Erfindung auf • automatischer Grundlage für ein mechanisches Fördern von

XO Werkstücken durch das Bad, und zwar durch viele mechanische Reiheneingriffe und Entkupplungen der Antriebsbestandteile, während das Werkstück immer angetrieben wird, sowie bei vielen reihenweisen elektrischen Eingriffen und Trennungen des Werkstückes, während immer eine elektrische Verbindung mit dem Werkstück aufrechterhalten ist, wen«¹ es durch das Bad gefördert wird, so daß das Werkstück immer als eine Elektrode elektrisch in Verbindung steht. Verschiedene zusätzliche Merkmale unterstützen diese allgemeine Lösung.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue Vorrichtung zum Elektroplattieren getrennter Werkstücke bei ihrer horizontalen Förderung durch ein Bad ohne Probleme mit Handverbinden und Trennen vorzusehen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen und automatischen Elektroplattieren von Werkstücken vorzusehen.

ι ■

Gegenstand dieser Erfindung ist das Lösen der vorstehenden Aufgaben durch automatisches und reihenmäßiges Ergreifen der Werkstücke mittels Kontakträder, sobald die Werkstücke hindurchbewegt werdi^n, aber im Bad eingetaucht, wobei die Räder in der Menge einf?n kontinuierlichen Antrieb der Werkstücke durch das Bad und einen kontinuierlichen Vorrat an elektrischer Energie halten, so daß die Werkstücke als Elektroden funktionieren, wenn sie durch das Bad geführt werden, wobei gleichzeitig aber die Räder einzeln und reihenmäßig mechanischen Antriebskontakt mit den Werkstücken und eine elektrische Verbindung mit denselben herstellen und unterbrechen, wenn die Werkstücke durch das Bad laufen.

ORIGINAL

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Erzeugung einer Turbulenz in der Elektrolytlösung und zum Wiederauffüllen mit Lösung.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Schaffung einer Einrichtung zum Schützen der Elektrolytsprühstrahlen vor Kontakträdern, die eine elektrische Verbindung mit den Werkstücken vorsehen.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, mit einer einfachen Einstellung für die Werkstückgröße die Möglichkeit für das Elektroplattieren verschieden groß bemessener Werkstücke vorzusehen.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Schaffung einer wirksamen Einrichtung zur Erzeugung der notwendigen elektrischen Spannung zwischen den Elektroden.

Es ist auch Gegenstand der Erfindung, geeignete und neue Einlasse und Auslässe für Werkstücke an jedem Badende ohne übermäßigen Elektrolytverlust an den Badenden vorzusehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-Schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindurigsgemäße Vorrichtung, im allgemeinen längs der Linie I-I der Figur 2,

Figur 2 einen vergrößerten und abgebrochenen Querschnitt durch einen Teil der Vorrichtung der Figur 1, im allgemeinen entlang der Linie II-II der Figur 1, wobei.die Elektrolytzuführröhre, die Werkstückfördereinrichtung und die einstellbare Halterung für die nicht angetriebene Seite des Werkstückes unter anderem klar veranschaulicht sind,

Figur 3 eine weiter vergrößerte und abgebrochene Draufsicht

-ΙΟΙ auf ein Teil eines Werkstückes, welches längs seines Fließweges gefördert wird, und zwar unmittelbar von oberhalb des Werkstückes und im allgemeinen längs der Linie III-III der Figur 2,

Figur 4 eine weitere vergrößerte Querschnittsansicht durch die Elektrolytzuführrohre über und unter dem Weg der Werkstücke durch die Vorrichtung, wobei schematisch die Turbulenz dargestellt ist, welche durch die Zufuhr von Elektrolyt zu den Werkstücken geschaffen wird, sobald diese entlang ihrem Fließweg zwischen den Zuführrohren vorbeigehen, und wobei die Ansicht der Figur 4 im allgemeinen längs der Linie IV - IV der Figur 3 genommen ist. Figur 5 eine vergrößerte und abgebrochene Querschnittsansicht durch die Vorrichtung der Figur 1 , im allgemeinen

längs der Linie V-V, wobei der Damm bzw. die Schwelle am Einlaßende der Badzone sehr gut dargestellt ist, Figur 6 eine vergrößerte und abgebrochene Endansicht der Antriebsverbindung zwischen der oberen und der unteren Dammrolle, im allgemeinen entlang der Linie VI - VI der Figur 5,

Figur 7 eine vergrößerte und abgebrochene Vertikalschnittansicht längs der Linie VII-VII der Figur 2, und zwar durch die über den Kontakträdern liegenden Abschirmungen bzw. Abdeckungen, wobei der Kontakt der Kontakträder mit dem Werkstück.dargestellt ist, welches dazwischen hindurchgeführt wird,

Figur 8 eine vergrößerte und abgebrochene Vertikalseitenansicht des'Antriebes für die Kontakträder, im allgemeinen entlang der Linie VIII-VIII der Figur 2, und Figur 9 eine abgebrochene Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX der Figur 8,.wobei das Merkmal mit der Federbelastung der Kontakträder sowie die Abschirmabwischeinrichtungen und die elektrischen Verbindungen der Abwischräder veranschaulicht sind.

Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen, die nun im einzelnen folgt, wird

-πι zunächst auf Figur 1 Bezug genommen, in welcher die dargestellte Vorrichtung allgemein mit 20· Bezeichnet ist.

Die Vorrichtung 20 hat an ihrem unteren Ende einen Sumpf 21, der durch eine untere Wand 22, linke und rechte Wände 23 und 24 und Vorder- sowie Rückwände 25 gebildet ist. Der Sumpf 21 ist der Vorratsbehälter für die Elektrolytlösung 26. Eine Vielzahl von Wärmetauschern 27 mit Wasserumwälzung ist vorgesehen, wobei geeignete(nicht gezeigte) Wassereinlaß- und Auslaßverbindungen vorgesehen sind und (nicht gezeigtes) temperaturgesteuertes Kühlwasser durch Rohrleitungen der Wärmetauscher 27 gefördert werden kann, um ohne Kontakt Flüssigkeit zu Flüssigkeit die Elektrolytlösung 26 zu kühlen. "

Eine Vielzahl von elektrisch angetriebenen Pumpen 28 ist'- im Sumpf 21 angeordnet, von denen jede einen untergetauchten Einlaß 30 und einen oberen Auslaß 31 hat.

Die Auslässe der Elektrolytpumpen sind mit oberen und unteren Elektrolytverteilern bzw. Sammlern 32 verbunden. Die Verteiler 32 versorgen obere und untere Zuführrohre 33 bzw. 34 über entsprechend zugeordnete obere und untere Elektrolyt- . leitungen 35 und 36, die ihrerseits mit zugeordneten Verteilern 32 verbunden sind* Die Verteiler 32 werden in einem oberen Tank, der allgemein mit 37 bezeichnet ist, getragen und haben Einlaß- und Auslaßendwände 38 bzw. 40 mit einer entsprechend zugeordneten geschlitzten Einlaßöffnung 41 und geschlitzten Auslaßöffnung 42 für das Werkstück und dessen Durchgang, z.B. das Werkstück W, welches in Figur 1 in Richtung des Pfeiles 44 am rechten Ende vom Einlaß 41 zum Auslaß 42 wandert.

Der Tank 37 weist zwischen den Wänden 39 und 43 einen Boden 45 auf, welcher den Boden der Badzone bildet, dessen Enden von Einlaß- und Auslaßbadzonenwänden 46 bzw. 47 umfaßt werden, und zwar mit entsprechend zugewordneten Einlaß- und Auslaßdämmen 48 und 50 (die später im einzelnen noch beschrie-

ben werden). Die Sextenwände der Badzone sind die Wände 39 und 43. Diese Seitenwände sind jeweils mit einer großen Anzahl von Überlauföffnungen 53 versehen, um ein Badfließmittelniveau 54 aufrechtzuerhalten, wie in Fig. 1 gezeigt ist. 5

Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß Elektrolyt mittels Pumpen 28 aus dem Sumpf 21 nach oben durch Ablaufleitungen 31 zu den Verteilern 32 gepumpt und dann durch Leitungen 35 und 36 Auslaufrohren 33 mit hoher Füllgeschwindigkeit zugeführt wird, und zwar sowohl zwecks Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsniveaus 54 als auch zum Schaffen einer Rührtätigkeit für den Elektrolyt, wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird. Die Auffüllgeschwindigkeit ist ausreichend hoch, so daß das Niveau 54 aufrechterhalten wird, obwohl es einen gewissen (vorzugsweise minimalen) Elektrolytverlust durch die Einlaß- und Auslaßöffnungen an den Schwellen oder Dämmen 48 und 50 gibt, sobald Werkstücke in die Badzone hineinlaufen oder diese verlassen und obgleich ein gewisser Elektrolytdurchgang durch die Öffnungen 53 in den Wänden 39 und 43 vorhanden ist und auch obwohl ein gewisser Durchgang von Elektrolyt durch zusätzliche Ausgangsöffnungen 56 vorhanden ist, die in der unteren Wand 45 des Tanks 37 vorgesehen sind. Es versteht sich, daß in der oberen Wand 57 des Sumpfes 21 große Aufnahmeöffnungen 58 vorgesehen sind, um Elektrolyt aus Öffnungen 56 aus Entleerungsöffnungen 53 usw. gut aufzunehmen .

Es versteht sich ferner, daß der Tank 37 als eine Einheit getrennt von dem Sumpf aufgebaut und auf Ständern 60 getragen ist, die von der oberen Wand 57 des Sumpfes 21 getragen sind, daß aber gegebenenfalls der Boden 45 für den Tank 37 weggelassen sein könnte, wie auch die obere Wand 57 des Sumpfes 21, wenn es erwünscht wäre, den Tank 37 und den Sumpf 21 als eine Einheit aufzubauen.

In einigen Fällen, bei denen das Auseinanderbauen periodisch zum Versetzen oder dergleichen erwünscht sein kann, kann es bevorzugt sein, die Einheiten gemäß Darstellung aufzubauen.

