EP0573511A1 - Process and arrangement for electroplating of perforated workpieces - Google Patents

Process and arrangement for electroplating of perforated workpieces

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Publication number
EP0573511A1
EP0573511A1 EP19920905629 EP92905629A EP0573511A1 EP 0573511 A1 EP0573511 A1 EP 0573511A1 EP 19920905629 EP19920905629 EP 19920905629 EP 92905629 A EP92905629 A EP 92905629A EP 0573511 A1 EP0573511 A1 EP 0573511A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
workpiece
rectifier
electroplating
arrangement
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19920905629
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Geigulat
Reinhard Schneider
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.)
Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Original Assignee
Atotech Deutschland GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Atotech Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP0573511A1 publication Critical patent/EP0573511A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/001—Apparatus specially adapted for electrolytic coating of wafers, e.g. semiconductors or solar cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/007—Current directing devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • 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
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
    • H05K3/423—Plated through-holes or plated via connections characterised by electroplating method
    • 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
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15—Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1518—Vertically held PCB
    • 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
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/15—Position of the PCB during processing
    • H05K2203/1572—Processing both sides of a PCB by the same process; Providing a similar arrangement of components on both sides; Making interlayer connections from two sides

Definitions

  • the invention is initially based on a method for electroplating workpieces provided with holes, such as plates, in particular printed circuit boards, the workpiece to be treated being located between a first and a second anode (preamble of claim 1).
  • holes such as plates, in particular printed circuit boards
  • the workpiece to be treated being located between a first and a second anode (preamble of claim 1).
  • the two anodes were put together at a voltage that was positive with respect to the workpiece (cathode) and thus treated the workpiece from both sides at the same time.
  • Practice has shown that the on the inner walls of.
  • the resulting layer of perforations is thinner than the layer on the outer surfaces of the plate on both sides.
  • This mismatch which should be avoided in practice as far as possible, became increasingly stronger with increasing size of the ratio "plate thickness divided by hole diameter”.
  • the task or problem of the present invention is, starting from the preamble of claim 1, to make the ratio of the thickness of the material application or layer on the outer plate surfaces to the thickness of the layer on the inner walls of the perforations more favorable, ie to reduce towards 1.
  • This layer will then, with a reduction in its thickness, extend "approximately to the other end of the perforation, which is opposite the anode which is inactive in this process section. If the positive voltage is now applied to the latter anode, the perforation region which is on the side becomes this anode is correspondingly more strongly provided with a layer, while the perforation area is opposite the other,
  • the features of claim 2 include, for example, a range of the periodic exposure duration, without the invention being restricted to this.
  • the invention is also based on the object of providing arrangements for carrying out one or more of the above-described procedural measures, with a faultless functional sequence, but with as little effort as possible.
  • the arrangement according to claim 4 is initially provided. This means that only a single galvanizing rectifier and the associated changeover switch are required. If the application of a holding current is desired in order to eliminate the above-mentioned concerns regarding the interruption of the galvanizing current when the positive voltage of the rectifier is switched to the first or the second anode, an arrangement according to claim 5 with a holding current rectifier and two blocking diodes can be provided. hen. The strength of the holding current can hereby be set via the holding rectifier. The blocking diodes ensure that the electroplating current of the electroplating rectifier only ever reaches the active anode, but not the inactive anode.
  • the arrangement according to claim 4 can also be supplied with a holding current by the features of claim 6.
  • a holding current rectifier is not required.
  • the manufacturing costs are therefore minimal.
  • the additional power losses. in the resistances of the holding circuits are within acceptable limits.
  • Fig. 1 shows a plate-shaped workpiece 1, in particular a printed circuit board, with perforations, e.g. Bores 2.
  • perforations e.g. Bores 2.
  • the diameter of the perforation 2 in relation to the thickness of the plate 1 is also shown too large for reasons of drawing.
  • the ratio of the thickness of the printed circuit board to the diameter of the perforation is of the order of 8: 1 or even higher.
  • the layers applied by electroplating on the outer surfaces of the workpiece 1 and on the inner walls of the perforations 2 are not shown.
  • the workpiece 1 forming the cathode is located together with a first anode 3 and a second anode 4 within a bath container 5, indicated only by dash-dotted lines, for electroplating or the like.
  • the bath surface is indicated by the dashed line 5 '.
  • An electroplating rectifier 6 is provided outside the bath, the negative side 7 of which is connected to the workpiece (cathode) 1, while its positive side 8 is applied to the input side 9 of a changeover switch 10.
  • the changeover switch 10 is placed over the desired periodic exposure period either at the connection 11 of a line 12 leading to the first anode 3, or at the connection 13 of a line 14 leading to the second anode 4.
  • the periodic exposure time is understood to mean the time over which one of the anodes is connected to positive voltage. In contrast, the total exposure time is equal to the time of the entire treatment of a workpiece.
  • the second anode 4 thus has a positive voltage with respect to the workpiece (cathode) 1, while the voltage of the first anode (3) without holding current rectifier 15 with respect to the workpiece (cathode) is 0 V.
  • a plating current thus arises from the second anode 4 to the workpiece 1. If the changeover switch 10 is brought into contact with the contact 11, the voltage and current conditions are reversed such that the first anode 3 is now positive with respect to the workpiece 1 and the second anode 4 without a holding current rectifier 15 against the workpiece (cathode) the voltage is 0 V.
