DE69614714T2

DE69614714T2 - Vorrichtung zum übertragen von elektrischem strom auf scheibenförmige elemente bei deren beschichtung

Info

Publication number: DE69614714T2
Application number: DE69614714T
Authority: DE
Inventors: Ake Billman
Original assignee: Technotrans SE
Current assignee: Technotrans SE
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: EP0871799B1; US6120657A; WO1997001657A1; SE9502325L; JPH11509272A; ATE204619T1; EP0871799A1; SE512515C2; SE9502325D0; DE69614714D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Elektroplattieren von Scheibenelementen, wie zum Beispiel Matrizen für Audio- und Videoscheiben, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse für ein Elektrolytbad, wobei das Scheibenelement auf eine derartige Weise in das Gehäuse klemmbar ist, daß die zu plattierende Scheibenseite in Kontakt mit dem Elektrolytbad sein kann, während seine andere Seite von dem Elektrolytbad verkapselt gehalten wird, und eine Einrichtung aufweist, die derart angeordnet ist, daß sie an das Scheibenelement angrenzt, um während des Plattierverfahrens diesem elektrischen Strom zuzuführen.
Beim Elektroplattieren von Matrizen für Audio- und Videoscheiben ist es von großer Wichtigkeit, das die Stromübertragung zu der Matrize um den Umfang der Matrize so gleichmäßig wie möglich verteilt ist, um dadurch eine Plattierschicht zu erzielen, deren Dicke so gleichmäßig wie möglich ist.
Eine bisher bekannte Vorrichtung zu diesem Zweck weist eine mittlere Nabe auf, von welcher sich im wesentlichen radial eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Elementen, wie zum Beispiel Antennen, Streifen aus Blech oder Blech in der Form von Kreissektoren, ausdehnen, welche an ihren distalen Enden elastisch mit einer Seite der Matrize an ihrer Außenumfangsfläche in Kontakt sind. Daher wird eine bestimmte Anzahl von Kontaktpunkten erzielt, die um den Umfang der Matrize verteilt sind. Ein Problem, welches bei einem derartigen Aufbau auftreten kann, besteht darin, daß als Ergebnis von mikrostrukturell ungleichmäßigen Flächen in der Matrizenscheibe Stromkonzentrationen an den Kontaktpunkten zwischen den elektrisch leitenden Elementen und der Matrizenscheibe ausgebildet werden können, welche Brandstellen in der Scheibe und daher eine Ungleichmäßigkeit in sowohl der Scheiben- als auch der Schichtdicke in der erzielten Oberflächenbeschichtung erzeugen können.
Die JP-A-63-134 688 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckmatrize, wobei ein Plattieren auf einer Metallschicht mit einer Signalinformation auf einem Glassubstrat ausgeführt wird. Eine elastische, elektrisch leitende mittlere Unterlegscheibe ist auf der Elektrolytbadseite angeordnet und leitet Strom zu dem mittleren Abschnitt der Metallschicht ohne eine Beschädigung von dieser, wenn die mittlere Schraube angezogen wird.
Die US-A-5 167 792 offenbart eine Elektroformungsvorrichtung, die einen vollständig festen Kontaktring aufweist, der auf der Elektrolytseite eines zu plattierenden Bezugsformstücks angeordnet ist.
Ein hauptsächlicher Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung vorzuschlagen, welche die zuvor erwähnten Probleme beseitigt und welche daher eine gleichmäßige und dichte Stromübertragung zu der Matrizenscheibe unberücksichtigt irgendwelcher Makro- oder Mikro-Ungleichmäßigkeit in dieser ermöglicht.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht ebenso darin, eine Stromübertragungsvorrichtung zu schaffen, welche sowohl eine gleichmäßige Stromübertragung und daher eine gleichmäßige Wärmeverteilung als auch ein radial und axial elastisches Spannen der Scheibe während des Plattierverfahrens ermöglicht, um daher mechanische Beanspruchungen in der Scheibe aufgrund von thermischen Bewegungen zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung, die zur Einleitung beschrieben worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragungseinrichtung mindestens eine geschlossene Schleife eines länglichen, elastischen, elektrisch leitenden Körpers aufweist, der derart angeordnet ist, daß er sich mindestens an seiner Außenumfangsfläche mit mindestens der Seite des Scheibenelements in Kontakt befindet, die von dem Elektrolytbad verkapselt ist, wobei die Schleife derart