In anderen Fällen, bei welchen der Aufbau verhältnismäßig permanent ist, würden die Einheiten 37 und 21 als eine "einzige Einheit.ohne die Teile 45 und 57 aufgebaut. Jedenfalls kommt der Überlauf durch die Öffnungen 53 der Wände 39 und 43 in den Sumpf 21 zurück. Wenn für den Tank 37 ein Boden 45 vorgesehen ist, sind geeignete Stützen 61 für das untere, im allgemeinen rechteckige Gestell 55 vorgesehen, welches durch Seitenwände 51 und 52 und Endwände 62 und 63 gebildet ist. Das Gestellteil 49 mit den oberen Enden der Wände 51, 52, 62, und 63 wird von Seitenwänden 64 mittels geeigneter Halterungen 65 gehaltert, die über nicht dargestellte Mittel fest an den Wänden 51 angebracht sind. Die Verteilungsrohre 33 und 34 werden von den Gestellen 49 und 55 bei der dazwischen angeordneten Fließwegöffnung durch geeignete Mittel, die speziell nicht gezeigt sind, getragen. Herkömmliche Befestigungen reichen aus.

Eine untere Anodenstützstange 70 ist in Figur 2 gezeigt, und ist gemäß Darstellung zwischen vertikalen Platten 51 und 52 getragen und trägt ihrerseits gemäß Darstellung die unteren Anodenhalter 71. Auf den länglich angeordneten Haltern

71 werden die quer angeordneten unteren Anoden 72 getragen. In ähnlicher Weise hat die obere HaiterungsStange 73 von ihr abgehängte Halterungen 74, die ihrerseits obere Anodenhalter 75 tragen, von denen jede längs angeordnet ist und ihrerseits querangeordnete obere Anoden 76 trägt. Die Anoden

72 und 76 sind im allgemeinen Kupfer, wie nachfolgend noch ausführlich beschrieben wird. Die Anodenhalter 71 und 75, die Haiterungsstangen 70:und 73, die Halterungsteile 74 sowie die verschiedenen Wandteile 39, 43, 51, 62, 63, 47, 46, die Schwellen oder Dämme 48 und 50, die Rohre 33 und 34 und alle anderen für die Funktion als Anoden oder Katoden unwesentlichen Teile sind entweder aus einem nichtleitenden Material, wenn wirtschaftlich möglich, oder sind mit einer dielektrischen Beschichtung bedeckt, so daß sie während des Betriebes des Erfindungsgegenstandes nicht als Anoden oder Katioden arbeiten.

Die Anoden 72 und 76 haben durch günstige elektrische Verbindungen -82 mit geeigneten Kraftquellen gute elektrische Verbindungen über Leiter 80 bzw. 81 (die vorzugsweise, wie oben erwähnt, beschichtet sind).

Aus den Figuren 3 und 4 erkennt man, daß die Verteilungsrohre 33 und 34 Auslaßöffnungen 83 für die Zufuhr von Elektrolyt mit Rührtätigkeit zu oberen und unteren Oberflächen der Werkstücke W gemäß Darstellung haben.

. Die hohe Fließgeschwindigkeit der Elektrolytlösung durch die Verteilungsrohre 33 und 34 schafft neben dem Nachfüllen der Badzone auf das gewünschte Niveau 54 auch ein apsreichendes Umrühren für die Lösung, um im wesentlichen eine Gleichförmigkeit der Zusammensetzung und der Ladungsdichte aufrechtzuerhalten. Als Alternative könnten gegebenenfalls die Rohre 33 und 34 horizontal oder von links nach rechts mit Blick auf Figur 1 (nicht dargestellt) pendelnd hin- und herbewegt werden, entweder als separate oder zusätzliche Einrichtung

20'zur Schaffung einer Turbulenz in der Lösung, wenn dies erwünscht ist..

Gemäß Figur 5 ist der Einlaßdamm 48 zur Badzone deutlicher dargestellt, und zwar im Gleitkontakt mit einer Nut 59 in der oberen Endwand 46. Der Damm 48 weist im wesentlichen obere und untere Rollen 84 bzw. 85 auf, die sich zwischen den vertikalen Seitenwänden oder Gestellteilen 39 und 43 erstrecken, wobei die Zylinder 84 und 85 jeweils zugeordnete Wellenverlängerungen 86 und 88 aufweisen, auf denen entsprechend zugeordnete Riemenscheiben 90 und 91 getragen sind.

Die Riemenscheibe 91 wird durch ein angebrachtes Kegelrad 92 angetrieben, welches seinerseits von einem in Kämmeingriff stehenden Kegelrad 93 angetrieben ist, welches auf dem Kettenzahnrad 94 getragen ist. Das Kettenzahnrad 94 -ist durch die Kette 95 angetrieben, die ihrerseits vom Kettenzahnrad 96 angetrieben ist, und dieses ist von der Hauptantriebsstange 9 7 angetrieben, die längs einer Seite der Vorrichtung

