DE602004004164T2

DE602004004164T2 - Vorrichtung und verfahren zur elektrolytischen behandlung von elektrisch isolierten strukturen

Info

Publication number: DE602004004164T2
Application number: DE602004004164T
Authority: DE
Inventors: Michael Guggemos; Franz Kohnle
Original assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: BRPI0413715B1; CA2532451A1; BRPI0413715A; TW200510577A; ATE350514T1; EP1664390A1; JP4474414B2; DE10342512B3; US20060201817A1; WO2005026415A1; MXPA06002649A; KR101076947B1; EP1664390B1; CN1849415A; HK1084423A1; DE602004004164D1; JP2007505213A; KR20060058116A; TWI336358B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von bandförmigen Werkstücken in Durchlaufplattieranlagen.
Zur Herstellung von Chipkarten (Smart Cards), Preisschildern oder Identifikationsetiketten für Waren wird folienartiges Kunststoffmaterial eingesetzt, auf dem die für die gewünschte elektrische Funktion erforderlichen elektrisch leitfähigen Strukturen erzeugt werden.
Bei herkömmlichen Verfahren wird beispielsweise mit einer Kupferschicht überzogenes Material eingesetzt, aus dem das gewünschte Metallmuster durch einen Ätzprozess erzeugt wird. Um dieses Verfahren billiger zu gestalten und um feinere Strukturen herstellen zu können als dies mit dem Ätzverfahren möglich ist, ist beabsichtigt, die Metallstrukturen durch elektrolytische Abscheidung zu erzeugen. Ein derartiges bekanntes Verfahren zur Herstellung von Antennenspulen ist in US-Patent Nr. 4,560,445 beschrieben. Danach wird die Metallstruktur auf einem Polyolefinfilm mit einer Verfahrensfolge mit folgenden Verfahrensschritten erzeugt: Quellen, Ätzen, Konditionieren des Kunststoffmaterials zur nachfolgenden Adsorption von katalytisch aktivem Metall, Aufbringen des katalytisch aktiven Metalls, Aufdrucken einer Maske in Form eines Negativbildes, Akzelerieren der katalytisch aktiven Verbindungen, stromloses und elektrolytisches Metallabscheiden.
Zur Metallbeschichtung von Bändern können u.a. elektrolytische Metallabscheideverfahren eingesetzt werden. Seit vielen Jahren werden zu diesem Zweck so genannte Reel-to-reel-Behandlungsanlagen (Rolle-zu-Rolle) als Durchlaufplattieranlagen verwendet, durch die das Material hindurch transportiert und während des Transportes mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht wird. Für die elektrolytische Abscheidung von Metall werden die Bänder elektrisch kontaktiert. Hierzu dienen Kontaktierelektroden. Zum elektrolytischen Behandeln können dazu in den Behandlungsanlagen entweder beide Elektroden, also die Kontaktierelektrode und die Gegenelektrode, oder nur die Gegenelektrode innerhalb der Behandlungsflüssigkeit angeordnet werden.
In DE 100 65 643 C2 ist eine Vorrichtung zum elektrolytischen Abscheiden oder zum elektrolytischen Ätzen von leitfähigen, bandförmigen Werkstücken beschrieben, in dem sowohl zur elektrischen Kontaktierung dienende Kontaktwalzen als auch die Gegenelektrode innerhalb des Bades angeordnet sind. Das Problem solcher Anordnungen besteht darin, dass die Kontaktwalzen im Bad ebenfalls metallisiert werden, wobei die Gefahr besteht, dass der Metallniederschlag auf den Kontaktwalzen empfindliche Folien beschädigen kann.
In WO 03/038158 A wird zur Vermeidung oder Verringerung von Metallabscheidungen auf Kathoden im Elektrolytbad eine elektrolytische Abscheideeinrichtung zum galvanischen Verstärken von bereits leitfähig ausgebildeten Strukturen auf einem Substrat in einer Bandanlage von Rolle zu Rolle beschrieben, in der sich eine Anode und eine sich drehende Kontaktwalze in einem Elektrolytbad befinden. Die Kontaktwalze hat an einer dem Substrat zugewandten Seite eine Verbindung zum negativen Pol einer Gleichstromquelle und auf der abgewandten Seite eine Verbindung zum positiven Pol der Stromquelle. Dies wird durch eine Segmentierung der Kontaktwalze ähnlich dem Kollektor eines Gleichstrommotors möglich. Dadurch kann das auf die Kontaktwalze aufgebrachte Metall innerhalb einer Umdrehung der Walze während des normalen Betriebes durch anodische Schaltung des Potentials wieder entfernt werden. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Kontaktwalzen durch den ständigen Wechselbetrieb beim Metallisieren und Entmetallisieren einem starken Verschleiß unterliegen. Aus diesem Grunde müssen sehr aufwändige und feure Überzüge verwendet werden.
Ein grundsätzlicher Nachteil besteht jedoch darin, dass lediglich ganzflächig leitfähige Oberflächen elektrolytisch behandelt werden können, nicht jedoch elektrisch gegeneinander isolierte Strukturen, die für die Erzeugung beispielsweise von Antennenspulen gewünscht werden.
Aus DE 199 51 325 C2 sind daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontaktlosen elektrolytischen Behandlung von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial bekannt, bei dem das Material auf einer Transportbahn durch eine Behandlungsanlage transportiert und dabei mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht wird. Während des Transportes wird das Material an mindestens einer Elektrodenanordnung, jeweils bestehend aus einer kathodisch gepolten Elektrode und einer anodisch gepolten Elektrode, vorbeigeführt, wobei die kathodisch gepolte Elektrode und die anodisch gepolte Elektrode wiederum mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht werden. Mittels einer Stromquelle fließt ein Strom durch die Elektroden und die elektrisch leitfähigen Strukturen. Die Elektroden werden dabei derart gegeneinander abgeschirmt, dass im Wesentlichen kein elektrischer Strom direkt zwischen den beiden gegensinnig gepolten Elektroden fließen kann. Ein Nachteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Metallschicht nur in geringer Schichtdicke abgeschieden werden kann, da auf Grund der Elektrodenanordnung einerseits Metall abgeschieden, anderseits aber beim Passieren der kathodisch gepolten Elektrode zumindest ein Teil des Metalls auch wieder aufgelöst wird.
Im Gegensatz zu den vorstehenden Elektrodenanordnungen wird in US-Patent Nr. 6,309,517 eine Beschichtungsanlage zur ganzflächigen Beschichtung von flachen Werkstücken, wie Leiterplatten, beschrieben, bei der die Kathode außerhalb des Elektrolyten kontaktiert wird, wobei sich so lange Metall abscheiden kann, wie sich das Material in Kontakt mit der Kathode und dem Elektrolyten befindet. Zur elektrischen Kontaktierung außerhalb der Elektrolytzelle werden Kontaktwalzen, Bürsten oder Gleiter verwendet. Die Walzen werden zur elektrolytischen Zelle hin mittels Dichtwalzen abgedichtet. Allerdings ist diese Anlage nicht zur Behandlung von bandartigen Werkstücken und isolierten Strukturen geeignet.
In DE 100 65 649 A1 wird eine Vorrichtung zum elektrochemischen Behandeln von an einer Oberfläche leitfähigen, flexiblen Bändern von Rolle zu Rolle vorgeschlagen, bei dem sich eine kathodische Kontaktwalze außerhalb des Elektrolyten befindet. Im Elektrolyten sind spezielle Anodenwalzen drehbar angeordnet, um welche die Bänder herumgeführt werden. Die Anodenwalzen sind dabei mit einer für Ionen durchlässigen und elektrisch isolierenden Schicht versehen, welche die Bänder in einem definierten und möglichst geringen Abstand zur Anode hält. Allerdings ist es nicht möglich, Oberflächen mit elektrisch gegeneinander isolieren Strukturen zu behandeln.
Mit den bekannten Verfahren ist es daher nicht möglich, Oberflächen mit kleinen elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen, welche auf einem elektrisch isolierenden, folienbandartigen Werkstück aufgebracht sind, in Bandbehandlungs- oder Durchlaufanlagen elektrolytisch zu behandeln.
Der vorliegenden Erfindung liegt also das Problem zugrunde, die Nachteile der bekannten elektrolytischen Behandlungsvorrichtungen und -verfahren zu vermeiden. Insbesondere besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu finden, mit denen eine kontinuierliche elektrolytische Behandlung von kleinen elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierendem Folienmaterial möglich ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, die zur Herstellung von mit derartigen leitfähigen Strukturen versehenem Folienmaterial als Komponente von Chipkarten eingesetzt werden, welche beispielsweise zur Kennzeichnung und zur automatischen Erkennung und Verteilung von Waren in Verteilerstationen oder als elektronische Ausweise, z.B. zur Zugangskontrolle, dienen. Derartige elektronische Komponenten sollen in äußerst großer Stückzahl zu sehr geringen Kosten gefertigt werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, die zur Herstellung von Leiterfolien in der Leiterplattentechnik und von Leiterfolien mit einfachen elektrischen Schaltungen, beispielsweise für Spielwaren, in der Automobiltechnik oder Kommunikationselektronik, einsetzbar sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 23 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es ist zu berücksichtigen, dass die Singularformen „ein(e)(n)" und „der", „die", „das" in der vorliegenden Beschreibung und in den angehängten Ansprüchen die Pluralform einschließen, wenn der Inhalt nicht etwas Anderes angibt und umgekehrt. Daher schließt beispielsweise die Bezugnahme auf mehrere Werkstücke ein einzelnes Werkstück ein, die Bezugnahme auf „eine Kontaktierelektrode" schließt zwei oder mehrere derartiger Kontaktierelektroden ein, und die Bezugnahme auf „einen Elektrolysebereich" schließt die Bezugnahme auf zwei oder mehrere Elektrolysebereiche ein. Weiterhin schließt die Bezugnahme auf ein Werkstück einen Folienstreifen, Folienabschnitte oder Platten oder dergleichen ein.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung dienen zum elektrolytischen Behandeln von insbesondere kleinen, elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von elektrisch isolierenden, bandförmigen Werkstücken, insbesondere von Kunststoffbändern(-folien) mit derartigen leitfähigen Strukturen. Derartige Strukturen haben Abmessungen von wenigen Zentimetern, beispielsweise 2-5 cm.
Die Werkstücke können an beiden Seiten (Oberflächen) oder nur an einer Seite behandelt werden. Für den ersteren Fall sind geeignete Maßnahmen zur elektrolytischen Behandlung an beiden Seiten zu treffen, in letzterem Falle nur an einer Seite.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können auch zur Durchkontaktierung oder zur Metallisierung, beispielsweise von Löchern in den Werkstücken, eingesetzt werden. Isolierte Strukturen auf einer Seite der Werkstücke können beispielsweise mit isolierten Strukturen oder z.B. Halbleiterbauelementen, wie Kondensatoren oder Chips, auf der anderen Seite in Kontakt gebracht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine Anordnung auf, welche mindestens eine Kontaktierelektrode für das Werkstück und mindestens einen Elektrolysebereich umfasst. In dem Elektrolysebereich stehen mindestens eine Gegenelektrode und die Werkstücke mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt. Ein Kontakt der Kontaktierelektrode mit der Behandlungsflüssigkeit wird vermieden. Die Kontaktierelektrode und der Elektrolysebereich sind in so geringer Entfernung zueinander angeordnet, dass kleine zu behandelnde elektrisch gegeneinander isolierte, elektrisch leitfähige Strukturen auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden, folienband artigen Werkstücke elektrolytisch behandelt werden können. Innerhalb einer Behandlungsanlage können mehrere solcher Elektrodenanordnungen in Reihe hintereinander angeordnet sein. Mehrere derartige Behandlungsanlagen können hintereinander geschaltet werden.
