EP0344160A1 - Tauchverfahren und vorrichtung zum elektrolytischen beschichten von platten, insbesondere von elektrischen leiterplatten - Google Patents

Tauchverfahren und vorrichtung zum elektrolytischen beschichten von platten, insbesondere von elektrischen leiterplatten

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Publication number
EP0344160A1
EP0344160A1 EP88900227A EP88900227A EP0344160A1 EP 0344160 A1 EP0344160 A1 EP 0344160A1 EP 88900227 A EP88900227 A EP 88900227A EP 88900227 A EP88900227 A EP 88900227A EP 0344160 A1 EP0344160 A1 EP 0344160A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plates
electrolyte
nozzles
container
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88900227A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Steins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stohrer Doduco GmbH and Co
Original Assignee
Stohrer Doduco GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stohrer Doduco GmbH and Co filed Critical Stohrer Doduco GmbH and Co
Publication of EP0344160A1 publication Critical patent/EP0344160A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
    • H05K3/241—Reinforcing the conductive pattern characterised by the electroplating method; means therefor, e.g. baths or apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/04—Electroplating with moving electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/08—Electroplating with moving electrolyte e.g. jet electroplating

Definitions

  • the invention is based on a dipping method with the features specified in the preamble of claim 1 or an apparatus for carrying out such a dipping method with the features specified in the preamble of claim 9.
  • Such a device is described in US Pat. No. 4,443,304.
  • the known device has an elongated container for receiving an electrolyte.
  • Two rows of vertically arranged anode rods are arranged along the longitudinal walls of the container and are suspended from electrical guide rails which run close to the longitudinal edges of the container.
  • In the middle between the two guide rails for the anode rods there is a cathode rail to which the circuit boards to be coated are attached.
  • On both sides of this point, where the circuit boards are attached there is a row of at a distance from the anode rods vertical tubes, which are connected to each other by a feed pipe running on the bottom of the container and protrude beyond the intended electrolyte level.
  • Electrolyte fluid is supplied to the nozzles by a circulating pump, so that electrolyte jets strike them over the entire surface of the printed circuit boards during the coating process, a circulating flow being simultaneously generated by the oblique arrangement of the nozzles in the electrolyte container.
  • metals cannot be deposited on plates with a uniform layer thickness distribution, because the same deposition conditions do not exist at all points on the plate surface.
  • a uniform layer thickness distribution is of increasing importance from the point of view of metal savings and also from the point of view of the increasing miniaturization of electronic circuits (finer conductor tracks with a width of 80 ⁇ m are sought).
  • a particular problem is the metal deposition in holes in printed circuit boards, because unevenly thick metal deposits in the holes, which in miniaturized circuits may be only 0.3 mm in diameter, can lead to a connection an electrical component cannot be inserted into the hole in question or the conductor track is interrupted in the area of the hole in question.
  • the invention has for its object to provide a method and a device which is particularly suitable for the electrolytic coating of printed circuit boards and allows the achievement of more uniform layer thicknesses.
  • the method according to the invention differs fundamentally from the prior art in that the metal is not simultaneously deposited on all areas of the plates provided and prepared for the electrolytic deposition, but that the metal deposition is concentrated on a partial area of the plates and this partial area, in which the metal deposition essentially takes place repeatedly over the entire surface of the plates, the electrolyte jets which are generated in the electrolyte liquid taking part in this traveling movement and always in that Impact the area on the plates where the metal deposition can just take place.
  • the advantage of the method according to the invention is that it is easier to ensure uniform deposition conditions in a partial area of the plates to be coated, the effects of the remaining nonuniformities in the deposition conditions being compensated for by repeated repainting of the plate surfaces .
  • the movement of the electrolyte jets is best a reciprocating movement which takes place parallel to one of the edges of the plates. It is best to direct the electrolyte rays vertically against the plates, because this particularly effectively prevents the formation of a cathode film depleted in metal ions.
  • an electrolyte exchange takes place in holes in the plates, so that the rate of separation increases in the holes and the formation of a uniformly thick coating is promoted.
  • Lines of electrolyte beams are preferably formed which are aligned parallel to one of the edges of the plates, and these lines are then allowed to travel across the plates transversely to their longitudinal direction, which makes it possible to completely paint over a plate.
  • one forms two parallel rows of electrolyte jets on each of the sides of the plates to be coated, which are moved across the plates at right angles to the course of the lines parallel to the plates.
  • the best way to do this is to align the electrolyte jets in such a way that the electrolyte jets of one row are generated offset with respect to the electrolyte jets of the other row in relation to the direction of movement of the rows, in particular in such a way that between the paths of two adjacent electrolyte jets from the one row the path of an electrolyte beam is from the other line.
  • Such an arrangement contributes to the uniform formation of the thickness of the deposited metal layer.
  • the device according to the invention for the electrolytic coating of plates conventionally comprises a container for holding the electrolyte, in which at least one anode is arranged - if the plates are to be coated on both sides, at least two anodes lying opposite one another. To immerse the a plate is provided at a distance from the anodes to be coated; in the event that the device is used to coat plates on both sides, the holder is located in the middle between the opposite anodes.
  • nozzles and the anodes assigned to them can be driven by a motor so that they run parallel to the plates during the coating process , perform reciprocating movement, in the course of which they sweep over the plates several times.