angeordnet ist, daß sie verkapselnd von dem Elektrolytbad getrennt ist. Hier wird dadurch beim Elektroplattieren von Scheibenmatrizen ein sehr gleichmäßiges, biegsames und elastisches Klemmen der Scheibe erzielt, was daher eine vorteilhafte Verteilung von Strom und Kraft auf der Scheibe sicherstellt. Sowohl Makro- als auch Mikro-Ungleichmäßigkeiten können von dem elastischen, elektrisch leitenden Körper absorbiert werden, was daher zu einer sehr gleichmäßigen Dicke der die Scheibe beschichtenden Schicht führt. Kraft der Tatsache, daß der elektrisch leitende Körper ebenso verkapselnd von dem Elektrolytbad getrennt ist, wird er selbst nicht irgendeinem Elektroplattieren unterzogen, und daher kann er vielmals wiederverwendet werden.
Der elastische, elektrisch leitende Körper kann innerhalb des Umfangs der Erfindung auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Die Unteransprüche 2 bis 14 offenbaren einige Beispiele derartiger Ausgestaltungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine Verwendung des beanspruchten elastischen, elektrisch leitenden Körpers, wie es in den Ansprüchen 15 und 16 definiert ist.
Die Erfindung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher:
Fig. 1 eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Elektroplattiervorrichtung, in welcher eine Stromübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird, mit einer getrennten Teilvergrößerung (innerhalb eines Kreises gezeigt) der Kontaktfläche zwischen dem Stromübertragungskörper und einer Matrizenscheibe zeigt;
Fig. 2a einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des elastischen, elektrisch leitenden Körpers gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2b einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des elastischen, elektrisch leitenden Körpers zeigt; und
Fig. 2c einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des elastischen, elektrisch leitenden Körpers gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Elektroplattieren von Matrizenscheiben aus Metall zum Herstellen von Audio- und Videoscheiben. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 12 auf, welches ein Elektrolytbad einschließt. In dem Bad gibt es einen perforierten Anodenkorb 14, welcher Kugeln 15 des Metalls enthält, mit welchem eine Matrizenscheibe 16 zu beschichten ist, z. B. Nickel. Der Anodenkorb 14 ist mit einem positiven Pol einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung verbunden. Die Bezugszeichen 18, 20 und 22 bezeichnen die Einlässe und Auslässe für den Elektrolyt.
Die Matrizenscheibe 16 ist mittels einer Halterung auf eine derartige Weise in die Vorrichtung 10 geklemmt, daß sich eine Seite 24 von ihr, welche zu plattieren ist, in Kontakt mit dem Elektrolytbad befindet, während ihre andere Seite 25 mittels eines O-Rings 26 in einem elektrisch isolierenden Haltering 28, welcher mittels elektrisch isolierenden Schrauben 30 zum Beispiel an einer darunter liegenden Bodenplatte 31 befestigt ist, von dem Elektrolytbad verkapselt ist. Auf der Bodenplatte 31 wird eine Stromleiterplatte 32 mit einem Umfangsrand gehalten, auf welchem eine Stromübertragungseinrichtung in der From eines elastischen, elektrisch leitenden Körpers 36 gemäß der Erfindung gehalten wird. Der elastische Körper 36 weist die Form einer geschlossenen ringförmigen Schleife auf, welche derart angeordnet ist, daß sie während des Elektroplattierverfahrens elektrischen Strom zwischen der "trockenen" Seite 16 der Matrizenscheibe und der Stromleiterplatte 32 leitet. Die Matrizenscheibe 16 und die Stromleiterplatte 32, welche mit dem negativen Pol der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung verbunden sind, bilden eine Kathode in dem Elektroplattierverfahren aus.