  • the galvanizing current v runs from the first anode 3 to the workpiece 1.
  • the periodic exposure time of each anode can be, for example, about 1 min. be.
  • a holding current rectifier 15 can be provided, which is also connected on the minus side to the workpiece 1 (cathode) and leads to a line 16 on the plus side.
  • the mode of operation is as follows:
  • Switching means can be applied to the contacts 11 and 13 alternately with the periodic exposure times over the desired total exposure time, thereby causing the galvanic currents to change sides. Since the voltage of the holding current rectifier 15 is lower, e.g. 2 V than that e.g. 3 V voltage of the electroplating rectifier 6, the holding current can only flow via the blocking diode (decoupling diode) 17 or 18, the output side 17 'or 18' of which is not connected to the voltage of the electroplating rectifier 6. This means that in the switching position shown in FIG. 1, the holding current flows via the blocking diode 17 to the first anode 3 and from there to the workpiece 1.
  • the holding current then flows via the other blocking diode 18 to the second anode 4 and from this to the workpiece 1. Also during the period when the switch 10 is switched from point 13 to point 11 or vice versa a holding current at least over the anode through which the holding current has flowed so far, possibly also during this relatively short period of time over both anodes.
  • the blocking diodes be of a type that change very quickly, at least in the microsecond range, from the blocking to the conducting state.
  • the strength of the holding current can be changed by setting the holding current rectifier accordingly.
  • REPLACEMENT LEAF two resistors 19, 20 are provided, the size of which can be adjusted or regulated.
  • the resistors 19, 20 are connected between the positive side 8 of the galvanizing rectifier 6 and the feed lines 12 and 14 to the first anode 3 and the second anode 4, respectively.
  • the holding current is thus from
  • Galvanizing rectifier 6 also generated.
  • the holding current rectifier 15 of the embodiment according to FIG. 1 is therefore omitted. Because of the resistors 19, 20, the holding current is correspondingly smaller than the respective galvanizing current.
  • the circuit described above and shown in FIG. 2 shows that a holding current always flows. There is also a certain relief of the switch 10 by the resistors.
  • two electroplating rectifiers 21, 22 are provided, which are also connected to the workpiece 1 (cathode) with their minus sides 23, 24, but with their plus sides 25, 26 to the first anode 3 or the second anode 4.
  • the electroplating rectifier 22 After the set exposure period has elapsed, it is ensured that in the present example the electroplating rectifier 22 now supplies the second anode 4 connected to it with a positive voltage, i.e.
  • the voltage of the respective inactive anode can be kept somewhat positive compared to the voltage of the cathode in the sense that a holding current flows from this anode to the workpiece (cathode).
  • a switching arrangement (not shown separately) can be connected upstream in such a way that the switch-on times of the two rectifiers 21, 22 overlap.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'électrodéposition pour pièces (1) présentant des perforations (2), selon lequel la pièce à traiter est disposée entre une première anode (3) et une deuxième anode (4). Afin d'obtenir un meilleur rapport entre l'épaisseur de dépôt de matériau sur les surfaces extérieures de la pièce et l'épaisseur de la couche de matériau sur les parois intérieures des perforations, c'est-à-dire un rapport tendant vers 1:1, il est prévu qu'alternativement la première anode (3) et la deuxième anode (4) soient amenées à une tension positive, alors que la pièce à traiter (1) formant la cathode se trouve à une tension négative par apport à l'anode active. L'invention concerne en outre des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé, par exemple au moyen d'un redresseur d'électrodéposition (6) qui est connecté, au pôle moins (7), à la pièce (1) et, au pôle plus (8), à l'entrée d'un inverseur (10). La sortie de cet inverseur peut être connectée, au choix, à un conducteur d'amenée (12) ou (13), à la première anode (3) ou à la deuxième anode (4).The invention relates to a method of electrodeposition for parts (1) having perforations (2), according to which the part to be treated is arranged between a first anode (3) and a second anode (4). In order to obtain a better ratio between the thickness of material deposition on the external surfaces of the part and the thickness of the layer of material on the internal walls of the perforations, that is to say a ratio tending towards 1 : 1, it is expected that alternately the first anode (3) and the second anode (4) are brought to a positive voltage, while the workpiece (1) forming the cathode is at a negative voltage by supplying the active anode. The invention further relates to devices for implementing this method, for example by means of an electroplating rectifier (6) which is connected, to the minus pole (7), to the part (1) and, at the plus pole (8), at the input of an inverter (10). The output of this inverter can be connected, as desired, to a supply conductor (12) or (13), to the first anode (3) or to the second anode (4).