  • the nozzles and anodes are therefore not distributed over the entire longitudinal walls of the electrolyte container as in the device known from US Pat. No. 4,443,304, but only in one relative narrow area, preferably parallel to the longitudinal edges of the electrolyte container.
  • the nozzles and anodes are expediently displaceable vertically up and down and for this purpose the nozzles are preferably arranged in one or more horizontal lines, preferably in two mutually parallel lines on each side of the plate which is to be coated. You can then take advantage of
  • the nozzles lying on different sides of the level provided for the arrangement of the plates in the container and facing one another are preferably arranged so that they are offset from one another in such a way that no nozzle is exactly opposite another nozzle.
  • this has the advantage that the holes are not hit by an electrolyte beam from both sides at the same time, but alternately from one side and from the other side, which promotes electrolyte exchange in the holes .
  • the anodes are preferably located in an electrically insulating housing which is moved with them. which carries the nozzles on the outside on its wall facing the plates and is perforated in the vicinity of the nozzles.
  • a charge carrier flow from the anodes to the plates connected as cathode is possible through the openings, whereby the position of the openings in the vicinity of the nozzles ensures that the charge carrier transport actually takes place to those areas of the plates that are just from the nozzles be acted upon.
  • the breakthroughs could be caused by Number of holes must be formed.
  • a slot running parallel to the nozzle line is preferably provided, which extends approximately over the full length of the housing. In the event that two rows of nozzles are provided on one or on both sides of the plates, these are preferably arranged in such a way that the slot is delimited by these two rows. It is best to form the nozzles on a tube which connects them to one another and serves to supply the electrolyte.
  • the tube can act as a screen which partially shields the electrical field emanating from the anodes and ensures that only that part of the electrical field which passes through the slot in the housing becomes effective for the electrolytic deposition.
  • the width of the slot measured in the direction of movement of the nozzles — can expediently be changed.
  • the slot can preferably also be changed in length, in particular by means of a displaceable screen.
  • the anodes are preferably not arranged directly behind the slot, but at some distance behind them, so that an advantageous bundling effect for the charge carrier flow is achieved through the slot and the metallic tubes delimiting it.
  • the anodes themselves do not need to be or only slightly larger than the arrangement of the openings in the housing. Such small anodes also have the advantage that they can be regenerated more easily.
  • the housings in which the anodes are arranged preferably have in addition to those located at the nozzles
  • Openings still have openings in the two walls lying transversely to the direction of displacement. These additional openings facilitate the electrolyte exchange in the respective housing without impairing the uniformity of the metal deposition.
  • FIG. 2 shows the device in a vertical longitudinal section along the line II-II in FIG. 1
  • 3 shows a detail in cross section of the area of the nozzles of a vertically movable housing in the device
  • FIG. 4 schematically shows the view as in FIG. 2 of a slot with a displaceable diaphragm therein
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the loading window of the device
  • FIG. 6 shows the stroke of the housing with the nozzles in the device with differently sized loading windows.
  • the device has a cuboid-shaped container 1 with a stiffened edge la.
  • An installation duct 10 runs alongside one another in the longitudinal direction at a distance from one another, from which, for example, a heating rod 14 and / or a sensor for monitoring the state of the electrolyte liquid filled into the container are immersed in the container 1, a suction duct 9 for suction of evaporated electrolyte liquid, a protective box 8 for a drive shaft 7 and a terminal box 11.
  • a heating rod 14 and / or a sensor for monitoring the state of the electrolyte liquid filled into the container are immersed in the container 1
  • a suction duct 9 for suction of evaporated electrolyte liquid
  • a protective box 8 for a drive shaft 7
  • a terminal box 11 In between are three removable Cover 12a, 12b and 12c arranged through which the interior of the container 1 is accessible.
  • Plates which can be precursors for electrical circuit boards, are suspended vertically in the container 1 in a predetermined level 16 in the middle under the middle cover 12b.
  • the design of the holder for such plates 13 is state of the art and
  • the drive shaft 7 is used to drive the lifting carriage 2, from which a belt 18 is guided to the lifting carriage 2 via a deflection roller 19 and fastened thereon.
  • the two lifting carriages 2 are rigidly connected to one another by two identical housings 20 and 21 made of plastic, for example made of polypropylene, which are arranged in mirror image to plane 16.
  • housings 20 and 21 there are anodes 4, which, for example by titanium baskets, are covered with copper balls. standing filling and are surrounded by an anode basket 5 produced using a plastic fabric, in particular a polypropylene fabric.
  • the anodes 4 are located in the housing 20 or 21 close to the housing wall facing away from the level 16, while a longitudinal, continuous slot 22 is provided in the housing wall facing the level 16.
  • a strip-shaped metallic screen 34 is slidably arranged to change the effective length of the slot 22. This allows the length of the
  • Slot 22 of the length X which varies from case to case, can be adapted to an arrangement of plates 13 (see FIG. 4, where, to simplify the illustration, the nozzles together with the pipes, on which they are located, are not shown).
  • the adaptation to different heights Y of the arrangement of plates 13 can be done simply to change the stroke of the lifting carriage 2.
  • the area defined by the length X and the height Y is also referred to as the loading window of the device; it is shown in FIG. 5. It is expediently placed in such a way that — as shown in FIG. 5 — two sides of the window always maintain their position and only the two other sides are adapted.