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des ringförmigen Körpers gemäß der Erfindung besteht dieser aus einem Kern 38 aus elastischem Material, zum Beispiel einem Elastomer, wie zum Beispiel Silikongummi, Neoprengummi oder dergleichen. Der elastische Kern 38 kann hohl sein, d. h. er kann die Form eines Schlauchs aufweisen, wie es in Fig. 2a gezeigt ist, oder fest sein, wie es in Fig. 2b gezeigt ist. Um den Kern 38 in den Fig. 2a und 2b sind eine oder mehrere Schichten eines feinen Metallnetzes aus elektrisch leitendem Material, z. B. rostfreiem Stahl, aufgetragen. Der elastische Kern 38 versieht den ringförmigen Körper 36 mit der erwünschten Biegsamkeit in den erforderlichen Richtungen, um eine bestimmte Kompression der Schleife 36 und daher eine enge Kontaktoberfläche zwischen dem Metallnetzgehäuse 40 und der Matrizenscheibe 16 zuzulassen, wenn der Haltering 28 über den O-Ring 26 die Matrizenscheibe 16 gegen den stromverteilenden ringförmigen Körper 36 klemmt (siehe insbesondere den umkreisten vergrößerten Abschnitt in Fig. 1). Das feine Metallnetz 40 mit seinem federnden elastischen Kern 38 stellt daher einen sehr guten und engen Kontakt zwischen der Matrizenscheibe 16 und dem Metallnetz 40 sicher, was bedeutet, daß sowohl eine Makro-Ungleichmäßigkeit, z. B. ein Krümmen und eine Unebenheit, als auch eine eine Mikro-Ungleichmäßigkeit, z. B. Erhebungen und Teilchenansammlungen, auf der Scheibe durch die elektrisch leitende Metallnetzstruktur 40 ausgeglichen werden können, und die Matrizenscheibe 16 sieht ebenso eine gleichmäßigere Wärmeverteilung als die vor, die bisher innerhalb dieses technologischen Gebiets bekannt war.
Weiterhin sieht dieser elastische, elektrisch leitende ringförmige Körper 36 ein lockereres und elastischeres Klemmen der Matrizenscheibe als eine herkömmliche Technologie auf dem Gebiet vor und daher ist die Matrizenscheibe 16 mit einer bestimmten Möglichkeit eines Bewegens während des Oberflächenbeschichtungsverfahrens versehen, wenn sich Wärme entwickelt, was wesentlich die mechanischen Beanspruchungen in der Matrizenscheibe verringert.
Gemäß einem zweiten denkbaren Ausführungsbeispiel des ringförmigen Körpers 36 gemäß der Erfindung kann dieser in seiner Gesamtheit aus Windungen eines feinen Metallnetzes aus elektrisch leitendem Material, wie es in Fig. 2c gezeigt ist, bestehen, obgleich in diesem Fall die Elastizität nicht so gut ist.
Die Fig. 2a bis 2c zeigen den Querschnitt des ringförmigen Körpers 36 in einem unbelastenden Zustand und dieser ist in diesem Fall kreisförmig. In einem belasteten, geklemmten Zustand ist der Querschnitt oval, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Obgleich es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, ist es jedoch denkbar, daß die Querschnittsform des ringförmigen Körpers 36 eine andere Ausgestaltung als keisförmig, z. B. oval, rechteckig oder dergleichen, in dem unbelasteten Zustand aufweisen kann.
Gemäß einem dritten denkbaren Ausführungsbeispiel kann der elastische, elektrisch leitende ringförmige Körper aus einem Elastomer bestehen, welches durch das Hinzufügen eines leitenden Materials, wie zum Beispiel Platin, Kohlenstoff oder Silber, elektrisch leitend gemacht worden ist. Wahlweise kann der elektrisch leitende Körper aus einem sogenannten leitenden Polymer bestehen.
Gemäß einem vierten denkbaren Ausführungsbeispiel des ringförmigen Körpers (nicht gezeigt), kann dieser aus einem helisch gewundenen Federdraht aus elektrisch leitendem Material und mit einem elliptischen Querschnitt bestehen, wobei die Windungen der Feder einen wesentlichen Neigungswinkel zu der Längsmittelachse der ringförmigen Feder aufweisen, so daß die Feder auf eine Kompression senkrecht zu der Längsmittelachse elastisch um einiges komprimiert werden kann, um dadurch viele Kontaktpunkte zwischen der Matrizenscheibe und dem stromübertragenden Federteil zu erzeugen.
Auch dann, wenn die Matrizenscheibe in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 horizontal ausgerichtet ist, kann sie während des Elektroplattierverfahrens eine geneigte oder vertikale Position aufweisen, während die zuvor beschriebenen Vorteile des stromübertragenden Körpers 36 erhalten bleiben. Die Einheit (Kathode), die aus dem Haltering 28, der Matrizenscheibe 16, dem ringförmigen Körper 36 und der Stromleiterplatte 32 besteht, kann bezüglich der Anode drehbar oder fest sein. Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, mehr als einen stromübertragenden ringförmigen Körper 36, zum Beispiel einen kleinen mittig angeordneten Körper, zu verwenden. Es ist ebenso denkbar, die ringförmigen Körper 36 an die zwei gegenüberliegenden Seiten der Matrizenscheibe an ihrer Außenumfangsfläche angrenzend anzuordnen.