20 verläuft. Die Riemenscheibe 91 ist mit der Riemenscheibe 90 mittels eines streckbaren Antriebsriemens 78 aus Kautschuk oder dergleichen verbunden, der in der Gestalt einer "8" angeordnet ist, wie in Figur 6 veranschaulicht ist, um einen Antrieb für den Zylinder 84 vorzusehen, d.h. in derselben Antriebsrichtung bezüglich der Förderung des Werk-.Stückes W durch den Spalt 100 zwischen den Zylindern 84 und 85 hindurch. Die Welle 86 wird gleitend in einem vertikal geschlitzten Loch 101 in der Seitenwand 39 getragen, um eine Aufwartsbewegüng der Welle 86 passend darin aufzunehmen und damit eine Aufwärtsbewegung der zylindrischen Walze 84 passend aufzunehmen, sobald Werkstücke W verschiedener Dicken durch den Spalt 100 hindurchgehen. Deshalb ist der Zylinder 84 in der Lage, sich vertikal begrenzt in Richtung des Doppelpfeiles 102 zu bewegen, wie in Figur 6 gezeigt ist. Außerdem bewirkt das elastische Teil 98 ein Zusammendrücken der Rollen 84 und 85, um eine Art Rollen, aber einen abdichtenden Eingriff am Spalt 100 aufrechtzuerhalten und den Durchgang von Elektrolylösung durch den Spalt hindurch zu verhindem. Deshalb ist das elastische Antriebsteil 98 von der Art eines Kautschukbandes, um diese Zwecke zu erreichen. Das am weitesten rechts liegende Ende der Vorrichtung bei der Betrachtung der Figur 5 ist in ähnlicher Weise mit den Wellenenden 103 und 104 versehen, mit entsprechend zugeordneten Riemenscheiben 105 und 106, die durch ein Kautschukband 107 oder dergleichen, welches auch in der Gestalt einer "8" angeordnet ist, in Antriebsverbindung stehen, obwohl das Wellenende 103 nicht separat von Kegelrädern oder dergleichen angetrieben werden muß. ·

Aus Figur 7 sieht man, daß das in Richtung Pfeil 108 von links nach rechts geförderte Werkstück W mittels gleichzeitigem Kontakt mit einer Vielzahl von oberen Kontakträdern 110 und unteren Kontakträdern 111 in dieser Richtung angetrieben wird, die im Gegenuhrzeigersinn bzw- im Uhrzeigersinn gemäß Darstellung in Figur 7 angetrieben sind. Die Kontakträder 110 und 111 haben schartige bzw. gerippte oder mit Zahnung versehene umfange 112 in Stufenaufbau, um mit

dem ,Werkstück W bei dessen Hindurchfördern einen guten elektrischen Kontakt zu schaffen. Die Räder 110 und 111 sorgen für einen Antrieb für die lineare Bewegung eines Werkstückes W, welches sich dort bei seinem Fließweg in Richtung des Pfeiles 108 bewegt, und schaffen zusätzlich elektrischen Kontakt mit dem Werkstück W, um ihm die Möglichkeit zu geben, als eine Katode zum Sammeln anodischer Ladungen von der Anode durch die Lösung zu wirken. Die Räder 110 und 111 sind in oberen und unteren Abschirmungen bzw. Abdeckungen 113 bzw.

114 umfaßt. Die Abschirmungen 113 und 114 werden auf der inneren Oberfläche der vertikalen Wand 39 getragen, die durch (nicht gezeigte) geeignete Mittel mit dieser verbunden und mit angebrachten Wischblättern 115 und 116 versehen sind, die von ihnen getragen werden, wie in Figur 2 zu sehen ist.

Deshalb erstrecken sich die Wischeinrichturigen in Strömungsrichtung des Werkstückes W von einem Ende zum anderen Ende der Badzone und dienen dazu, daß die Turbulenz der Lösung, die aus den Rohröffnungen 83 ausströmt, am Verspritzen gegen Kontaktstellen der Räder 110 und 111 mit dem Werkstück W gehindert wird . Deshalb versteht es sich, daß die Abschirmungen 113 und 114 ebenfalls zum Erreichen dieses Zweckes längs der Badzone verlaufen. Es versteht sich ferner, daß die Räder 110 und 111 aus einem Material für eine gute elektrische Leitfähigkeit mit einem dazwischen hindurchgehenden Werkstück aufgebaut sind.

Die Räder sind gemäß Darstellung in Figur 2 so gezeigt, daß jedes ein Paar von Scheiben 118 und 120 mit schartigen Kanten desselben Durchmessers aufweist, die durch eine Abstands- oder Zwischenscheibe 121 guter elektrischer Leitfähigkeit aber verringerten Durchmessers, wie dargestellt, verbunden sind. Die Räder 111 sind für die Drehung auf der Welle 117 getragen, die zur Drehung auf der Wand 39 angebracht ist, wie gezeigt, und in der Wand .125 zur Anpassung der Drehung angebracht ist, wobei geeignete Büchsen 126 vorgesehen sind.