Description

"Verfahren zum Galvanisieren oder dergleichen von mit Lo- chuπgeπ versehenen Werkstücken, sowie Aπordnu-ngen zur Durch¬ führung dieses Verfahrens" "Process for electroplating or the like of workpieces provided with holes, and arrangements for carrying out this process"
Die Erfindung geht zunächst aus von einem Verfahren zum Galvanisieren von mit Lochuπgeπ versehenen Werkstücken wie Platten, insbesondere von Leiterplatten, wobei das zu behan¬ delnde Werkstück sich zwischen einer ersten und einer zwei¬ ten Anode befindet (Oberbegriff des Anspruches 1) . Bisher war es bei galvanotechnischer Anwendung üblich, daß die beiden Anoden zusammen an eine gegenüber dem Werkstück (Kathode) positive Spannung gelegt wurden und somit gleich¬ zeitig von beiden Seiten das Werkstück behandelten. Die Praxis hat gezeigt, daß die auf den Inπenwandungen der. Lochungen entstehende Schicht dünner ist als die Schicht auf den beidseitigen , außen gelegenen Flächen der Platte. Die¬ ses, in der Praxis möglichst zu vermeidende Mißverhältnis wurde mit zunehmender Größe der Verhältniszahl "Plattεndicke geteilt durch Lochυngsdurchmesser" immer stärker. Letztend¬ lich besteht die Gefahr, daß die Lochungsiπneπwaπduπg völlig ungenügend mit einer Schicht versehen wird. Um dies zuThe invention is initially based on a method for electroplating workpieces provided with holes, such as plates, in particular printed circuit boards, the workpiece to be treated being located between a first and a second anode (preamble of claim 1). Up to now, it was common in electroplating applications that the two anodes were put together at a voltage that was positive with respect to the workpiece (cathode) and thus treated the workpiece from both sides at the same time. Practice has shown that the on the inner walls of. The resulting layer of perforations is thinner than the layer on the outer surfaces of the plate on both sides. This mismatch, which should be avoided in practice as far as possible, became increasingly stronger with increasing size of the ratio "plate thickness divided by hole diameter". Ultimately there is a risk that the perforation is completely insufficiently provided with a layer. To do this
ERSATZB AT' vermeiden, hat man schon besondere Maßnahmen angewendet, um den Flüssigkeitsaustausch durch die Lochungen hindurch zu verbessern, d.h. um eine möglichst große Menge der Flüssig¬ keit des Galvanisierbades durch die Lochuπgen hindurchtreten zu lassen und dadurch den Auftrag an Schicht zu st rken.REPLACEMENT AT ' To avoid this, special measures have already been used to improve the liquid exchange through the perforations, ie in order to allow the largest possible amount of the liquid in the electroplating bath to pass through the holes and thereby to strengthen the layer application.
Diese Technik hat sich zwar bewährt und hat außerdem dafür gesorgt, daß in den Lochuπgen hängengebliebene kleine Luft- bläscheπ, welche das Aufbringen einer Schicht verhindern können, aus den Lochungen entfernt werden.This technique has proven itself and has also ensured that small air bubbles which are stuck in the holes and which can prevent the application of a layer are removed from the holes.
Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der vorliegenden Erfin¬ dung besteht zunächst, ausgehend vom eingangs genannten Oberbegriff des Anspruches 1, darin, das Verhältnis Dicke des Materialauftrages oder Schicht auf den Plattenaußenflä- chen zur Dicke der Schicht an den Innenwänden der Lochungeπ günstiger zu gestalten, d.h. in Richtung zum Wert 1 hin zu reduzieren.The task or problem of the present invention is, starting from the preamble of claim 1, to make the ratio of the thickness of the material application or layer on the outer plate surfaces to the thickness of the layer on the inner walls of the perforations more favorable, ie to reduce towards 1.
Die Lösung dieser Aufgabe wird zunächst darin gesehen, das Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 so zu gestal¬ ten, daß alternierend die erste Anode und die zweite Anode an positive Spannung gelegt werden, während das die Kathode bildende und zu behandelnde Werkstück stets an einer gegen¬ über der aktiven Anode negativen Spannung anliegt (Kenπzei- chen des Anspruches 1) . Dabei ist mit "aktiver Anode" dieje¬ nige Anode gemeint, die jeweils an positive Spannung gelegt ist. Bei dieser Verfahrensweise wird die Schicht an den Lo¬ chungsinnenwänden stets an dem Lochungseπde am stärksten aufgetragen werden, dem die aktive, d.h. an positiver Span- nung gelegte Anode gegenüber liegt. Diese Schicht wird sich dann unter Verringerung ihrer Dicke bis "etwa zum anderen Lochungsende hin erstrecken, welches sich gegenüber der in diesem Verfahrensabschnitt unaktiven Anode befindet. Wird nun die positive Spannung an die letztgenannte Anode gelegt, so wird der Lochungsbereich, der sich auf der Seite dieser Anode befindet, entsprechend stärker mit einer Schicht versehen, während der Lochungsbereich gegenüber der anderen,The solution to this problem is seen first of all in designing the method according to the preamble of claim 1 in such a way that the first anode and the second anode are alternately connected to positive voltage, while the workpiece to be treated and to be treated is always held against one another ¬ negative voltage is present across the active anode (characterizing part of claim 1). The term "active anode" means the anode which is in each case connected to positive voltage. With this procedure, the layer on the perforation inner walls will always be applied most strongly at the perforation end to which the active, i.e. opposite anode connected to positive voltage. This layer will then, with a reduction in its thickness, extend "approximately to the other end of the perforation, which is opposite the anode which is inactive in this process section. If the positive voltage is now applied to the latter anode, the perforation region which is on the side becomes this anode is correspondingly more strongly provided with a layer, while the perforation area is opposite the other,
«'«*=_.•&"*•___-_.' - * jetzt unaktiven Anode weniger an Niederschlag des Schichtma¬ terials erhält. Das alternierende Aufbringen von Schichtma¬ terial von der einen und dann wieder von der anderen Seite des Werkstückes her schafft im Endergebnis, wie Versuche gezeigt haben, eine Dicke des Schichtmaterials in den Lo¬ chungen, die wesentlich näher an die Dicke der Schichten auf den beidseitigen, außengelegenen Flächen der Platte heran¬ kommt, als bisher erreichbar war. Außerdem ergibt sich der- weitere Vorteil, daß die Dicke der Schicht in den Lochungen wesentlich weniger zu deren Mittenbereich hin abnimmt (auch der letztgenannte Nachteil war bei Anwendung der bisherigen Verfahrensweisen gegeben) . «' « * = _. • &" * • ___-_. ' - * now receives inactive anode less precipitation of the layer material. As tests have shown, the alternating application of layer material from one side and then again from the other side of the workpiece creates a thickness of the layer material in the holes that is much closer to the thickness of the layers on both sides , external surfaces of the plate is approaching than was previously achievable. In addition, there is the further advantage that the thickness of the layer in the perforations decreases significantly less towards its central region (the latter disadvantage was also present when the previous methods were used).