Der Abstand (die Entfernung) der Kontaktierelektroden zum Elektrolysebereich soll entsprechend der Größe der isolierten Strukturen so gering wie möglich sein. Bei der Bemessung des Abstandes zwischen dem Elektrolysebereich und der Kontaktierelektrode kommt es im Wesentlichen auf den Abstand zwischen dem Beginn des Elektrolysebereiches und der Stelle der Kontaktierelektrode, welche einen ausreichenden Kontakt zu den Werkstücken herstellt, an. Dieser Abstand ist zu minimieren. Er sollte so gewählt werden, dass beispielsweise auch 5 cm große elektrisch leitfähige Strukturen noch mit guten Ergebnissen elektrolytisch behandelbar sind.
Durch diese Anordnung der Kontaktierelektroden und des Elektrolysebereiches ist es möglich, auch kleine elektrisch gegeneinander isolierte Strukturen sicher metallisieren zu können. Je geringer der Abstand zwischen den Kontaktierelektroden und den Elektrolysebereichen ist, desto geringer sind Schichtdickenunterschiede zwischen den (in Transportrichtung gesehenen) Endbereichen und den Mittenbereichen der Strukturen, die darauf zurückzuführen sein können, dass die Strukturen nur während einer bestimmten Wegstrecke auf der Transportbahn durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichzeitig in Kontakt mit den Kontaktierelektroden stehen und sich im Elektrolysebereich befinden. Die ebenso dicke Schicht in den Endbereichen wie im Mittenbereich kann dann erreicht werden, wenn die Abstände zwischen den Kontaktierelektroden in der Vorrichtung so gering sind, dass die Strukturen beim Durchlauf der Werkstücke durch die Anlage immer von zumindest einer Kontaktierelektrode elektrisch kontaktiert werden können. Dies ist nur dann möglich, wenn die Strukturen relativ groß sind oder wenn die Abstände zwischen den Kontaktierelektroden gering sind. Da die erfindungsgemäße Aufgabe darin besteht, Strukturen mit Abmessungen von nur wenigen Zentimetern möglichst gleichmäßig metallisieren zu können, sollte der Abstand zwischen den Kontaktierelektroden ebenfalls höchstens wenige Zentimeter betragen.
Eine besonders günstige Ausführungsform besteht darin, mindestens zwei Kontaktierelektroden vorzusehen, von denen eine auf einer Seite einer durch einen Elektrolysebereich führenden Transportstrecke und die andere auf der anderen Seite der Transportstrecke angeordnet ist. Um den erwähnten Vorteil großer Gleichmäßigkeit der elektrolytischen Behandlung zu erreichen, kann die durch den Elektrolysebereich führende Transportstrecke in diesem Falle vorzugsweise so kurz gewählt werden, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen fortwährend in elektrischem Kontakt mit einer der Kontaktierelektroden stehen.
Grundsätzlich ist eine Vielzahl von Ausführungsformen für die Realisierung der vorgenannten Prinzipien denkbar. Eine besonders bevorzugte erste Ausführungsform besteht darin, mindestens ein die Behandlungsflüssigkeit und die mindestens eine Gegenelektrode enthaltendes Behandlungsmodul vorzusehen, durch das die Werkstücke in einer horizontalen Transportrichtung ohne Umlenken befördert wird. Die Werkstücke können in diesem Falle entweder in horizontaler oder in vertikaler Ausrichtung geführt werden, wobei auch eine dazu geneigte Ausrichtung möglich ist. Die Behandlungsmodule weisen jeweils mindestens einen eingangs- und einen ausgangsseitigen Durchlass zum Eintritt der Werkstücke in das Behandlungsmodul und zum Austritt aus dem Modul auf. Die Kontaktierelektroden sind in dieser Ausführungsform an den Durchlässen angeordnet. Die Elektrolysebereiche befinden sich in den Behandlungsmodulen. Mit dieser Ausführungsform wird eine sehr kompakte Anordnung der Elektroden und des Elektrolysebereiches erreicht, die eine Behandlung auch sehr kleiner Strukturen ermöglicht. Mehrere derartiger Behandlungsmodule können in einer Reihe angeordnet sein.
In einer anderen zweiten Ausführungsform ist mindestens ein die Behandlungsflüssigkeit und die mindestens eine Gegenelektrode enthaltender Behälter vorgesehen. Die Transportbahn, in der die Werkstücke geführt werden, führt über die Flüssigkeitsoberfläche in den Behälter hinein-, innerhalb der Flüssigkeit zu den Gegenelektroden und von dort über die Flüssigkeitsoberfläche aus dem Behälter wieder heraus. Die Kontaktierelektrode ist in diesem Falle (in unmittelbarer Nähe) zur Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit ohne Kontakt zu dieser angeordnet. Je näher die Kontaktierelektroden und die Gegenelektroden in diesem Falle an der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind (die Kontaktierelektroden außerhalb der Flüssigkeit und die Gegenelektroden innerhalb der Flüssigkeit), desto eher besteht die Möglichkeit, auch sehr kleine Strukturen elektrolytisch zu behandeln. Durch diese Anordnung können insbesondere in unmittelbarer Nähe zur Flüssigkeitsoberfläche an den Stellen Kontaktierelektroden angeordnet werden, an denen die Transportbahn durch die Flüssigkeitsoberfläche hindurch tritt. Insofern gelten die vorstehend angestellten Überlegungen. Durch Platzierung von Abquetschwalzen oder Luftmessern in einer im Wesentlichen aufwärts gerichteten Transportbahn oberhalb des Flüssigkeitsspiegels kurz vor einer Umlenkung in die Horizontale kann mitgenommene Behandlungsflüssigkeit mit Hilfe der Walzen oder Luftmesser abgestreift und in den Behälter wieder zurückgeführt werden.
Allerdings ist ein minimaler Abstand der Kontaktierelektroden zur Flüssigkeitsoberfläche erforderlich, um ein In-Kontakt-Bringen dieser Elektroden mit der Flüssigkeit zu vermeiden.
Um eine möglichst intensive elektrolytische Behandlung zu ermöglichen, kann die Transportbahn in dieser Ausführungsform mehrfach durch die Flüssigkeitsoberfläche in den Behälter hinein-, durch die Flüssigkeit hindurch, durch die Oberfläche wieder heraus- und dabei über Umlenkmittel, beispielsweise Umlenkwalzen oder -rollen, verlaufen.
Die Mindestgröße der zu behandelnden isolierten Strukturen wird insbesondere durch den zu erreichenden Mindestabstand zwischen der Kontaktierelektrode und der Gegenelektrode bestimmt. Der Mindestabstand hängt u.a. von den räumlichen Abmessungen der Kontaktierelektroden sowie von der Entfernung der Kontaktierelektroden zum Elektrolysebereich ab. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Kontaktierelektroden als Walzen oder als eine Vielzahl von in geringem Abstand zueinander auf einer Achse angeordneten Rollen auszubilden, wobei die Walzen oder Rollen einen sehr geringen Durchmesser aufweisen, so dass es möglich ist, den Abstand der Längsachsen der Walzen oder der Rollenelektroden zum Elektrolysebereich sehr gering zu wählen. Durch die dadurch ermöglichte kompakte Anordnung kann eine elektrolyti sche Behandlung von Strukturen erreicht werden, die Abmessungen im Bereich von 2 cm oder sogar weniger aufweisen.
Dem Ziel, den Mindestabstand zwischen den Elektroden durch die Verwendung möglichst kleiner, beispielsweise runder Kontaktierelektroden zu verringern, steht oftmals die daraus resultierende mechanische Instabilität der Kontaktierelektroden, insbesondere bei Verwendung elastischer Kontaktiermaterialien, entgegen. Dieses Problem kann in jedem Falle durch mechanisch stabile Andruckwalzen oder -rollen umgangen werden, indem die Andruckwalzen oder -rollen an den Kontaktierelektroden anliegend angeordnet werden und diese dadurch stabilisieren und gegebenenfalls sogar etwas zusammenpressen.
Als Kontaktierelektroden können anstelle von Walzen und Rollen auch Bürsten oder elektrisch leitfähige, schwammartige Vorrichtungen eingesetzt werden, die über die Oberfläche der Werkstücke wischen.
Die Kontaktierelektroden werden mit Hilfe der Schwerkraft und/oder durch Federkraft auf die Werkstückoberfläche gedrückt.
Bei der Einstellung der Entfernung der Kontaktierelektrode zur Flüssigkeitsoberfläche in der zweiten Ausführungsform darf die Kontaktierelektrode mit der Behandlungslösung nicht in Kontakt gebracht werden. Wenn die Kontaktierelektrode beispielsweise als Kathode in einem elektrolytischen Metallabscheideprozess verwendet wird, müssen die Kontaktierelektroden gegen eine unerwünschte Metallisierung geschützt werden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass der Abstand zwischen den Kontaktierelektroden und der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit in der Praxis nicht konstant gehalten werden kann. Daher kann die Einstellung dieses Abstandes mit Schwierigkeiten verbunden sein. Ursache für diese Abstandsschwankungen sind Änderungen des Flüssigkeitsniveaus der Behandlungsflüssigkeit im Behandlungsbehälter, welche beispielsweise auf eine Lufteinblasung in den Behälter zurückzuführen sind. Weiterhin kann das Flüssigkeitsniveau durch Verdampfung oder durch einen Austrag von Behandlungsflüssigkeit mit den durch die Behandlungsflüssigkeit transportierten Werkstücken aus dem Behälter abgesenkt werden. Auf der anderen Seite kann das Flüssigkeitsniveau durch Zurückführen von ausgetragener oder erneuerter Behandlungsflüssigkeit wieder ansteigen.
Um dieses Problem zu umgehen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwischen der Kontaktierelektrode und der Behandlungsflüssigkeit ein Trennelement, das die Werkstücke hindurch zu treten erlaubt und welches die Kontaktierelektrode vor einer Benetzung durch die Behandlungsflüssigkeit schützt, im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche einzufügen. Um zu ermöglichen, dass die Werkstücke in die Behandlungsflüssigkeit hinein- und aus dieser wieder herausgeführt werden können, muss dieses Trennelement Durchlassöffnungen aufweisen, beispielsweise Schlitze, durch welche die Werkstücke geführt werden können. Ein derartiges Trennelement kann beispielsweise eine in geeigneter Weise geformte Flüssigkeitsabdeckplatte sein, in die ein derartiger Schlitz eingebracht worden ist. Alternativ können zwei Abdeckplatten vorgesehen sein, welche unter Bildung des Schlitzes dicht zu einander beabstandet sind.
Die erfindungsgemäßen Elektrodenanordnungen können weiterhin Dichtelemente, wie Dichtwände mit Dichtlippen und/oder Abstreifer, aufweisen, um die Flüssigkeit im Behandlungsbehälter zurückzuhalten. Weiterhin können Abquetschwalzen vorhanden sein, welche die Flüssigkeit, beispielsweise beim Herausführen der Folie aus der Flüssigkeit, zurückhalten und gleichzeitig die Werkstücke sicher führen. Derartige Dichtelemente können sowohl an den Durchlässen in den Behandlungsmodulen in der ersten Ausführungsform der Erfindung als auch in den Trennelementen der zweiten Ausführungsform vorgesehen sein. Diese Dichtmittel dienen dazu, die Flüssigkeit möglichst vollständig im Elektrolysebereich zurückzuhalten, so dass möglichst keine Reste mit den Kontaktierelektroden in Kontakt kommen können. Mehrere derartiger Abquetschwalzen (Dichtwalzen) können auch übereinander gestapelt werden, so dass sie beim Abrollen gegeneinander abdichten.