Von der Drehwelle 117 ist ein Kollektor bzw.· Kommutator getragen, der in geeigneten, nicht leitenden Gehäuseteilen

128 und 130 getragen ist. Das am meisten links befindliche äußere Ende der Welle 117 hat gemäß Darstellung in Figur 9 ein auf dieser getragenes Kegelzahnrad 130, welches seinerseits in Kämmeingriff mit einem kämmenden Kegelzahnrad 131 steht/ Welches seinerseits von der Hauptantriebsstarige 97 für die Drehung mit dieser getragen wird. Man erkennt somit, daß die Drehung der Hauptantriebsstange 97 den Kommutator 127 und das Kontaktrad 111 dreht. Der Aufbau des Kommutators 127 kann verschiedene herkömmliche Formen annehmen, und er wirkt so, daß seine Drehung an den Bürsten 132 und 133 vorbei, die durch im Stützteil 130 angeordnete Federn 134 federnd dagegen angebracht sind, kathodische Ladung dem Rad 111 zuführt, weil die Bürsten 132, 133 zweckmäßig mittels Leitungen 135 elektrisch mit einer geeigneten Kraftquelle verbunden sind. Ein auf der Welle 117 zur Drehung mit dieser getragenes Stirnrad 136 treibt ein im Kämmeingriff stehendes Stirnrad 137 an, welches seinerseits einen Kommutator 138 auf seiner Welle 140 sowie ein Kontaktrad 110 antreibt, welches auf der Welle 140 angebracht ist. Der Kommutator 138 ist in ähnlicher Weise mit federbelasteten Bürsten versehen, steht in geeigneter elektrischer Verbindung, wie dargestellt, für die gleiche Drehung der Räder 110 und für ihr elektrisches Beladen, um als Kathode zu wirken.

Um die Anpassung an Werkstücke W unterschiedlicher Dicken vorzusehen, sind die Räder 110 so angebracht, daß sie sich beschränkt vertikal bewegen können. Zu diesem Zweck ist die Welle 140 nicht in einer Büchse in der vertikalen Platte getragen, sondern ein längliches Loch 141 mit Spiel ist vorgesehen, um die vertikale beschränkte Bewegung der Welle 140 darin in.Richtung nach oben passend aufzunehmen. Eine Büchse 142 wird auf der Welle 140 zur Drehung derselben darin getragen, die Büchse 142 ist aber mittels einer Feder 143 federnd nach unten gedrückt, wobei die Feder 143 ihrerseits in einem Blindloch 144 an ihrem oberen Ende fest in einer starren Halterung 145 befestigt-ist, die auf der vertikalen Seitenwand 39 getragen ist. Ebenso ist ein Loch 146 mit Spiel in der vertikalen Wand 125 vorgesehen, um das beschränkte,

vertikale Aufwärtskippen der Welle 140 passend aufzunehmen. In ähnlicher Weise kann die Büchse 147 gegebenenfalls etwas lose eingepaßt sein (nicht dargestellt), um diese winkelige Aüfwärtsbewegung des am weitesten rechts befindlichen Endes der Welle 140 zur Anpassung an unterschiedliche Dicken von Werkstücken passend aufzunehmen.

Man sieht also, daß jedes Kontaktrad 110 oder 111 in der bevorzugten Ausführungsform mit seiner eigenen Kraftquelle versehen ist. Es wird ferner bemerkt, daß die Leitungen 135 zwar die Bürsten 132 und 133 elektrisch mit einem geeigneten Anschluß verbinden, ihrerseits aber durch eine geeignete Leitung 150 mit einer Kraftquelle verbunden sind. Eine solche Kraftquelle ist im allgemeinen ein Wechselstromnetzgerät, welches über einen Gleichrichter zur Umwandlung der angelegten Spannung in Gleichstrom versorgt wird.

Figur 8 zeigt, daß ein geeigneter Motor 151 die Antriebsstange 97 antreibt, auf welcher die Zahnräder 131 montiert sind.

Die Antriebsstange ist in einer Büchse 152 gelagert, die bei 153 am Maschinengestell 125 angebracht ist. Man erkennt, daß die Zahnräder 131 mit geeigneten Abstandsteilen 154 versehen sind. Diese Abstandsteile, die Zahnräder 131 und die Antriebsstange 97 können vorzugsweise gemäß der Lehre der US-Patent- schrift 4,015,706 aufgebaut sein. Dies ermöglicht insbesondere die Verbindung verschiedener Bausteine der Vorrichtung 20 aneinander als bausteinartige Einheiten oder Baukasteneinheiten. Zu diesem Zweck kann der Montageblock 155 an seinem am weitesten rechts liegenden Ende der Einheit gemäß Darstellung in Figur 1 mit einer Vielzahl von Gewindelöchern 156 versehen sein, gegebenenfalls zur Verwendung eines (nicht gezeigten) mit Gewinde versehenen Verbindeteils zum Verbinden des Montageblockes 155 mit den Montagelöchern eines nächsten (nicht gezeigten) benachbarten Bausteins oder Moduls.

In ähnlicher Weise sind auch am linken Ende der Vorrichtung der Figur 1 Montagelöcher 157 dargestellt, die wiederum der Aufnahme eines mit Gewinde versehenen Verbindeteils aus dem (nicht gezeigten) Montageblock des nächst benachbarten Bau-

Steines dienen. Auch die rechten und linken Enden (beziehungsweise) der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung, insbesondere auf den äußeren vertikalen Gestellteilen, wie z.B. 125, können mit Paßstift- und Lochteilen 158 bzw. 160 zur Aufnahme bzw. zum Einstecken für das Ausfluchten benachbarter Bausteine versehen sein. Zu diesem Zweck wird gegebenenfalls die Lehre nach der US-Patentschrift 4,015,|06 benutzt.