  • the aperture 34 is therefore only required at one end of the slot 22.
  • the slot 22 is chosen to be somewhat shorter than the length X of the window; it ends - depending on the distance of the slot 22 from the plates 13 - on the order of 100 mm in front of the edge of the window.
  • the area around which the window can be changed is cross-hatched in FIG. 5.
  • the ends of the tubes 6a to 6d are attached to the lifting slide 2 and connected via flexible hoses, not shown, to a circulation pump, also not shown, which draws in electrolyte liquid and lets it flow out of the nozzles 23 again.
  • electrolyte jets 25 arise below the mirror 24 of the electrolyte liquid, which impinge on the plate 13 at approximately a right angle.
  • the area of the plates 13 in which metal deposition is currently taking place is limited by that Position of the upper and lower line of electrolyte jets 25, and this strip-shaped area moves up and down over the plates 13, just as the lifting carriages 2 are moved up and down.
  • the speed of the lifting carriage 2 is preferably adjustable between 1 m / min and 10 m / min.
  • these In order to promote the exchange of electrons in the housings 20, 21, these have additional openings 27 and 28 in their upper and lower walls.
  • the opening 27 also provides access to the anodes 4.
  • the nozzles 25 are arranged offset with respect to one another.
  • the position of the nozzles of the tubes 6c and 6d is indicated by dashed lines in FIG. 2. It can be seen from this that no two nozzles 25 lie opposite one another.
  • the plate 13 is inserted into the device according to the invention from above, coated at rest, and pulled up again.

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Description

Tauchverfahren und Vorrichtung zum elektro¬ lytischen Beschichten von Platten, insbesondere von elektrischen Leiterplatten
Technisches Gebiet:
Die Erfindung geht aus von einem Tauchverfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bzw. von einer Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Tauchver^ fahrens mit den im Oberbegriff des Anspruchs 9 angegebenen Merkmalen.
Stand der Technik:
Eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 4 443 304 beschrie- ben. Die bekannte Vorrichtung hat einen länglichen Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten. Entlang der Längswände des Behälters sind zwei Reihen von senkrecht angeordneten Anoden¬ stäben angeordnet, welche an elektrischen Leitschienen aufge¬ hängt sind, welche nahe den Längsrändern des Behälters ver- laufen. In der Mitte zwischen den beiden Leitschienen für die Anodenstäbe befindet sich eine Käthodenschiene, an welche die zu beschichtenden Leiterplatten angehängt werden. Zu beiden Seiten dieser Stelle, wo die Leiterplatten angehängt werden, befindet sich mit Abstand zu den Anodenstäben eine Reihe von senkrechten Rohren, die durch ein am Behälterboden ver¬ laufendes Speiserohr miteinander verbunden sind und bis über den vorgesehenen Elektrolytspiegel hinausragen. Auf jedem der senkrechten Rohre befindet sich eine Reihe von Düsen, welche schräg gegen die Leiterplatten ge¬ richtet sind, wobei auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatten liegende Düsen einander zugewandt sind. Den Düsen wird durch eine Umwälzpumpe Elektrolytflüssig¬ keit zugeführt, so dass über die gesamte Fläche der Leiterplatten verteilt während des Beschichtungsvorganges Elektrolytstrahlen auf diese auftreffen, wobei durch die schräge Anordnung der Düsen im Elektrolytbehälter gleich¬ zeitig eine umlaufende Strömung erzeugt wird. In der bekannten Vorrichtung lassen sich Metalle nicht mit gleichmässiger Schiσhtdickenverteilung auf Platten ab¬ scheiden, weil nicht an allen Stellen der Plattenbber- fläche dieselben Abscheidebedingungen herrschen. Dabei kommt einer gleichmässigen Schichtdickenverteilung unter dem Gesichtspunkt der Metalleinsparung und auch unter dem Gesichtspunkt der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Schaltungen (es werden feinere Leiter¬ bahnen mit 80 μm Breite angestrebt) steigende Bedeutung zu. Ein besonderes Problem ist dabei die MetallabSchei¬ dung in Bohrungen von Leiterplatten, denn ungleichmässig dicke Metallabscheidung in den Bohrungen, die bei minia¬ turisierten Schaltungen vielleicht nur 0,3 mm im Durch¬ messer betragen, können dazu führen, dass ein Anschluß- bein eines elektrischen Bauteils in die betreffende Bohrung nicht mehr eingeführt werden kann oder die Leiter¬ bahn im Bereich der betreffenden Bohrung unterbrochen wird.
