DE4016236C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Behandeln in ein Medium eingetauchter Leiterplatten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Behandeln in ein Medium eingetauchter LeiterplattenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung und/
oder Behandlung in ein Medium eingetauchter Leiterplatten
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung
hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Bei industriellen Verfahren zum Bearbeiten und/oder Behandeln
in ein Medium eingetauchter Leiterplatten ist es
häufig erforderlich, zur Intensivierung des Verfahrens eine
Relativbewegung zwischen dem Medium und den Leiterplatten
zu erzeugen. Diese Relativbewegung hat den Zweck, den
Kontakt zwischen miteinander reagierenden oder aufeinander
einwirkenden Elementen zu verbessern.
So sollen bei der Herstellung von Leiterplatten während der
naßchemischen Prozesse sowie bei thermischen Behandlungen
die jeweiligen Lösungen oder Schmelzungen gezielt auf die
Leiterplattenoberfläche sowie durch die Bohrungen in den
Leiterplatten gefördert werden. Zu diesem Zweck werden
beispielsweise die Leiterplatten in den jeweiligen Medien
mechanisch durch Exzenter, Vibratoren oder Rüttler bewegt.
Bei anderen bekannten Verfahren wird das jeweilige Medium
durch Pumpen- und Düsensysteme auf die Leiterplattenoberfläche
aufgebracht und durch die Bohrungen in der Leiterplatte
hindurchgeführt.
Beispielsweise sind aus der FR-PS 1 465 665 ein Verfahren
und eine Vorrichtung für die elektrolytische Behandlung von
Gegenständen in einem Bad bekannt. Bei diesem Verfahren
werden während des Elektrolyseprozesses die zu behandelnden
Gegenstände selbst zu Schwingungen angeregt. Darüber hinaus
kann in dem Bad ein zusätzliches Schwingungselement vorgesehen
sein, um Schwingungen in dem Bad zu erzeugen.
Insofern bei diesem Verfahren die zu behandelnden Objekte
in Schwingungen versetzt werden, hat das Verfahren den
Nachteil, daß die Schwingungen in dem Bad nicht gezielt auf
die zu behandelnden Objekte ausgerichtet werden können,
sondern von diesen selbst ausgehen. Insofern bei diesem
Verfahren Schwingungen in dem Bad durch ein zusätzliches
Schwingungselement erzeugt werden, ist nachteilig, daß die
Intensität dieser Schwingungen an den einzelnen zu behandelnden
Gegenständen sehr unterschiedlich ist, je nachdem
wie weit diese von dem zusätzlichen Schwingungselement
entfernt sind. Außerdem werden die dem zusätzlichen Schwingungselement
zugewandten Seiten der zu behandelnden Gegenstände
und deren dem zusätzlichen Schwingungselement abgewandte
Seiten unterschiedlich behandelt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 31 05 313 A1 ist ein
Verfahren zur Behandlung von Leiterplatten mit Säuren oder
Laugen oder galvanischen Prozessen bekannt. Dabei werden
die Leiterplatten während der Behandlung zum Abtrennen von
Gasbläschen von deren Oberfläche mit relativ hoher Frequenz
gerüttelt. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es
nicht geeignet ist, in dem Medium gezielte, auf den zu behandelnden
Körper gerichtete Bewegungs- und/oder
Strömungsimpulse zu erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges
Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, mit denen eine gezielte und sehr wirksame Inkontaktbringung
der miteinander reagierenden Elemente erzielt
werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens
durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich
der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Leiterplatte
in dem Medium zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden
flächigen Bauelementen angeordnet, denen jeweils eine
schwingungsfähige Halterung zugeordnet ist. Die beiden
Halterungen werden zum Schwingen angeregt und übertragen
ihre Schwingungen auf die flächigen Bauelemente. Bei diesen
flächigen Bauelementen kann es sich beispielsweise um
Membranen handeln. Sie werden jedoch nicht durch die Leiterplatten
selbst gebildet.