Die Merkmale des Anspruches 2 beinhalten einen beispielswei- sen Bereich der periodischen Expositionsdauer, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.The features of claim 2 include, for example, a range of the periodic exposure duration, without the invention being restricted to this.
Erfolgen während des Galvanisierens Unterbrechungen des Galvanisierstromes, und zwar auch nur kurzzeitige Uπterbre- chungen, so bilden sich durch Rücklösung Kristalle, die im Querschnittsschliff eines aufgetragenen Belages als relativ dünne Schicht erscheinen. In der Fachwelt wird teilweise die Auffassung vertreten, daß eine solche Schicht die Qualität des Endproduktes verschlechtert. Um dies zu vermeiden ist es bekannt, während eines Galvanisiervorgaπges, bei dem solche Unterbrechungen auftreten können, ständig einen sogenannten Haltestrom von der oder den Anoden zu dem zu galvanisieren¬ den Werkstück fließen zu lassen. Die Stromstärken dieser Halteströme sind wesentlich geringer als die Stromstärken der Galvanisierströme. Die Halteströme genügen aber-, um imIf there are interruptions in the electroplating current during the electroplating, and even only brief interruptions, crystals form as a result of redissolving, which appear as a relatively thin layer in the cross-sectional cut of an applied coating. Experts sometimes believe that such a layer deteriorates the quality of the end product. In order to avoid this, it is known to continuously let a so-called holding current flow from the anode or electrodes to the workpiece to be galvanized during a galvanizing process in which such interruptions can occur. The current strengths of these holding currents are significantly lower than the current strengths of the electroplating currents. The holding currents are sufficient, however, in order to
Falle kurzzeitiger Unterbrechungen der "Galvanisierströme die o.g. Kristallbildung zu vermeiden, d.h. sie halten eine Galvaπisieruπg aufrecht. Die Durchführung des erfindungsge- mäßeπ Verfahrens kann, je nach der hierzu vorgesehenen * Schaltungsaπordnuπg, kurzzeitige Unterbrechungen des Galva¬ nisierstromes implizieren. Um in solchen Fällen die eingangs erläuterten Qualitätsbedenken zu beheben, ist vorgesehen,To avoid the case of brief interruptions of "electroplating currents the above crystal formation, it means keeping a Galvaπisieruπg upright. Depending on the provided for this purpose * Schaltungsaπordnuπg, brief interruptions can Implementation of erfindungsge- mäßeπ process nisierstromes imply the Galva¬. In order in such cases the outset It is planned to remedy the explained quality concerns,
ERSATZBLATT daß die Verfahrensmaßnahme nach Anspruch 1, oder nach An¬ spruch 1 und 2, durch die Verfahrensmaßnahme nach Anspruch 3 ergänzt wird.REPLACEMENT LEAF that the procedural measure according to claim 1, or according to claims 1 and 2, is supplemented by the procedural measure according to claim 3.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, Anordnungen zur Durchführung eines oder mehrerer der vorstehend erläu¬ terten Verfahreπsmaßπahmeπ zu schaffen, und zwar mit einem einwandfreien Funktionsablauf, jedoch mit möglichst geringem Hers elluπgsaufwand.The invention is also based on the object of providing arrangements for carrying out one or more of the above-described procedural measures, with a faultless functional sequence, but with as little effort as possible.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist zunächst die Anordnung gemäß Anspruch 4 vorgesehen. Hiermit werden nur ein einziger Galvaπisiergleichrichter und der zugehörige Umschalter benötigt. Falls die Aufbringung eines Haltestromes gewünscht wird, um die vorstehend erläuterten Bedenken der Unterbre¬ chung des Galvaπisierstromes beim Umschalten der positiven Spannung des Gleichrichters auf die erste oder die zweite Anode zu beheben, kann eine Anordnung gemäß Anspruch 5 mit einem Haltestromgleichrichter und zwei Sperrdioden vorgese- hen sein. Hiermit ist die Stärke des Haltestromes über den Haltegleichrichter einstellbar. Die Sperrdioden bewirken, daß der Galvaπisierstrom des Galvanisiergleichrichters stets nur zu der aktiven Anode, nicht aber zu der jeweils inakti¬ ven Anode gelangt.To solve this problem, the arrangement according to claim 4 is initially provided. This means that only a single galvanizing rectifier and the associated changeover switch are required. If the application of a holding current is desired in order to eliminate the above-mentioned concerns regarding the interruption of the galvanizing current when the positive voltage of the rectifier is switched to the first or the second anode, an arrangement according to claim 5 with a holding current rectifier and two blocking diodes can be provided. hen. The strength of the holding current can hereby be set via the holding rectifier. The blocking diodes ensure that the electroplating current of the electroplating rectifier only ever reaches the active anode, but not the inactive anode.