Offenbarung der Erfindung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche sich insbesondere zum elektrolytischen Beschichten von Leiterplatten eignet und das Erzielen gleichmässigerer Schichtdicken gestattet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im An¬ spruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom Stand der Technik grundlegend darin, dass das Metall nicht auf alle für die elektrolytische Abscheidung vorgesehenen und vorbe¬ reiteten Bereichen der Platten zugleich abgeschieden wird, sondern dass man die Metallabscheidung auf einen Teilbereich der Platten konzentriert und diesen Teilbereich, in dem die Metallabscheidung im wesentlichen stattfindet, wiederholt übe die gesamte Oberfläche der Platten wandern läßt, wobei die Elektrolytstrahlen, welche in der Elektrolytflüssigkeit er¬ zeugt werden, diese Wanderbewegung mitmachen und immer in dem Bereich auf die Platten auftreffen, wo die Metallabschei¬ dung gerade stattfinden kann. Der Vorteil des erfindungs¬ gemäßen Verfahrens liegt darin, dass man in einem Teilbe¬ reich der zu beschichtenden Platten leichter für gleich- massige Abscheidebedingungen sorgen kann, wobei die Aus¬ wirkungen der verbleibenden Ungleichmässigkeiten der Ab¬ scheidebedingungen durch das wiederholte überstreichen der Plattenoberflächen ausgeglichen werden. Auf diese Weise kommt man bereits ohne den Einsatz von in ihrer optimalen Gestalt schwer zu bestimmenden Anodenblenden zu einer gleich ässigen Schichtdickenverteilung der Metallabschei¬ dung auf der Plattenoberfläche. Dieser Vorteil muss weder durch eine vergrößerte oder aufwendigere Beschichtungs- vorrichtung noch durch verlängerte BeschichtungsZeiten er- kauft werden. Vielmehr sind durch die intensive Einwirkung der Elektrolytstrahlen auf die zu beschichtenden Oberflächen hohe Stromdichten (bis ca. 30 A/dm2) und damit hohe Ab¬ scheidegeschwindigkeiten möglich.
Bei den üblichen Rechteckformaten der Platten ist die Be¬ wegung der Elektrolytstrahlen am besten eine hin- und her¬ gehende Bewegung, welche parallel zu einem der Ränder der Platten erfolgt. Die Elektrolytstrahlen richtet man dabei am besten senkrecht gegen die Platten, weil dadurch be- sonders wirksam die Ausbildung eines an Metallionen ver¬ armten Kathodenfilmes verhindert werden kann. Ausserdem kann bei senkrechter Anströmung der Platten besser als bei schräger Anströmung, wie sie die US-PS 4 443 304 zeigt, ein Elektrolytaustausch in Bohrungen der Platten statt¬ finden, so dass in den Bohrungen die Abscheidegeschwindig¬ keit erhöht und die Ausbildung einer gleichmässig dicken Beschichtung begünstigt wird. Wenn die Platten beidseitig beschichtet werden sollen und aus diesem Grund die Elektro¬ lytstrahlen von beiden Seiten gegen die Platten gerichtet werden, dann richtet man sie am besten in der Weise ver¬ setzt gegen die Platten, dass dann, wenn auf eine Seite einer Platte an einer Stelle ein Elektrolytstrahl auf¬ trifft, an der genau.gegenüberliegenden Stelle auf der anderen Seite der Platte nicht gleichzeitig ein Elektro¬ lytstrahl auftrifft. Eine solche versetzte Führung der Elektrolytstrahlen ist bei gelochten Platten vorteilhaft, weil ein jedes Loch dann nicht gleichzeitig von beiden
Seiten von einem Elektrolytstrahl getroffen wird, sondern mal von der einen Seite und mal von der anderen Seite, und dabei kann jedesmal eine durch das Loch hindurchführende Elektrolytströmung stattfinden, die verhindert wäre, wenn gleichzeitig von beiden Seiten Elektrolytstrahlen auf¬ treffen würden.
Vorzugsweise werden Zeilen von Elektrolytstrahlen gebildet, die parallel zu einem der Ränder der Platten ausgerichtet sind, und diese Zeilen läßt man dann quer zu ihrer Längs¬ richtung über die Platten wandern, wodurch es möglich ist, eine Platte vollständig zu überstreichen. Zweckmässigerweise bildet man auf jeder der zu beschichtenden Seiten der Platten zwei parallele Zeilen von Elektrolytstrahlen, die rechtwinklig zum Verlauf der Zeilen parallel zu den Platten synchron über diese hinweg bewegt werden. Dabei richtet man die Elektrolytstrahlen am besten so aus, dass die Elektrolytstrahlen der einen Zeile gegen¬ über den Elektrolytstrahlen der anderen Zeile bezogen auf die Bewegungsrichtung der Zeilen versetzt erzeugt werden, insbesondere so, dass zwischen den Wegen zweier benach- barter Elektrolytstrahlen aus der einen Zeile der Weg eines Elektrolytstrahls aus der anderen Zeile liegt. Eine solche Anordnung trägt zur gleichmässigen Ausbildung der Dicke der abgeschiedenen Metallschicht, bei.