Unter BQguepahiae at|f das am weitesten .frechfcg angeordnete En-

de des Werkstückes (W, wie in Figur 2 dargestellt ist, sieht man, daß eine allgemein mit 161 bezeichnete Werkstückhalterung verwendet wird, die für einen Gle'iteingriff des rechten Endes des Werkstückes W gemäß Darstellung in Figur 2 ausreicht, sobald das Werkstück W durch eine Schiene oder Nut 163 darin gleitet. Die Nut 163 ist in einem länglichen Teil 164 angeordnet, das im wesentlichen vom Eingangs- zum Ausgangsende der Badzone zwischen den Dämmen.48 und 50 parallel zum Fließweg der Werkstücke zur Vorrichtung verläuft. Das längliche Stützteil 164 ist vertikal an der gewünschten Stel-Ie durch ein vertikales Stützteil 165 gelagert, welches seinerseits von einer horizontalen Halterung 166 abhängt, die von der oberen Platte 167 in einem geschlitzten Loch 168 desselben getragen.wird. Eine geeignete Flügelschraube und ein mit Gewinde versehenes Teil 170 dienen dem Eingriff in dem geschlitzten Loch 168 und ermöglichen die einrichtbare Einstellung der Halterung 161 zur Handhabung von Karten oder plattenartigen Teilen geringer Breite bis zu Karten großer Breite zwischen den Enden 170 und 171 des Schlitzes 168.

Es sei bemerkt, daß die angetriebenen Kontakträder am Einlaßende der Maschine (wie in Fig. 2 dargestellt ist) zwischen dem Einlaßschlitz 41 und dem Damm 48 sowie dem Auslaßende der Maschine zwischen dem Damm 50 und dem Schlitz 42 sowie zwischen den Dämmen 48 und 50, wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, angeordnet sind. Es wird bemerkt, daß es in einigen Fällen erwünscht sein kann, daß die den Kontakträdern am Einlaß- und Ausgangsende der Maschine zugeführte elektrische Energie anders sein kann als die auf

-σοι die Kontakträder in der Badzone aufgebrachte Energie und daß die getrennte Kraftquelle für jedes Kontaktrad, wie beispielsweise in Figur 8 beschrieben ist, eine solche individuelle Behandlung erlaubt, sogar für einzelne bzw. unabhängige Kontakträder. In den meisten Fällen wird jedoch die den Kontakträdern in der Badzone zugeführte Energie so eingestellt, daß dieselbe Stromdichte für alle Kontakträder in der Badzone erreicht wird. In ähnlicher Weise können unterschiedliche Einstellungen eine Eintrittsflächenstromdichte für die Kontakträder am Eintrittsende der Vorrichtung erreichen, und es kann sogar eine andere Stromdichte an der Austrittstlache durch geeignete elektrische Quellen erreicht werden.

Zum Herausfiltern von Verunreinigungen oder dergleichen kann ein (nicht gezeigter) Filter vorzugsweise im Sumpf 21 vorgesehen sein. Ein Beispiel eines zweckmäßigen Filters kann der in der US-Patentschrift 3,776,800 beschriebene entfernbare Filter sein, wobei auf den Inhalt dieser US-Patentschrift Bezug genommen wird. Es wird auch bemerkt,'daß die Kühlflüssigkeit ( die im allgemeinen, nicht aber in jedem Falle Wasser ist), welche durch die Wärmetauscherschlangen 27 gefördert wird, gegebenenfalls mit geeigneten Thermostatsteuerungen (die nicht gezeigt sind) versehen sein kann.

Oben wurde der Wunsch nach dem Aufbau verschiedener Teile des Gerätes geäußert, die mit der Elektrolytlösung in Berührung kommen können, entweder aus einem dielektrischen Material oder zum Beschichten dieser Gerätebestandteile mit einem nichtleitfähigem Überzug, und es versteht sich, daß dies überall dort durchgeführt wird, wo es möglich ist, dies ist nur der Erreichung des erfindungsgemäßen Zweckes unterworfen, des Elektroplattierens, vorzugsweise von der Anode zu den kathodischen Werkstücken. In ähnlicher Weise werden nicht metallische Bestandteile, wie z.B. die Antriebsstangen usw., überall dort benutzt, wo esmöglich ist.

Es wird auch bemerkt, daß die elastische Befestigung für die oberen Kontakträder 110, wie in Fig. 9 beschrieben und in

der entsprechenden Beschreibung erläutert ist j benutzbar ist, und zwar nicht nur zur passenden Aufnahme von Platten oder anderen Werkstücken W unterschiedlicher Dicken sondern auch für die Möglichkeit eines kontinuierlichen Betriebes selbst dann, wenn es ein Aufbauen durch elektrolytische Abscheidung von Metall auf den Umfangen der Kontaktteile der Kontakträder

.110 und 111 gibt.

