DE4322378A1

DE4322378A1 - Method and device for the surface treatment, in the horizontal operating position, of workpieces which are primarily in the form of boards

Info

Publication number: DE4322378A1
Application number: DE4322378A
Authority: DE
Inventors: Hans Henig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1995-01-12

Abstract

The invention relates to a method for the chemical or electrolytic surface treatment of workpieces, in the form of boards, in aqueous solutions, in particular of large-area multilayer printed circuit boards which are provided with contact holes and are intended for printed circuits; the invention also relates to devices for carrying out the method. The workpiece, which is situated in a horizontal operating position, executes a combined movement, which is constituted by two separate and mutually independent relative movements with respect to the surrounding treatment solution. The workpiece carries out a first sliding (gliding) movement, preferably continuously and in longitudinally extending tracks, in the transport direction in a horizontal plane, and executes a second movement simultaneously or intermittently at periodic intervals, which second movement comprises vibration oscillations pulsating intensely in rapid succession. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung von plattenförmigen Werkstücken in wäßrigen Lösungen, insbesondere von großflächigen mit Kontaktierungsbohrungen versehenen Mehrlagen-Leiterplatten für gedruckte Schaltungen sowie um Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for chemical or electrolytic surface treatment of plate-shaped workpieces in aqueous solutions, especially of large areas with contact holes provided multilayer printed circuit boards for printed circuits as well as facilities for carrying out the process.

Die Herstellung von Mehrlagen-Leiterplatten setzt zunächst das Vorhandensein bereits gefertigter Leiterbahn- Konfigurationen als Innenlagen voraus, bevor das Lagenpaket zu einer mehrlagigen Leiterplatte verpreßt werden kann. Es ist notwendig, eine Vielzahl von Leitungsverbindungen zwischen den Innen- und Außenlagen sowie gegebenenfalls auch zwischen den Innenlagen selbst untereinander vorzusehen. Hierzu sind die Leiterbahnenden als kreisförmige oder rechteckige Ankontaktierungsflächen ausgebildet und in einem eng tolerierten Raster angeordnet.The production of multi-layer printed circuit boards initially the presence of already made conductor track Configurations as inner layers ahead before the layer package can be pressed into a multilayer printed circuit board. It is necessary to have a variety of pipe connections between the inner and outer layers as well as if necessary between the inner layers themselves. For this purpose, the conductor track ends are circular or rectangular contact surfaces and formed in one closely-spaced grid arranged.

Die Mehrlagen-Platten werden im Zentrum der besagten Ankontaktierungsflächen durchbohrt und die Lochwandungen anschließend verkupfert. The multilayer boards are in the center of said Contact surfaces pierced and the hole walls then copper-plated.

Diese, an der Lochwandung anliegende Kupferhülse bildet die Kontaktfläche zwischen zwei oder mehreren untereinander zugeordneten Ankontaktierungsflächen.This, on the hole wall copper sleeve forms the Contact area between two or more assigned contact areas.

Beim Bohren treten jedoch an den, nur wenige µm starken Durchbrüchen durch die Ankontaktierungsflächen Verschmierungen aus dem Kunststoff aus, aus dem die Leiterplatte besteht (beispielsweise aus Epoxydharzen). Das ist darauf zurückzuführen, daß das Grundmaterial, etwa das Epoxydharz der Einzellagen, sich beim Bohren zufolge der Reibungswärme aufweicht und in dünnen Schichten sich an der Bohrungswandung an legt.When drilling, however, the only a few µm thick Breakthroughs through the contact surfaces Smudges from the plastic from which the Printed circuit board consists (for example, of epoxy resins). This is due to the fact that the basic material, for example the epoxy resin of the individual layers, according to the drilling Frictional heat softens and in thin layers on the Borehole wall.

Erreichen solche Verschmierungen einen Wert von ungefähr 50%, dann ist etwa die halbe, in der Lochwandung liegende Kreisringfläche einer Ankontaktierungsfläche mit elektrisch isolierendem Epoxydharz verschmiert; die Leitungsverbindung ist gefährdet.Such smearings reach a value of approximately 50%, then is about half that lying in the hole wall Annular area of a contact area with electrical insulating epoxy smeared; the line connection is at risk.

Erreicht der Verschmierungsgrad auch bei nur einer einzigen Kontaktierungsbohrung etwa 80%, dann gilt die gesamte Leiterplatte bereits als Ausschuß.Does the degree of smearing reach even one Contact hole about 80%, then the whole applies PCB already as a committee.

Bei der Vielzahl von Kontaktierungsbohrungen für eine größere Mehrlagen-Leiterplatte und den sehr hohen Herstellungskosten ist es offensichtlich, daß diese, kaum zu prüfenden Verschmierungen zu erheblichen Verlusten durch Ausschuß führen können.With the large number of contact holes for one larger multi-layer circuit board and the very high Manufacturing costs, it is obvious that this, hardly, too checking smears to significant losses Can lead committee.

Fernerhin haben die Bohrlochungen in den Leiterplatten im allgemeinen sehr kleine Durchmesser und sind zahlreich vorhanden (beispielsweise 0,8 bis 1,2 mm bzw. etwa 60 Bohrungen je Quadratzentimeter Zuschnitt).Furthermore, the holes in the circuit boards in generally very small diameters and are numerous present (for example 0.8 to 1.2 mm or approximately 60 holes per square centimeter blank).

Die Entwicklungstendenz bei der Herstellung von Leiterplatten strebt ständig zu feineren Leiterbahnen, engeren Leiterbahn-Abständen, kleineren durchkontaktierten Bohrlochungen und zu dickeren Mehrlagen-Leiterplatten hin. Als Beispiel möge eine Platte für gedruckte Schaltungen von 7,3 mm Dicke mit Lochbohrungen von 0,35 mm Durchmesser, also mit einem Bohrlochverhältnis von 21 : 1 angeführt werden.The development trend in the production of Printed circuit boards constantly strive for finer conductor tracks, narrower interconnect distances, smaller plated-through holes Holes and thicker multi-layer circuit boards. As an example, a printed circuit board from 7.3 mm thick with 0.35 mm diameter holes, so with a downhole ratio of 21: 1.

Erfahrungsgemäß treten in den Durchkontaktierungsbohrungen mit Durchmessern von ≦ 0 3 mm und Längen von ≧ 4,5 mm in komplex aufgebauten Mehrlagen-Leiterplatten (also bei Streckenverhältnissen von 15 : 1 und größer) Strömungsbedingungen für die wäßrigen Behandlungslösungen auf, die unter grundlegend gewandelten Aspekten berücksichtigt werden müssen.Experience has shown that through holes are used with diameters of ≦ 0 3 mm and lengths of ≧ 4.5 mm in complex multilayer printed circuit boards (i.e. with line ratios of 15: 1 and larger) Flow conditions for the aqueous treatment solutions on that under fundamentally changed aspects must be taken into account.

Es ist festgestellt worden, daß sich bei Durchmessern im Bereich von 0,3 mm und kleiner keine Strömungs geschwindigkeiten der Flüssigkeiten erreichen lassen, die einen hinreichenden Stoffaustausch an den Wandungen der besagten Bohrungen sicherstellen können.It has been found that diameters in Area of 0.3 mm and smaller no flow let speeds of liquids reach that an adequate exchange of materials on the walls of the can ensure said holes.

Die Strömungsverhältnisse nehmen immer mehr und mehr den Charakter einer Kapillare an.The flow conditions take more and more that Character of a capillary.

Die in diesem Zusammenhang gemachten Beobachtungen gewinnen desto mehr an Bedeutung, je rauher die Bohrungswandungen sind und gelten insbesondere für die angewandten wäßrigen Behandlungslösungen (mit einer Viskosität höher als jene des Wassers).The observations made in this context win the more important the rougher the bore walls are and apply in particular to the aqueous used Treatment solutions (with a viscosity higher than that of the Water).

Um den vorerwähnten ungünstigen Bedingungen zu begegnen hat man sich entschlossen, die Leiterplatten während ihres Behandlungsablaufes in einer horizontalen Betriebslage durch die Anlage hindurch zu führen. Um dabei eine Zwangs durchflutung der Kontaktierungsbohrungen zu erwirken, wird ein Strom (Strahl) der Behandlungslösungen, als Schwall bezeichnet, unter Druck aus einem Düsensystem gegen die ebenen Oberflächen der Leiterplatten gerichtet.To counter the aforementioned unfavorable conditions one decided to remove the circuit boards during their Treatment process in a horizontal operating position to lead the system through. To do a compulsion to achieve flooding of the contact holes a stream (stream) of treatment solutions, as a surge referred to, under pressure from a nozzle system against the flat surfaces of the printed circuit boards.

Der kontinuierliche Transport der Leiterplatten von einer Behandlungsstation der sogenannten Horizontal- Durchlaufanlage zur nächsten erfolgt über Rollen oder durch verfahrbare Trägerklemmen, wobei die letzteren die einzelnen Platten am Rand einer oder an den Rändern ihrer beiden gegenüberliegenden Rechteckseiten zangenartig umfassen. The continuous transport of the printed circuit boards from one Treatment station of the so-called horizontal Continuous system to the next takes place via rolls or through movable carrier clamps, the latter the individual Plates on the edge of one or on the edges of both of them enclose opposite sides of the rectangle like pliers.

Den, in Betracht gezogenen Patentschriften gemäß versteht man unter der Bezeichnung "Schwall" einen kontinuierlich fließenden Strom (Strahl) der verschiedenen Behandlungslösungen, welcher aus sogenannten Schwalldüsen mit kinetischer Energie austritt und solcherart auf das zu behandelnde plattenförmige Werkstück (die Leiterplatte) aufprallt.Understands the patents under consideration one under the name "gush" one continuously flowing stream (beam) of different Treatment solutions, which consist of so-called surge nozzles exits with kinetic energy and so towards treating plate-shaped workpiece (the circuit board) bounces.

Dieses Verfahren steht definitionsgemäß im Gegensatz zu jenen, welche mittels Spritz- oder Sprühvorrichtungen die Lösungen, stark mit Luft durchsetzt, gegen die zu behandelnden Werkstücke verspritzen oder versprühen (Offenlegungsschrift DE 39 16 694 A1, Spalte 1).By definition, this method is contrary to those who sprayed or sprayed the Solutions heavily aerated against which to Spray or spray the workpieces to be treated (Laid-open specification DE 39 16 694 A1, column 1).

Die Schwalldüse besteht aus einem länglichen geradlinigen Gehäuse, welches senkrecht zur Transportvorrichtung der horizontal durchlaufenden Leiterplatten sowie parallel zu diesen angeordnet ist und über einen Längsschlitz verfügt, aus welchem der austretende Schwallstrahl vertikal auf die ebene Oberfläche der plattenförmigen Werkstücke auftrifft. Die aus der Schwalldüse austretende Flüssigkeitsströmung übt einen Strahldruck gegen die Fläche der Leiterplatten aus, indem die Düsengeschwindigkeit des Strahls in seinem Querschnitt erhalten und gleichmäßig verteilt bleibt.The surge nozzle consists of an elongated straight line Housing, which is perpendicular to the transport device of the horizontally continuous circuit boards as well as parallel to is arranged and has a longitudinal slot, from which the emerging gushing jet flows vertically onto the flat surface of the plate-shaped workpieces. The liquid flow emerging from the surge nozzle exercises a jet pressure against the surface of the circuit boards, by the jet speed of the jet in its Preserve cross-section and remains evenly distributed.

Die Aufgabe des gegen die Oberfläche der Leiterplatte unter Druck gerichteten Schwallstrahls besteht darin, eine Zwangsdurchflutung (eine erzwungene Konvektion) durch die, in der Platte befindlichen Kontaktierungsbohrungen mit den verschiedenen Behandlungslösungen zu erwirken, d. h. eine möglichst intensive Relativbewegung zwischen den Wandungen der Bohrungen und den durch diese hindurchfließenden Lösungen zu erzeugen.The task of taking against the surface of the circuit board Pressure directed gushing jet consists of a Forced flow (forced convection) through contact holes in the plate with the to achieve different treatment solutions, d. H. a Relative movement between the walls as intensive as possible of the bores and those flowing through them To generate solutions.