Wie die Platten im Elektrolytbehälter angeordnet sind und in welcher Richtung die Zeilen der Elektrolytstrahlen verlaufen, ist im Grunde genommen gleichgültig. Die vor- richtungsmässige Verwirklichung des Verfahrens ist jedoch etwas einfacher, wenn die Zeilen waagerecht verlaufen und die Platten lotrecht ^angeordnet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von Platten umfaßt in üblicher Weise einen Behälter zur Aufnahme des Elektrolyten, in welchem wenigstens eine Anode - wenn die Platten beidseitig be¬ schichtet werden sollen, wenigstens zwei einander gegen¬ überliegende Anoden - angeordnet sind. Zum Eintauchen der zu beschichtenden Platten ist in einem Abstand von den Anoden eine Halterung vorgesehen; für den Fall, dass die Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten von Platten dient, befindet sich die Halterung mitten zwischen den einander gegenüberliegenden Anoden. Zwischen den Anoden und jener durch die Lage der Halterung vorgegebenen Ebene, in welcher die zu beschichtenden Platten angeordnet werden, befinden sich gegen die genannte Ebene gerichtete Düsen, denen durch eine Pumpe Elektrolytflüssigkeit zugeführt wird; es handelt sich dabei zweckmässigerweise um eine Umwälzpumpe, welche die Elektrolytflüssigkeit an einer Stelle des Behälters an¬ saugt und dann den Düsen zuführt. Anders als beim Stand der Technik (US-PS 4 443 304) sind die Düsen und die Anoden nicht ortsfest angeordnet, vielmehr sind die Anoden und die ihnen benachbarten Düsen parallel zu der Ebene im Behälter, die für die Anordnung der Platten vorgesehen ist, verschieb¬ bar. Es handelt sich dabei nicht um eine Verschiebbarkeit zum Zwecke einer einmaligen Justierung, wie um die optimale Lage der Düsen und Anoden aufzufinden, vielmehr sind die Düsen und die ihnen zugeordneten Anoden motorisch antreib¬ bar, damit sie während des Beschichtungsvorganges eine parallel zu den Platten verlaufende, hin- und hergehende Bewegung vollführen, in deren Verlauf sie die Platten mehrfach überstreichen. Die Düsen und Anoden sind deshalb nicht wie bei der aus der US-PS 4 443 304 bekannten Vor¬ richtung über die gesamten Längswände des Elektrolytbe¬ hälters verteilt angeordnet, sondern nur in einem relativ schmalen Bereich, vorzugsweise parallel zu den Längs¬ rändern des Eletrolytbehälters. In einem solchen relativ schmalen Bereich lassen sich leichter gleichmässige Abscheidebedingungen verwirklichen als bei Erstreckung der Düsen und Anoden über einen mehrfach größeren Be¬ reich, wobei verbleibende Unterschiede in den Abscheide¬ bedingungen durch das Verschieben. der Düsen und Anoden über die Platten hinweg noch ausgeglichen werden können.
Die Düsen und Anoden sind zweckmässigerweise senkrecht auf und ab verschiebbar und zu diesem Zweck sind die Düsen vorzugsweise in einer oder mehreren waagerechten Zeilen angeordnet, vorzugsweise in zwei zueinander parallelen Zeilen auf jeder Seite der Platte, die be- schichtet werden soll. Man kann dann mit Vorteil die
Düse in zwei auf derselben Seite einer Platte liegenden Zeilen so anordnen, dass bezogen auf die Verschieberichtung die Düsen der einen Zeile gegenüber den Düsen der anderen Zeile versetzt sind, so dass der aus einer Düse der einen Zeile austretende Elektrolytstrahl längs eines Weges auf der zu beschichtenden Platte seine maximale Wirkung aus¬ übt, auf welchem die benachbarten Düsen der anderen Zeile eine geringere Wirkung entfalten. Durch die aufeinander¬ folgende Einwirkung der Düsen der einen Zeile und der anderen Zeile gleichen sich die Unterschiede in der Ein¬ wirkung aus, wodurch eine gleichmässige Schichtdicke der abgeschiedenen Metallschicht begünstigt wird.
Vorzugsweise ordnet man auch die auf verschiedenen Seiten der Ebene, die für die Anordnung der Platten im Behälter vorgesehen ist, liegenden Düsen, welche einander zugewandt sind, so gegeneinander versetzt an, dass keine Düse einer anderen Düse genau gegen¬ überliegt. Beim Beschichten von gelochten Leiter¬ platten hat das den Vorteil zur Folge, dass die Löcher nicht gleichzeitig von beiden Seiten von einem Elektro¬ lytstrahl getroffen werden, sondern abwechselnd von der einen Seite und von der anderen Seite, wodurch ein Elektrolytaustausch in den Löchern begünstigt wird.
Um zu gewährleisten, dass eine elektrolytische Ab¬ scheidung unter definierten Bedingungen im wesentlichen nur in dem Bereich der Platten stattfindet, der augen¬ blicklich von den Düsen beaufschlagt wird, befinden sich die Anoden vorzugsweise in einem elektrisch isolieren¬ den, mit ihnen mitbewegten Gehäuse, welches aussen auf seiner den Platten zugewandten Wand die Düsen trägt und in der Nachbarschaft der Düsen durchbrochen ist.
Durch die Durchbrechungen ist ein Ladungsträgerstrom von den Anoden zu den als Kathode geschalteten Platten mög¬ lich, wobei durch die Lage der Durchbrechungen in der Nachbarschaft der Düsen dafür gesorgt ist, dass der Ladungsträgertransport tatsächlich zu jenen Bereichen der Platten erfolgt, die gerade von den Düsen beauf¬ schlagt werden. Die Durchbrechungen könnten durch eine Anzahl von Löchern gebildet sein. Vorzugsweise sieht man jedoch stattdessen einen parallel zur Düsenzeile ver¬ laufenden Schlitz vor, der sich annähernd über die volle Länge des Gehäuses erstreckt. Für den Fall, dass auf einer oder auf beiden Seiten der Platten zwei Zeilen von Düsen vorgesehen sind, ordnet man diese vorzugsweise so an, dass der Schlitz durch diese zwei Zeilen begrenzt ist. Am besten bildet man die Düsen an einem Rohr aus, welches sie mitein¬ ander verbindet und der Elektrolytzuführung dient. Ist das Rohr aus Metall, dann kann es als Blende wirken, welche das von den Anoden ausgehende elektrische Feld teilweise ab¬ schirmt und dafür sorgt, dass nur der durch den Schlitz des Gehäuses hindurchgreifende Teil des elektrischen Feldes für die elektrolytische Abscheidung wirksam wird. Um das elek- trische Feld unterschiedlich stark abschirmen zu können, ist die - in Bewegungsrichtung der Düsen gemessene - Breite des Schlitzes zweckmäßigerweise veränderbar. Zur Anpassung an unterschiedlich große Platten oder Felder von Platten ist der Schlitz vorzugsweise auch in der Länge veränderbar, insbesondere durch eine verschiebbare Blende. Dadurch kann die Streuung des elektrischen Feldes am Rand der Platte bzw. des Feldes aus Platten zur Erzielung optimal gleich- massiger Abscheidebedingungen an deren Format angepaßt wer¬ den.