Falls es nicht möglich ist, zuverlässig zu verhindern, dass die Behandlungsflüssigkeit mit den Kontaktierelektroden in Kontakt kommt, kann aus dem Elektrolysebereich ausgetretene und zu den Kontaktierelektroden gelangte Behandlungsflüssigkeit durch fortwährendes oder intermittierendes Abspülen oder Abspritzen entfernt werden. Um die Kontaktierelektroden durch Abspülen wirksam von Behandlungsflüssigkeit zu befreien, können die Werkstücke in einer gegen die Horizontale beispielsweise um mindestens 5°, höchstens etwa 70° und vorzugsweise etwa 15° geneigten Ebene transportiert werden. Gegen die Kontaktierelektroden geförderte Spülflüssigkeit läuft dann schnell ab, so dass eine effektive Entfernung der Behandlungsflüssigkeit möglich wird. Alternativ dazu kann aus den Elektrolysebereichen ausgetretene Behandlungsflüssigkeit auch durch Abblasen mit Luft, beispielsweise mit Luftmessern, entfernt werden.
Falls die Kontaktierelektroden als Walzen ausgebildet sind, können die Werkstücke bei einer einseitigen Behandlung beispielsweise mittels einer Kontaktwalze und einer stromlosen gegenüberliegenden Walze (Stützwalze) elektrisch kontaktiert werden. Wenn ein leitfähiges Muster auf beiden Seiten erzeugt werden soll, werden Kontaktwalzen an beiden Seiten der Werkstücke vorgesehen.
Es ist vorteilhaft, die Kontaktierelektroden und die Gegenelektroden lang gestreckt auszubilden und so anzuordnen, dass sie sich über die gesamte Nutzbreite der Werkstücke erstrecken. Hierzu können sie insbesondere im Wesentlichen parallel zur Transportbahn angeordnet sein.
Im Falle der zweiten Ausführungsform können auch die Umlenkwalzen zur elektrischen Kontaktierung eingesetzt werden.
Walzenförmige Kontaktierelektroden können vorzugsweise aus einem elastischen, leitfähigen Material hergestellt werden. Dadurch wird es zum einen möglich, einen sehr hohen Strom auf die Oberflächen der Werkstücke zu übertragen, und zum anderen, den Abstand der Kontaktierelektroden zu den Elektrolysebereichen zu verringern, da die Kontaktflächen zwischen den Elektroden und der Oberfläche der Werkstücke, die diese Abstände bestimmen, nicht wie bei starren Walzen schmale lang gestreckte Flächen sondern breite Flächen sind. Mögliche elastische Kontaktwerkstoffe sind Metall/Kunststoff-Verbundwerkstoffe, insbesondere aus einem elastischen Kunststoff mit einem hohen Anteil an elektrisch leitfähigen Füllstoffen gebildete Verbundwerkstoffe. Diese bestehen aus Elastomeren als Bindemittel, wie Kautschuk, Silikon oder anderen elastischen Kunststoffen, die elektrochemisch beständig sind, und einem elektrisch leitfähigen Füllstoff. Zu den Bindemitteln gehören auch nicht vollkommen aushärtende Leitklebstoffe, wie sie in der Elektronikfertigung Verwendung finden. Derartigen Werkstoffen wird der elektrisch leitfähige Füllstoff bei der Herstellung zugemischt. Dadurch entsteht der Metall/Kunststoff-Verbund.
Die Füllstoffe, auch Einlagerungskomponenten genannt, bestehen bevorzugt aus Metall in Form von Pulvern, Fasern, Nadeln, Zylindern, Kugeln, Flocken, Filz und anderen Formen. Der Anteil des Füllstoffes an dem gesamten Kontaktwerkstoff beträgt bis zu 90 Gew.-%. Mit zunehmendem Füllstoffanteil nimmt zwar die Elastizität des Metall/Kunststoff-Verbundwerkstoffes ab, aber die elektrische Leitfähigkeit zu. Beide Größen werden an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst. Als Füllstoffe eignen sich alle elektrochemisch beständigen Werkstoffe, die zugleich elektrisch leitfähig sind. Übliche Füllstoffe sind beispielsweise Titan, Niob, Platin, Gold, Silber, Edelstahl und Elektrokohle. Verwendbar sind zum Beispiel auch platinierte, versilberte oder vergoldete Partikel, wie Kugeln aus Titan, Kupfer, Aluminium oder Glas.
Da der Abstand der Gegenelektroden zur Transportbahn für die Werkstücke möglichst gering eingestellt wird, um selbst bei hoher kathodischer Stromdichte ein gleichmäßiges elektrolytisches Behandlungsergebnis, beispielsweise eine gleichmäßig dicke Metallschicht, zu erreichen, besteht die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses zwischen dem Werkstück und der Gegenelektrode, falls sich diese unbeabsichtigt berühren. Um diese Gefahr sicher zu vermeiden, können die Gegenelektroden mit einem elektrisch nichtleitenden und für Ionen durchlässigen Überzug (einer Isolierschicht) versehen werden, der bevorzugt weich und für Flüssigkeit durchlässig ist. Der Abstand der Gegenelektroden zum Werkstück kann auf diese Weise auf ein Minimum gesenkt werden, indem die Gegenelektroden mit dem isolierenden Überzug bis auf die Oberflächen des Werkstückes angenähert werden, so dass die Überzüge die Werkstückoberflächen berühren.
Falls der Abstand der Gegenelektroden zur Transportbahn so gering eingestellt wird, dass die Überzüge auf den Gegenelektroden die Werkstücke wischen, während sie die Elektroden passieren, können die Überzüge vorzugsweise zwischen den Werkstückoberflächen und der jeweiligen Gegenelektrode eingeklemmt werden. Die Überzüge können hierzu insbesondere über die durch die Gegenelektroden und die Oberflächen der Werkstücke gebildeten Spalte hinausreichen, auf der dem Elektrolysebereich abgewandten Seite der Zellenwände verdickt sein und so über die Spaltbreite überstehen und sich an den Außenseiten der Zellenwände festhalten.
Um zu vermeiden, dass Behandlungsflüssigkeit in letzterer Ausführungsform aus dem Elektrolysebereich austritt, können ferner Schleusenkammern innerhalb des Behandlungsmoduls vorgesehen sein, die, in Transportrichtung gesehen, unmittelbar vor oder hinter dem Elektrolysebereich angeordnet sein. Somit sind weitere Trennwände innerhalb des Behandlungsmoduls vorgesehen, die den Elektrolysebereich von den Schleusenkammern abtrennen. Die Schleusenkammern sind daher von den Trennwänden und den Zellenwänden begrenzt. Nach außen hin können die Schleusenkammern in dieser Ausführungsform mittels der weiter vorstehend beschriebenen Dichtwände mit Dichtlippen abgedichtet werden.
Um ein Verziehen von besonders dünnen Werkstücken zu vermeiden, können die Gegenelektroden beispielsweise drehbar gelagert sein und mit der gleichen Geschwindigkeit an der Gegenelektrodenoberfläche abrollen wie die Kontaktierwalzen. Beispielsweise können die Gegenelektroden und die Kontaktierelektroden mittels Motorkraft angetrieben werden, wobei die Werkstücke auf den Anoden abrollen, so dass sie auch als Transportorgane dienen. Die Gegenelektroden können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie können in Form von Platten oder auch als Streckmetall vorliegen. Verschiedene Typen von Gegenelektroden können kombiniert werden. Um eine Verarmung von aktiven chemischen Stoffen an der Oberfläche der Werkstücke zu vermeiden, kann ständig frischer Elektrolyt aus dem Inneren einer Gegenelektrode zugeführt werden. Gegenelektroden aus Streckmetall sind daher bevorzugt. Dadurch wird es möglich, mit hohen kathodischen Stromdichten zu arbeiten, ohne dass Anbrennungen bei der elektrolytischen Abscheidung auftreten.
Im Falle einer elektrolytischen Metallabscheidung ist die Kontaktierelektrode kathodisch gepolt und die Gegenelektrode anodisch (Anode). Als Gegenelektroden können sowohl lösliche als auch unlösliche Anoden verwendet werden. Beispielsweise können runde Flutanoden oder Anodenwalzen aus unlöslichem Metall verwendet werden, um die die Werkstücke im Falle der zweiten Ausführungsform der Erfindung herum geführt und dabei umgelenkt werden. Flutanoden weisen einen Hohlraum auf, in den Behandlungsflüssigkeit gepumpt werden kann und aus dem die Flüssigkeit dann unter Druck durch Öffnungen im Anodenmantel austritt. Dadurch können die zu behandelnden Oberflächen der Werkstücke ständig wirksam mit frischer Behandlungsflüssigkeit versorgt werden. Die Abmessungen der Anoden entsprechen vorzugsweise denen der Werkstücke.
Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung in der ersten Ausführungsform zur elektrolytischen Metallabscheidung eingesetzt wird, können die Anoden, beispielsweise Flutanoden, in der Behandlungsflüssigkeit lang gestreckt und im Wesentlichen senkrecht zu den Werkstücken ausgerichtet ausgebildet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Werkstücke kurzschlussfrei an einem nichtleitenden, bevorzugt weichen, für Flüssigkeit und Ionen durchlässigen Überzug auf der Anode entlang geführt werden. Diese Anordnung ist in den vorgenannten Behandlungsmodulen vorgesehen, in denen zusätzlich zu den Anoden Elektrolytzuführungen und -ableitungen vorgesehen sein können. Um das Modul gegen den Austritt von Flüssigkeit abzudichten, weist es allseitig Wände auf, in welche beispielsweise Durchlassöffnungen für die Werkstücke, vorzugsweise Schlitze, eingelassen sind. Diese mit Schlitzen versehenen Wände sind an der Ein- und der Auslaufseite des Moduls angeordnet und weisen zusätzlich die vorgenannten Dichtelemente auf. Die Dichtelemente verhindern, dass größere Mengen an Elektrolyt aus der Zelle entweichen können und einen Metallniederschlag auf den kathodischen Kontaktierelementen hervorrufen. Die Dichtelemente können beispielsweise Dichtwände mit Dichtlippen sein, die über die Werkstücke wischen, ohne diese zu zerstören. Dadurch kann ein Austreten der Flüssigkeit aus dem Modul verhindert werden. Wenn besonders empfindliche Folien behandelt werden sollen, können die elastischen Dichtlippen mit Dichtwalzen kombiniert wer den. Der Durchmesser aller Walzen muss so gering wie möglich gehalten werden, um die kleinen leitfähigen isolierten Strukturen, deren Länge im Bereich zwischen 30 und 45 mm und kürzer liegt, behandeln zu können. Eine untere Grenze für den Durchmesser ergibt sich durch die mechanische Festigkeit, die für den Anpressdruck der Walzen an die Werkstücke erforderlich ist.
Um eine besonders kompakte Bauweise mit minimalen Abständen zwischen den Gegenelektroden und den Kontaktierelektroden zu gewährleisten, können die Kontaktierelektroden und die Gegenelektroden als Kompakteinheiten auf gemeinsamen Tragrahmen untergebracht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil in Bandbehandlungsanlagen, die je mindestens eine erste und eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der Werkstücke, beispielsweise Trommelspeicher, aufweisen. Ferner weisen derartige Behandlungsanlagen häufig Transportorgane für den Transport der Werkstücke durch die Behandlungsanlage von der mindestens einen ersten Speichereinrichtung zu der mindestens einen zweiten Speichereinrichtung auf. Zusätzlich können Mittel zur Führung von empfindlichen Werkstücken vorgesehen sein, so dass sie exakt geradeaus laufen, beispielsweise seitliche Führungsrollen und Mittel zum Verändern der Lage von Transportrollen. Hierfür können Sensoren entlang der Transportbahn vorgesehen sein, die die Lage der Außenkante der Werkstücke laufend erfassen und die Mittel zum Transport und/oder zur Führung der Folie verändern, wenn unzulässige Abweichungen detektiert werden.
Die Vorrichtung ist insbesondere zum Abscheiden von Metall auf bandartigen, dünnen Werkstücken, wie Folien, geeignet. Derartige Folien können beispielsweise aus Polyester oder Polyolefin und deren Derivaten, insbesondere aus Polyethylen und Polyvinylchlorid (PVC), bestehen. Die Folien können verschiedene Dicken beispielsweise im Bereich von 15-200 μm aufweisen, wobei beispielsweise PVC-Folien je nach Anwendung eine Dicke von bis zu 200 μm haben können.