Durch die Kopplung der flächigen Bauelemente mit dem Medium
werden in dem Medium Schwingungen erzeugt, die auf beiden
Seiten einer zwischen zwei flächigen Bauelementen angeordneten
Leiterplatte eine Transport- und/oder Strömungsbewegung
in Richtung auf die Leiterplatte hervorrufen.
Die flächigen Bauelemente werden bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren vorzugsweise zu Schwingungen im Tonfrequenzbereich,
insbesondere im unteren Tonfrequenzbereich, angeregt.
Dies geschieht mit besonderem Vorteil durch periodisch
auf die flächigen Bauelemente einwirkenden Kräfte.
Um gleichbleibende Bedingungen bei der Behandlung der
Leiterplatten sicherzustellen, wird das Medium im Bereich
der Leiterplatte umgewälzt.
Zur Durchführung elektrochemischer Prozesse wird in dem
Medium ein elektrisches Feld bzw. ein elektrischer Strom
erzeugt, und die mindestens eine Leiterplatte wird als
Elektrode geschaltet.
In bestimmten Fällen kann es dabei vorteilhaft sein, daß
zumindest ein flächiges Bauelement als Elektrode geschaltet
wird.
Wie weiter unten detailliert dargelegt werden wird, läßt
sich das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich bei
verschiedenen Arten der elektrolytischen und/oder elektrophoretischen
Behandlung von Leiterplatten vorteilhaft
einsetzen.
Zur Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens wird die
mindestens eine Leiterplatte während der Behandlung und/
oder Bearbeitung zwischen den parallel zur Transportrichtung
der Leiterplatte angeordneten flächigen Bauelementen
hindurchbefördert.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist charakterisiert durch einen Behälter, in dem
sich ein zur Bearbeitung und/oder Behandlung mindestens
einer Leiterplatte vorgesehenes Medium befindet, und durch
mindestens zwei in dem Medium parallel zueinander verlaufende
flächige Bauelemente, zwischen denen die mindestens eine
Leiterplatte angeordnet ist und die jeweils über eine
schwingungsfähige Halterung in Antriebsverbindung mit einem
Antrieb stehen, wobei die Halterungen Schwingungen auf die
flächigen Bauelemente übertragen können. Dabei besteht eine
derartige Kopplung zwischen den flächigen Bauelementen und
dem Medium, daß die flächigen Bauelemente in dem Medium auf
die Leiterplatte gerichtete Bewegungs- und/oder Strömungsimpulse
erzeugen können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist zumindest eines der flächigen Bauelemente
als starres, elastisch oder verschwenkbar gelagertes
Bauelement ausgebildet, das in Antriebsverbindung mit einem
periodischen Antrieb steht.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist zumindest eines der flächigen
Bauelemente als elastisches, an einer Stelle eingespanntes
Bauelement ausgebildet, das in Antriebsverbindung mit einem
periodischen Antrieb steht.
Mit besonderem Vorteil sind die Flächennormalen der Bauelemente
auf die eingetauchte Leiterplatte gerichtet. Mit
einem derartigen Bauelement werden ebene Wellen erzeugt,
die zu einer optimalen Kontaktierung des Mediums mit der
Leiterplatte wesentlich beitragen.
Die flächigen Bauelemente können z. B. aus Metall, Kunststoff
oder einem Naturprodukt bestehen und sind bevorzugt
als permeable oder semipermeable Bauelemente ausgebildet.
Mit besonderem Vorteil sind die flächigen Bauelemente als
Membranen ausgebildet.
Zum Antrieb der flächigen Bauelemente kann ein Elektromagnet
vorgesehen sein, der an eine Wechselstromquelle angeschlossen
ist.
Ferner kann der Antrieb mittels eines Exzenters, mittels
Nocken aber auch mittels eines Unwuchtvibrators oder
Rüttlers erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung ermöglichen eine günstige Angleichung
der Strömungsverhältnisse dadurch, daß als Bauelemente
Flachbänder, Profilbänder, Profildrähte,
Rundstäbe oder Profilstäbe verwendet werden.