Die besagte Relativbewegung ist bekanntlich die primäre Voraussetzung für einen effektiven Stoffaustausch an der Phasengrenze Festkörper (Bohrungswandung)-Flüssigkeit (Behandlungslösung) und somit zur Erreichung der beabsichtigten elektrischen Leitendmachung (Verkupferung) der Bohrungswandungen.As is known, the said relative movement is the primary one Prerequisite for an effective mass transfer at the Solid phase phase boundary (bore wall) - liquid (Treatment solution) and thus to achieve the intended electrical conduction (copper plating) of the bore walls.

Es sei, um den Vorgang des Aufpralls eines Schwallstrahls auf die ebene Oberfläche einer Leiterplatte zu veranschaulichen, auf eine konkretes Beispiel aus der betrieblichen Praxis zurückgegriffen.It was about the process of impacting a gushing jet towards the flat surface of a circuit board illustrate on a concrete example from the operational practice.

Eine Leiterplatte habe im Mittel 64 Kontaktierungsbohrungen mit je 0,3 mm Durchmesser auf je einem Quadratzentimeter ihrer Oberfläche.A printed circuit board has an average of 64 contact holes with a diameter of 0.3 mm on one square centimeter their surface.

Der Flächeninhalt des Querschnitts einer solchen Bohrung beträgt 0,071 mm², die Summe der Flächeninhalte aller 64 Bohrungen ist demnach 4,544 mm².The area of the cross section of such a hole is 0.071 mm², the sum of the areas of all 64 holes is therefore 4.544 mm².

Die mittlere spezifische offene Durchtrittsfläche der Leiterplatte ist also 4,544 mm²/cm² oder 4,544%. Der geschlossene Anteil der Plattenoberfläche hingegen beläuft sich auf 95,456 mm²/cm² oder 95,456%.The mean specific open passage area of the Printed circuit board is 4.544 mm² / cm² or 4.544%. The closed part of the plate surface, however amounts to 95.456 mm² / cm² or 95.456%.

Der lange geradlinige Schwallstrahl prallt mit der ihm innewohnenden kinetischen Energie senkrecht auf die ebene horizontale Oberfläche der Leiterplatte auf.The long, straight stream of water bounces with it inherent kinetic energy perpendicular to the plane horizontal surface of the circuit board.

Es ist offensichtlich, daß - durch die Geometrie des Systems bedingt - der aufprallende Strahl sich näherungsweise in zwei gleichgroße, in entgegengesetzte Richtungen auseinander strebenden Strömungskomponenten parallel zur Transport richtung der Leiterplatte spaltet.It is obvious that - by the geometry of the system conditionally - the impacting beam approximates in two equal sizes, in opposite directions apart aspiring flow components parallel to transport direction of the PCB splits.

Die besagten Komponentenströme fließen auf und entlang der Plattenoberfläche.The said component flows flow on and along the Plate surface.

Das Verhältnis (von 1 : 20) zwischen der spezifischen offenen Durchtrittsfläche und dem geschlossenen Anteil der Plattenoberfläche (4,544% bzw. 95,456%) gibt bereits einen hinreichenden Aufschluß über den, als verhältnismäßig gering zu bezeichnenden Anteil des Schwallstrahls am Flüssigkeitsvolumen, der durch die Kontaktierungsbohrungen als Zwangsdurchflutung strömen könnte. The ratio (of 1:20) between the specific open Passage area and the closed portion of the Plate surface (4.544% or 95.456%) already gives one sufficient information about the, as relatively small to be designated portion of the gush jet on Volume of liquid flowing through the contact holes could flow as a forced flow.

Fernerhin, ein weiterer wesentlicher Nachteil des Schwallstrahlsystems bedarf einer kurzen Berücksichtigung. Der, unter erheblichem Druck erzeugte Strahl prallt mit entsprechender kinetischer Energie auf die ebene Oberfläche der Leiterplatte, wobei die Flüssigkeit aus seinem inneren Kernbereich zwangsweise auf und an der Plattenoberfläche fließend, auseinanderstrebt.Furthermore, another major disadvantage of the Slug jet systems need to be considered briefly. The jet, generated under considerable pressure, bounces with it corresponding kinetic energy on the flat surface the circuit board, taking the liquid from its inside Core area forcibly on and on the plate surface flowing, striving apart.

Es ist offensichtlich, daß die parallel zur Oberfläche fließende Behandlungslösung die Bildung von Strömungen durch Kontaktierungsbohrungen hindurch, also von Strömungen, deren Richtungen quer zur Bewegungsrichtung ihrer eigenen stehen, absperrend verhindert.It is obvious that it is parallel to the surface flowing treatment solution through the formation of currents Contact bores through, that is, of currents whose Directions are transverse to the direction of movement of their own, shut off prevented.

Der Schwallstrahl hat somit im Gegensatz zu dessen beabsichtigten Wirkung einen gegenteiligen, hemmenden Effekt im Hinblick auf das Zustandekommen sogenannter Zwangsdurchflutungen durch die besagten Bohrungen.In contrast to this, the gushing jet has intended effect an opposite, inhibitory effect with regard to the creation of so-called Forced flooding through said holes.

Wie zuvor beschrieben, erstreckt sich der lange geradlinige Austrittsschlitz der etwa 80 mm breiten Schwalldüse quer über die Leiterplatte hinweg, parallel zu deren Oberfläche und in ihrer nächsten Nähe.As previously described, the long straight line extends Exit slot of the approximately 80 mm wide surge nozzle across the circuit board, parallel to its surface and in their immediate vicinity.

Die Platte gleitet in einer horizontalen Betriebslage mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit von rund 1 m/min (= 16,7 mm/sec) unter- und/oder oberhalb der Schwalldüse hindurch, wobei ihre Transportrichtung senkrecht zur Düsenachse steht.The plate slides in a horizontal operating position a continuous speed of around 1 m / min (= 16.7 mm / sec) below and / or above the surge nozzle through, with their transport direction perpendicular to Nozzle axis stands.

Jede einzelne Kontaktierungsbohrung durchläuft somit einen Weg von etwa 80 mm in 4,8 sec, währenddessen sie der Einwirkung des Schwallstrahls ausgesetzt ist.Each individual contact hole thus passes through one Path of about 80 mm in 4.8 sec, during which time the Exposure to the gush jet is exposed.

Es kann der Hagen-Poisseuilleschen Gleichung entnommen werden, daß es beispielsweise für eine Leiterplatte von 5 mm Dicke mit Kontaktierungsbohrungen von 0,3 mm Durchmesser einer Zeit von 4,8 sec bei einem Druck von 2,5 mbar bedarf, um das Flüssigkeitsvolumen einer solchen Bohrung zu entfernen (und anschließend neu zu füllen). It can be taken from the Hagen-Poisseuillean equation be that it is for example for a circuit board of 5 mm Thickness with contact holes of 0.3 mm diameter a time of 4.8 seconds at a pressure of 2.5 mbar, to the fluid volume of such a well remove (and then refill).

Der Flüssigkeitsaustausch erfolgt demnach mit einer Geschwindigkeit von 1,04 mm/sec.The liquid exchange takes place with a Speed of 1.04 mm / sec.

Dieser numerische Wert kennzeichnet die relative Bewegung zwischen der Bohrungswandung und der, an dieser entlang fließenden Behandlungslösung und ist daher ausschlaggebend für den technischen Wirkungsgrad des Stoffaustausches an der besagten Grenzfläche der Bohrungshülse.This numerical value identifies the relative movement between the bore wall and the, along this flowing treatment solution and is therefore crucial for the technical efficiency of the mass exchange at the said interface of the bore sleeve.

Die zitierte Gleichung setzt eine laminare Strömung im vorangegangenen Beispiel einer Kontaktierungsbohrung voraus und berücksichtigt die Rauhigkeiten an dessen Wandung sowie die Dicke der, an dieser durch molekulare Adhäsion und Reibung anhaftenden, querschnitt-verengenden stationären Grenzschicht nicht.The equation cited uses a laminar flow in the previous example of a contact hole ahead and takes into account the roughness on its wall as well the thickness of the, at this by molecular adhesion and Friction adhering, cross-sectional narrowing stationary Boundary layer not.

Die Wahrscheinlichkeit, durch die Einwirkung eines Schwallstrahls eine im technischen Maßstab wirksame, erzwungene Strömung - sei diese laminar oder turbulent - durch solch enge Bohrungen hindurch zu erzeugen ist folgerichtig als äußerst gering zu bezeichnen.The probability of exposure to a Gushing jet effective on a technical scale, forced flow - be it laminar or turbulent - is to be produced through such narrow bores consequently to be described as extremely low.

Die vorrichtungsmäßige Anordnung der schmalen und langen Schwalldüse hat zwingend zur Folge, daß nur ein Bruchteil der Plattenoberfläche, und somit auch nur ein Bruchteil der darin befindlichen Kontaktierungsbohrungen mit der Behandlungsflüssigkeit aktiv bestrahlt wird. Die erfolgende Behandlung der Leiterplatte ist örtlich und zeitlich ungleichmäßig auf deren Oberfläche verteilt, ein Zustand, der offensichtlich als Mangel bezeichnet werden muß.The device-like arrangement of the narrow and long The surge nozzle has the consequence that only a fraction of the plate surface, and therefore only a fraction of the contact holes in it with the Treatment liquid is actively irradiated. The one taking place Treatment of the circuit board is local and temporal unevenly distributed on their surface, a condition which must obviously be called a defect.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere die Wandungsoberflächen der Kontaktierungsbohrungen in Leiterplatten mit wäßrigen Lösungen so zu behandeln, also zu reinigen und anschließend elektrisch leitend zu machen, daß durch mechanische sowie strömungsmechanische Mittel eine möglichst hohe Relativbewegung zwischen den Bohrungswandungen und den, an diesen entlangströmenden Flüssigkeiten erzeugt wird.The invention has set itself the task, in particular the wall surfaces of the contact holes in Treat PCBs with aqueous solutions like this to clean and then make it electrically conductive, that by mechanical as well as fluid mechanical means Relative movement between the Bore walls and the flowing along these Liquids is generated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in einer horizontalen Betriebslage befindliche Werkstück eine Kombinationsbewegung ausführt, welche sich resultierend aus zwei selbständigen und voneinander unabhängigen Relativbewegungen gegenüber der Behandlungslösung zusammensetzt, wobei das WerkstückThe object is achieved in that the in in a horizontal operating position Combination movement that results from two independent and independent from each other Relative movements compared to the treatment solution composed, the workpiece

a) a first sliding movement, preferably continuous and in longitudinal paths in the direction of transport in a horizontal plane performs, and simultaneously or in time periodic Intermittent intervals, the workpiece (the circuit board)
b) executes a second movement, which consists of a in violently pulsating vibration vibration in rapid succession consists.

Im grundsätzlichen Gegensatz zum Stand der Technik, welcher der Beschleunigung der Behandlungsflüssigkeiten gegenüber den praktisch stationären Wandungen der Kontaktierungs bohrungen die ausschließliche Priorität gibt, um eine relative Bewegung zwischen den beiden fraglichen Elementen des Systems zu erzeugen, schlägt die Erfindung überraschenderweise den entgegengesetzten Weg vor, um die gestellte Aufgabe zu lösen; das Werkstück (die Leiterplatte) führt eine heftige schwingende Relativbewegung gegenüber der im wesentlichen stationären Behandlungslösung aus.In fundamental contrast to the prior art, which the acceleration of the treatment fluids the practically stationary walls of the contact drilling gives the exclusive priority to a relative movement between the two elements in question of the system, the invention proposes surprisingly the opposite way to the to solve the given task; the workpiece (the circuit board) leads a violent swinging relative movement against the essentially stationary treatment solution.

Versuchsreihen in betrieblichem Maßstab haben gezeigt, daß es für einen hinreichenden Stoffaustausch an den Wandungen der Kontaktierungsbohrungen keiner zwingenden, sogenannten Zwangsdurchflutung mittels eines Schwallstrahls bedarf. Trials on an industrial scale have shown that it for a sufficient mass exchange on the walls the contact holes no mandatory, so-called Forced flow by means of a gush jet is required.