Zwar sind die hier beschriebenen Anoden Kupferstäbe oder -stangen 72 und 76, die quer zur Maschine verlaufen, es können aber auch andere Techniken für den Aufbau von Anoden verwendet werden. Beispielsweise ist es bekannt, Kupferkugelkörbe als Anoden zu benutzen, wobei die Körbe elektrisch mit einer geeignete Quelle verbunden sind und die elektrische Energie durch Nachbarkontakt zwischen den ^pferkugeln von einer zur anderen übertragen wird und daß die Kupferkugeln deshalb als Anoden wirken. Beispielsweise könnte ein Titankorb mit verschiedenen Schichten von Kupferkugeln unter dem Werkstück anstelle der Stangen oder Stäbe 72 benutzt werden, wobei in einem anderen Titankorb über dem Werkstück Kugeln sind anstelle der Kupferstäbe 76. Ein Vorteil dabei wäre das leichte Austauschen von Kupferkugein, da sie während des Elektroplattierprozesses schlechter werden, und zwar lediglich durch Fallenlassen weiterer Kugeln in den Korb hinein, statt daß das Ersetzen von vielleicht unbequem angeordneten Anodenstäben oder -stangen 76 und 72 erforderlich wäre.

Man erkennt, daß zum Optimieren des Prozesses mit elektrolytischer Abscheidung verschiedene Optimalverfahrensbedingungen benutzt werden können. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, ein Pestbrennen der Kontakträder auf den Werkstücken zu vermeiden, ist die elektrolytische Abscheidung möglichst gleichmäßig beim Abscheiden von Kupfer auf den Werkstücken. Hierfür sollte eine hohe Fließgeschwindigkeit und eine hohe Elektrolytnachfüllgeschwindigkeit realisiert werden. Außerdem versteht es sich zwar, daß das Wesen dieser Erfindung das elektrolytische Abscheiden im allgemeinen ist, wobei gedruckte Schaltungen oder Leiterplatten und dergleichen mit Kupfer

überzogen werden, es versteht sich aber, daß die Anoden Kupfer sind. Wenn die elektrolytische Abscheidung Kupfer ist, ist das Bad im allgemeinen eine Lösung aus Kupfersulfat, Schwefelsäure und geeigneten und bevorzugten Additiven, um die gewünschte Ampere/Fläche an Kupferabscheidung oder aufgebrachte Dichte zu erreichen. Auch sollten verschiedene andere Faktoren, wie z.B. die Umwälzgeschwindigkeit und die Temperatur des Bades für ein optimales elektrolytisches Abscheiden gesteuert werden. Außerdem sollten andere Parameter, IQ wie z.B. der Anoden/Kathoden-Trennabstand betrachtet und für die Werkstücke gewährleistet werden, auf denen die Überzüge aufgebracht werden sollen. Weiterhin sollten sogar die relativen Flächen von Anode zu Kathode berücksichtigt und optimiert werden.

· Es versteht sich aus dem Vorstehenden, daß verschiedene Modifikationen bei Einzelheiten des Aufbaues vorgenommen werden können, sowie auch bei der Benutzung und dem Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und daß dies alles im Geist und Rahmen der durch die Ansprüche definierten Erfindung liegt.

-SB-Leerseite

Claims

P atentan spr iic he

Verfahren zum Elektroplattieren einzelner, im allgemeinen ebener Werkstücke, eines nach dem anderen in kontinuierlicher Weise, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolytlösungsbad vorgesehen wird, feine elektrische Spannung erzeugt und durch Elektroden in der Lösung dieser ■zugeführt wird, Werkstücke in einer kontinuierlichen, im allgemeinen horizontalen Bewegung durch das Bad gefördert werden, während die Werkstücke in einer im allgemeinen horizontalen Lage gehalten werden, während die Werkstücke kontinuierlich durch das Bad gefördert werden, sie zwischen gegenüberliegenden Kontakträdern längs einer Seite des Fließweges in Kontakt gebracht werden, die Werkstücke automatisch und reihenmäßig bei ihrer Förderung längs des Weges mit den Rädern in Eingriff kommen, während durch auotmatisches und reihenmäßiges Anklemmen elektrische Verbindung zwischen den Rädern und den Werkstücken geschaffen wird, und daß automatisch und reihenmäßig die Werkstücke von den Rädern freigegeben

■ werde«, gQ^ald die Werkstücke längs des Weges gefördert werden, während die Werkstücke automatisch und reihenmäßig von der elektrischen Verbindung mit den Rädern freigegeben werden, wenn sie längs des Weges gefördert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

■ eine elektrische Spannung erzeugt wird, wodurch die Kontakträder kathodisch sind, und daß Kupferanoden in dem Bad vorgesehen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung kontinuierlich umgerührt wird, während Lösung nachgefüllt wird, und zwar durch kontinuierliches Fördern von Elektrolytlösung zu dem Bad an Stellen in dem Bad über und unter dem Weg der Werkstücke durch daö Bad, während fortlaufend Elektrolyt aus dem