Die Anordnung nach Anspruch 4 kann auch durch die Merkmale des Anspruches 6 mit einem Haltestrom versorgt werden. Auch hier wird nur ein Galvanisiergleichrichter benötigt. Ein Haltestromgleichrichter entfällt. Die Herstellungskosten sind also minimal. Die zusätzlichen Verlustleistunge-n. in den Widerständen der Haltestromkreise halten sich in vertretba¬ ren Grenzen.The arrangement according to claim 4 can also be supplied with a holding current by the features of claim 6. Here too, only one electroplating rectifier is required. A holding current rectifier is not required. The manufacturing costs are therefore minimal. The additional power losses. in the resistances of the holding circuits are within acceptable limits.
Die Anordnung nach Anspruch 7 ist zwar für sich bekannt, jedoch nicht zur Durchführung eines oder mehrerer der vorge¬ nannten Verfahren. Sie bietet eine Alternative "zu den Anord¬ nungen nach den Ansprüchen 4 bis 6. Auch ist die Aufrechter- haltung von Halteströmen möglich, wie es die hierzu vorteil¬ hafte Lösung nach Anspruch 8 zeigt.The arrangement according to claim 7 is known per se, but not for carrying out one or more of the aforementioned methods. It provides an alternative "to Anord¬ identifications according to claims 4 to 6. Also, the Aufrechter- Holding currents possible, as shown by the advantageous solution according to claim 8.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nach¬ stehenden Beschreibung und den zugehörigen, im wesentlichen schematischen Zeichnungen zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:Further advantages and features of the invention can be found in the description below and the associated, essentially schematic drawings. The drawing shows:
Fig. 1: eine Anordnung mit Verwendung nur eines Galva- πisiergleichrichters und Schaffung eines Halte¬ stromes,1: an arrangement using only a galvanizing rectifier and creating a holding current,
Fig. 2: eine weitere Anordnung der Erfindung, mit nur einem Galvanisiergleichrichter und einer gegen¬ über Fig. 1 anderen Form der Schaffung eines Haltestromes ,2: a further arrangement of the invention, with only one electroplating rectifier and a different form of creating a holding current compared to FIG. 1,
Fig. 3: eine Anordnung nach der Erfindung mit zwei Galvanisiergleichrichtern, wobei ebenfalls Halteströme geschaffen werden können.3: an arrangement according to the invention with two electroplating rectifiers, wherein holding currents can also be created.
Soweit in den nachstehend erläuterten Ausführungsbeispieleπ die Bauteile einander gleich sind, haben sie auch die glei¬ chen Bezugsziffern erhalten.Insofar as the components are identical to one another in the exemplary embodiments explained below, they have also been given the same reference numbers.
Fig. 1 zeigt ein plattenförmiges Werkstück 1, insbesondere eine Leiterplatte, mit Lochungen, z.B. Bohrungen 2. Aus zeichnerischen Gründen ist hier nur eine von mehreren Lo¬ chungen dargestellt. Außerdem ist ebenfalls aus zeichneri¬ schen Gründen der Durchmesser der Lochung 2 im Verhältnis zur Dicke der Platte 1 zu groß dargestellt. In Wirklichkeit liegt z.B. bei Leiterplatten das Verhältnis der Dicke der Leiterplatte zum Durchmesser der Lochung in der Größenord¬ nung von 8 : 1 oder noch höher. Auch aus Gründen der zeich¬ nerischen Darstellung sind die durch das Galvanisieren auf den Außenflächen des Werkstückes 1 und an den Innenwänden der Lochungen 2 aufgetragenen Schichten nicht dargestellt.Fig. 1 shows a plate-shaped workpiece 1, in particular a printed circuit board, with perforations, e.g. Bores 2. For drawing reasons, only one of several holes is shown here. In addition, the diameter of the perforation 2 in relation to the thickness of the plate 1 is also shown too large for reasons of drawing. In reality, e.g. in the case of printed circuit boards, the ratio of the thickness of the printed circuit board to the diameter of the perforation is of the order of 8: 1 or even higher. Also for reasons of the drawing, the layers applied by electroplating on the outer surfaces of the workpiece 1 and on the inner walls of the perforations 2 are not shown.