Der Vorgang des Stoffaustausches findet in einer, am festen Körper der Bohrungswandung anliegenden verhältnismäßig dünnen flüssigen Grenzschicht statt.The process of mass exchange takes place in one, the most solid Body of the bore wall applied proportionately thin liquid boundary layer instead.

Der innerste Teil der Grenzschicht haftet am festen Körper (durch molekulare Adhäsionskräfte) und bewegt sich mit dessen Geschwindigkeit.The innermost part of the boundary layer adheres to the solid body (through molecular adhesive forces) and moves with it Speed.

Die nächsten, nach außen folgenden Bereiche der Grenzschicht werden ebenfalls in Bewegung gesetzt, doch werden die erteilten Geschwindigkeiten mit wachsendem Abstand kleiner. Es entsteht also ein (mit der inneren Reibung in Flüssigkeiten deutbares) Geschwindigkeitsgefälle in der Grenzschicht zur Mitte der Bohrung hin, indem die Leiterplatte bewegt wird.The next outward areas of the boundary layer are also set in motion, but the given speeds with increasing distance smaller. So a (with the internal friction in Liquids) speed gradient in the Boundary layer towards the center of the hole by the PCB is moved.

Erfindungsgemäß führt die Leiterplatte und somit auch die Bohrungswandungen eine heftig pulsierende Vibrations schwingung aus.According to the invention leads the circuit board and thus also Bore walls a violently pulsating vibration vibration off.

Die mit hoher Frequenz erfolgenden Richtungsänderungen und Größen der untereinander verschiedenen Geschwindigkeiten in der flüssigen Grenzschicht verursachen örtliche turbulente Strömungen, also eine stark wirbelnde Durchmischung der Grenzschicht. Der geometrische Ort der Gesamtheit aller entstehenden lokalen, räumlich sehr kleinen Wirbelfelder hat eine hülsenartige Form, die konzentrisch an den Bohrungswandungen anliegt.The changes in direction and at high frequency Sizes of the mutually different speeds in the liquid boundary layer cause local turbulence Currents, so a very swirling mixing of the Boundary layer. The geometrical place of the entirety of all emerging local, spatially very small vortex fields a sleeve-like shape that concentric with the Bore walls are present.

Analog zu elektrolytischen Verfahren kann vorausgesetzt werden, daß die Dicke der, durch die Schwingungsvibration entstehende und bewegte Grenzschicht größenordnungsmäßig rund 500 µm beträgt.Analogous to electrolytic processes can be assumed that the thickness of the, by the vibration vibration emerging and moving boundary layer in the order of magnitude is around 500 µm.

Die erfindungsgemäße Vibrationsschwingung übt ferner - sofern ihre Bewegungsbahnen nicht in der horizontalen Ebene der Leiterplatte verlaufen - eine Pumpewirkung auf die, in der Kontaktierungsbohrung beinhaltete Flüssigkeitssäule aus. The vibration vibration according to the invention also exercises - provided their trajectories are not horizontal Level the circuit board - a pump effect on that included in the contact hole Liquid column.

Die rhythmische Hin- und Herbewegung zwischen den beiden Wendepunkten der Schwingungsbahnen hat entgegengesetzt gerichtete Kraftkomponenten in der Bohrungsachse zur Folge; bewegt sich die Leiterplatte in die eine Richtung, dann entsteht am Bohrungsende in der Bewegungsrichtung ein hydrodynamisches Staugebiet (ein Überdruck), und an ihrem anderen Ende ein Soggebiet (ein Unterdruck).The rhythmic back and forth movement between the two The turning points of the oscillation paths have opposite directional force components in the bore axis result; the PCB moves in one direction, then arises at the end of the hole in the direction of movement hydrodynamic storage area (an overpressure), and at their at the other end a suction area (a negative pressure).

Die sich ergebende Druckdifferenz (gegenüber der Masse der umgebenden Behandlungslösung) pumpt als motorische Antriebskraft die Flüssigkeitssäule in der Kontaktierungs bohrung in die entgegengesetzte Richtung der Leiterplatten- Schwingung.The resulting pressure difference (versus the mass of the surrounding treatment solution) pumps as a motor Driving force the liquid column in the contact bore in the opposite direction of the PCB Vibration.

Kehrt die Schwingungsrichtung der Platte um, so ändert sich auch die Richtung der Pumpwirkung um 180°.If the direction of vibration of the plate reverses, it changes also the direction of the pumping action by 180 °.

Die Fig. 1 stellt den durch die Vibrationsschwingung erzeugten Pumpvorgang dar, welcher als eine erzwungene Konvektion (eine Zwangsdurchflutung der Kontaktierungs bohrung) zu bezeichnen ist. Fig. 1 shows the pumping process generated by the vibration, which can be referred to as forced convection (a forced flow of the contact hole).

Die Umkehrabläufe an den Wendepunkten der Schwingungsbahnen folgen einer Sinuskurve; das Entstehen und der Verlauf der potentiellen Flüssigkeitsströmungen in den Bohrungen wird durch sanft ansteigende und abnehmende Geschwindigkeiten laminar sein.The reversal processes at the turning points of the vibration paths follow a sine curve; the emergence and the course of the potential liquid flows in the holes due to gently increasing and decreasing speeds be laminar.

Die laminare Strömung in der Mitte der Kontaktierungs bohrungen wird allseits von einem Mantel stationärer turbulenter Wirbelfelder umgeben sein, welche strömungsmechanisch den Übergang zu den, an den Bohrungs wandungen anhaftenden flüssigen Grenzschichten bilden. Ein effektiver Stoffaustausch an dieser Bohrungshülse setzt jedoch voraus, daß die besagte laminare Strömung die hierzu benötigten Stoffe aus der umgebenden Masse der Behandlungs lösung in das Bohrungsinnere transportiert und durch Vermischung die Wirbelfelder speist, welche ihrerseits den Weitertransport der Stoffe an die Wandungsoberfläche der Kontaktierungsbohrungen übernehmen.The laminar flow in the middle of the contact drilling is becoming more and more stationary with a jacket turbulent vortex fields, which fluidically the transition to the, at the bore Form walls adhering liquid boundary layers. An effective mass transfer on this bore sleeve sets however, it is assumed that the laminar flow is sufficient for this required substances from the surrounding mass of treatment solution transported into the interior of the hole and through Mixing the vortex fields, which in turn feeds the further transport of the substances to the wall surface of the Take over contact holes.

Tritt der umgekehrte Bedarfsfall auf, daß die Bohrungs wandungen gereinigt werden müssen, so findet der Stofftransport in umgekehrter Richtung statt.If the reverse occurs that the bore walls need to be cleaned, so the Mass transfer takes place in the opposite direction.

Betriebliche Versuche haben überraschenderweise gezeigt, daß es auch dann, wenn es aus strömungsmechanischen Gründen nicht möglich ist (hauptsächlich zufolge eines zu hohen Streckenverhältnisses zwischen dem Durchmesser der Kontaktierungsbohrungen und deren Längen) die besagten Bohrungen mit Behandlungslösungen zu durchströmen, die erfindungsgemäße Erzeugung der lokalen Wirbelfelder eine intensive Durchmischung der Flüssigkeiten innerhalb der Bohrungen sowie in den äußeren Gebieten an den Bohrungsenden erwirkt und auf diese Weise einen hinreichenden Stoffaustausch an den Bohrungswandungen ermöglicht.Operational tests have surprisingly shown that it even if it's for fluid mechanics reasons is not possible (mainly due to a too high Distance ratio between the diameter of the Contact holes and their lengths) said Flow through holes with treatment solutions that Generation of local vortex fields according to the invention intensive mixing of the liquids within the Holes and in the outer areas at the ends of the holes effect and in this way a sufficient one Allows mass exchange on the bore walls.

Die Vibrationsschwingung trägt desgleichen dazu bei, durch eine verstärkte Diffusion in und um die, in der Bohrung befindlichen Flüssigkeiten den Stofftransport zur Grenzschicht erheblich zu beschleunigen.The vibration vibration also contributes to increased diffusion in and around the, in the bore liquids are used for mass transfer Accelerate boundary layer considerably.

Die erfindungsgemäße Schwingung hat die Fähigkeit, das latente Diffusionsvermögen in den Flüssigkeiten - unabhängig vom Druck - wesentlich zu aktivieren. Einem Rührwerk ähnlich, diffundiert die Behandlungslösung mit erheblicher Geschwindigkeit durch die flüssige Grenzschicht zur festen Bohrungswandung hindurch. Stoff-Transport und Stoff-Austausch können in hinreichender Weise ausschließlich durch Diffusion erfolgen.The vibration according to the invention has the ability to latent diffusivity in the liquids - to activate significantly regardless of the pressure. Similar to an agitator, the treatment solution diffuses through the liquid at considerable speed Boundary layer to the solid bore wall. Substance transport and exchange can be sufficient Way only by diffusion.

Die Leiterplatte wandert unter den kombinierten beiden Bewegungssystemen, also unter der horizontal gleitenden Transportbewegung und der heftig pulsierenden Vibrations schwingung durch die Behandlungslösung hindurch resultierende Relativgeschwindigkeiten erreichend, die ein Vielfaches jener betragen, die durch das bekannte Schwallstrahl-Verfahren möglich sind.The circuit board migrates under the combined two Motion systems, i.e. under the horizontally sliding Transport movement and the violently pulsating vibration vibration through the treatment solution resulting relative speeds reaching that one To be many times that of the known Gush jet processes are possible.

Die hohen Relativgeschwindigkeiten sichern einen hinreichenden Stoffaustausch auch an den Wandungen kleinster Bohrungen.The high relative speeds ensure you sufficient mass transfer even on the smallest walls Holes.

Trotz der außerordentlichen verfahrenstechnischen Steigerung bedarf es keines besonderen apparativen Aufwandes, das erfindungsgemäße Bewegungssystem auch in bestehende Anlagen nachträglich einzurichten.Despite the extraordinary procedural increase there is no need for any special equipment that Movement system according to the invention also in existing systems to set up later.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Frequenz der Vibrationsschwingung auf einen Wert von größer als 1 Hz einzustellen.It has proven to be useful to adjust the frequency of the Vibration vibration to a value greater than 1 Hz adjust.

Es hat sich weiterhin als günstig gezeigt, die Amplituden der Schwingung auf einen Wert zu begrenzen, der kleiner als 10 mm ist.The amplitudes have also been shown to be favorable limit the vibration to a value less than Is 10 mm.

Die Bewegungsbahnen der Schwingung verlaufen im allgemeinen longitudonal und ihre Richtungen können in jedem beliebigen Winkel zur ebenen Oberfläche der Leiterplatte stehen oder aber, die Bahnen können auch in der Plattenebene selbst liegen.The trajectories of the vibration generally run longitudinal and their directions can be in any Stand at an angle to the flat surface of the circuit board or however, the tracks can also be in the plate level itself lie.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahnen der Vibrationsschwingungen kreisrund oder - ähnlich sind.A particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that the trajectories of the Vibration vibrations are circular or - similar.

Fig. 2 stellt schematisch den Bewegungsverlauf der Leiterplatte während einer vollen Rotationsschwingung dar, die - auch alternierend - sowohl im Uhrzeiger- als auch im Gegenuhrzeigersinn gerichtet werden kann. Fig. 2 shows schematically the course of movement of the circuit board during a full rotational oscillation, which - alternately - can be directed both clockwise and counterclockwise.

Die als Beispiel dargestellte Bewegungsbahn der Kreis schwingung verläuft in einer Ebene, die senkrecht zur ebenen Oberfläche der Mehrlagen-Leiterplatte steht.The trajectory of the circle shown as an example vibration runs in a plane that is perpendicular to the plane Surface of the multi-layer circuit board is.

Der gezeigte Plattenquerschnitt schließt eine Kontaktierungsbohrung ein. The plate cross section shown includes one Contact hole.

Die, auf die schematische Darstellung in der Fig. 2 bezogenen Fig. 3a und 3b geben in einem Koordinatensystem die Größen der Umlaufgeschwindigkeiten der erfindungsgemäß schwingenden Leiterplatte in ihren horizontalen und vertikalen Richtungen während einer vollen Rotation wieder.FIGS . 3a and 3b, based on the schematic illustration in FIG. 2, represent the sizes of the rotational speeds of the circuit board vibrating according to the invention in their horizontal and vertical directions during a full rotation in a coordinate system.