Die beanspruchte Vorrichtung kann insbesondere zur Herstellung von spulenförmigen Strukturen auf Kunststofffolienmaterial eingesetzt werden. Derartige spulenförmige Strukturen werden als Antennen genutzt, die für die berührungslose Übertragung auf einen Datenträger eingesetzt werden (Smart Cards): Derartige Antennen aufweisende Träger können beispielsweise eine integrierte Schaltung tragen, die mit der Antenne elektrisch verschaltet ist, so dass elektrische Impulse, die in der Antenne erzeugt werden, zu der integrierten Schaltung geleitet und dort bei spielsweise gespeichert werden, oder beispielsweise werden die Daten, die mittels der Antenne empfangen werden, als elektrisches Signal verarbeitet.
Durch die Signalverarbeitung können die zugeführten Daten, beispielsweise unter Berücksichtigung anderer bereits gespeicherter Daten, umgewandelt und die so erhaltenen Daten wiederum gespeichert und/oder der Antenne zugeführt werden. Diese von der Antenne dann übertragenen Daten können in einer Empfangsantenne aufgefangen werden, so dass die abgestrahlten Daten beispielsweise mit den von der Antenne auf dem Datenträger empfangenen Daten verglichen werden können. Derartige Datenträger können zum Beispiel in der Warenlogistik und im Einzelhandel eingesetzt werden, etwa als berührungslose lesbare Preisschilder oder Identifikationsetiketten an Waren, ferner als personenbezogene Datenträger, wie Skipässe und Zugangsausweise, oder auch Identifizierungsmittel für Kraftfahrzeuge.
Weitere Anwendungsgebiete für mit den elektrisch isolierten Metallstrukturen versehene Folien sind beispielsweise die Herstellung von einfachen elektrischen Schaltungen, beispielsweise für Spielwaren oder Armbanduhren, die Automobil- oder Kommunikationselektronik. Ferner können diese Materialien zur aktiven und passiven elektromagnetischen Abschirmung von Geräten oder als Abschirm-Gittermaterialien für Gebäude sowie auf Textilien für Kleidung eingesetzt werden.
Die Datenträger können aus Folien, beispielsweise Polyesterfolien, Polyolefinfolien oder Polyvinylchloridfolien, hergestellt werden, auf denen die elektrisch isolierenden Strukturen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung elektrolytisch erzeugt worden sind. Die mit der Vorrichtung hergestellten mit metallisierten Strukturen versehenen Folien werden hierzu gemäß den darauf im Mehrfachnutzen hergestellten Strukturmustern in einzelne Folienabschnitte zerteilt, die der Größe der jeweiligen Datenträger entsprechen. Die integrierten Schaltungen können dann auf die Folienabschnitte aufgebracht und die Metallstrukturen mit der aufgebrachten integrierten Schaltung elektrisch verbunden werden. Hierzu kann insbesondere ein Bondverfahren eingesetzt werden. Die integrierten Schaltungen können nicht nur in Form eines noch nicht mit einem Träger versehenen Chips sondern auch auf einen Träger, beispielsweise einem TAB-Träger, aufgebracht auf der Folie platziert werden. Sobald die integrierte Schaltung elektrisch kontaktiert worden ist, kann der Folienabschnitt zu dem fertig gestellten Datenträger verarbeitet werden, indem der Abschnitt mit einer weiteren Folie laminiert wird, um eine Karte zu bilden, in die die Antenne eingeschweißt ist.
Die elektrisch isolierenden Strukturen auf dem Datenträger können insbesondere auf folgende Art und Weise hergestellt werden:
Das Folienmaterial, das vorzugsweise in Form von Bandmaterial vorliegt und beispielsweise eine Dicke in einem Bereich von 20-50 μm und eine Breite in einem Bereich von 20 cm, 40 cm oder 60 cm aufweist, wird von einer Speichertrommel, auf die die Folie aufgewickelt ist, bereitgestellt.
Das Band wird zunächst mit der zu erzeugenden Struktur versehen, indem beispielsweise ein Aktivatorlack oder eine Aktivatorpaste auf die Folienoberfläche aufgedruckt wird. Dieser Lack oder diese Paste kann hierzu beispielsweise eine Edelmetallverbindung, insbesondere eine Palladiumverbindung, enthalten, vorzugsweise einen organischen Palladiumkomplex. Der Lack oder die Paste enthält außerdem ein Bindemittel sowie weitere übliche Bestandteile, wie Lösungsmittel, Farbstoffe und Thixotropiestoffe. Der Lack oder die Paste werden vorzugsweise mittels einer Walze insbesondere im Offset-, Tiefdruck- oder Lithographiedruckverfahren auf die an der Walze vorbeibeführte Folie gedruckt. Hierzu wird der Lack oder die Paste von einem Reservoir auf eine Spenderwalze, von der Spenderwalze auf die Druckwalze und von dieser auf die Folie übertragen. Überschüssiger Lack oder überschüssige Paste wird von der Spenderwalze und von der Druckwalze mittels geeigneter Schaber abgezogen. Die Druckwalze kann beispielsweise mit Hartchrom überzogen sein. Die Folie wird mittels einer weichen Gegenwalze („Softwalze") gegen die Druckwalzen gedrückt, um einen effektiven Farbauftrag zu ermöglichen. In einer sich an die Aktivatordruck-Station anschließenden Station wird die auf die Folie aufgedruckte Druckfarbe getrocknet. Hierzu durchläuft das Folienbandmaterial eine Trockenstrecke, die beispielsweise durch IR-Strahler oder Warmluftgebläse gebildet ist oder auch UV-Strahler aufweisen kann, wenn das Bindemittel in dem Aktivatorlack oder der Aktivatorpaste unter UV-Strahlungseinwirkung (vorzugsweise ohne Lösungsmittel) reaktiv trocknen soll. Diese Trocknereinrichtungen sind bevorzugt in einem Trockentunnel angeordnet, durch den das Bandmaterial hindurchgeführt wird. Nach Durchlaufen der Trocknerstation gelangt das Bandmaterial auf einen weiteren Bandspeicher, der insbesondere durch eine Trommel gebildet sein kann. Auf dem Weg von der ersten Speichertrommel, von der das Material abgewickelt wird, bis zur zweiten Trommel, auf der das Material wieder gesammelt wird, wird das Material über Rollen geführt und gespannt (Reel-to-Reel-Verfahren).
Das mit dem Aktivatorlack oder der Aktivatorpaste bedruckte Folienband wird zunächst stromlos und dann elektrolytisch metallisiert, um die Metallstrukturen zu bilden.
Hierzu wird die mit dem Aktivatorlack oder der Aktivatorpaste bedruckte Folie von der Speichertrommel abgewickelt und nacheinander durch verschiedene Behandlungsstationen einer Behandlungsanlage geführt, wobei das Bandmaterial jeweils über (Umlenk-)Rollen geführt und gespannt wird (Reel-to-Reel-Verfahren). Grundsätzlich ist es auch möglich, das Bandmaterial unmittelbar aus dem Druckprozess ohne weitere Zwischenspeicherung des Materials zur nasschemischen Behandlung zu transportieren.
In einem ersten Behandlungsschritt wird das bedruckte Material in einen Reduktor überführt, der üblicherweise ein starkes Reduktionsmittel in einer wässrigen Lösung ist, wie Natriumborhydrid, ein Aminoboran, beispielsweise Dimethylaminoboran, oder ein Hypophosphit. In dem Reduktor wird das in dem Lack bzw. der Paste enthaltene Edelmetall in oxidierter Form zu metallischem Edelmetall reduziert, zum Beispiel zu metallischem Palladium. Nach der Reduktion wird das Band in eine Spülstation geführt, in der überschüssiger Reduktor mit Wasser abgespült wird. Hierzu wird vorzugsweise eine Spritzspüle eingesetzt. Anschließend wird auf den Aktivatorstrukturen eine sehr dünne (0,2-0,5 μm dicke) Kupferschicht stromlos abgeschieden. Durch die im Reduktor gebildeten Edelmetallkeime startet die Kupferabscheidung auf den Strukturen, während auf den nicht bedruckten Flächen kein Kupfer abgeschieden wird. Als Kupferbad kann ein übliches Formaldehyd sowie Tartrat, Ethylendiamintetraacetat oder Tetrakis-(propan-2-ol-yl)-ethylendiamin enthaltendes Bad eingesetzt werden. Nach der Verkupferung wird das Bandmaterial in eine Spülstation befördert, in der überschüssiges Kupferbad mit Spritzwasser abgespült wird.
Danach wird das Bandmaterial zur erfindungsgemäßen Vorrichtung geführt, in der die nunmehr elektrisch leitfähigen Strukturen selektiv mit weiterem Kupfer überzogen werden. Zur elektrolytischen Kupferabscheidung können alle bekannten elektrolytischen Verkupferungsbäder verwendet werden, beispielsweise Bäder, die Pyrophosphat, Schwefelsäure, Methansulfonsäure, Amidoschwefelsäure oder Tetrafluoroborsäure enthalten. Ein besonders geeignetes Bad ist ein schwefelsaures Bad, das Kupfersulfat, Schwefelsäure und in geringen Konzentrationen Chlorid sowie Additive, wie organische Schwefelverbindungen, Polyglykoletherverbindungen und Polyvinylalkohol, enthalten kann. Das schwefelsaure Bad wird vorzugsweise bei einer Temperatur in der Nähe von Raumtemperatur bei einer möglichst hohen kathodischen Stromdichte betrieben. Beträgt die Geschwindigkeit, mit der das Folienband durch die erfindungsgemäße Vorrichtung transportiert wird, 1 m/min, könnte eine kathodische Stromdichte von beispielsweise 10 A/dm² (der aktiven Strukturoberfläche) eingestellt werden, so dass Kupfer mit einer Rate von etwa 2 μm/min abgeschieden wird. Bei einer Anlagenlänge von etwa 2,5-7,5 m kann auf diese Weise eine Kupferschicht mit einer Dicke von 5-15 μm aufgebracht werden.
Elektrischer Strom kann dem Folienband und den Anoden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form von Gleichstrom oder von Pulsstrom zugeführt werden. Letzterer ist zur Erzeugung einer möglichst hohen Stromdichte günstig, da selbst unter diesen Bedingungen eine Kupferschicht mit guten Eigenschaften (mit hoher Oberflächengüte, wie Glanz, Freiheit von Rauheit, gleichmäßiger Schichtdicke, guter Duktilität, guter elektrischer Leitfähigkeit) abgeschieden werden kann. Hierzu wird vorzugsweise so genannter Reverse-Pulsstrom eingesetzt, d.h. Pulsstrom, der sowohl kathodische als auch anodische Strompulse aufweist. Grundsätzlich ist natürlich auch unipolarer Pulsstrom vorteilhaft. Bei Anwendung von Reverse-Pulsstrom werden zur Optimierung der Abscheidebedingungen die Pulshöhen der kathodischen und anodischen Strompulse, die jeweiligen Pulsbreiten und gegebenenfalls auch die Strompausen zwischen den einzelnen Pulsen optimiert.
Da die elektrolytische Kupferabscheidung unter Verwendung von unlöslichen Anoden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt wird, können Kupferionen durch elektrolytische Auflösung von Kupferanoden nicht nachgelöst werden. Um die Konzentration von Kupferionen in der Abscheidelösung aufrecht zu erhalten, werden dem Bad vorzugsweise Verbindungen eines Redoxsystems, insbesondere Fe²⁺- und Fe³⁺-Verbindungen, wie FeSO₄ und Fe₂(SO₄)₃, zugegeben. Die in dem Bad enthaltenen Fe²⁺-Ionen werden an der unlöslichen Anode zu Fe³⁺-Ionen oxidiert. Die Fe³⁺-Ionen werden in einen weiteren Behälter überführt, in dem sich metallische Kupferstücke befinden (Regenerierturm). In dem Regenerierturm oxidieren die Kupferstücke unter der Einwirkung der Fe³⁺-Ionen, wobei sich Cu²⁺-Ionen und Fe²⁺-Ionen bilden. Da beide Reaktionen (anodische Oxidation der Fe²⁺-Ionen zu Fe³⁺-Ionen und Oxidation der Kupferstücke zu Cu²⁺) gleichzeitig ablaufen, kann die Konzentration von Kupferionen in der Abscheidelösung weitgehend konstant gehalten werden.