ERSATZBLATT Das die Kathode bildende Werkstück 1 befindet sich zusammen mit einer ersten Anode 3 und einer zweiten Anode 4 innerhalb eines nur strichpunktiert angedeuteten Badbehälters 5 zum Galvanisieren oder dergleichen. Die Badoberfläche ist mit der gestrichelten Linie 5' angedeutet.E R SET BLADE The workpiece 1 forming the cathode is located together with a first anode 3 and a second anode 4 within a bath container 5, indicated only by dash-dotted lines, for electroplating or the like. The bath surface is indicated by the dashed line 5 '.
Außerhalb des Bades ist ein Galvanisiergleichrichter 6 vorgesehen, dessen negative Seite 7 an das Werkstück (Katho¬ de) 1 angeschlossen ist, während seine positive Seite 8 an der Eingaπgsseite 9 eines Umschalters 10 anliegt. Der Um¬ schalter 10 wird über die jeweils gewünschte periodische Expositionsdauer entweder an den Anschluß 11 einer zur ersten Anode 3 führenden Leitung 12, oder an den Anschluß 13 einer zur zweiten Anode 4 führenden Leitung 14 gelegt. Dabei wird unter der periodischen Expositioπsdauer die Zeit ver¬ standen, über die eine der Anoden an positive Spannung gelegt wird. Dagegen ist die Gesamtexpositionsdauer gleich der Zeit der gesamten Behandlung eines Werkstückes.An electroplating rectifier 6 is provided outside the bath, the negative side 7 of which is connected to the workpiece (cathode) 1, while its positive side 8 is applied to the input side 9 of a changeover switch 10. The changeover switch 10 is placed over the desired periodic exposure period either at the connection 11 of a line 12 leading to the first anode 3, or at the connection 13 of a line 14 leading to the second anode 4. The periodic exposure time is understood to mean the time over which one of the anodes is connected to positive voltage. In contrast, the total exposure time is equal to the time of the entire treatment of a workpiece.
In der Stellung des Umschalters gemäß Fig. 1 hat somit die zweite Anode 4 eine positive Spannung gegenüber dem Werk¬ stück (Kathode) 1, während die Spannung der ersten Anode (3) ohne Haltestromgleichrichter 15 gegenüber dem Werkstück (Kathode) 0 V beträgt. Es stellt sich also ein Galvanisier- ström von der zweiten Anode 4 zum Werkstück 1 ein. Wird der Umschalter 10 zur Anlage an den Kontakt 11 gebracht, so ergibt sich eine Umkehrung der Spannuπgs- und Stromverhält¬ nisse derart, daß nun die erste Anode 3 gegenüber dem Werk¬ stück 1 positiv ist und die zweite Anode 4 ohne Haltestrom- gleichrichter 15 gegenüber dem Werkstück (Kathode) d-ie Spannung 0 V hat. Der Galvaπisierstrom v-erläuft von der ersten Anode 3 zum Werkstück 1. Die periodische Expositioπs¬ dauer jeder Anode kann beispielsweise ca. 1 min. betragen.1, the second anode 4 thus has a positive voltage with respect to the workpiece (cathode) 1, while the voltage of the first anode (3) without holding current rectifier 15 with respect to the workpiece (cathode) is 0 V. A plating current thus arises from the second anode 4 to the workpiece 1. If the changeover switch 10 is brought into contact with the contact 11, the voltage and current conditions are reversed such that the first anode 3 is now positive with respect to the workpiece 1 and the second anode 4 without a holding current rectifier 15 against the workpiece (cathode) the voltage is 0 V. The galvanizing current v runs from the first anode 3 to the workpiece 1. The periodic exposure time of each anode can be, for example, about 1 min. be.
Ferner kann ein Haltestromgleichrichter 15 vorgesehen sein, der minusseitig ebenfalls an das Werkstück 1 (Kathode) angeschlossen ist und plusseitig zu einer Leitung 16 führt,Furthermore, a holding current rectifier 15 can be provided, which is also connected on the minus side to the workpiece 1 (cathode) and leads to a line 16 on the plus side.