Die Bezugspunkte a bis l in den Fig. 2, 3a und 3b kennzeichnen die einzelnen geometrischen Orte der schwingenden Leiterplatte während ihrer Bewegung auf der kreisförmigen Umlaufbahn.The reference points a to l in FIGS . 2, 3a and 3b characterize the individual geometric locations of the oscillating printed circuit board during its movement on the circular orbit.

Der horizontale Doppelpfeil in der Fig. 3a veranschaulicht den rhythmischen zu- und abnehmenden Anpreßdruck der, in der Kontaktierungsbohrung befindlichen Lösung zu deren Wandung hin.The horizontal double arrow in FIG. 3a illustrates the rhythmic increasing and decreasing contact pressure of the solution located in the contact hole towards its wall.

Die Folge ist ein gesteigerter Stoffaustausch an der Bohrungswandung sowohl durch eine verminderte Dicke der daran anhaftenden flüssigen Grenzschicht als auch durch einen mechanisch intensivierten Diffusionsverlauf.The result is an increased mass exchange at the Bore wall both due to a reduced thickness of the attached liquid interface as well a mechanically intensified diffusion course.

Der vertikale Doppelpfeil in der Fig. 3b dagegen zeigt das pulsierende Durchpumpen der Behandlungslösung durch die Bohrung entlang ihrer Achse hindurch und in der periodischen Abwechslung ihrer beiden entgegengesetzten Strömungs richtungen.The vertical double arrow in FIG. 3b, however, shows the pulsating pumping of the treatment solution through the bore along its axis and in the periodic alternation of its two opposite flow directions.

Der Vorgang der Richtungsänderungen an den beiden Umkehrpunkten der Bewegungsbahn verläuft einer Sinuskurve entsprechend gedämpft, die entstehende Durchströmung der Kontaktierungsbohrung ist laminar.The process of changing direction on the two Reversal points of the trajectory run a sine curve damped accordingly, the resulting flow of Contact hole is laminar.

Die Kreisfrequenz der Vibrationsschwingungen um ihre statische Ruhelage als Mittelpunkt ist auf einen Wert eingestellt, der größer als 1 Hz ist; die Kreisamplituden (die Durchmesser) ihrer kreisförmigen oder - ähnlichen Bewegungsbahnen sind auf einen Betrag von weniger als 10 mm beschränkt. The angular frequency of the vibrations around their static rest as the center is on one value set that is greater than 1 Hz; the circular amplitudes (the diameters) of their circular or similar Trajectories are less than 10 mm limited.

Eine besonders bevorzugte Erfindungsvariante besteht darin, daß die kreisförmigen Bewegungsbahnen der Vibrations schwingung in einer Ebene verlaufen, die horizontal und somit in der Ebene der in horizontaler Betriebslage befindlichen Leiterplatte liegt.A particularly preferred variant of the invention consists in that the circular trajectories of vibration vibration run in a plane that is horizontal and thus in the level of the horizontal operating position PCB is located.

Die zentrifugale Schleuderkraft der, innerhalb der heftig kreisenden Bohrung befindlichen Flüssigkeit, drückt diese an den hülsenartigen Bohrungsmantel kreisperiodisch und gleichmäßig stark an; der Stoffaustausch an der flüssig festen Phasengrenze wird entsprechend gesteigert.The centrifugal centrifugal force within the violent liquid orbiting, presses it the sleeve-like bore jacket periodically and uniformly strong; the exchange of substances on the liquid fixed phase limit is increased accordingly.

Die Drehrichtungen der horizontalen Bewegungsbahnen kreisförmiger Vibrationsschwingungen können desgleichen im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn periodisch wechseln, um den Stoffaustausch möglichst gleichmäßig zu verteilen. Antriebe auf der konstruktiven Basis eines Umwucht-Vibrators haben sich als zweckmäßige Vorrichtungen für die Erzeugung der kreisförmigen Vibrationsschwingungen erwiesen.The directions of rotation of the horizontal trajectories circular vibrations can also in the Periodically change clockwise or counterclockwise to to distribute the mass transfer as evenly as possible. Drives based on the design of a balancing vibrator have proven to be useful devices for production of the circular vibration vibrations.

Wie bereits erwähnt, beruht die Erfindung - im Gegensatz zum Stand der Technik - auf dem Grundgedanken, die Oberfläche der Leiterplatte, und insbesondere jene der darin befindlichen Kontaktierungsbohrungen zu einer sehr hohen Relativgeschwindigkeit gegenüber den, die Leiterplatte benetzenden, im wesentlichen unbewegten Behandlungs flüssigkeiten zu beschleunigen.As already mentioned, the invention is based - in contrast to State of the art - on the basic idea, the surface the circuit board, and especially those of it located contact holes to a very high Relative speed compared to that, the circuit board wetting, essentially immobile treatment accelerate liquids.

Als Anwendungsbeispiel möge eine Schwingung mit longitudonalen Bewegungsbahnen, parallel zu den Bohrungs achsen herangezogen werden, deren Frequenz 24 Hz und Amplitude 0,4 mm sei.As an application example, use a vibration longitudinal trajectories, parallel to the bore axes whose frequency is 24 Hz and Amplitude is 0.4 mm.

Die sich ergebende Relativgeschwindigkeit der Leiterplatte gegenüber der Lösung beträgt 19,2 mm/sec (im Gegensatz zur Relativgeschwindigkeit des zuvor berechneten Beispiels aus der betrieblichen Praxis mit einer, mit Schwallstrahl behandelten Leiterplatte von 5 mm Dicke, bei der eine entsprechende Relativgeschwindigkeit von 1,04 mm/sec erreicht wird). The resulting relative speed of the circuit board compared to the solution is 19.2 mm / sec (in contrast to the Relative speed of the previously calculated example operational practice with a, with gushing jet treated circuit board of 5 mm thickness, in which a corresponding relative speed of 1.04 mm / sec is reached).

Das Größenverhältnis der erfindungsgemäßen Steigerung gegenüber dem bekannten Stand stellt sich als 19,2 : 1,04 = 18,4 : 1 dar.The size ratio of the increase according to the invention compared to the known state turns out to be 19.2: 1.04 = 18.4: 1.

Es hat sich weiterhin als nützlich erwiesen, zur Unterstützung des erfindungsgemäßen, bereits intensivierten Diffusionsvorgangs in den Kontaktierungsbohrungen zusätzlich Ultraschall einzusetzen.It has also proven useful for Support of the already intensified according to the invention Diffusion process in the contact holes additionally Use ultrasound.

Dessen Anwendung erfolgt im allgemeinen nur bei Reinigungs prozessen der Leiterplatten mit den verschiedenen Behandlungslösungen.Its use is generally only for cleaning processes of the printed circuit boards with the different Treatment solutions.

Die hochfrequenten Schallwellen (von 10 000 Hz und mehr) werden als geradlinige Bündel von den Schallwandlern abgestrahlt und treffen senkrecht - ohne Interferenzen oder Abschirmungen - auf die Oberflächenebenen der horizontal durchlaufenden Leiterplatten.The high-frequency sound waves (from 10,000 Hz and more) are used as straight bundles by the transducers radiated and hit vertically - without interference or Shields - on the surface levels of the horizontal continuous circuit boards.

Die Schallintensität kommt dabei an der Phasengrenze Festkörper-Flüssigkeit voll zur Geltung, nicht jedoch entlang der zylindrischen Hülsen der Behandlungsbohrungen, deren Achsen parallel zur Schallrichtung verlaufen. Die Schallwellen verstärken jedoch - durch lokales Rütteln - die Diffusion innerhalb der, in den Bohrungen befindlichen Flüssigkeitssäulen bis in den Bereich ihrer Grenzschichten hin.The sound intensity comes at the phase boundary Solid-state liquid fully effective, but not along the cylindrical sleeves of the treatment bores, whose axes run parallel to the sound direction. However, the sound waves amplify - by local shaking - the diffusion within the, located in the holes Liquid columns up to the area of their boundary layers there.

Es ist wohl am vorteilhaftesten, die erfindungsgemäße Schwingung an den, in einer horizontalen Betriebslage gleitenden Leiterplatten dann anzuwenden, wenn deren beide ebenen Oberflächen mit den Behandlungslösungen benetzt sind, naheliegenderweise dann, wenn sich die Platten vollständig in den entsprechenden Lösungen eingetaucht befinden.It is probably the most advantageous to use the invention Vibration on the, in a horizontal operating position sliding circuit boards to apply when both of them flat surfaces are wetted with the treatment solutions, obvious when the plates are completely immersed in the appropriate solutions.

Es ist desgleichen offensichtlich, daß die verfahrens technischen Vorteile der Erfindung auch dann zur vollen Geltung kommen, wenn mindestens eine der beiden Oberflächen der Leiterplatte mit der Flüssigkeit weitgehendst oder - besser - vollständig überdeckt ist.It is also obvious that the procedure then technical advantages of the invention to the full Applicable if at least one of the two surfaces the circuit board with the liquid as much as possible or - better - is completely covered.

Dieser Zustand kann herbeigeführt werden, wenn die Behandlungslösung auf die obere flache, horizontal liegende Plattenoberfläche durch einen kontinuierlich fließenden Strom zugeleitet, besprüht oder gespritzt wird.This condition can be brought about if the Treatment solution on the top flat, horizontal Plate surface by a continuously flowing Electricity is supplied, sprayed or sprayed.

Analog gilt die gleiche Aussage auch dann, wenn die untere Oberfläche der Leiterplatte beispielsweise durch Sprühen, Spritzen oder durch einen Lösungsstrahl (Schwall) benetzt ist.Similarly, the same statement applies if the lower one Surface of the circuit board, for example by spraying, Spray or wet with a solution jet (gush) is.

Die Erfindung schlägt weiterhin als einen zusätzlichen Beitrag zum Zustandekommen einer Strömung durch die Kontaktierungsbohrungen vor, hydrodynamisch einen Unterdruck - Bereich (ein Soggebiet) zu bilden, welcher direkt an der unteren Oberfläche der Leiterplatten anliegt.The invention also proposes an additional one Contribution to the creation of a flow through the Contact holes before, hydrodynamically a negative pressure - Form an area (a suction area), which is directly on the bottom surface of the circuit boards.

Der Vorschlag steht im Gegensatz zum bekannten Schwallverfahren, welches einen Flüssigkeitsstrahl unter kinetischer Energie gegen die Plattenoberfläche aufprallen läßt.The proposal is in contrast to the known one Gushing process, which is a liquid jet under impact kinetic energy against the plate surface leaves.

Das erfindungsgemäße Saugverfahren wirkt selektiv, und zwar konzentriert auf die, dem Saugbereich zugewandten Bohrungsenden.The suction method according to the invention acts selectively, namely concentrated on those facing the suction area Bore ends.

Es erzeugt somit eine vertikal nach unten gerichtete laminare Strömung durch die Bohrungen hindurch, ohne den heuenden unbeabsichtigten Nebenwirkungen, die durch das stoßartige Aufprallen des Schwallstrahls auf die Plattenoberfläche verursacht werden.It thus creates a vertically downward facing laminar flow through the holes without the today's unintended side effects caused by that sudden impact of the gush jet on the Plate surface caused.

Die Sogwirkung wird gleichzeitig und gleichmäßig, konstant bleibend auf die gesamte Oberfläche der Leiterplatte ausgeübt.The suction effect becomes constant and constant at the same time staying on the entire surface of the circuit board exercised.

Um die Höhe des Unterdrucks zeit- und ortsunabhängig aufrecht zu erhalten, werden unterhalb der rechteckigen ebenen Leiterplatte ein System unter einander kombinierter Saugkammern vorzugsweise prismatischer Raumform vorgesehen, deren obere rechteckige Seitenflächen als Öffnungen parallel und deckungsgleich direkt den unteren Oberflächen der Platten zugeordnet sind.Regardless of the amount of vacuum, regardless of time or location to maintain, are below the rectangular flat circuit board a system combined with each other Suction chambers are preferably provided in the form of a prism, the upper rectangular side faces parallel as openings and congruent directly with the lower surfaces of the Plates are assigned.