Claims

1. Vorrichtung zum Elektroplattieren von Scheibenelementen (16), wie zum Beispiel Matrizen für Audio- und Videoscheiben, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (12) für ein Elektrolytbad, wobei das Scheibenelement (16) auf eine derartige Weise in das Gehäuse klemmbar ist, daß die zu plattierende Scheibenseite (24) in Kontakt mit dem Elektrolytbad sein kann, während ihre andere Seite (25) von dem Elektrolytbad verkapselt gehalten wird, und eine Einrichtung aufweist, die derart angeordnet ist, daß sie an das Scheibenelement angrenzt, um während des Plattierverfahrens diesem elektrischen Strom zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromübertragungseinrichtung mindestens eine geschlossene Schleife eines länglichen, elastischen, elektrisch leitenden Körpers (36) aufweist, der derart angeordnet ist, daß er sich mindestens an seiner Außenumfangsfläche mit mindestens der Seite (25) des Scheibenelements in Kontakt befindet, die von dem Elektrolytbad verkapselt ist, wobei die Schleife derart angeordnet ist, daß sie verkapselnd von dem Elektrolytbad getrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische, elektrisch leitende Körper (36) derart angeordnet ist, daß er während des Plattierverfahrens das Scheibenelement (16) sowohl axial als auch radial federnd geklemmt hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleife die Form eines im wesentlichen kreisförmigen Rings (36) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper einen Kern (38) aus elastischem Material aufweist, welcher von einer oder mehreren Schichten einer feinen Netzstruktur (40) aus elektrisch leitendem Material umgeben ist.

5, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (38) fest ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (38) die Form eines Schlauchs aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (38) aus einem Elastomer, wie zum Beispiel Silikongummi, Neoprengummi oder dergleichen, besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper (36) in seiner Gesamtheit aus einer feinen Netzstruktur aus elektrisch leitendem Material besteht, das um sich selbst gewickelt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper ein Elastomer ist, welches durch Hinzufügen eines leitenden Materials, wie zum Beispiel Platin, Kohlenstoff oder Silber, leitend gemacht worden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper aus einem sogenannten leitenden Polymer besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper (36) ohne Belastung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper (36) ohne Belastung einen ovalen Querschnitt aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper (36) ohne Belastung einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Körper aus einem schraubenförmig gewickelten Federdraht mit bezüglich der Längsachse der Körpers geneigten Windungen ausgebildet ist.

15. Verwendung mindestens einer Schleife eines länglichen, elastischen, elektrisch leitenden Körpers (36), um während eines Elektroplattierens von Scheibenelementen (16), wie zum Beispiel Matrizen für Audio- und Videoscheiben, in einem Elektrolytbad eine gleichmäßig verteilte Stromübertragung über den leitenden Körper (36) zu dem Scheibenelement (16) durch Anlegen der Schleife mindestens an ihrer Außenumfangsfläche gegen mindestens die Seite (25) des Scheibenelements (16), die von dem Elektrolytbad verkapselt ist, zu erzielen, wobei die Schleife derart angeordnet ist, daß sie verkapselnd von dem Elektrolytbad getrennt ist.

16. Verwendung eines elastischen, elektrisch leitenden Körpers (36) nach Anspruch 15, um gleichzeitig mit der Stromübertragung das Scheibenelement (16) in einer Elektroplattiervorrichtung federnd geklemmt zu halten.