Als Rüttler können elektrisch oder pneumatisch betriebene
Unwuchtvibratoren verwendet werden.
Mit Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren
bei allen naßchemischen elektrolytischen und elektrophoretischen
Prozeßschritten in der Leiterplattenfertigung
genutzt werden, wie z. B.:
- - Etch-back (Rückätzen)
- - Smear-removal (Smear-Entfernen)
- - Quellen
- - Reduzieren
- - Reinigen (sauer, alkalisch, neutral)
- - Konditionieren
- - Ätzreinigen
- - Aktivieren
- - Reduzieren
- - Katalysieren
- - Accellieren
- - chemisch verkupfern
- - chemisch vernickeln
- - Resistentwickeln
- - Resistentfernen
- - Metallentfernen
- - Ätzen
- - Schwarzoxydieren
- - Braunoxidieren
- - Rotoxydieren
- - Umschmelzen in Öl oder Glykolen u. ä.
- - elektrolytische Metallabscheidung
- - elektrophoretische Abscheidung von nichtleitenden Schichten
- - Aufbringen von Zinn oder Zinn-Blei, Zinn-Wismut in den Schmelzen der genannten Metalle
- - Hot-oil-levelling in heißem Öl oder Glykolen
- - Anätzen von Leiterplatten aus Keramik in Salzschmelzen
- - Auftragen von Dispersionen aus leitfähigen Partikeln, vorzugsweise Kohlenstoff, auf Leiterplatten und in die Bohrungen in Leiterplatten
- - Auftragen von Dispersionen oder Lacken aus lösungsmittelhaltigen und lösungsmittelfreien Zusammensetzungen auf Leiterplatten und in die Bohrungen in Leiterplatten
- - Auftragen von leitfähigen Partikeln, vorzugsweise Metallpulver, auf Leiterplatten und in Bohrungen von Leiterplatten, wobei das Metallpulver in organischen, wäßrigen Lösungen oder lösungsmittelfrei vorhanden ist.
- - Behandeln mit abrasiven Partikeln aus Dispersionen auf Leiterplatten und in die Bohrungen in Leiterplatten
- - Bearbeiten von Leiterplatten mit chemischen oder elektrolytischen Entgratungslösungen
- - Spülen in Wasser oder Lösungsmitteln
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren
der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1-4 schematische Ansichten von Vorrichtungen
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, der mit einem
Medium 14, mit dem eine Behandlung durchgeführt
werden soll, gefüllt ist. In dieses Medium 14 ist eine zu
behandelnde Leiterplatte 7 eingetaucht. Zu beiden Seiten
dieser Leiterplatte 7 ist je ein Metall- oder Kunststoffband
4 im Medium 14 angeordnet. Diese Metall-
oder Kunststoffbänder sind an einem Ende in einer lösbaren
Verbindung 2 am Boden des Behälters 1 befestigt
und am anderen Ende in je eine Haltevorrichtung 8 eingespannt.
Diese Haltevorrichtungen 8 ruhen auf bewegbaren,
in der Höhe verstellbaren Lagern 3.
Die Haltevorrichtungen 8 tragen Hebelarme 5a, an
deren Enden Permanentmagnete 5 angeordnet sind.
Diesen Permanentmagneten 5 gegenüber befinden sich
Elektromagnete 6, die an Wechselstromquellen angeschlossen
sind.
Durch Verstellung der Lager 3 werden die Metall-
oder Kunststoffbänder 4 gespannt.
Durch Einschalten der Elektromagnete 6 werden die
Permanentmagnete 5 und dadurch die Halterungen 8
in Schwingung versetzt. Die beweglichen Lager 8 ermöglichen
eine Übertragung der Schwingungen auf die
gespannten Metall- oder Kunststoffbänder 4. Deren
Schwingungen erzeugen im Medium 14 Druckwellen
und damit Bewegungen. Durch diese Bewegungen wird
das Medium gegen die Oberfläche der Leiterplatte 7
und durch deren Bohrungen hindurchgedrückt.