Vorzugsweise ordnet man die Anoden nicht unmittelbar hinter dem Schlitz an, sondern in einigem Abstand dahinter, so dass durch den Schlitz und die ihn begrenzenden metalli¬ schen Rohre eine vorteilhafte Bündelungswirkung für den Ladungsträgerström erzielt wird. Die Anoden selbst brauchen dabei nicht oder nur wenig größer zu sein, als es die An- Ordnung der Durchbrechungen des Gehäuses ist. Derart kleine Anoden haben überdies den Vorteil, dass sie leichter regeneriert werden können.
Vorzugsweise haben die Gehäuse, in denen die Anoden ange- ordnet sind, zusätzlich zu den bei den Düsen liegenden
Durchbrechungen noch Öffnungen in den beiden quer zur Ver¬ schieberichtung liegenden Wänden. Diese zusätzlichen Öffnunge erleichtern den Elektrolytaustausch in dem jeweiligen Gehäuse, ohne die Gleichmässigkeit der Metallabscheidung zu beein- trächtigen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum elektrolytisσhen Be¬ schichten von Platten mit Metall in einem vertikalen Querschnitt,
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung in einem vertikalen Längs¬ schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 zeigt als Detail im Querschnitt den Bereich der Düsen eines- vertikal verfahrbaren Gehäuses in der Vorrichtung,
Fig. 4 zeigt schematisch die Ansicht wie in Fig. 2 auf einen Schlitz mit einer verschiebbaren Blende darin,
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Beschickungs- fensters der Vorrichtung, und
Fig. 6 zeigt den Hub des Gehäuses mit den Düsen in der Vor¬ richtung bei unterschiedlich großem Beschickungs¬ fenster.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen mit Wegen zur Aus¬ führung der Erfindung:
Die Vorrichtung weist einen quaderförmigen Behälter 1 mit einem versteiften Rand la auf. Auf dem Behälter 1 verlaufen in Längsrichtung mit Abstand nebeneinander ein Installations- kanal 10, von dem aus z.B. ein Heizstab 14 und/oder Meßfühler zur Überwachung des Zustandes der in den Behälter einge¬ füllten Elektrolytflüssigkeit in den Behälter 1 eintauchen, ein Absaugkanal 9 zum Absaugen von verdampfter Elektrolyt¬ flüssigkeit, ein Schutzkasten 8 für eine Antriebswelle 7 und ein Abschlußkasten 11. Dazwischen sind drei abnehmbare Deckel 12a, 12b und 12c angeordnet, durch welche das Innere des Behälters 1 zugänglich ist.
Eine kathodisch gepolte Platte 13 oder eine durch eine Halterung gehaltene ebene Anordnung mehrerer solcher
Platten, bei denen es sich um Vorprodukte für elektrische Leiterplatten handeln kann, ist in einer vorgegebenen Ebene 16 mitten unter dem mittleren Deckel 12b senkrecht in den Behälter 1 eingehängt. Die Ausbildung der Halterung für solche Platten 13 ist Stand der Technik und aus
Gründen der Übersichtlichkeit nicht im einzelnen darge¬ stellt.
Beidseits der Ebene 16 befinden sich in gleichen Ab- ständen von dieser je zwei vertikale Hubschlittenführungen 3 an den schmalen Behälterwänden 17; längs diesen Hub¬ schlittenführungen 3 ist an jeder der beiden schmalen Behälterwände 17 ein Hubschlitten 2 auf und ab verfahrbar. Zum Antrieb der Hubschlitten 2 dient die Antriebswelle 7, von welcher ein Riemen 18 über eine Umlenkrolle 19 zum Hubschlitten 2 geführt und daran befestigt ist.