Der Hagen-Poisseuille′schen Gleichung kann entnommen werden, daß die dynamische Viskosität (Zähigkeit) der Flüssigkeiten als Faktor im umgekehrten Verhältnis zum Fließvermögen (zum Volumen des Flüssigkeitstransports steht.The Hagen-Poisseuille equation can be seen that the dynamic viscosity (viscosity) of the liquids as a factor in inverse proportion to fluidity (stands for the volume of liquid transport.

Die, auf die innere Reibung zurückzuführende dynamische Viskosität ist von der Temperatur der Flüssigkeiten abhängig und nimmt mit deren steigendem Wert ab.The dynamic due to the internal friction Viscosity depends on the temperature of the liquids and decreases with their increasing value.

Es ist daher sinnvoll, um sowohl das Durchflußvermögen der Behandlungslösungen durch die Bohrungen zu erhöhen als auch - unabhängig davon - den Diffusionsvorgang zu beschleunigen, die Lösungen an der oberen zulässigen Grenze ihres Temperatur-Intervalls einzustellen.It is therefore useful to both the flow rate of the Treatment solutions increase through the holes as well - regardless of this - to accelerate the diffusion process, the solutions at the upper limit of theirs Set temperature intervals.

Ersetzt man die wäßrigen Lösungen als Behandlungsmedien durch Luft, so kann die Erfindung zum Trocknen der, nach einer letzten Spülung mit Wasser behandelten Leiterplatten verwendet werden.If you replace the aqueous solutions as treatment media by air, the invention can be used to dry the, after a final rinse with water treated circuit boards be used.

Die Vibrationsschwingung trennt die, an den gespülten Oberflächen der Leiterplatten anhaftenden Reste an Wasser (Tröpfchen und Aerosole) mechanisch durch Rütteln von diesen und die, durch die Kontaktierungsbohrungen hindurch zirkulierende erwärmte Luft transportiert die Spülreste zu entsprechenden Abscheidern.The vibration oscillation separates those on the rinsed Surfaces of adhering residues of water (Droplets and aerosols) mechanically by shaking them and through the contact holes circulating heated air transports the flushing residue appropriate separators.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind als Beispiele den zugehörigen Figuren von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen.Further advantages and features of the invention are as Examples of the associated figures of the invention Take execution options.

Die Fig. 1 zeigt einen im wesentlichen schematischen Querschnitt durch eine Leiterplatte 1 mit einer Kontaktierungsbohrung 2, die eine Vibrationsschwingung mit longitudonalen geradlinigen Bewegungsbahnen und eine Amplitude a um ihre statische Ruhelage ausführt; die Bewegungsrichtungen stehen senkrecht zur ebenen Oberfläche der Platte 1. Fig. 1 shows an essentially schematic cross section through a circuit board 1 with a contact hole 2 , which carries out a vibration vibration with longitudinal rectilinear trajectories and an amplitude a around their static rest position; the directions of movement are perpendicular to the flat surface of the plate 1 .

Die rhythmische Hin- und Herbewegung zwischen den beiden Wendepunkten der Schwingungsbahnen hat entgegengesetzt gerichtete Kraftkomponenten in der Bohrungsachse zur Folge (die in der Fig. 1 mit schwarzen Pfeilen angedeutet sind); bewegt sich die Leiterplatte 1 in die eine Richtung, dann entsteht am Bohrungsende in der Bewegungsrichtung ein hydrodynamisches Staugebiet (ein Überdruck), und an ihrem anderen Ende ein Soggebiet (ein Unterdruck).The rhythmic back-and-forth movement between the two turning points of the oscillation paths results in oppositely directed force components in the axis of the bore (which are indicated by black arrows in FIG. 1); If the circuit board 1 moves in one direction, then a hydrodynamic accumulation area (an overpressure) is created at the end of the bore in the direction of movement, and a suction area (an underpressure) at the other end.

Die sich ergebende Druckdifferenz (gegenüber der Masse der umgebenden Behandlungslösung) pumpt als motorische Antriebskraft die Flüssigkeitssäule in der Kontaktierungs bohrung 2 in die entgegengesetzte Richtung der Plattenschwingung.The resulting pressure difference (compared to the mass of the surrounding treatment solution) pumps as a motor driving force the liquid column in the contact hole 2 in the opposite direction of the plate vibration.

Die Fig. 1 stellt demnach prinzipiell den, durch die erfindungsgemäße Vibrationsschwingung erzeugten Pumpvorgang dar, welcher als eine erzwungene Konvektion (als eine sogenannte Zwangsdurchflutung der Kontaktierungsbohrungen 2) definiert werden kann. Fig. 1 illustrates the principle therefore, pumping action generated by the inventive vibration is vibration, which can be defined as a forced convection (as a so-called forced flooding of the via-2).

Die Umkehrabläufe an den Wendepunkten der Schwingungsbahnen folgen einer Sinuskurve; das Entstehen und der Verlauf der Flüssigkeitsströmungen in den Bohrungen 2 wird durch die sanft ansteigenden und abnehmenden Relativgeschwindigkeiten laminar sein.The reversal processes at the turning points of the oscillation paths follow a sine curve; the emergence and the course of the liquid flows in the bores 2 will be laminar due to the gently increasing and decreasing relative speeds.

Die Fig. 2 zeigt wiederum schematisch eine Vibrations schwingung mit kreisförmigen Bewegungsbahnen in einer Ebene, die senkrecht zur Oberfläche einer Mehrlagen-Leiterplatte 3 steht. Fig. 2 again shows schematically a vibration vibration with circular trajectories in a plane that is perpendicular to the surface of a multi-layer circuit board 3 .

Die Amplitude (der Durchmesser, die Ausschlag- oder Schwingungsweite) der Kreisbahn sei mit dem Buchstaben r bezeichnet, der statische Mittelpunkt der Ruhelage befindet sich in der Kontaktierungsbohrung 2. The amplitude (the diameter, the deflection or vibration range) of the circular path is designated by the letter r, the static center of the rest position is in the contact hole 2 .

Die Rotationsrichtung kann sowohl im Uhrzeiger- als auch im Gegenuhrzeigersinn erfolgen.The direction of rotation can be clockwise as well as in Counterclockwise.

Die Fig. 3a und 3b beziehen sich funktionell auf die Darstellung in der Fig. 2. FIGS. 3a and 3b relate functionally to the illustration in FIG. 2.

Sie geben in einem Koordinatensystem die horizontalen und vertikalen Komponenten der relativen Umlaufgeschwindigkeiten wieder.They give the horizontal and in a coordinate system vertical components of relative orbital velocities again.

Die Bezugspunkte a bis l in den Fig. 2, 3a und 3b kennzeichnen die einzelnen geometrischen Orte der schwingenden Leiterplatte 3 während ihrer Bewegung auf der kreisförmigen Umlaufbahn.The reference points a to l in FIGS . 2, 3a and 3b characterize the individual geometric locations of the oscillating printed circuit board 3 during its movement on the circular orbit.

Der horizontale Doppelpfeil in den Fig. 3a veranschaulicht den rhythmisch zu- und abnehmend pulsierenden Anpreßdruck dem die in der Kontaktierungsbohrung befindliche Lösung zu deren Wandung hin ausgesetzt ist.The horizontal double arrow in FIG. 3a illustrates the rhythmically increasing and decreasing pulsating contact pressure to which the solution in the contact hole is exposed to the wall thereof.

Die Folge ist ein gesteigerter Stoffaustausch sowohl durch eine entsprechend verminderte Dicke der an der Wandung anhaftenden flüssigen Grenzschicht als auch durch einen mechanisch intensivierten Diffusionsablauf innerhalb der, in der Bohrung eingeschlossenen Behandlungslösung.The result is an increased mass transfer both through a correspondingly reduced thickness of the on the wall adhering liquid boundary layer as well as through a mechanically intensified diffusion process within the, in treatment solution enclosed in the well.

Der vertikale Doppelpfeil in der Fig. 3b dagegen zeigt das pulsierende Durchpumpen der Behandlungslösung durch die Bohrung 2 entlang ihrer Achse hindurch, und zwar in der periodischen Abwechslung ihrer beiden entgegengesetzten Strömungsrichtungen.The vertical double arrow in FIG. 3b, on the other hand, shows the pulsating pumping of the treatment solution through the bore 2 along its axis, namely in the periodic alternation of its two opposite flow directions.

Der Vorgang der Richtungsänderungen an den beiden Wendepunkten c und i der Bewegungsbahn verläuft einer Sinuskurve entsprechend gedämpft; die Durchströmung der Bohrung 2 ist laminar.The process of changing the direction at the two turning points c and i of the movement path is damped in accordance with a sine curve; the flow through the bore 2 is laminar.

Die Fig. 4 gibt schematisch das Funktionsprinzip eines Unwucht-Vibrators nach der Erfindung wieder, welcher als die bevorzugte motorische Antriebsquelle für die Erzeugung einer Kreisschwingung zu bezeichnen ist. FIG. 4 schematically shows the functional principle of an unbalance vibrator according to the invention, which can be referred to as the preferred motor drive source for generating a circular vibration.

Ein Rotor 4 wird auf die Welle 5 eines Elektromotors 6 aufgesetzt und die erzeugten Unwuchtkräfte werden mechanisch direkt oder indirekt als Schwingungsvibrationen auf die Leiterplatten 1 und 3 übertragen.A rotor 4 is placed on the shaft 5 of an electric motor 6 and the unbalance forces generated are mechanically transmitted directly or indirectly to the printed circuit boards 1 and 3 as vibration vibrations.

Das stationär schwingende System kreist in ebenen Bewegungsbahnen mit konstanten Radien und Winkelgeschwindigkeiten um seinen Mittelpunkt als Ruhelage herum.The stationary oscillating system circles on levels Trajectories with constant radii and Angular velocities around its center as a rest position around.

Die Umwuchtkräfte lassen sich von einem Maximum auf Null reduzieren; die Amplituden der Vibrationsschwingungen können daher stufenlos geregelt werden.The balancing forces can be reduced from a maximum to zero to reduce; the amplitudes of the vibration vibrations can therefore be regulated continuously.

Kreisfrequenzen in der Größenordnung von 24 Hz haben sich als zweckmäßig erwiesen, die Reinigung und Leitendmachung von Kontaktierungsbohrungen 2 in Mehrlagen-Leiterplatten 3 auch bei Streckenverhältnissen von 15 : 1 und größer ausschußfrei sicher zu stellen.Circular frequencies in the order of magnitude of 24 Hz have proven to be expedient to ensure the cleaning and rendering of contact holes 2 in multilayer printed circuit boards 3 free of rejects even in line ratios of 15: 1 and larger.

Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Transport richtung durch eine Anlage zum elektrolytischen Auftrag (beispielsweise von Kupfer) auf eine Leiterplatte 3. Die in der Behandlungslösung befindlichen oberen Anoden 7 sind parallel zu den darunter liegenden Leiterplatten 3 bzw. zu derem horizontal verlaufenden Transportweg angeordnet. Die Anoden 7 sind vorzugsweise unlöslich, beispielsweise aus platiniertem Titan und gewährleisten durch Parallelität in nächster Nähe zu den ebenen Leiterplatten 3 außerordentlich gleichmäßig verteilte metallische Niederschläge auf diesen. Die leichtgewichtigen Anoden 7 lassen sich in einfacher Weise aus der Badlösung herausnehmen und ermöglichen auf diese Weise einen guten Zugang zu den unteren löslichen, in perforierten Titankästen enthaltenen Kupferanoden 8 in Kugelform. FIG. 5 shows a cross section perpendicular to the transport direction by a plant for the electrolytic plating (e.g., copper) on a printed circuit board 3. The upper anodes 7 located in the treatment solution are arranged parallel to the printed circuit boards 3 underneath or to the horizontally extending transport path. The anodes 7 are preferably insoluble, for example made of platinum-coated titanium, and ensure parallel, close proximity to the flat printed circuit boards 3 extremely evenly distributed metal deposits on them. The light-weight anodes 7 can be removed from the bath solution in a simple manner and in this way allow good access to the lower soluble copper anodes 8 contained in perforated titanium boxes in spherical form.