Besteht das Kunststoffband 4 beispielsweise aus einem
gewebten Polypropylenband, so kann eine elektrolytische
Abscheidung von Metallen mit löslichen oder
unlöslichen Anoden auf der Leiterplatte 7 vorgenommen
werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
sind schematisch derartige Anoden bei 12 dargestellt.
Durch eine entsprechende elektrische Schaltung kann
eine elektrolytische Abscheidung von Metallen wie
Kupfer, Zinn, Blei, Nickel, Gold, Silber, Palladium, Kobalt,
Chrom, Zink, Kadmium, Wismut, Arsen, Iridium,
Selen, Rhodium sowie Legierungen aus diesen Metallen
mit höheren kathodischen Stromdichten, als bisher
möglich, erfolgen. Durch die Verteil- und Blendwirkung
des Polypropylengewebes, aus dem das Kunststofband
4 besteht, erfolgt eine gleichmäßigere Schicht-Dickenverteilung
auf der Oberfläche der Leiterplatte 7 sowie in
den Bohrungen dieser Leiterplatte. Dies kann durch Erhöhung
oder Verminderung der Spannkraft an dem
Kunststoffband 4 reguliert werden.
Da auf eine Lufteinblasung bei diesem Verfahren verzichtet
werden kann, können schäumende Tenside eingesetzt
werden, welche niedrigere Oberflächenspannungen
in der Lösung ermöglichen.
Bei der elektrolytischen Metallabscheidung auf Leiterplatten
mit unlöslichen Anoden kann das mechanisch
schwingende System selbst als polarisierter Teil des
Elektrolytsystems als Anode oder Kathode geschaltet
werden. Bei Prozessen, welche mit Polwechsel oder
kurzzeitiger Stromumkehr arbeiten oder bei denen der
Strom gepulst wird, kann das mechanisch schwingende
System sowohl kathodisch wie anodisch geschaltet sein.
Bei anderen elektrolytischen Prozessen können die
Leiterplatten sowohl kathodisch als auch anodisch geschaltet
werden. Es kann auch eine elektrophoretische
Abscheidung von Flüssigresist erfolgen. Hierbei wird
ein gleichmäßigerer Schichtaufbau auf der Leiterplatte
sowie in den Bohrungen erzielt.
Um eine Verringerung von Konzentrationen im Medium
14 zwischen den Bändern 4 und der Leiterplatte 7
zu vermeiden, ist ein Umpumpsystem mit Zuleitungen 9,
einer Pumpe 10 und Ausgangsleitungen 11 vorgesehen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Leiterplatten 7 im Behälter 1 vertikal angeordnet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung, bei der die
Leiterplatten 7 horizontal durch den Behälter 1 hindurch
geführt werden. Die Leiterplatten 7 werden dabei
von dem übereinander angeordneten Walzenpaar 13
geführt und angetrieben.
Es ist jeweils ein Rahmen 15 vorgesehen, welcher
unterhalb und oberhalb der Leiterplatte 7 angeordnet
ist. An diesem Rahmen 15 sind mechanische Schwingungssysteme
4 angeordnet. Die Erzeugung der
Schwingungen erfolgt wiederum über bewegbare Lager
3, Haltevorrichtungen 8, Hebel 5a, Permanentmagnete
5 sowie Elektromagnete 6.
In Fig. 3 ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt,
mit der Leiterplatten 7 vertikal durch einen Behandlungsbehälter
1 hindurchgeführt werden können.
In Fig. 4 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Vorrichtung
dargestellt, in der Leiterplatten ganzflächig bearbeitet
werden können.
Bei partiell arbeitenden Vorrichtungen, wie sie in Fig. 3
dargestellt sind, werden jeweils ein mechanisches System
parallel zur Transportrichtung angeordnet. Die Abmessungen
dieser mechanischen Systeme sollten etwas größer
sein als die der auf der Leiterplatte zu bearbeitenden
Flächen.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt ein Transport durch die Führungs- und Transportrollen
13.