Bad überläuft, gefolgt von der Förderung übergeflüssenen Elektrolyten zur Umwälzung.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrische Spannung zwischen den Elektroden dadurch erzeugt wird, daß separat auf jedes Kontaktrad eine Ladung aufgebracht wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Bilden einer Badzone aus Elektrolytlösung, Fördereinrichtungen zum Fördern einzelner ebener Werkstücke durch die Badzone in einer kontinuierlichen Bewegung längs eines im allgemeinen horizontalen Fließweges, der in der Badzone untergetaucht ist, wobei die Werkstücke sich im allgemeinen in horizontaler Lage befinden, Anoden-Elektroden-Einrichtungen in der Badzone, Kathoden-Elektroden-Einrichtungen in der Badzone und durch Einrichtungen zum Erzeugen einer elektrischen Spannung zwisehen der Anoden-Elektrode und der Kathoden-Elektrode, wobei die Fördereinrichtung eine Vielzahl von kontinuierlich angetriebenen Kontakträdern aufweist, die längs des Fließweges angeordnet sind, wobei die Räder eine der Elektrodeneinrichtungen aufweisen und ferner Mittel aufweisen zum (a) automatischen und reihenmäßigen Ergreifen der Werkstücke zum Fördern derselben längs des Weges und zum automatischen und reihenmäßigen Freigeben, wenn sie längs des Weges gefördert werden, und (b) automatischen und reihenmäßigen Einklemmen für elektrische Verbindung mit den Werkstücken sowie automatischen und reihenmäßigen Freigeben der Werkstücke von der elektrischen .Verbindung, wenn sie längs des Weges gefördert werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder die Kathoden sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder obere Räder und untere Räder aufweisen, die

—if-

zum Ergreifen der sich dazwischen hindurchbewegenden Werkstücke gegenüberliegend aufeinander zudrückbar sind, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die Bewegung der Räder voneinander fort nach Aufnahme der Werkstücke dazwischen passend aufzunehmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder nur längs einer Seite des Weges angeordnet sind und daß Werkstückhaiterungseinrichtungen längs der anderen Seite des Weges angeordnet sind zum Stützen der anderen Seite der Werkstücke, wenn diese längs des Weges laufen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum einrichtbaren Einstellen der Haiterungseinrichtungen an verschiedenen Positionen längs des Weges für die Räder, um Werkstücke verschiedener Breiten passend aufzunehmen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtungen ein Gleitteil kanalförmigen Auf·*- baues aufweisen für die gleitende Aufnahme von Werkstückkanten darin.
1t. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß kombinierte Einrichtungen in der Badzone vorgesehen sind, um kontinuierlich sowohl die Elektrolytlösung umzurühren als auch nachzufüllen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Einrichtungen Elektrolytförderrohre in der Badzone über und unter dem Weg aufweisen, und zwar mit öffnungen längs der Rohre, welche zu dem Weg hin gerichtet sind.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierten Einrichtungen Elektrolytförderrohre in der Badzone aufweisen, die längs des Fließweges angeord-

net sind, mit Elektrolytabgabeöffnungen längs der Rohre, daß Elektrolytüberlaufeinrichtungen derart angeordnet sind, daß sie eine obere Grenze für die Badzone für den Ablauf überschüssigen Elektrolyts bilden, und daß ein Elektrolytsammelsumpf vorgesehen ist zur Aufnahme des aus der Badzone abgelaufenen, überschüssigen Elektrolyts, einschließlich Einrichtungen zum Umwälzen des Elektrolyts aus dem Sumpf zur Badzone.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher in dem Sumpf zum Kühlen des Elektrolyten.
15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytzuführeinrichtung in der Badzone vorgesehen ist zum Zuführen von Elektrolyten, daß Kontakträder längs einer Seite des Fließweges angeordnet sind, mit Abschirmungen versehen sind, die im wesentlichen die Räder vollständig gegen den Hauptteil der Badzone abschirmen, außer einer geschlitzten öffnungseinrichtung zur passenden Auf-

2Q nähme des Durchganges von Werkstücken, die dort hindurchlaufen, und daß Abwischeinrichtungen längs der geschlitzten öffnungen vorgesehen und von den Abschirmungen für den Gleiteingriff und das Abwischen längs Werkstücken getragen sind, die längs des Weges gefördert werden, zur Beschränkung des Kontaktes der Räder mit Elektrolyt, welcher aus der Zuführeinrichtung zugeführt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Badzone mit einer Dammeinrichtung am Einlaß- und Auslaßende des Fließweges vorgesehen ist, daß die Dammeinrichtung an mindestens einem Ende ein Paar.von drehbaren Rollen aufweist, die quer zum Fließweg angeordnet sind, um den Durchgang der Werkstücke dazwischerroassend aufzunehmen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche elastisch das Rollenpaar zum Abdichteingriff der Werkstücke zwischen den Rollen zusammendrücken, um den Durchgang von Elektrolyt zwischen den Rollen zu beschränken.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung für die Rollen vorgesehen ist, die für eine Rolle in dem Paar auch die Einrichtungen zum Zusammendrücken der Rollen und des Paares aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakträder längs einer Seite des Fließweges sowie über und unter dem Weg angeordnet sind, Radantriebsteile für die Kontakträder sowie Einrichtungen vorgesehen sind für die körperliche Isolierung der Radantriebsteile gegen den in der. Badzone befindlichen Elektrolyten, und daß gemeinsame Antriebseinrichtungen mechanisch die Verbindung mit den Antriebsteilen schaffen, wobei die Generatoreinrichtung separate Generatoreinrichtungen für jedes Kontaktrad aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodeneinrichtungen über und unter dem Fließweg, im wesentlichen vollständig längs des Weges in der Badzone angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch' gekennzeichnet, daß die .Anodeneinrichtungen Kupferstäbe bzw. -Stangen aufweisen/ die quer zum Fließweg angeordnet sind, und daß nicht leitende Änodenstützeinrichtungen zur Halterung der Stäbe oder Stangen vorgesehen sind.

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