Die beiden Hubschlitten 2 sind durch zwei gleiche, spiegel¬ bildlich zur Ebene 16 angeordnete Gehäuse 20 und 21 aus Kunststoff, z.B. aus Polypropylen, starr miteinander ver¬ bunden. In den Gehäusen 20 und 21 befinden sich Anoden 4, welche z.B. durch Titankörbe mit einer aus Kupferkugeln be- stehenden Füllung gebildet und von einem unter Verwendung eines Kunststoffgewebes, insbesondere eines Polypropylen¬ gewebes, hergestellten Anodenkorb 5 umgeben sind. Die Anoden 4 befinden sich im Gehäuse 20 bzw. 21 nahe bei dessen der Ebene 16 abgewandten Gehäusewand, während in der der Ebene 16 zugewandten Gehäusewand ein längsver¬ laufender, durchgehender Schlitz 22 vorgesehen ist. Un¬ mittelbar angrenzend an den Schlitz 22 sind auf der Aussen- seite des einen Gehäuses 20 wie des anderen Gehäuses 21 je zwei auf Z-förmigen, zugleich als Anodenblenden dienenden Metallprofilen 26, 26a gehaltene Rohre 6a, 6b, 6c, 6d angrenzend an eine der Führung dienende Schrägfläche 36 angeordnet, die auf ihrer der Ebene 16 zugewandten Seite in regelmässigen Abständen mit Düsen 23 versehen sind (siehe auch Fig. 3) . Die Z-Profile 26 sind durch Stell¬ schrauben 30 höhenve stellbar am Gehäuse 20 bzw. 21 ange¬ bracht, wodurch die Breite des Schlitzes 22 verstellbar ist. Ausserdem befindet sich in der Unterseite des unteren Schenkels 26b des oberen Z-Profils 26 eine längsverlaufende Nut 32, und dieser gegenüberliegend befindet sich in der Oberseite des oberen Schenkels 26d des unteren Z-Profils 26a eine der Nut 32 gegenüberliegende Nut 33. In den beiden Nuten 32 und 33 ist eine streifenförmige metallische Blende 34 zur Änderung der wirksamen Länge des Schlitzes 22 verschiebbar angeordnet. Dadurch kann die Länge des
Schlitzes 22 der von Fall zu Fall variierenden Länge X einer Anordnung von Platten 13 angepaßt werden (siehe Fig. 4, wo zur Vereinfachung der Darstellung die Düsen samt den Rohren, auf denen sie sich befinden, nicht dargestellt sind) . Die Anpassung an unterschiedliche Höhen Y der Anordnung von Platten 13 kann einfach zur Änderung des Hubs der Hubschlitten 2 erfolgen. Die durch die Länge X und die Höhe Y definierte Fläche bezeichnet man auch als das Beschickungsfenster der Vorrichtung; es ist in Fig. 5 dargestellt. Es wird zweckmäßigerweise so gelegt, dass - wie in Fig. 5 dargestellt - zwei Seiten des Fensters ihre Lage stets beibehalten und nur die beiden übrigen Seiten angepaßt werden. Die Blende 34 wird deshalb, nur an einem Ende des Schlitzes 22 benötigt. Der Schlitz 22 wird etwas kürzer als die Länge X des Fensters gewählt; er endet - abhängig vom Abstand des Schlitzes 22 von den Platten 13 - größenordnungsmässig 100 mm vor dem Rand des Fensters. Die Fläche, um die das Fenster ge¬ ändert werden kann, ist in Fig. 5 kreuzweise schraffiert. Die Rohre 6a bis 6d sind mit ihren Enden an den Hub¬ schlitten 2 befestigt und über nicht dargestellte flexi¬ ble Schläuche mit einer ebenfalls nicht dargestellten Umwälzpumpe verbunden, welche Elektrolytflüssigkeit an¬ saugt und aus den Düsen 23 wieder austreten läßt. Da¬ durch entstehen unterhalb des Spiegels 24 der Elektro¬ lytflüssigkeit Elektrolytstrahlen 25, welche ungefähr rechtwinklig auf die Platte 13 auftreffen.
Der Bereich der Platten 13, in welchem momentan eine Metallabscheidung stattfindet, ist begrenzt durch die Lage der oberen und unteren Zeile von Elektrolytstrahlen 25, und dieser streifenförmige Bereich wandert auf und ab über die Platten 13, so wie die Hubschlitten 2 auf und ab bewegt werden. Die Geschwindigkeit der Hubschlitten 2 ist vorzugsweise zwischen 1 m/min und 10 m/min einstell¬ bar. Um den Ξlektrol taustausch in den Gehäusen 20, 21 zu fördern, haben diese in ihrer oberen und unteren Wand zusätzliche Öffnungen 27 und 28. Durch die Öffnung 27 ist zugleich eine Zugangsmδglichkeit zu den Anoden 4 gegeben.
Anhand der Fig. 2 erkennt man, dass die Düsen 25 gegen¬ einander versetzt angeordnet sind. Bezogen auf die Be¬ wegungsrichtung der Düsen 25 befindet sich zwischen je zwei benachbarten Düsen 25 des unteren Rohrs 6a eine Düse 25 des oberen Rohrs 6b und umgekehrt. Entsprechendes gilt für die Rohre 6c und 6d. Die Lage der Düsen der Rohre 6c und 6d ist in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Man sieht daraus, dass keine zwei Düsen 25 einander gegenüberliegen. Im Gegensatz zu gattungsfremden Vor- richtungen, in denen Platten oder Bänder im Durchlauf beschichtet werden, wird in die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung die Platte 13 von oben eingeführt, in Ruhe beschichtet, und wieder nach oben herausgezogen.