Als Transportmittel für die Beförderung der in einer horizontalen Betriebslage kontinuierlich gleitenden Leiterplatten 3 (durch die als Beispiel gewählte Anlage) werden Klammern verwendet, welche sich aus zwei, durch Federdruck 9 zueinander gepreßten Bügeln 10 und 11 zusammensetzen.As a means of transport for the transport of the circuit boards 3 which slide continuously in a horizontal operating position (by means of the system chosen as an example), clips are used which are composed of two brackets 10 and 11 pressed together by spring pressure 9 .

Die, die Leiterplatten 3 an mindestens einem ihrer rechteckigen Seiten erfassenden Bügel 10 und 11 erfüllen gleichzeitig auch die Aufgabe, den benötigten elektrischen Strom für die elektrolytische Reduktion diesen zuzuleiten. Der untere Bügel 11 der Klammer gleitet und schleift entlang einer Bürstenvorrichtung 12, die an eine nicht eingezeichnete Stromquelle angeschlossen ist.The brackets 10 and 11 which grip the printed circuit boards 3 on at least one of their rectangular sides at the same time also fulfill the task of supplying the required electrical current for the electrolytic reduction. The lower bracket 11 of the clip slides and grinds along a brush device 12 which is connected to a power source (not shown).

Eine größere Anzahl von Klammern sind hintereinander und im Abstand voneinander an einem endlosen, über Führungsrollen 13 umlaufenden Band 14 angebracht.A larger number of clips are arranged one behind the other and at a distance from one another on an endless belt 14 which runs around guide rollers 13 .

Eine Führungsschiene 15 läuft vollständig um das Transport system herum, während eine Anlaufschiene 16 sich nur über jenen Bereich der Anlage erstreckt, an welchem kein Transportbedarf für die Leiterplatten 3 besteht.A guide rail 15 runs completely around the transport system, while a start rail 16 extends only over that area of the system on which there is no need for transport for the printed circuit boards 3 .

Die Anlauffläche der Schiene 16 ist so positioniert, daß sie unter Zusammendrücken der Feder 9 die Leiterplatten aus dem Bügelpaar 10 und 11 ausklingt.The contact surface of the rail 16 is positioned so that it compresses the printed circuit boards from the pair of brackets 10 and 11 when the spring 9 is compressed.

Um das, an den Bügelenden 10 und 11 niedergeschlagene Metall zu entfernen, wird eine weitere kommunizierende Wanne (eine Entmetallisierungskammer) 17 vorgesehen, die ebenfalls mit der Elektrolytflüssigkeit gefüllt ist und über eine Gegenelektrode verfügt.In order to remove the metal deposited on the temple ends 10 and 11 , a further communicating trough (a demetallization chamber) 17 is provided, which is also filled with the electrolyte liquid and has a counter electrode.

Sobald sich das Bügelpaar 10 und 11 in der Kammer 17 befindet, wird ihm über eine elektrisch getrennte Bürstenvorrichtung 18 ein Strom entgegengesetzter Polarität jener der Bürsten 12 zugeführt.As soon as the pair of brackets 10 and 11 is in the chamber 17 , a current of opposite polarity to that of the brushes 12 is fed to it via an electrically separated brush device 18 .

Das niedergeschlagene Metall wird beim Durchgang der Bügelpaare 10 und 11 durch die Kammer 17 auf elektrolytischem Wege wieder entfernt.The deposited metal is removed electrolytically as the pairs of brackets 10 and 11 pass through the chamber 17 .

Die Führungsrollen 13 und -schienen 15, das endlose Band 14, die Anlaufschiene 16, die Bürstenvorrichtungen 12 sowie 18 sind gemeinsam mit der Folge der Bügelpaare 10 und 11 auf einer Grundplatte 19 als eine funktionelle Aggregatseinheit mechanisch fest in sich zusammengefaßt.The guide rollers 13 and rails 15 , the endless belt 14 , the run-up rail 16 , the brush devices 12 and 18 are together with the sequence of pairs of brackets 10 and 11 on a base plate 19 as a functional unit mechanically firmly combined.

Die besagte Einheit ist stationär, also starr auf der, die Behandlungslösung enthaltende Wanne 20 aufgesetzt.Said unit is stationary, that is to say rigidly placed on the tub 20 containing the treatment solution.

Unterhalb der Grundplatte 19 ist ein Unwucht-Vibrator 21 an diesem befestigt, dessen kreisförmige Vibrationsschwingungen resonanzfrei an die zuvor beschriebene Aggregatseinheit übertragen werden.An unbalance vibrator 21 is attached to the base plate 19 , the circular vibration vibrations of which are transmitted to the previously described unit without resonance.

Der Unwucht-Vibrator 21 und die Aggregatseinheit schwingen somit gemeinsam mit phasengleichen Frequenzen und Amplituden.The unbalance vibrator 21 and the unit unit thus vibrate together with in-phase frequencies and amplitudes.

Die Aggregatseinheit ruht auf einer Anzahl von Schwingungsdämpfern (im konkreten Fall des Ausführungsbeispiels in der Form von Spiralfedern) 22, die auf einem, sich entlang der Wannenreihe 20 erstreckenden massiven Sockel 23 aufgesetzt sind.The assembly unit rests on a number of vibration dampers (in the specific case of the exemplary embodiment in the form of spiral springs) 22 which are placed on a solid base 23 which extends along the row 20 of tubs.

Die Schwingungsdämpfer 22 haben die Aufgabe einerseits die von der Aggregatseinheit ausgehenden Vibrationsschwingungen zum Sockel 23 hin federnd zu absorbieren, um diesen völlig frei von deren Einfluß zu halten und andererseits die, daraufliegende Einheit zu tragen.The vibration dampers 22 have the task, on the one hand, of absorbing the vibrating vibrations emanating from the assembly unit towards the base 23 in order to keep them completely free of their influence and, on the other hand, to carry the unit lying thereon.

Die Fig. 5 zeigt die Klammern (das Bügelpaar 10 und 11) auf der linken Seite des schwingenden Transportsystems in einem zusammengeklappten, den Rand der horizontalen Leiter platten 3 umfassenden, und auf der rechten Seite des Systems (der Nebenwanne 17 entlang gleitend) in einem geöffneten Betriebszustand. Fig. 5 shows the brackets (the pair of brackets 10 and 11 ) on the left side of the vibrating transport system in a collapsed, the edge of the horizontal conductor plates 3 comprising, and on the right side of the system (sliding along the side pan 17 ) in one open operating state.

In beiden Fällen tauchen die unteren Enden des Bügelpaares 10 und 11 in die Elektrolytflüssigkeit ein.In both cases, the lower ends of the pair of brackets 10 and 11 are immersed in the electrolyte liquid.

Die zusammengedrückten Bügelenden 10 und 11 üben eine starke Klemmwirkung auf den umfaßten Rand der Leiterplatte 3 aus und übertragen somit sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der schwingenden Aggregatseinheit resonanzfrei an diese. The compressed temple ends 10 and 11 exert a strong clamping effect on the encompassed edge of the printed circuit board 3 and thus transmit both the frequency and the amplitude of the oscillating unit unit to it without resonance.

Die, in den Fig. 5 und 6 angedeutete kreisförmige Vibrationsschwingung der Leiterplatte 3 wird durch die, am Kreisumfang eingezeichneten kleinen Pfeile versinnbildlicht, deren Mittelpunkt in der Platte 3 liegt.The circular vibration oscillation of the printed circuit board 3 indicated in FIGS. 5 and 6 is symbolized by the small arrows drawn in on the circumference, the center of which lies in the plate 3 .

Der Schwingungsanteil in der Vertikalen verursacht ein periodisch alternierendes Durchpumpen der Elektrolytlösung durch die Kontaktierungsbohrungen 24 in den beiden Richtungen ihrer Längsachse hindurch.The oscillation component in the vertical causes a periodically alternating pumping of the electrolyte solution through the contact bores 24 in the two directions of its longitudinal axis.

Die Pumpwirkung entsteht durch die Druckdifferenz zwischen den beiden Bohrungsenden (zufolge des rhythmisch abwechselnden Aufbaus von Stau- und Soggebieten dortselbst).The pumping effect arises from the pressure difference between the two drill ends (according to the rhythmic alternating construction of storage and suction areas there).

Der Schwingungsanteil in der Horizontalen steigert seinerseits den Stoffaustausch in dem hülsenartigen Bereich flüssiger Grenzschichten an den Bohrungswandungen durch alternierenden Druckwechsel und intensivierte Diffusion. Die vorangehenden Aussagen gelten ohne Einschränkungen für Leiterplatten 3, deren Breiten (in Transportrichtung) nicht zu groß sind, um nur einseitig an einem Rand erfaßt zu werden.The proportion of vibrations in the horizontal in turn increases the mass transfer in the sleeve-like area of liquid boundary layers on the bore walls by alternating pressure changes and intensified diffusion. The preceding statements apply without restriction to printed circuit boards 3 , the widths (in the direction of transport) of which are not too large to be detected on one side only at one edge.

Es muß stets sichergestellt sein, daß die, von der Aggregatseinheit ausgehenden Vibrationsschwingungen stets gleichmäßig über die gesamte Plattenoberfläche übertragen sind.It must always be ensured that the Unit vibrating vibrations always Transfer evenly over the entire surface of the plate are.

Die Fig. 6 zeigt den Anwendungsfall zu großer Breiten der Leiterplatten 3, um diese nur einseitig von den Klammern 10 und 11 erfassen zu lassen oder aber, daß die Plattendicke zu gering ist (Folie). Fig. 6 shows the application of large widths of the printed circuit boards 3 in order to allow them to be gripped only on one side by the clips 10 and 11 or that the board thickness is too small (film).

In solchen Fällen ist es erforderlich, daß die entsprechenden Mittel für den Transport der Leiterplatten 3 sowie für die Stromzuführung zu diesen an zwei gegenüberliegenden Seiten der rechteckigen Platten 3 vorgesehen sind. In such cases, it is necessary that the corresponding means for transporting the printed circuit boards 3 and for supplying current to them are provided on two opposite sides of the rectangular plates 3 .

Die Fig. 6 zeigt im Querschnitt zur Transportrichtung eine vervollständigende Ergänzung zu der, in der Fig. 5 dargestellten Anlage. FIG. 6 shows, in cross section to the direction of transport, a complementary addition to the system shown in FIG. 5.

Der Anlagenausschnitt in der Fig. 5 umfaßt nur den technischen Komplex für die Führung des (rechten) Randes der Leiterplatte 3, und der Ausschnitt der gleichen erweiterten Anlage in der Fig. 6 gibt schematisch die technische Ausrüstung für die Führung des gegenüberliegenden (linken) Randes der gleichen Platte 3 wieder.The conditioning section in the Fig. 5 includes only the technical complex for the guidance of the (right) edge of the printed circuit board 3, and the section of the same expanded facility in Fig. 6 indicates schematically the equipment for the guidance of the opposite (left) edge the same plate 3 again.

Das Besondere an der in der Fig. 6 wiedergegebenen Aggregatseinheit ist ihre mobile Verschiebbarkeit (Verfahrbarkeit) senkrecht zur Transportrichtung der Leiterplatten 3 (im Gegensatz zur stationären Anordnung des Aggregats in der Fig. 5).The special feature of the unit shown in FIG. 6 is its mobile displaceability (travel) perpendicular to the transport direction of the printed circuit boards 3 (in contrast to the stationary arrangement of the unit in FIG. 5).

Dieses Merkmal ist durch den Doppelpfeil oberhalb des Aggregats in der Fig. 6 gekennzeichnet.This feature is identified by the double arrow above the unit in FIG. 6.

Vergleicht man die beiden Aggregate in den Fig. 5 und 6, dann ist es offensichtlich, daß ihre Konstruktionselemente (Führungsrollen 13 und -schienen 15, endloses Band 14, Anlaufschiene 16, Bürstenvorrichtungen 12 sowie 18, Bügelpaare 10 und 11, Grundplatte 19 und Unwucht-Vibrator 21) spiegelbildlich symmetrisch zueinander sind.Comparing the two units in FIGS. 5 and 6, it is obvious that their construction elements (guide rollers 13 and rails 15, endless belt 14 , runner rail 16 , brush devices 12 and 18 , pairs of brackets 10 and 11 , base plate 19 and imbalance -Vibrator 21 ) are mirror images symmetrical to each other.