Nachdem das Folienband die erfindungsgemäße Metallisierungsvorrichtung durchlaufen hat, wird das Material zu einer Spritzspüle befördert, in der überschüssige Abscheidelösung abgespült wird. Danach wird das Bandmaterial in eine Vorrichtung überführt, in der es mit einem Passivierungsmittel in Kontakt gebracht wird, mit dem das Anlaufen von Kupfer verhindert werden soll. Vor dem Aufwickeln des Folienbandmaterials auf eine weitere Speichertrommel wird das Material in einer Trocknerstation getrocknet. Hierzu können ähnliche Einrichtungen eingesetzt werden wie bei der Trocknung des Aktivatorlackes oder der Aktivatorpaste.
Die für die Durchführung der genannten Verfahrenschritte eingesetzten Arbeitsstationen sind mit geeigneten Führungs- und Transportrollen oder -walzen sowie mit Einrichtungen zur Behandlung der Behandlungsflüssigkeiten, beispielsweise Filterpumpen, Dosierstationen für Chemikalien, sowie mit Heizungen und Kühlungen, ausgestattet.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:
1 eine Seitenansicht einer horizontalen Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht in einer ersten Ausführungsform in zwei Varianten im Schnitt;
2 eine Seitenansicht eines einzelnen Behandlungsmoduls einer horizontalen Behandlungsanlage in der ersten Ausführungsform im Schnitt;
3 eine Ansicht einer Hälfte eines einzelnen Behandlungsmoduls der horizontalen Behandlungsanlage gemäß 1, in Transportrichtung gesehen, im Schnitt;
4 eine Seitenansicht eines einzelnen Moduls einer horizontalen Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform in einer weiteren Variante im Schnitt;
5 eine Seitenansicht einer horizontalen Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform im Schnitt;
6 einen Schnitt durch die horizontale Behandlungsanlage gemäß 5 in einer Detaillösung;
7 ein Detail der horizontalen Behandlungsanlage von 6;
8 eine Seitenansicht einer horizontalen Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in der zweiten Ausführungsform in einer weiteren Variante im Schnitt;
9 eine Seitenansicht einer Abwandlung der horizontalen Behandlungsanlage von 8 im Schnitt.
Für die nähere Beschreibung der Figuren wird davon ausgegangen, dass auf Folienband in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen Metall abgeschieden wird und dass hierzu kathodisch gepolte Kontaktmittel sowie Anoden als Gegenelektroden vorgesehen sind. Alternativ kann die Vorrichtung natürlich auch zur Durchführung anderer kathodischer Behandlungsprozesse eingesetzt werden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung natürlich auch zur Durchführung anodischer Prozesse eingesetzt werden, beispielsweise zum anodischen Ätzen, Chroma tieren oder Anodisieren (beispielsweise Eloxieren). In diesem Falle wird das Folienband anodisch gepolt. Als Gegenelektrode wird eine Kathode eingesetzt.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren haben gleiche Bezugsziffern jeweils dieselbe Bedeutung.
In 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Größe der in der Figur gezeigten Vorrichtung kann insbesondere etwa der tatsächlichen Größe der Vorrichtung entsprechen. Dies bedeutet, dass die einzelnen Module M in der Vorrichtung, in Transportrichtung gesehen, eine Länge von wenigen Zentimetern haben, wenn elektrisch isolierende Strukturen mit jeweiligen Abmessungen im Bereich von wenigen Zentimetern behandelt werden sollen. Beispielsweise kann die Länge eines einzelnen Moduls M, in Transportrichtung gesehen, eine Länge von 4,5 cm haben. Die Länge der einzelnen Module (siehe hierzu Größe L in 2) hängt von der Größe der Strukturen auf dem Folienband 1 ab. Die Breite der einzelnen Module M hängt von der Breite der zu behandelnden Folie 1 ab. Wird beispielsweise ein Folienband 1 mit einer Breite von 60 cm in der Vorrichtung prozessiert, so müssen die einzelnen Module M auch eine Breite in dieser Größenordnung aufweisen. Daher sind die Module M vorzugsweise lang gestreckte Behandlungsvorrichtungen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung (Transportrichtung durch einen Pfeil in 1 angegeben) über die gesamte Breite der Folie 1 erstrecken.
Die Folie 1 liegt vorzugsweise als Band vor, das von einer hier nicht dargestellten Rolle abgewickelt und, nachdem es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hindurch befördert worden ist, auf eine weitere hier ebenfalls nicht dargestellte Rolle aufgewickelt wird (Reel-to-Reel).
Die Behandlungsmodule M sind längs des Transportweges der Folie 1 durch die Vorrichtung angeordnet, so dass die Folie 1 die Module M nacheinander durchlaufen kann. Die Anzahl der Module M hängt von der benötigten Behandlungszeit in den einzelnen Modulen M ab: Soll beispielsweise eine Kupferschicht mit sehr großer Schichtdicke abgeschieden werden, beispielsweise eine 5 μm dicke Schicht, wobei das Folienband 1 mit großer Geschwindigkeit durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hindurch geführt werden soll, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min, so werden etwa 110 Module M mit einer aktiven Länge von 4,5 cm benötigt, die hintereinander angeordnet sind, wenn Kupfer mit einer kathodischen Stromdichte von 10 A/dm² (2 μm Cu/min) abgeschieden wird. Als „aktive Länge" eines Moduls M wird die Länge des Bereichs innerhalb des Moduls M verstanden, in dem Metall auf die hindurch laufende Folie 1 abgeschieden wird.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Auffangbehälter 12, in dem drei Behandlungsmodule M angeordnet sind. Der Auffangbehälter 12 besteht aus einem Behälterboden und zwei sich parallel zur Transportbahn, in der das Folienband 1 geführt wird, erstreckenden senkrechten Seitenwänden, die sich vor bzw. hinter der Zeichnungsebene und parallel zur Transportrichtung erstrecken. An den beiden senkrechten Stirnseiten sind ebenfalls Wände vorgesehen, die horizontal geschlitzt sind, um zu ermöglichen, dass das Folienband 1 in den Auffangbehälter 12 hinein- und aus diesem wieder heraus geführt wird. Dies ist in 1 an der linken Seite bzw. an der rechten Seiten des Auffangbehälters 12 gezeigt.
Das Folienband 1 tritt durch den horizontalen Schlitz in der Eintrittswand auf der linken Seitenwand des Auffangbehälters 12 in diesen ein und wird durch den Auffangbehälter 12 in horizontaler Richtung und in horizontaler Ausrichtung hindurch befördert. Das Folienband 1 kann senkrecht zur Transportrichtung leicht zur Horizontalen geneigt geführt werden, um ein Abfließen von Flüssigkeit von der Oberfläche des Folienbandes 1 über den seitlichen, parallel zur Transportrichtung verlaufenden Seitenrand des Bandes 1 zu erleichtern. Die Folie durchläuft drei Behandlungsmodule M, die, in Transportrichtung gesehen, hintereinander angeordnet sind. Nachdem das Folienband 1 das letzte Modul M durchlaufen hat, verlässt es den Auffangbehälter 12 durch den horizontalen Austrittsschlitz in der Austrittswand.
Das Folienband 1 wird innerhalb des Auffangbehälters mittels Transportmitteln vorwärts getrieben und dabei auch geführt. Die Transportmittel können beispielsweise die nachfolgend näher beschriebenen Kontaktwalzen 6 und die ebenfalls nachfolgend näher beschriebenen Dichtwalzen 7 sein, wenn diese Walzen motorisch angetrieben werden. Zusätzlich zu diesen Walzen können auch andere hier nicht dargestellte Transportmittel vorgesehen sein, wie Transporträder, die auf motorisch angetriebenen Achsen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung über die Transportbahn erstrecken, befestigt sind, oder ebenso angeordnete Transportwalzen. Die Transporträder können auf den Achsen über die gesamte Breite des Folienbandes 1 verteilt oder beispielsweise nur im Bereich der Ränder des Folienbandes 1 angeordnet sein. Zur Führung des Bandes 1 exakt parallel zur Transportrichtung können die Transportmittel aus der Transportbahn oder aus der bevorzugten Achsrichtung senkrecht zur Transportrichtung auch leicht ausgelenkt sein, um eine plane Führung des Bandes 1 mit einem Geradeauslauf zu gewährleisten. Durch in der Figur nicht dargestellte Sensoren, die die genaue La ge des Bandes fortlaufend ermitteln, kann die Ausrichtung der Transport- und/oder Führungswalzen verändert werden, um die Folie ständig auf der gleichen Transportbahn zu halten.
Im unteren Bereich des Auffangbehälters 12 kann sich Behandlungsflüssigkeit ansammeln, die von den Behandlungsmodulen M abläuft. Der Flüssigkeitsspiegel im Auffangbehälter 12 ist mit Bezugsziffer 15 bezeichnet.
Die einzelnen Module M in der Vorrichtung können identisch oder unterschiedlich ausgeführt sein. Im vorliegenden Falle haben sie einen identischen Aufbau.
Jedes Behandlungsmodul M weist einen oberen und einen unteren Teil auf, die oberhalb bzw. unterhalb der Transportebene für das Folienband 1 angeordnet sind. Die Wände der Module M sind mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Durch diese beiden Teile werden eine obere elektrolytische Zelle 2 und eine untere elektrolytische Zelle 3 gebildet, die mit Behandlungsflüssigkeit gefüllt sind. Die beiden Teile sind im Wesentlichen gleich aufgebaut. Beide Teile weisen zur Transportebene hin ausgerichtete Anoden 4 auf, die auf beiden Seiten der Transportebene parallel zu dieser angeordnet sind. Die Anoden 4 sind in den Modulen M mittels geeigneter Halter 5 am Modulgehäuse befestigt. Auf den von der Transportebene aus gesehen diesseitigen Flächen der Anoden 4 sind für Ionen durchlässige Überzüge (Isolierschichten) 13 vorgesehen, die verhindern sollen, dass das Folienband 1 und die Anoden 4 einander berühren. Dies könnte leicht geschehen, wenn die Überzüge 13 nicht vorgesehen wären, weil der Abstand zwischen den Anoden 4 und dem Folienband 1 vorzugsweise sehr gering gewählt wird. Durch diesen geringen Abstand wird eine ungleichmäßige elektrolytische Behandlung an unterschiedlichen Stellen auf den elektrisch leitfähigen Strukturen weitgehend vermieden, so dass eine relativ große Stromdichte eingestellt werden kann.
Innerhalb der Module M befindet sich Behandlungsflüssigkeit, die durch Elektrolyt-Zuführungen 11 zu den Innenräumen der beiden Teile der Module M zugeführt wird. Dadurch werden das sich in den Modulen M befindende Band 1 und die Anoden 4 mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht, so dass ein elektrischer Strom zwischen den Anoden 4 und den elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen auf dem Band 1 fließen kann.
Um eine elektrische Kontaktierung der elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen zu erreichen, wird das Folienband 1 in erfindungsgemäßer Weise außerhalb der elektrolytischen Zellen 2, 3 elektrisch kontaktiert. Dadurch dass das Band 1 in einem sehr geringen Abstand zu dem Bereich auf dem Band 1 elektrisch kontaktiert wird, in dem die Anoden 4 für ein weitgehend homogenes elektrisches Feld sorgen (Elektrolysebereich), können die elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen auf dem Band 1 elektrisch mit Kontaktmitteln in Kontakt gebracht werden, während sie sich noch bzw. schon innerhalb der genannten Bereiche befinden. Dadurch wird eine kontinuierliche elektrolytische Behandlung ermöglicht.