Claims (22)
1. Verfahren zur Bearbeitung und/oder Behandlung mindestens
einer in ein Medium eingetauchten, mit Bohrungen
versehenen Leiterplatte, bei dem eine Relativbewegung
zwischen dem Medium und der Leiterplatte erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Leiterplatte (7) in dem Medium (14) zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden flächigen Bauelementen (4) angeordnet wird, die jeweils über eine schwingungsfähige Halterung (8) in Antriebsverbindung mit einem Antrieb stehen,
- b) die Halterungen (8) zum Schwingen angeregt werden und ihre Schwingungen auf die flächigen Bauelemente (4) übertragen und
- c) die flächigen Bauelemente (4) in dem Medium (14) auf die Leiterplatte (7) gerichtete Bewegungs- und/oder Strömungsimpulse erzeugen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die flächigen Bauelemente (4) zu Schwingungen im Tonfrequenzbereich
angeregt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die flächigen Bauelemente (4) zu Schwingungen
im unteren Tonfrequenzbereich angeregt werden.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) durch periodisch einwirkende Kräfte erregt werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Medium im Bereich der
Leiterplatten (7) eine Umwälzströmung erzeugt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß im Medium ein elektrisches
Feld erzeugt wird und die mindestens eine Leiterplatte
(7) als Elektrode geschaltet wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein flächiges
Bauelement (4) als Elektrode geschaltet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (7) in dem
Medium (14) elektrolytisch und/oder elektrophoretisch
behandelt wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (7) während
der Behandlung und/oder Bearbeitung zwischen zwei
parallel zur Transportrichtung der Leiterplatte (7)
angeordneten flächigen Bauelementen (4) hindurchgeführt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterplatte (7) horizontal durch das Medium (14)
hindurchgefördert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leiterplatte (7) senkrecht durch das Medium (14)
hindurchgefördert wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens
einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
- - einen Behälter (1), in dem sich ein zur Bearbeitung und/oder Behandlung mindestens einer Leiterplatte (7) vorgesehenes Medium (14) befindet,
- - mindestens zwei in dem Medium (14) parallel zueinander verlaufende flächige Bauelemente (4), zwischen denen die mindestens eine Leiterplatte (7) anzuordnen ist und die jeweils über eine schwingungsfähige Halterung (8) in Antriebsverbindung mit einem Antrieb stehen, wobei die Halterungen (8) Schwingungen auf die flächigen Bauelemente (4) übertragen können, und
- - eine derartige Kopplung zwischen den flächigen Bauelementen (4) und dem Medium (14), daß die flächigen Bauelemente (4) in dem Medium (14) auf die Leiterplatte (7) gerichtete Bewegungs- und/oder Strömungsimpulse erzeugen können.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der flächigen Bauelemente (4) als
starres, elastisch oder verschwenkbar gelagertes Bauelement
ausgebildet ist, das in Antriebsverbindung mit
einem periodischen Antrieb steht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der flächigen Bauelemente
(4) als elastisches, an einer Stelle eingespanntes
Bauelement ausgebildet ist, das in Antriebsverbindung
mit einem periodischen Antrieb steht.
15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-14,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) aus Metall bestehen.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-14,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) aus Kunststoff bestehen.
17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-14,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) aus einem Naturprodukt bestehen.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-17,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) als permeable oder semipermeable Bauelemente
ausgebildet sind.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-15,
dadurch gekennzeichnet, daß die flächigen Bauelemente
(4) als Membranen ausgebildet sind.
20. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-19,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der flächigen
Bauelemente (4) ein Elektromagnet (6) vorgesehen
ist, der an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist.
21. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-19,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der flächigen
Bauelemente (4) Exzenter oder Nocken vorgesehen
sind.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12-19,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der flächigen
Bauelemente (4) Rüttler oder Vibratoren vorgesehen
sind.
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DE19904016236 DE4016236C2 (de) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Behandeln in ein Medium eingetauchter Leiterplatten |
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