Durch die seitliche Verfahrbarkeit des Aggregates in der Fig. 6 ist es möglich, die Anlage für Leiterplatten 3 verschiedener Breiten zu verwenden.Due to the lateral movability of the unit in Fig. 6, it is possible to use the system for printed circuit boards 3 of different widths.

Die Anlage läßt sich mühelos an sich verändernden unvorgesehenen Produktionsbedingungen anpassen. Das beidseitige Erfassen der Leiterplatten 3 durch die Transportmittel 10 und 11 verbessert desgleichen die Übertragungsqualität der, von den beiden Aggregaten her übermittelten Vibrationsschwingungen. The system can be easily adapted to changing, unforeseen production conditions. The detection of the printed circuit boards 3 on both sides by the transport means 10 and 11 likewise improves the transmission quality of the vibration vibrations transmitted by the two units.

Es ist naheliegend, daß sowohl die Frequenzen und Amplituden der Schwingungen beider beteiligten Unwucht-Vibratoren 21 als auch die Geschwindigkeiten beider beteiligten Transportsysteme synchron aufeinander abgestimmt sind.It is obvious that both the frequencies and amplitudes of the vibrations of both unbalance vibrators 21 involved and the speeds of both transport systems involved are synchronized with one another.

Das Aggregat der Fig. 6 ist auf einem schlittenförmigen Fahrgestell aufgesetzt, welches sich im wesentlichen-aus einer horizontalen länglichen Bodenplatte 25, aus einigen in Reihe darin verankerten lotrechten Tragsäulen 26 und aus einem massiven, diesen verbindenden Balken 27 zusammensetzt. Der besagte Balken 27 ist durch das Bindeglied zu den beiden, außerhalb der Wanne 20 befindlichen, auf den Rädern 28 rollenden und in den Schienen 29 geführten seitlichen vertikalen Stützgerüsten 30.The aggregate of Fig. 6 is placed on a slide-shaped chassis, which is composed essentially-of a horizontal elongate base plate 25, from some in series anchored therein vertical support columns 26 and of a solid, this connecting beam 27. Said beam 27 is through the link to the two vertical support frames 30 located outside the tub 20 , rolling on the wheels 28 and guided in the rails 29 .

Fernerhin, das verfahrbare Aggregat führt eine Gegenelektrode mit sich, um (ähnlich der Entmetallisierungs kammer 17 der Fig. 5) die Enden der auseinander geklinkten Bügelpaare 10 und 11 auf elektrolytischem Wege reinigen zu können.Furthermore, the movable unit carries a counter electrode with it, in order (similar to the demetallization chamber 17 of FIG. 5) to be able to clean the ends of the mutually clicked bracket pairs 10 and 11 by electrolytic means.

Der Fig. 6 ist ferner zu entnehmen, daß die Breite der Leiterplatte 3 die beiden linken (unteren) Anodenkästen 8 nicht überdeckt.Of Fig. 6 can be seen further that the width of the circuit board 3, the two left (bottom) anode boxes does not overlap. 8

Es ist zwingend notwendig, daß die besagten Anoden 8 und die zu diesen korrespondierenden oberen unlöslichen Anoden 7 von der Stromquelle abzuschalten, um ein gleichmäßiges elektrisches Feld für die Leiterplatte 3 im Elektrolyten sicherzustellen.It is imperative that the anodes 8 and the corresponding upper insoluble anodes 7 corresponding to them be switched off from the power source in order to ensure a uniform electric field for the printed circuit board 3 in the electrolyte.

Der Elektrolyt soll, um eine möglichst gleichbleibende chemische Zusammensetzung und eine konstante Temperatur im Umgebungsbereich der Leiterplatte 3 zu behalten, kontinuierlich umgewälzt werden. The electrolyte is to be circulated continuously in order to keep the chemical composition as constant as possible and to keep a constant temperature in the surrounding area of the printed circuit board 3 .

Um diesen Erfordernissen zu entsprechen, wird die Badlösung der Wanne 20 mittels der Pumpe 32 ständig im Kreislauf bewegt.In order to meet these requirements, the bath solution of the tub 20 is constantly moved in a circuit by means of the pump 32 .

Die strichpunktierten großen und die ausgezogenen kleinen schwarzen Pfeile veranschaulichen die Richtung und den Weg des dabei entstehenden Flüssigkeitskreislaufs.The dash-dotted large and the drawn-out small ones black arrows show the direction and the path of the resulting liquid cycle.

Die Lösung strömt - von der Pumpe 32 kommend - durch einige in Reihe angeordnete Eintrittsstutzen 33 in die Elektrolytmasse der Wanne 20 hinein mit Richtung auf den Raum oberhalb der Leiterplatte 3.The solution flows - coming from the pump 32 - into the electrolyte mass of the tub 20 through a number of inlet connections 33 arranged in a row, with a direction towards the space above the printed circuit board 3 .

Die Stutzen 33 befinden sich in der Höhe des Lösungsspiegels.The nozzle 33 are at the level of the solution level.

Die Erfindung schlägt vor, eine Anzahl von Saugkammern 34 vorzusehen, die deckungs- und flächengleich dicht unterhalb der horizontalen Oberflächen der Platten 3 anzuordnen sind. Das System der Saugkammern 34 erzeugt somit einen Unterdruck-Bereich (ein Soggebiet) an den unteren Enden der Kontaktierungsbohrungen 2 und zwingt die, zu den oberen Enden der Bohrungen 2 zufließende Badlösung durch diese hindurch nach unten zu strömen.The invention proposes to provide a number of suction chambers 34 which are to be arranged congruently and with the same area just below the horizontal surfaces of the plates 3 . The system of suction chambers 34 thus generates a negative pressure area (a Soggebiet) at the lower ends of the via-2 and forcing the, influent to the upper ends of the bores 2 bath solution therethrough to flow downwards.

Es entsteht ein Zustand erzwungener Konvektion (Zwangsdurchflutung) durch Druckdifferenzen an den beiden Enden der einzelnen Kontaktierungsbohrungen.A state of forced convection arises (Forced flow) due to pressure differences at the two Ends of the individual contact holes.

Die ausgeübte Sogwirkung verstärkt zusätzlich den, durch die erfindungsgemäße Vibrationsschwingung maßgebend erzeugten Stoffaustausch an den Bohrungswandungen.The suction effect exacerbated by the Vibration vibration according to the invention generated significantly Mass transfer on the bore walls.

Die chemische oder elektrolytische Behandlung der einzelnen Leiterplatten 3 soll möglichst gleichmäßig und simultan an allen Orten ihrer Oberflächen und in allen zugehörigen Kontaktierungsbohrungen vor sich gehen.The chemical or electrolytic treatment of the individual printed circuit boards 3 should proceed as uniformly and simultaneously as possible at all locations on their surfaces and in all associated contact bores.

Um dieser Bedingung zu entsprechen, ist das deckungsgleiche System der Saugkammern 34 in einzelne, unabhängig voneinander wirkende Einheiten aufgegliedert, die druck- (Manometer-) gesteuert über die Magnetventile 35 funktionieren.In order to meet this condition, the congruent system of the suction chambers 34 is broken down into individual, independently acting units, which operate under pressure (manometer) control via the solenoid valves 35 .

Die Saugkammern 34 haben vorzugsweise eine prismatische Raumform, deren obere rechteckige Seitenflächen als Öffnungen parallel zu den unmittelbar darüber in Transportrichtung gleitenden Leiterplatten 3 ausgerichtet sind.The suction chambers 34 preferably have a prismatic three-dimensional shape, the upper rectangular side surfaces of which are aligned as openings parallel to the printed circuit boards 3 sliding directly above them in the transport direction.

Jede einzelne Saugkammer 34 ist, über druckgesteuerte Magnetventile 35 hinweg mit einer eigenen Leitung an die Förderpumpe 32 angeschlossen.Each individual suction chamber 34 is connected to the feed pump 32 with its own line via pressure-controlled solenoid valves 35 .

Berücksichtigt man die betriebliche Realität (erhärtet durch das zuvorgehende numerische Beispiel einer Leiterplatte 3 mit Kontaktierungsbohrungen von 0,3 mm Durchmesser, einer Bohrungsdichte von 64 Bohrungen/cm² und einer sich ergebenden spezifischen offenen Durchtrittsfläche der Platte von 4,544%), daß also nur ein äußerst geringer Anteil der Plattenoberfläche von der Badlösung durchflossen werden kann, dann läßt sich die selektive Sogwirkung am unteren Ende einer Bohrung mit jener eines Saugnapfes vergleichen. Der Wirkungsgrad des Sogeffektes für die Erzeugung einer laminaren Strömung durch die Bohrung hindurch ist offensichtlich sehr hoch.Taking into account the operational reality (confirmed by the previous numerical example of a printed circuit board 3 with contact holes of 0.3 mm diameter, a hole density of 64 holes / cm² and a resulting specific open passage area of the plate of 4.544%), that is only one extreme If the bath solution can flow through a small proportion of the plate surface, then the selective suction effect at the lower end of a bore can be compared with that of a suction cup. The efficiency of the suction effect for producing a laminar flow through the bore is obviously very high.

Bedarf es keiner elektrolytischen Oberflächenbehandlung, sondern nur einer chemischen Reinigung der Leiterplatten 3, dann ist es vorteilhaft sich eines Transportmittels für ihre Beförderung zu bedienen, welches schematisch in der Fig. 7 angedeutet ist.If no electrolytic surface treatment is required, but only chemical cleaning of the printed circuit boards 3 , then it is advantageous to use a means of transport for their transportation, which is indicated schematically in FIG. 7.

Die Einrichtung weist eine horizontal verlaufende Transportbahn, die durch 2 Reihen gegenüber liegender Rollen (Walzen) hindurch geführt und begrenzt wird.The facility has a horizontal Transport track through 2 rows of opposite rollers (Rollers) is passed through and limited.

Die horizontalen Rollen stehen senkrecht zur Beförderungsrichtung der Leiterplatten 3 und beiderseits, oberhalb und unterhalb der Transportbahn angeordnet. The horizontal rollers are arranged perpendicular to the direction of conveyance of the printed circuit boards 3 and on both sides, above and below the transport path.

Die untere Reihe übernimmt als Transportrollen 37 die Aufgabe der motorischen Weiterbeförderung der Platten 3 von einer Behandlungsstation der Anlage zur nächsten; die obere Reihe besteht aus den frei laufenden Andruckrollen 38.The lower row, as transport rollers 37, takes over the task of motorically conveying the plates 3 from one treatment station of the system to the next; the upper row consists of the free running pressure rollers 38 .

Die Rollen 38 pressen die Leiterplatten 3 spielfrei gegen die untere Reihe der Transportrollen 37 an.The rollers 38 press the circuit boards 3 against the lower row of the transport rollers 37 without play.

Einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zufolge verlaufen die Bewegungsbahnen der Vibrationsschwingung in einer horizontalen Ebene, d. h. in der Ebene der, in horizontaler Betriebslage geführten Leiterplatten 3.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the movement paths of the vibration oscillation run in a horizontal plane, ie in the plane of the printed circuit boards 3 guided in the horizontal operating position.

Die horizontal heftig pulsierende Leiterplatte 3 stößt die in der Kontaktierungsbohrung 2 eingeschlossene Lösungssäule gegen ihre Wandung hin und her; der Diffusionsvorgang und der Stoffaustausch an der Phasengrenze Festkörper-Flüssigkeit werden erheblich gesteigert.The horizontally violently pulsating circuit board 3 pushes the solution column enclosed in the contact hole 2 back and forth against its wall; the diffusion process and mass transfer at the solid-liquid phase boundary are significantly increased.

Der waagrechte Pfeil in der Fig. 7 zeigt die Transportrichtung der Leiterplatten 3 an. Der, als Ellipse eingezeichnete Pfeil an der Platte 3 deutet eine erfindungsgemäße Vibrationsschwingung mit kreisförmigen Bewegungsbahnen an, die in der horizontalen Betriebsebene der Leiterplatte 3 stattfindet.The horizontal arrow in FIG. 7 shows the transport direction of the printed circuit boards 3 . The arrow drawn in as an ellipse on the plate 3 indicates a vibration vibration according to the invention with circular movement paths, which takes place in the horizontal operating plane of the printed circuit board 3 .