Als Kontaktmittel sind im Falle der 1 Kontaktwalzen 6 stromabwärts und stromaufwärts des linken Moduls M sowie Kontaktbürsten 14 stromabwärts und stromaufwärts des rechten Moduls M vorgesehen, die im wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung und über die gesamte Breite der Transportbahn ausgerichtet sind.
Die Kontaktwalzen 6 können insbesondere Metallwalzen, beispielsweise an der Lauffläche aus Edelstahl oder Kupfer bestehende Walzen, oder Walzen mit einer elektrisch leitfähigen, elastischen Oberfläche sein. In letzterem Falle können die Oberflächen der Walzen 6 beispielsweise mit einer elastischen Kunststoffbeschichtung versehen sein, die durch Einlagerung metallischer Partikel elektrisch leitfähig gemacht worden ist.
Die Kontaktbürsten 14 können an einem Bürstenfuß befestigte Fasern sein, die beispielsweise aus Kupfer oder Graphit bestehen. Die Fasern können zusätzlich am Faserschaft elektrisch isoliert sein.
Um den Strom von den Kontaktwalzen 6 oder Kontaktbürsten 14 über die elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen und die Behandlungsflüssigkeit zu den Anoden 4 fließen zu lassen, wird eine hier nicht dargestellte Stromquelle eingesetzt, deren Pole mit den Kontaktwalzen 6 oder Kontaktbürsten 14 bzw. mit den Anoden 4 verbunden sind.
Das Band 1 wird im Falle der 1 mit Hilfe von elektrischen Kontaktwalzen 6 oder Kontaktbürsten 14 elektrisch kontaktiert, wobei diese Walzen 6 und Bürsten 14 mit der Behandlungsflüssigkeit auch leicht in Kontakt kommen. Die Kontaktwalzen 6 und die Kontaktbürsten 14 liegen hierzu außerhalb der Bereiche der Module M, in denen sich Behandlungsflüssigkeit befindet.
Ferner sind Dichtwalzen 7 vorgesehen, die weitgehend verhindern, dass Behandlungsflüssigkeit aus dem Innenraum der Module M austritt und zu den Kontaktwalzen 6 oder Kontaktbürsten 14 gelangt. Würden die Kontaktwalzen 6 oder Kontaktbürsten 14 nämlich mit der Be handlungsflüssigkeit in Kontakt geraten, so könnte sich auf diesen Metall abscheiden. Dies ist unerwünscht. Die Dichtwalzen 7 sind vorzugsweise elastisch und werden gegen die Oberflächen des Folienbandes 1 gedrückt. Sie liegen daher abdichtend an den Oberflächen des Bandes 1 an. Sie sind ebenso wie die Kontaktwalzen 6 und die Kontaktbürsten 14 senkrecht zur Transportrichtung und über die gesamte Breite der Transportbahn für das Folienband 1 angeordnet.
Weiterhin sind elastische Dichtwände 9 vorgesehen, um das Modulgehäuse gegen austretende Flüssigkeit abzudichten. Hierzu sind die Dichtwände 9 flüssigkeitsdicht an den Stirnwänden 10 des Modulgehäuses befestigt, wobei sie vorzugsweise tangential gegen die Dichtwalzen 7 drücken. Für den Fall der stromabwärts in einem Modul M angeordneten Dichtwalzen 7 und der Dichtwände 9 werden letztere durch die Rotation der Dichtwalzen 7 auf Grund der mechanischen Reibung und durch den statischen Druck der Flüssigkeit innerhalb der elektrolytischen Zelle zu diesen hingezogen und gewährleisten auf diese Weise eine wirksame Dichtigkeit des Moduls M gegen einen Austritt von Behandlungsflüssigkeit in den flüssigkeitsfreien Raum. Für den Fall der stromaufwärts gelegenen Dichtwalzen 7 und Dichtwände 9 hingegen würden die Dichtwände 9 durch die Rotation der Dichtwalzen 7 ständig von diesen abgehoben, so dass keine ausreichende Dichtigkeit gegen austretende Flüssigkeit gegeben wäre. Im Einlaufbereich der Module M sind daher zusätzlich Hilfsdichtwalzen 8 vorgesehen, die ebenso wie die Dichtwalzen 7 vorzugsweise oberflächlich elastisch ausgebildet sind und auf den Dichtwalzen 7 abrollen. Die Dichtwände 9 liegen in diesem Falle an den Hilfsdichtwalzen 8 an und dichten das Modul M gegen austretende Flüssigkeit wirksam ab.
An den sich parallel zur Transportrichtung erstreckenden Seiten der Module M sind zur Abdichtung gegen austretende Behandlungsflüssigkeit Dichtlippen (hier nicht dargestellt) vorgesehen. Da sich in diesem Bereich jedoch keine Kontaktmittel für elektrisch leitfähige Strukturen befinden, ist eine wirksame Abdichtung nicht unbedingt erforderlich.
Zum Einführen der Folie in die Vorrichtung kann das obere Teil der Module M abnehmbar ausgeführt werden. Durch entsprechende am unteren Teil des Moduls angebrachte (nicht dargestellte) Halteelemente kann das obere Modulteil während des normalen Betriebes sicher gehalten werden und durch z. B. leicht lösbare Flügelmuttern fest verankert werden.
2 zeigt einen Querschnitt eines Moduls M in einem Auffangbehälter 12, der mit von den Oberflächen abgeflossener Behandlungsflüssigkeit bis zum Badspiegel 15 gefüllt ist. Das Fo lienband 1 tritt über einen horizontalen Schlitz in der einen Stirnwand des Auffangbehälters 12 ein und gelangt zunächst über beide Seiten des Materials in elektrischen Kontakt mit den Kontaktbürsten 14. Elektrischer Strom wird den elektrisch leitfähigen Strukturen auf dem Band 1 über die Bürsten 14 zugeführt. Die Bürsten 14 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Bandes 1, um alle Strukturen auf dem Band 1 mit Strom versorgen zu können. Wichtig ist, dass alle Strukturen von den Bürstenfasern erfasst werden, während sie die Bürsten 14 passieren. Da sich die Strukturen in Transportrichtung erstrecken, können sie sich gleichzeitig in elektrischem Kontakt mit den Bürsten 14 und innerhalb des elektrischen Feldes der Anoden 4 in den elektrolytischen Zellen 2, 3 befinden.
In sehr geringem Abstand zu den Bürsten 14 sind stromabwärts Dichtwalzen 7 vorgesehen, die auf beiden Seiten des Bandes 1 angeordnet sind. Auf den Dichtwalzen 7 rollen zusätzlich Hilfsdichtwalzen 8 ab, gegen die wiederum Dichtwände 9 tangential abdichten. Die elastischen Dichtwände 9 sind an den Zellenwänden 10 des Moduls M befestigt. Aus dem Auffangbehälter wird Behandlungsflüssigkeit über Elektrolyt-Zuführungen 11 und (nicht dargestellte) Pumpen und Rohrleitungen zum Innenraum des Moduls M zugeführt. Überschüssige Behandlungsflüssigkeit wird über Elektrolyt-Ableitungen 17 in den Zellenwänden 10 zum Auffangbehälter zurückgeleitet.
Das Folienband 1 gelangt nach Passieren der Dichtung in den Innenraum des Moduls M, in dem es dem elektrischen Feld der oberhalb und unterhalb der Transportebene angeordneten Anoden 4 ausgesetzt wird. Die Anoden 4 bestehen aus Streckmetall, beispielsweise aus platiniertem Titan. Zwischen der Transportebene und den Anoden 4 befinden sich für Ionen durchlässige Überzüge 13, die einen elektrischen Kurzschluss bei Berührung der Anoden 4 mit den elektrisch leitfähigen Strukturen verhindern.
Das Folienband 1 passiert nach dem Durchtritt durch das Modul M ein weiteres Dichtwalzenpaar 7, das den Austritt von Flüssigkeit aus dem Modul M verhindert. Dichtwände 9, die tangential an den Dichtwalzen 7 anliegen und an den Zellenstirnwänden 10 befestigt sind, dichten den Innenraum gegen den Austritt von Flüssigkeit zusätzlich ab. Nach dem Passieren der Dichtwalzen 7 wird das Band mit weiteren Kontaktwalzen 6 in Kontakt gebracht. Hierdurch werden die elektrisch gegeneinander isolierten Strukturen, die beim Durchlauf durch das Modul M von den Kontaktbürsten 14 nicht mehr kontaktiert werden können, erneut elektrisch kontaktiert.
3 zeigt eine Hälfte der in 1 mit „A" bezeichneten Ansicht im Schnitt. Es wird insofern auf die in der Beschreibung von 1 angegebenen Elemente mit den entsprechenden Bezugsziffern verwiesen:
Beidseitig zu dem hier in einer horizontalen Transportebene geführten Folienband 1 sind in dem durch die Zellenwände 10 angedeuteten Modul M im Schnitt ebenfalls horizontal ausgerichtete und an Anodenhalterungen 5 angebrachte Anoden 4 sowie in direkter Anlage auf den Anoden 4 für Ionen durchlässige Isolierungen 13 gezeigt. Durch die Anoden 4 und das Folienband 1 werden elektrolytische Zellen 2, 3 definiert.
Ferner sind in der Frontansicht horizontal angebrachte Dichtwalzen 7 zu erkennen, die in Lagern 16 in einer der Zellenwände 10 gelagert sind. Jeweils eine Kontur der Dichtwalzen 7 ist von den Dichtwänden 9 verdeckt und daher gepunktet dargestellt. Die Dichtwände 9 erstrecken sich zur Transportebene hin und liegen an den Dichtwalzen 7 tangential an. Sie sind an der Zellen-Stirnwand 10 flüssigkeitsdicht befestigt.
Die Behandlungsflüssigkeit wird zum Innenraum des Moduls M über Elektrolyt-Zuführungen 11 und (nicht dargestellte) Pumpen und Rohrleitungen aus dem Auffangbehälter 12 zugeführt und kann über Elektrolyt-Ableitungen 17 abfließen. Die abgeflossene Flüssigkeit sammelt sich im Sumpf des Auffangbehälters 12 (durch den Badspiegel 15 gekennzeichnet).
In 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Moduls M in einem Auffangbehälter 12 dargestellt. Die Ansicht entspricht der in 2 dargestellten Ansicht.
Im Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Modul M steht der für Ionen durchlässige Überzug 13 in direktem Kontakt mit dem durchlaufenden Folienband 1. Der Überzug 13 übernimmt hier gleichzeitig die Funktion der Abdichtung des Innenraums des Behandlungsmoduls M gegenüber den Kontaktierelektroden 14. Um zu verhindern, dass Behandlungsflüssigkeit durch den Überzug 13 direkt zu den Kontaktierelektroden 14 gelangen kann, ist der Innenraum des Moduls M durch zusätzliche innere Trennwände 24 begrenzt. An diesen inneren Trennwänden 24 ist der Überzug 13 auf der Eintrittsseite und auf der Austrittsseite flüssigkeitsdicht befestigt. An den längs der Transportbahn verlaufenden Zellenwänden 10 kann der Überzug 13 zusätzlich befestigt werden. Da sich das Behandlungsgut 1 nicht bis in den äußersten Bereich des Innenraums des Moduls M erstreckt, ist diese zusätzliche Befestigung nicht unbedingt erforderlich.
Die Behandlungsflüssigkeit wird über Elektrolyt-Zuführungen 11 zu den aus Streckmetall gebildeten Anoden 4 und durch diese hindurch zu den Überzügen 13 gefördert. Da die Überzüge 13 aus schwammartigem bzw. Flüssigkeit aufnehmendem Material gebildet sind, können sie sich voll saugen und einen elektrolytischen Kontakt zwischen den Anoden 4 und dem Bandmaterial 1 herstellen. Überschüssige Behandlungsflüssigkeit kann quer zur Transportrichtung in den Auffangbehälter 12 zurückfließen.