— "-_- -_. -'- - die jeweils mit den Eingangsseiten von Sperrdioden 17 und 18 elektrisch verbunden ist.- " -_- -_. -'- - which is electrically connected to the input sides of blocking diodes 17 and 18, respectively.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Der Umschalter 10, der entweder ein elektronisches oder ein elektromechanischesThe mode of operation is as follows: The changeover switch 10, which is either an electronic or an electromechanical
Schaltmittel sein kann, wird über die gewünsc te Gesamtεxpo- sitionsdauer alternierend mit den periodischen Expositioπs- dauern an die Kontakte 11 und 13 gelegt, wodurch der Seiten¬ wechsel der Galvanisierströme bewirkt wird. Da die Spannung des Haltestromgleichrichters 15 kleiner ist, z.B. 2 V, als die z.B. 3 V betragende Spannung des Galvanisiergleichrich¬ ters 6, kann der Haltestrom immer nur über die Sperrdiode (Entkopplungsdiode) 17 bzw. 18 fließen, deren Ausgangsseite 17' bzw. 18' nicht an der Spannung des Galvanisiergleich- richters 6 liegt. Dies bedeutet, daß in der Schaltlage gemäß Fig. 1 der Haltestrom über die Sperrdiode 17 zur ersten Anode 3 und von dieser zum Werkstück 1 fließt. Liegt dagegen der Umschalter 10 am Kontakt 11 an, so fließt dann der Haltestrom über die andere Sperrdiode 18 zur zweiten Anode 4 und von dieser zum Werkstück 1. Auch während des Zeitraumes des Umschaltens des Schalters 10 von Punkt 13 zu Punkt 11 bzw. umgekehrt fließt ein Haltestrom zumindest über die bisher vom Haltestrom durchflossene Anode, gegebenenfalls auch während dieses relativ kurzen Zeitraumes über beide Anoden.Switching means can be applied to the contacts 11 and 13 alternately with the periodic exposure times over the desired total exposure time, thereby causing the galvanic currents to change sides. Since the voltage of the holding current rectifier 15 is lower, e.g. 2 V than that e.g. 3 V voltage of the electroplating rectifier 6, the holding current can only flow via the blocking diode (decoupling diode) 17 or 18, the output side 17 'or 18' of which is not connected to the voltage of the electroplating rectifier 6. This means that in the switching position shown in FIG. 1, the holding current flows via the blocking diode 17 to the first anode 3 and from there to the workpiece 1. If, on the other hand, the changeover switch 10 is present at the contact 11, the holding current then flows via the other blocking diode 18 to the second anode 4 and from this to the workpiece 1. Also during the period when the switch 10 is switched from point 13 to point 11 or vice versa a holding current at least over the anode through which the holding current has flowed so far, possibly also during this relatively short period of time over both anodes.
Es empfiehlt sich, daß die Sperrdioden von einer Bauart sind, die sehr schnell, zumindest im Mikrosekundenbereich, vom sperrenden in den leitenden Zustand übergehen. Die Stärke des Haltestromes kann durch entsprechende Einstellung des Haltestromgleichrichters verändert werden.It is recommended that the blocking diodes be of a type that change very quickly, at least in the microsecond range, from the blocking to the conducting state. The strength of the holding current can be changed by setting the holding current rectifier accordingly.
Im Beispiel der Fig. 2 ist die Anordnung von Anoden, Katho¬ den, Galvanisiergleichrichter und Umschalter die gleiche wie im Beispiel der Fig. 1. Insoweit kann also zu Aufbau undIn the example in FIG. 2, the arrangement of anodes, cathodes, electroplating rectifiers and change-over switches is the same as in the example in FIG. 1
Funktion auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen wer¬ den. Für die Aufrechterhaltung eines Haltestromes sind hierFunction be referred to the above explanations. For maintaining a holding current are here
ERSATZBLATT zwei Widerstände 19, 20 vorgesehen, deren Größe einstellbar oder regelbar sein kann. Die Widerstände 19, 20 sind zwi¬ schen der Plusseite 8 des Galvaπisiergleichrichters 6 und den Zuleitungen 12 bzw. 14 zur ersten Anode 3 bzw. zur zweiten Anode 4 geschaltet. Der Haltestrom wird somit vomREPLACEMENT LEAF two resistors 19, 20 are provided, the size of which can be adjusted or regulated. The resistors 19, 20 are connected between the positive side 8 of the galvanizing rectifier 6 and the feed lines 12 and 14 to the first anode 3 and the second anode 4, respectively. The holding current is thus from
Galvaπisiergleichrichter 6 miterzeugt. Es entfällt also der Haltestromgleichrichter 15 der Ausführung nach Fig. 1. Aufgrund der Widerstände 19, 20 ist der Haltestrom ent¬ sprechend kleiner als der jeweilige Galvaπisierstro . Die vorstehend beschriebene und in Fig. 2 dargestellte Schaltung zeigt, daß stets ein Haltestrom fließt. Hinzu kommt eine gewisse Entlastung des Umschalters 10 durch die Widerstände.Galvanizing rectifier 6 also generated. The holding current rectifier 15 of the embodiment according to FIG. 1 is therefore omitted. Because of the resistors 19, 20, the holding current is correspondingly smaller than the respective galvanizing current. The circuit described above and shown in FIG. 2 shows that a holding current always flows. There is also a certain relief of the switch 10 by the resistors.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 sind zwei Galvani- siergleichrichter 21, 22 vorgesehen, die ebenfalls mit ihren Minusseiten 23, 24 an das Werkstück 1 (Kathode) angeschlos¬ sen sind, dagegen mit ihren Plusseiten 25, 26 an die erste Anode 3 bzw. die zweite Anode 4. Durch eine nicht darge¬ stellte, konventionelle Steuerung wird abwechselnd der eine Galvanisiergleichrichter, z.B. 21, im Sinne des Verfahrens über die Gesamtexpαsitionsdauer zugeschaltet und der andere Galvanisiergleichrichter, in diesem Beispiel 22, abgeschal¬ tet oder zumindest in seiner Spannung gegenüber der Spannung des Arbeitsstromgleichrichters 21 reduziert. Nach Ablauf der eingestellten Expositionsperiode wird dafür gesorgt, daß im vorliegenden Beispiel der Galvanisiergleichrichter 22 nun¬ mehr die an ihn angeschlossene zweite Anode 4 mit einer positiven Spannung versorgt, d.h. daß von dieser Anode her galvanisiert wird, während der Galvanisiergleichrichter 21 heruπtεrgefahren wird. Die Spannung der jeweils nicht- akti¬ ven Anode kann gegenüber der Spannung de-r Kathode etwas positiv in dem Sinne gehalten werden, daß von dieser Anode zum Werkstück (Kathode) ein Haltεstrom fließt. Hierzu kann eine nicht gesondert dargestellte Schaltanordπung derart vorgeschaltet sein, daß sich die Einschaltzeiten der beiden Gleichrichter 21, 22 überlappen. 3, two electroplating rectifiers 21, 22 are provided, which are also connected to the workpiece 1 (cathode) with their minus sides 23, 24, but with their plus sides 25, 26 to the first anode 3 or the second anode 4. By means of a conventional control, not shown, the one electroplating rectifier, eg 21, switched on in the sense of the method over the total exposure time and the other electroplating rectifier, in this example 22, switched off or at least reduced in voltage compared to the voltage of the working current rectifier 21. After the set exposure period has elapsed, it is ensured that in the present example the electroplating rectifier 22 now supplies the second anode 4 connected to it with a positive voltage, i.e. that electroplating is carried out from this anode while the electroplating rectifier 21 is being driven down. The voltage of the respective inactive anode can be kept somewhat positive compared to the voltage of the cathode in the sense that a holding current flows from this anode to the workpiece (cathode). For this purpose, a switching arrangement (not shown separately) can be connected upstream in such a way that the switch-on times of the two rectifiers 21, 22 overlap.