Die Rotationspfeile in den Antriebs- und Andruckrollen 37 bzw. 38 entsprechen dem kontinuierlichen Durchlauf der Leiterplatten 2 entlang der Transportbahn zwischen den besagten Rollenreihen.The rotation arrows in the drive and pressure rollers 37 and 38 correspond to the continuous passage of the printed circuit boards 2 along the transport path between the said rows of rollers.

Die Saugkammer 34 ist mit ihrer breiten Öffnung dicht und parallel der unteren ebenen Oberfläche der, über diese hinweg gleitenden Leiterplatte 3 zugeordnet.With its wide opening, the suction chamber 34 is closely and parallel to the lower flat surface of the printed circuit board 3 sliding over it.

Der, in der Kammer 34 entstehende Unterdruck erzeugt ein Soggebiet an den unteren Enden der, in der durchfahrenden Platte 3 befindlichen Kontaktierungsbohrungen 2. The negative pressure that arises in the chamber 34 creates a suction area at the lower ends of the contact bores 2 located in the plate 3 passing through.

Die Behandlungslösung von der oberen Plattenseite wird durch die erzeugte Sogwirkung durch die Bohrungen 2 hindurch fließend in diese hinein gezogen.The treatment solution from the upper side of the plate is drawn through the bores 2 flowing into them through the suction effect generated.

Im Gegensatz zum bekannten Schwallstrahl, der geradlinig entlang seines engen Düsenschlitzes nur lokal einen geringen Teil der Plattenoberfläche zu erfassen vermag, umfaßt das System der Saugkammern 34 die Leiterplatte 3 in ihrer Gesamtheit gleichmäßig und gleichzeitig während der gesamten Zeitdauer ihres Transportes durch eine Behandlungsstation der Anlage.In contrast to the known gush jet, which is only able to locate a small part of the surface of the plate in a straight line along its narrow nozzle slot, the system of the suction chambers 34 comprises the printed circuit board 3 in its entirety uniformly and at the same time during the entire period of its transport through a treatment station of the system.

Die Fig. 8 versucht mit dem Schema eines Modells hypothetischer Aussagekraft den Erfindungsgedanken, bezogen auf die Strömungsverhältnisse der Behandlungsflüssigkeit innerhalb einer Kontaktierungsbohrung 2, in grober Annäherung und in einem stark vergrößerten Maßstab sinnbildlich darzustellen. FIG. 8 attempts to depict the idea of the invention, based on the flow conditions of the treatment liquid within a contact hole 2 , in a rough approximation and on a greatly enlarged scale with the diagram of a model of hypothetical informative value.

Es sei vorausgesetzt, daß eine Bohrung von 0,3 mm Durchmesser in einer, in der Behandlungslösung eingetauchten Leiterplatte 3 kreisförmige Vibrationsschwingungen einer Frequenz von 24 Hz ausführt, deren Radialamplituden 0,3 mm betragen.It is assumed that a bore of 0.3 mm in diameter in a circuit board immersed in the treatment solution 3 executes circular vibrations with a frequency of 24 Hz, the radial amplitudes of which are 0.3 mm.

Die horizontale Gleitbewegung der Platte 3 in der Transportrichtung ist durch den oberen, in der Fig. 8 eingezeichneten waagrechten Pfeil; ihre ebenfalls horizontal verlaufenden Kreisbahnen durch den unterbrochenen Pfeil elliptischer Form wiedergegeben.The horizontal sliding movement of the plate 3 in the transport direction is shown by the upper horizontal arrow shown in FIG. 8; their circular orbits, which also run horizontally, are represented by the interrupted arrow of elliptical shape.

Die heftig rotierende feste Bohrungswandung erreicht eine Relativgeschwindigkeit vonThe violently rotating fixed bore wall reaches one Relative speed of

24 Hz × 21 π r = 24 × 2 π r 0,15 = 22,608 mm/sec24 Hz × 21 π r = 24 × 2 π r 0.15 = 22.608 mm / sec

gegenüber der potentiell stationären Flüssigkeitssäule innerhalb der Bohrung 2. compared to the potentially stationary liquid column within the bore 2 .

Der Vorgang des Stoffaustausches findet in der, am festen Körper der Bohrung 2 anliegenden flüssigen Grenzschicht statt, dessen an der Wandung anhaftender Anteil mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert.The process of mass transfer takes place in the liquid boundary layer adjacent to the solid body of the bore 2 , the portion adhering to the wall rotating at the same speed.

Die nächsten, zur Mitte der Bohrung 2 hin folgenden Bereiche der Grenzschicht werden ebenfalls in Bewegung versetzt, jedoch mit immer kleineren Geschwindigkeiten.The next areas of the boundary layer following towards the center of the bore 2 are also set in motion, but at ever lower speeds.

Es entsteht, gemäß der inneren Reibung in Flüssigkeiten ein Geschwindigkeitsgefälle zur Mitte der Bohrung hin.It arises according to the internal friction in liquids Speed gradient towards the center of the hole.

Die effektive Umlaufgeschwindigkeit von 22,608 mm/sec stellt die maximal erreichbare Relativgeschwindigkeit der Bohrungswandung 2 gegenüber der hypothetisch stationären, darin eingeschlossenen Flüssigkeitssäule dar.The effective circulation speed of 22.608 mm / sec represents the maximum achievable relative speed of the bore wall 2 compared to the hypothetically stationary liquid column enclosed therein.

Der absolute Wert von 22,608 mm/sec gibt einen Aufschluß über die Größenordnung der Leistungssteigerung, die der erfindungsgemäßen Vibrationsschwingung eigen ist (im Vergleich zum Wert von 1,04 mm/sec des ursprünglich berechneten Beispiels nach dem Stand der Technik).The absolute value of 22.608 mm / sec provides information about the magnitude of the increase in performance that the Vibration vibration according to the invention is peculiar (compared to the value of 1.04 mm / sec of the original calculated example according to the prior art).

Das Schema der Fig. 8 schließt desgleichen die Überlagerung der rotierenden Flüssigkeitssäule in der Kontaktierungsbohrung 2 mit der, von der Saugkammer 34 ausgehenden und vertikal nach unten gerichteten Sogwirkung. Der resultierende Effekt läßt Bewegungsbahnen der Flüssigkeitsströmung durch die Bohrung 2 entstehen, die als Spiralen verlaufen.The diagram of FIG. 8 likewise includes the superimposition of the rotating liquid column in the contact hole 2 with the suction effect, which starts from the suction chamber 34 and is directed vertically downwards. The resulting effect allows movement paths of the liquid flow through the bore 2 , which run as spirals.

Der Strömungsfaden wird in der Form einer Schraubenlinie (mit kleinen Pfeilen) angedeutet.The flow thread is in the form of a helix (with small arrows) indicated.

In welchem Ausmaß sich das Modell der Erfindung aus der Fig. 8 in die betriebliche Praxis umsetzen läßt, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, von denen der Durchmesser der Kontaktierungsbohrungen 2 und seine Länge von überragender Bedeutung sind. The extent to which the model of the invention from FIG. 8 can be implemented in operational practice depends on a number of factors, of which the diameter of the contact bores 2 and its length are of paramount importance.

Weiterhin sind die Merkmale der Wandrauhigkeit, der Lösungsviskosität sowie der -temperatur zu berücksichtigen. Die Stärke der Sogwirkung bestimmt die Geschwindigkeit der Strömung in der Achsrichtung der Bohrung 2.The characteristics of wall roughness, solution viscosity and temperature must also be taken into account. The strength of the suction effect determines the speed of the flow in the axial direction of the bore 2 .

Unabhängig jedoch davon, ob und in welchem Ausmaß eine oder gar keine Strömung durch die Kontaktierungsbohrung 2 zustande kommt ist es offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Vibrationsschwingung zu einem wesentlich beschleunigten und intensivierten Stoff-Transport sowie -Austausch zum bzw. an der Bohrungswandung 2 durch Diffusion führt.Regardless of whether and to what extent a flow or no flow through the contacting hole 2 occurs, it is obvious that the vibration vibration according to the invention leads to a significantly accelerated and intensified material transport and exchange to or on the hole wall 2 by diffusion .

Fig. 9 gibt das Beispiel eines Einsatzes von Ultraschall- Schwingern 36 zur Steigerung der Reinigungswirkung mittels der Vibrationsschwingung in den Kontaktierungsbohrungen 2 der Leiterplatte 3 an. FIG. 9 gives the example of the use of ultrasonic vibrators 36 to increase the cleaning effect by means of the vibration vibration in the contact bores 2 of the printed circuit board 3 .

In Betracht gezogene Druckschriften:
Auslegeschrift 26 06 984
DE 40 17 380 C1
DE 30 11 061 C2Publications considered:
Design notice 26 06 984
DE 40 17 380 C1
DE 30 11 061 C2

Claims

1. A process for the chemical or electrolytic surface treatment of plate-shaped workpieces, in particular of large-area multilayer printed circuit boards provided with contact holes for printed circuits by means of aqueous solutions, and optionally also with air, characterized in that the workpiece ( 3 ) located in a horizontal operating position executes a combination movement, which is composed of two independent and mutually independent relative movements relative to the treatment solution as components, the workpiece ( 3 )

a) performs a first sliding movement, preferably continuously and in longitudinally running paths in the transport direction in a horizontal plane and intermittently or intermittently at intervals of time, the workpiece ( 3 )
b) executes a second movement, which consists of a vibrations vibrating violently in rapid succession.

2. Device according to claim 1, characterized in that the frequency of the vibration vibration to a value is set greater than 1 Hz.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the amplitudes of the in general longitudinal trajectories of vibration are set to a value smaller than 10 mm.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the trajectories of the vibration vibration are circular or - similar and extend in planes which are substantially vertical to the surface of the plate-shaped workpiece ( 3 ), the angular frequency of the vibration vibration around their static rest position as the center point is set to a value greater than 1 Hz.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the movement paths of the vibration oscillation are circular or - similar, and extend in a plane which is horizontal and thus in the plane of the workpiece ( 3 ) in the horizontal operating position, the Angular frequency of the vibration vibration around its static rest position as the center is set to a value greater than 1 Hz.

6. Device according to claims 1 to 5, characterized characterized that the circular amplitudes (the diameter) of the circular or - similar Trajectories of the vibration vibration to a value are set smaller than 10 mm.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized characterized in that the direction of rotation of the trajectories circular vibrations periodically in Alternating clockwise and counterclockwise.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that the drive for generating the circular or - similar vibration vibration is an unbalance vibrator ( 4 ).

9. The method according to claims 1 to 8, characterized in that one or more ultrasonic transducers radiate rectilinear sound waves, substantially perpendicular to the lower flat surface of the plate-shaped workpiece ( 3 ) in the horizontal operating position.

10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that the workpiece ( 3 ) is completely immersed in the treatment solution.

11. The method according to claims 1 to 10, characterized in that a, generally continuously flowing stream or a sprayed jet of treatment liquid is directed against the flat, horizontal surfaces of the plate-shaped workpiece ( 3 ), regardless of whether the workpiece ( 3rd ) completely immersed in the treatment liquid, or is also outside of it.

12. The method according to claims 1 to 11, characterized in that underneath the plate-shaped workpiece ( 3 ) sliding in a horizontal operating position, a negative pressure region is generated directly adjacent to its lower flat surface, which region there is a substantially vertical downward directional flow of the treatment liquid, and thus a suction effect at the lower ends of the via-holes (2) located in the workpiece (3) causes, and thus a forced flooding of said bores (2) through the liquid result.

13. Device according to claims 1 to 12, characterized in that below the plate-shaped workpiece ( 3 ) one or more suction chambers ( 34 ) preferably prismatic three-dimensional shape are provided, the upper rectangular side surfaces as openings parallel and congruent directly to the lower surface of the plate-shaped workpiece ( 3 ) can be assigned.

14. The method according to claims 1 to 13, characterized characterized in that the treatment liquids in their individual specific use cases at the upper limit of their permissible operating temperature Intervals are set.

15. The method according to claims 1 to 14, characterized in that preferably heated air is used as a treatment medium for drying both the walls of the contact holes ( 2 ) and the lateral surfaces of the multilayer printed circuit boards ( 3 ).