Da die Flüssigkeit durch die Kapillarkräfte und das Zusammenquetschen im Eintritts- und im Austrittsbereich der inneren Trennwände 24 im Wesentlichen innerhalb des Isoliermaterials 13 gehalten wird, besteht eine verringerte Gefahr, dass die Flüssigkeit aus dem Modul M austritt. Restmengen an Flüssigkeit, die aus dem Behandlungsmodul M austreten können, werden über den Raum, der von den Trennwänden 24 und der Modul-Zellenwand 10 auf der Eintritts- und der Austrittsseite gebildet wird, durch die Elektrolyt-Ableitung 17 nach unten in den Sumpf des Auffangbehälters 12 abgeleitet. Daher reichen Dichtlippen 23 aus, die Kontaktierelektroden 14 weitgehend frei von Flüssigkeit zu halten. Auf der Austrittsseite (stromabwärts) können an der Wand 10 des Behandlungsmoduls M zwei Dichtlippen 23 vorgesehen sein, die sowohl an der inneren als auch an der äußeren Wandfläche 10 befestigt sind, um zu vermeiden, dass Behandlungsflüssigkeit aus dem Modul M austritt, da die Behandlungsflüssigkeit durch die Vorwärtsbewegung des Bandes 1 dort aus dem Modul M leichter ausfließen kann als im Eintrittsbereich. Dadurch ist der Abstand zwischen den Kontaktbürsten 14 (oder auch alternativ den Kontaktwalzen 6) zu den elektrolytischen Zellen 2, 3 sehr gering. Damit die durch die Berührung des Überzuges 13 mit dem Werkstück 1 entstehende Reibung nicht zu einer Dehnung des Bandes 1 führt, können vor und hinter jedem Modul M Transportwalzen 25 vorgesehen werden. Weiter können zur Druckregulierung, insbesondere in den unteren Modulzellen 3 in die Rohrleitungen der Abläufe 17 Stellventile eingebaut werden, die über Sensoren in den Zellen 2, 3 einen konstanten Druck innerhalb der Zellen 2, 3 einstellen.
Da die Isolierschichten 13 das Folienband 1 ständig wischen und die Diffusionsschicht am Werkstück 1 stören, können in dieser Ausführungsvariante besonders hohe Stromdichten eingestellt werden.
In 5 ist ein Schnitt durch eine horizontale Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform in Seitenansicht dargestellt. Die Behandlungsanlage weist einen Auffangbehälter 12 auf, in dem drei identisch aufgebaute Behandlungsmodule M angeordnet sind. Die Behandlungsmodule M sind längs des Transportweges des Folienbandes 1 durch die Vorrichtung angeordnet, so dass das Folienband 1 ein Modul M nach dem anderen durchlaufen kann. Die einzelnen Behandlungsmodule M bestehen im Wesentlichen aus den Kontaktwalzen 6, den Anoden 4, welche eine für Ionen durchlässige Isolierung 13 aufweisen, Anodenhaltern 5 und Behandlungsflüssigkeit (Elektrolyt). Die Behandlungsflüssigkeit füllt den Auffangbehälter 12 so weit, dass der Badspiegel 15 knapp unterhalb der Kontaktwalzen 6 liegt.
Die Walzen 6 sind so angeordnet, dass das im Wesentlichen horizontal geführte Folienband 1 an der Umlenkwalze 18, welche wie auch die Kontaktwalzen zur Transportunterstützung mit einem Motor angetrieben werden kann, in das erste Modul M geführt wird, wobei es in einer senkrechten Bewegung zwischen den Kontaktwalzen 6 hindurch in die Behandlungsflüssigkeit geführt wird. Die beiden Seiten des Folienbandes 1 werden durch die beiden Kontaktwalzen 6 elektrisch kontaktiert. Die Anoden 4 sind als Flutanoden aus unlöslichem Metall ausgebildet, aus deren Innenraum ständig frischer Elektrolyt für den Abscheideprozess herangeführt wird. Das Folienband 1 wird durch die Flutanoden an der Isolierung 13 entlang transportiert, dort metallisiert und unter erneuter Kontaktierung an den weiteren Kontaktwalzen 6 oberhalb des Badspiegels 15 aus dem Elektrolyten herausgeführt. Nach dem Umlenken mit der weiteren Umlenkrolle 18 wird das Folienband 1 durch das zweite Modul M und nach erneutem Umlenken durch die dritte Umlenkrolle 18 durch das dritte Modul M geführt. Nach dem Passieren des dritten Moduls M wird die Folie mittels einer vierten Umlenkrolle 18 abermals umgelenkt und schließlich aus der Behandlungsanlage horizontal herausgeführt.
In 6 ist ein Querschnitt zweier Module M der horizontalen Behandlungsanlage gemäß 5 in einer Detaillösung dargestellt, wobei die Module M jeweils nur zur Hälfte gezeigt sind.
In diesem Falle ist die Vorrichtung durch die zusätzlichen Bestandteile, nämlich das Trennelement 21 mit Schlitzen und Dichtlippen 23 (in 7 dargestellt) sowie Andruckwalzen 22 gekennzeichnet. Diese Bestandteile dienen zum Schutz der Kontaktwalzen 6 vor der Behandlungsflüssigkeit. Die Andruckwalzen 22 dienen zum Erhöhen der mechanischen Stabilität der besonders dünn ausgestalteten Kontaktwalzen 6. Die Andruckwalzen 22, welche direkt an den Kontaktwalzen 6 anliegen, können diese zusammenpressen, wenn die Walzen 6 elastisch sind, und so für eine gute Stromübertragung auch bei den Kontaktwalzen 6 mit sehr geringem Durchmesser sorgen. Dadurch wiederum kann der Abstand zwischen der Anode 4 und den Kontaktwalzen 6 weiter verringert werden.
In einer speziellen Ausführungsform können die Andruckwalzen 22 auch die Funktion der Gegenelektrode übernehmen. Dazu haben die Walzen zum Beispiel einen in der Figur nicht dargestellten spiralförmigen in schmalen Streifen aufgebrachten Überzug, der auf der leitfähigen Anodenoberfläche der walzenförmigen Anoden 4 aufgebracht ist. Die Zwischenräume zwischen der Spiralwendel bleiben blank. Der ähnlich einer Feder aufgebrachte Überzug rollt auf den Kontaktwalzen 6 ab und drückt diese gegen die Werkstücke 1. Durch die Spiralform wirkt die Abschirmwirkung des nicht oder nur in geringem Umfang für Ionen durchlässigen Überzuges an den als Anoden wirkenden Andruckwalzen 22 fortlaufend an anderen Stellen der Werkstücke 1 und verhindert eine ungleichmäßige Beschichtung. Der gleiche Effekt lässt sich mit ringförmigen Isolierungen erzielen, die von Modul zu Modul versetzt auf den Anoden aufgebracht sind.
Um die Kontaktwalzen 6 vor einer Metallisierung durch spritzende Behandlungsflüssigkeit zu schützen, wird die Oberfläche der Flüssigkeit mit einem Trennelement 21 vollständig bedeckt, welches einen Schlitz als Durchlassöffnung aufweist.
Bei der elektrolytischen Behandlung wird das Folienband 1 im ersten Modul M durch die angedeutete Anode 4, die eine Isolierung aufweist (hier nicht dargestellt), hindurch geführt, wobei die Anode 4 fast bis an die Kontaktwalzen 6 heranreicht. Das Folienband 1 wird den Kontaktwalzen 6 direkt aus dem Innenraum der Anoden 4 heraus durch den Schlitz des Trennelementes 21 zugeführt, ohne wie in 5 mit Behandlungsflüssigkeit außerhalb der Anode 4 in Kontakt zu kommen. Dadurch wird ein Austragen der Behandlungsflüssigkeit auf ein Minimum reduziert. Anschließend wird das Folienband 1 an der Umlenkrolle 18 umgelenkt und in das zweite Modul M transportiert. Hierbei wird es an den Kontaktwalzen 6 wiederum elektrisch kontaktiert und für eine weitere Metallisierung durch den Schlitz des Trennelementes 21 in die Anode 4 eingeführt.
7 zeigt einen schematischen Ausschnitt der Detaillösung für das Modul M der horizontalen Behandlungsanlage von 6.
Das Folienband 1 wird zwischen den Kontaktwalzen 6, welche dicht zur Anode 4 beabstandet sind, und zwischen den Dichtlippen 23, welche am Schlitz des Trennelementes 21 angeordnet sind, durchgeführt. Es ist erkennbar, dass das Trennelement 21 die Kontaktwalzen 6 vor Behandlungsflüssigkeit wirksam schützen kann. Die Dichtlippen 23 verhindern hierbei ein ungewolltes Austreten von Flüssigkeit, beispielsweise auf Grund eines schwankenden Badspiegels.
In 8 ist ein Schnitt durch eine horizontale Behandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht in der zweiten Ausführungsform in einer weiteren Variante dargestellt. Die Behandlungsanlage besteht aus einem Auffangbehälter 12 mit drei verschiedenen Modulen M1, M2 und M3, welche jeweils durch verschiedene Anoden- und Kathodenanordnungen gekennzeichnet sind.
Die Behandlungsmodule sind längs der Transportbahn des Folienbandes 1 durch die Vorrichtung angeordnet, so dass das Folienband 1 die einzelnen Module, beginnend mit M1, nacheinander durchlaufen kann. Vor und zwischen den Modulen sind Umlenkrollen 18 angeordnet.
Das Folienband 1 wird mittels einer Umlenkrolle 18 in das Modul M1 eingeführt. Das Modul M1 besteht im Wesentlichen aus einer drehbar gelagerten Anodenwalze 4 mit einer für Ionen durchlässigen Isolierung 13, wobei die Anode 4 zum Teil in die Behandlungsflüssigkeit eintaucht. Der Flüssigkeitsspiegel ist mit Bezugsziffer 15 bezeichnet. Der Überzug 13 zwischen der Anodenwalze 4 und dem Folienband 1 dient zur und kann dabei vom Innenraum der Walze 4 mit Behandlungsflüssigkeit versorgt werden. Zum Modul M1 gehört weiterhin eine Abdeckhaube 20, welche die Kontaktwalze 6 vor dem Benetzen mit Behandlungsflüssigkeit schützt. An diese Abdeckhaube 20 sind vor der Anode 4, in Transportrichtung des Folienbandes 1 gesehen, eine gegenüber der Anode 4 elektrisch isolierte einzelne erste Kontaktwalze 6 und zur Anode 4 stromabwärts eine zweite, gegenüber der Anode 4 elektrisch isolierte Kontaktwalze 6 angeordnet. Dieses Modul M1 wird bevorzugt verwendet, wenn das Folienband 1 nur einseitig metallisiert werden soll. Der Anodenhalter 5 und die Kontaktwalze 6 sind zur kompakteren Konstruktion in einer Einheit zusammengefasst.
Nach dem Metallisieren wird das Folienband 1 aus dem Modul M1 herausgeführt und über eine Umlenkrolle 18 in das zweite Modul M2 transportiert. Das Modul M2 weist eine Anodenanordnung auf, bestehend aus einer drehbar gelagerten Anodenwalze 4 mit einer für Ionen durchlässigen Isolierung 13 und einer gekrümmten Anode 4' ebenfalls mit einer für Ionen durchlässigen Isolierung 13, welche über den Flüssigkeitsspiegel 15 hinaus reicht und dem Verlauf des Folienbandes 1 folgt. Stromaufwärts und stromabwärts zur Anodenanordnung befinden sich zwei identische Kontaktieranordnungen, welche an der Abdeckhaube 20 gegenüber der Anode 4 elektrisch isoliert angeordnet sind. Diese Anordnungen bestehen aus einer Kontaktwalze 6 und einer auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktwalze 6 befindlichen Kontaktbürste 14.