Claims

Patentansprüche:Claims:
Verfahren zum Galvanisieren von mit Lochuπgen versehenen Werkstücken wie Platten, insbesondere Leiterplatten, wobei das zu behandelnde Werkstück sich zwischen einer ersten und einer zweiten Anode befindet, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß alternierend die erste Anode (3) und die zweite Anode (4) an positive Spannung gelegt werden, während das die Kathode bildende, zu behandelnde Werk¬ stück (1) stets gegenüber der aktiven Anode an negativer Spannung liegt.Method for electroplating workpieces provided with holes, such as plates, in particular printed circuit boards, the workpiece to be treated being located between a first and a second anode, characterized in that the first anode (3) and the second anode (4) alternate positive voltage are applied, while the workpiece (1) to be treated, which forms the cathode, is always at a negative voltage with respect to the active anode.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine periodische Expositionsdauer jeder der Anoden (3, 4) von etwa 1 min.A method according to claim 1, characterized by a periodic exposure time of each of the anodes (3, 4) of about 1 min.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Zuschaltuπg eines ständig fließenden Haltestromes.3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the connection of a constantly flowing holding current.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Galvanisierstrom liefernder Galvanisiergleichrichter (6) vorgesehen und minusseitig (7) an das Werkstück l) und plusseitig (8) an den Eingang eines Umschalters (10) angeschlossen ist, dessen Ausgang wahlweise an eine Zuleitung (12) bzw. (13) an die erste Anode (3) bzw. an die zweite Anode (4) legbar ist.Arrangement for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a galvanizing rectifier (6) supplying the galvanizing current is provided and connected on the minus side (7) to the workpiece 1) and on the plus side (8) to the input of a changeover switch (10) is the output of which can optionally be connected to a feed line (12) or (13) to the first anode (3) or to the second anode (4).
ERSATZBLATT 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Haltestromgleichrichter (15) vorgesehen ist, der minusseitig an das Werkstück (1) und plusseitig (16) über Sperrdioden (17) bzw. (18) an die erste Anode (3) bzw. an die zweite Anode (4) angeschlossen ist, wobei die wirksame Spannung des Haltestromgleichrichters (15) kleiner ist als die Spannung des Galvanisiergleichrich¬ ters (6) .REPLACEMENT LEAF 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that a holding current rectifier (15) is also provided, the minus side of the workpiece (1) and plus side (16) via blocking diodes (17) or (18) to the first anode (3) or is connected to the second anode (4), the effective voltage of the holding current rectifier (15) being lower than the voltage of the electroplating rectifier (6).
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Ausgaπgsseite (8) des Galvaπisiergleichrich- ters (6) über je einen, in seinem Widerstaπdswert bevor¬ zugt verstellbaren Widerstand (19, 20) an die erste Anode (3) und die zweite Anode (4) angeschlossen ist.6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the positive Ausgaπgsseite (8) of the Galvaπisier rectifier (6) via one, in its resistance value preferably adjustable resistor (19, 20) to the first anode (3) and the second anode (4) is connected.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der7. Arrangement for performing the method according to one of the
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Galvaπisiergleichrichter (21, 22) vorgesehen und jeweils minusseitig (23, 24) an das Werkstück (1) und plusseitig (25, 26) an die erste und die zweite Anode (3,'4) ange¬ schlossen sind.Claims 1 to 3, characterized in that two galvanizing rectifiers (21, 22) are provided and in each case on the minus side (23, 24) on the workpiece (1) and on the plus side (25, 26) on the first and second anode (3, ' 4 ) are connected.
8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Schaltanordnung derart, daß sich die Eiπschaltzeiten der beiden Galvanisiergleichrichter (21, 22) überlappen. 8. Arrangement according to claim 7, characterized by a switching arrangement such that the switch-on times of the two electroplating rectifiers (21, 22) overlap.
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