Claims

Ansprüche:
1. Tauchverfahren zum elektrolytischen Beschichten von ruhenden Platten, insbesondere von elektrischen
Leiterplatten, mit Metall in einem mit einem Elektro¬ lyten angefüllten Behälter, in welchen wenigstens eine Anode und mit Abstand zu dieser die kathodisch ge¬ polten Platten eintauchen, an deren Oberfläche durch unterhalb der Elektrolytoberfläche erzeugte und gegen die Platten gerichtete Elektrolytstrahlen eine Elektro¬ lytströmung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall nicht auf allen kathodisch gepolten Be¬ reichen der Platten zugleich, sondern wiederholt in über die Platten wandernden Bereichen abgeschieden wird und zu diesem Zweck die Elektrolytstrahlen die Platten über¬ streichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytstrahlen die Platten hin- und hergehend überstreichen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Elektrolytstrahlen senkrecht gegen die Platten gerichtet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Elektrolytstrahlen von beiden Seiten gegen die Platten gerichtet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Elektrolytstrahlen in der Weise versetzt gegen die Platten gerichtet werden, dass, wenn auf einer Seite einer Platte an einer Stelle ein Elektrolytstrahl auf rifft, an der genau gegen- überliegenden Stelle auf der anderen Seite der Platte nicht gleichzeitig ein Elektrolytstrahl auf rifft.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder der zu beschichtenden Seiten der Platten zwei parallele
Zeilen von Elektrolytstrahlen gebildet werden, die rechtwinklig zum Verlauf der Zeilen parallel zu den Platten hin- und hergehend über diese hinwegbewegt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Zeilen waagerecht verlaufen und die Platten lotrecht angeordnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Elektrolytstrahlen der einen Zeile bezogen auf die Bewegungsrichtüng der
Zeilen versetzt zu den Elektrolytstrahlen der anderen Zeile erzeugt werden.
9. Vorrichtung zum elektrolytischen Beschichten von ruhenden Platten, insbesondere von elektrischen Leiterplatten, mit Metall nach einem Tauchverfahren,
mit einem Behälter zur Aufnahme eines Elektrolyten, in welchem wenigstens eine Anode angeordnet ist,
mit einer Halterung zum Eintauchen der kathodisch ge¬ polten Platten in lotrechter Lage in den Elektrolyten,
und mit unterhalb des Elektrolytspiegels im Behälter zwischen den Anoden und der für die Anordnung der Platten vorgesehenen Ebene angeordneten, gegen die eine und/oder die andere Oberfläche der Platten ge- • richteten Düsen, denen durch eine Pumpe Elektrolyt¬ flüssigkeit zugeführt wird zum Erzeugen einer Elektro- lytströmung,
dadurch geknnzeichnet,
dass die Düsen (23) zum Vollführen einer wiederholt hin- und hergehenden Bewegung parallel zu der senkrechten Ebene (16) im Behälter (1) , die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen ist, antreibbar sind,
und dass die Anoden (4) synchron mit den ihnen be- nachbarten Düsen (23) parallel zu diesen verschiebbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (23) und Anoden (4) senkrecht auf und ab verschiebbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Düsen (23) in einer oder mehreren rechtwinklig zu ihrer Verschieberichtung ver- laufenden Zeilen angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich¬ net, dass auf einer Seite oder zu beiden Seiten der
Ebene (16) im Behälter (1) , die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen sind, zwei zueinander parallele Zeilen von Düsen (23) vorgesehen sind.
13.r Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich¬ net, dass alle Düsen (23) den gleichen Abstand von der Ebene (16) im Behälter (1) haben, die für die Anordnung der Platten (13) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf verschiedenen
Seiten der Ebene (16) , die für die Anordnung der Platten (13) im Behälter (1) vorgesehen ist, liegende Düsen (23) so gegeneinander versetzt sind, dass keine Düse (23) einer anderen Düse (23) genau gegen¬ überliegt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen
(23) der einen Zeile von zwei benachbarten Zeilen, bezogen auf ihre Verschieberichtung gegenüber den Düsen (23) der anderen Zeile versetzt angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anoden (4) in einem elektrisch isolierenden, mit ihnen mitbe¬ wegten Gehäuse (20, 21) befinden, welches aussen auf seiner der Ebene (16) , die für die Anordnung der
Platten (13) im Behälter (1) vorgesehen ist, zuge¬ wandten Wand die Düsen (23) trägt und in der Nach¬ barschaft der Düsen (23) durchbrochen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 16, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Durchbrechung des Gehäuses (1) ein parallel zur Zeile der Düsen (23) verlaufender Schlitz (22) ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (22) durch zwei
Zeilen von Düsen (23) begrenzt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich¬ net, dass die (in senkrechter Richtung gemessene)
Breite des Schlitzes (22) veränderbar ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16, 17, 18 oder 19, da¬ durch gekennzeichnet, dass die der Ebene (16) , in der die Platten (13) im Behälter (1) angeordnet werden, zugewandte Anodenfläche in ihren Abmessungen nicht oder nur wenig größer ist als die Durchbrechung(en) (22) des Gehäuses (1) .
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung(en) (22) des Gehäuses (1) durch Teile (26) oder Bereiche des Gehäuses (1) aus Metall begrenzt sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine verstellbare metallische Blende ( 34 ) vorgesehen ist, durch welche zur Veränderung der wirk¬ samen Länge der Durchbrechung(en) (22) ein Teil der Durchbrechung(en) am einen Ende oder am anderen Ende oder an beiden Enden des Gehäuses (1) abdeckbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 22, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Blende (34) ein den Schlitz (22) verkürzender Schieber ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20, 21) zusätzlich Öffnungen (27, 28) in den beiden quer zur Verschieberichtung liegenden Wänden hat.
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