Nach dem zweiseitigen Metallisieren im Modul M2 wird das Folienband 1 über eine Umlenkrolle 18 in das dritte Modul M3 transportiert. Das Modul M3 gleicht im Wesentlichen dem Modul M2. Anstelle der Kontaktbürsten 14 werden Kontaktwalzen 6 verwendet, welche gegenüber der Anode 4'' elektrisch isoliert auf demselben Tragarm wie die Anode 4'' montiert sind. Die Form der gekrümmten Anode 4'' ist deutlich der der drehbaren Anode 4 angepasst. Dieses Modul M3 stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, wenn auf den Einsatz von Kontaktbürsten verzichtet werden soll, da der Kontakt zwischen der Anode 4'' und den Werkstücken 1 gleichmäßiger und länger als an der Anode 4' ist und damit zu einer gleichmäßigeren Beschichtung führt. Nach Abschluss der Behandlung in dem dritten Modul M3 wird das Folienband 1 über eine Umlenkwalze 18 aus der Behandlungsanlage herausgeführt.
In 9 ist ein Schnitt einer Abwandlung der horizontalen Behandlungsanlage von 8 in Seitenansicht dargestellt.
Im Wesentlichen gleichen die identischen Module M4 und M5 dem Modul M3 aus 9, wobei auf die untere gekrümmte Anode 4'' verzichtet wurde. Die Module eignen sich zur Verwendung in den Fällen, in denen das Folienband 1 zweiseitig beschichtet werden soll. In den Modulen M4 und M5 sind die Kontaktwalzen 6 elektrisch isoliert an einem Anodenhalter 5 montiert.
Die beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können auch anders als vorstehend beschrieben miteinander kombiniert werden. So kann zum Beispiel das in 7 gezeigte Abdichtungselement mit Dichtlippen 23 auch in der in 8 und 9 dargestellten Variante Anwendung finden.
Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen lediglich der Verauschaulichung dienen und dass verschiedene Modifikationen und Änderungen davon sowie Kombinationen von Merkmalen, die in dieser Anmeldung beschrieben sind, für den Fachmann nahe liegend sind und in den Offenbarungsumfang der beschriebenen Erfindung und in den Schutzumfang der angehängten Ansprüche einbezogen sind.

1: Werkstück (Folienband)
2: elektrolytische Zelle oben
3: elektrolytische Zelle unten
4: Gegenelektroden, Anoden
5: Gegenelektrodenhalter, Anodenhalter
6: Kontaktierelektroden, Kontaktwalzen
7: Dichtwalzen
8: Hilfsdichtwalzen
9: Dichtwand
10: Modul-, Zellenwand
11: Elektrolyt-Zuführung
12: Auffangbehälter
13: für Ionen durchlässige Isolierung
14: Kontaktbürsten
15: Badspiegel
16: Dichtwalzenlager
17: Elektrolyt-Ableitung
18: Umlenkwalze
19: Auflage für den oberen Anodenhalter
20: Abdeckhaube
21: Trennelement
22: Andruckwalze
23: Dichtlippe
24: Innere Trennwand
25: Antriebswalzen
M, M1-M5: Behandlungsmodule

Claims

Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von Werkstücken (1) mit einem Verfahren, bei dem die Werkstücke (1) auf einer Transportbahn und in einer Transportrichtung kontinuierlich befördert und die Strukturen dabei elektrolytisch behandelt werden, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: a) mindestens eine Anordnung, umfassend mindestens einen Elektrolysebereich, in dem jeweils mindestens eine Gegenelektrode (4) und die Werkstücke (1) mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt bringbar sind, und eine jedem des mindestens einen Elektrolysebereiches zugeordnete Anordnung von mindestens zwei Elektroden (6, 14), die jeweils zur Kontaktierung der Werkstücke (1) dienen, wobei mindestens eine der mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung auf einer Seite eines jeweiligen durch den einen Elektrolysebereich führenden Transportbereiches angeordnet ist und wobei mindestens eine andere der Kontaktierelektroden (6, 14) auf der anderen Seite des Transportbereiches angeordnet ist, b) wobei die mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung außerhalb des mindestens einen Elektrolysebereiches angeordnet sind und mit der Behandlungsflüssigkeit nicht in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung wenige Zentimeter nicht übersteigt und so klein ist, dass kleine Strukturen durch mindestens eine Kontaktierelektrode permanent elektrisch kontaktiert werden, während die Werkstücke durch die Vorrichtung geführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 5 cm große elektrisch leitfähige Strukturen elektrolytisch behandelt werden können.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) vorgesehen sind, von denen mindestens ei ne auf einer Seite des Elektrolysebereiches und die mindestens eine andere auf der anderen Seite des Elektrolysebereiches angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolysebereich so kurz ist, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen fortwährend in elektrischem Kontakt mit einer der Kontaktierelektroden (6, 14) stehen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens ein die Behandlungsflüssigkeit und die mindestens eine Gegenelektrode (4) enthaltendes Behandlungsmodul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) vorgesehen ist, durch das die Werkstücke (1) in einer horizontalen Transportrichtung befördert werden, wobei das mindestens eine Behandlungsmodul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) jeweils mindestens einen eingangs- und einen ausgangsseitigen Durchlass zum Eintritt der Werkstücke (1) in das Modul und zum Austritt aus dem Modul aufweist und wobei die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) an den Durchlässen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens ein die Behandlungsflüssigkeit und die mindestens eine Gegenelektrode (4) enthaltender Behälter (12) vorgesehen ist und dass die Transportbahn über die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit in den Behälter (12) hinein-, zu der mindestens einen in der Behandlungsflüssigkeit angeordneten Gegenelektrode (4) und von dort über die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit wieder aus dem Behälter (12) herausführt und wobei die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) an der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbahn mehrfach über die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit in den Behälter (12) hinein-, durch die Flüssigkeit hindurch- und über die Oberfläche wieder aus dem Behälter (12) herausführt und dabei über Umlenkmittel (18) umgelenkt wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Kontaktierelektrode (6, 14) und der Behandlungsflüssigkeit Trennelemente (21), die Durchlässe und Dichtelemente (7, 23) für den Durchtritt der Werkstücke (1) umfassen, angeordnet sind, wobei die Dichtelemente (7, 23) so angeord net sind, dass verhindert werden kann, dass Behandlungsflüssigkeit mit der mindestens einen Kontaktierelektrode (6, 14) in Kontakt kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtelemente aus der Gruppe ausgewählt sind, umfassend Abquetschwalzen (7), Dichtlippen (23) und Abstreifer.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) an den Trennwänden (24) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) aus der Gruppe ausgewählt ist, umfassend Walzen und Bürsten (14).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (6) einen so geringen Durchmesser haben und der Abstand zwischen der Längsachse der Walzen (6) und dem mindestens einen Elektrolysebereich so gering ist, dass 2 cm große elektrisch leitfähige Strukturen elektrolytisch behandelt werden können.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Gegenelektrode (4) und den Werkstücken (1) ein elektrisch nichtleitender, für Ionen durchlässiger Überzug (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (13) so dicht an der Transportbahn angeordnet ist, dass die Werkstücke (1) den Überzug (13) während des Passierens der mindestens einen Gegenelektrode (4) berühren, und so als Dichtung wirkt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbahn gegen die Horizontale geneigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Spüleinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) kontinuierlich oder intermittierend gespült werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Gegenelektrode (4) und die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) lang gestreckt und im Wesentlichen parallel zur Transportbahn und senkrecht zur Transportrichtung ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) kathodisch gepolt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Gegenelektrode (4) eine unlösliche Anode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (4) eine Flutanode ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) und die mindestens eine Gegenelektrode (4) auf einem gemeinsamen Tragrahmen (5) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner je mindestens eine erste und eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern der Werkstücke (1) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Transportorgane (18, 25) für den Transport der Werkstücke (1) durch die Vorrichtung von der mindestens einen ersten Speichereinrichtung zu der mindestens einen zweiten Speichereinrichtung vorgesehen sind.
Verfahren zum elektrolytischen Behandeln von elektrisch gegeneinander isolierten, elektrisch leitfähigen Strukturen auf Oberflächen von Werkstücken (1), wobei das Verfahren umfasst: a) kontinuierliches Befördern der Werkstücke (1) durch mindestens einen Elektrolysebereich auf einer Transportbahn und in einer Transportrichtung, b) In-Kontakt-Bringen der mindestens einen Gegenelektrode (4) und der Werkstücke (1) mit der Behandlungsflüssigkeit in dem mindestens einen Elektrolysebereich, c) In-Kontakt-Bringen der Werkstücke (1) außerhalb des mindestens einen Elektrolysebereiches mit einer Anordnung von mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14), wobei jede Anordnung einem des mindestens einen Elektrolysebereiches zugeordnet ist, wobei mindestens eine der mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung auf einer Seite eines jeweiligen durch den einen Elektrolysebereich führenden Transportbereiches und mindestens eine andere der Kontaktierelektroden (6, 14) auf der anderen Seite des Transportbereiches angeordnet sind, d) Verhindern, dass die mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt kommen, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den mindestens zwei Kontaktierelektroden (6, 14) jeder Anordnung wenige Zentimeter nicht übersteigt und so klein ist, dass kleine Strukturen durch mindestens eine Kontaktierelektrode permanent elektrisch kontaktiert werden, während die Werkstücke durch die Vorrichtung geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass 5 cm große elektrisch leitfähige Strukturen elektrolytisch behandelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) zunächst mit einer Kontaktierelektrode (6, 14) in Kontakt gebracht werden, dann einen Elektrolysebereich passieren und danach wieder mit einer Kontaktierelektrode (6, 14) in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolysebereich so kurz gewählt wird, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen während des Passierens durch den Elektrolysebereich fortwährend in elektrischem Kontakt mit einer der Kontaktierelektroden (6, 14) stehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24-27, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) in einer horizontalen Transportrichtung durch mindestens einen in jeweils einem Behandlungsmodul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) enthaltenen Elektrolysebereich geführt werden, wobei die Werkstücke (1) durch mindestens einen eingangsseitigen Durchlass in das Modul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) hinein- und durch mindestens einen ausgangsseitigen Durchlass aus dem Modul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) herausgeführt werden, wobei die Werkstücke (1) vor dem Eintritt in das Modul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) und/oder nach dem Austritt aus dem Modul (M, M1, M2, M3, M4, M5, M6) mittels mindestens einer Kontaktierelektrode (6, 14) elektrisch kontaktiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24-27, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) über die Oberfläche der in einem Behälter (12) enthaltenen Behandlungsflüssigkeit in den Behälter (12) hinein-, zu der mindestens einen in der Behandlungsflüssigkeit angeordneten Gegenelektrode (4) und von dort über die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit aus dem Behälter (12) herausgeführt werden und dass die Werkstücke (1) vor dem Eintritt in die Flüssigkeit und/oder nach dem Austritt aus der Flüssigkeit mittels mindestens einer Kontaktierelektrode (6, 14) elektrisch kontaktiert werden.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) mehrfach über die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit in den Behälter (12) hinein-, durch die Flüssigkeit hindurch- und über die Oberfläche wieder aus dem Behälter (12) herausgeführt und dabei über Umlenkmittel (18) umgelenkt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24-30, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch nichtleitender, für Ionen durchlässiger Überzug (13) zwischen der mindestens einen Gegenelektrode (4) und den Werkstücken (1) angebracht ist.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1) so dicht an dem nichtleitenden, für Ionen durchlässigen Überzug (13) entlang geführt werden, dass dieser die Werkstücke (1) berührt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24-32, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbahn gegen die Horizontale geneigt ist und dass die mindestens eine Kontaktierelektrode (6, 14) kontinuierlich oder intermittierend gespült wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24-33, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Werkstücken (1) Metall abgeschieden wird.