FR2665842A1 - Agregat transportable avec chassis ou tambour d'immersion, avec un generateur d'oscillations eventuellement integre. - Google Patents

Abstract

Procédé pour l'échange continu des solutions aqueuses pendant le traitement de surface chimique ou électrolytique de pièces d'œuvre à grande surface, par des oscillations périodiques régulières des porte-pièces contenant les pièces d'œuvre en question, caractérisé en ce que, immergées dans les solutions, les a) pièces d'œuvre (11, 21), accrochées verticalement ou horizontalement, sont fixées sur des châssis (1) associés, ou les pièces d'œuvre immergées séparées sont introduites en vrac comme charge (21) de pièces de série, dans des tambours d'immersion (2), formant des récipients et pouvant tourner autour de leur axe longitudinal A-A horizontal, avec leurs b) porte-pièces (1, 2), fixés sur les châssis (1), ou séparés de l'intérieur des tambours d'immersion (2), exécutant des oscillations vibratoires pulsées à succession rapide, dans les solutions de traitement, dont les fréquences (circulaires) sont supérieures à 1 Hz et dont c) les amplitudes de débattement, oscillation sont inférieures à 10 mm.

Description

i

AGREGAT TRANSPORTABLE AVEC CHASSIS OU TAMBOUR D'IMMERSION,

AVEC UN GENERATEUR D'OSCILLATIONS EVENTUELLEMENT INTEGRE

L'invention concerne un procédé et des dispositifs pour l'échange continu des solutions aqueuses pendant le traitement de surface chimique ou électrolytique au niveau des surfaces, ainsi en particulier que dans des creux de surfaces restreints (essentiellement dans des trous) de pièces d'oeuvre à grande surface, considérées tant individuellement que de manière séparée, sous forme d'amas en vrac (charges) en métal ou en matière synthétique, par des oscillations périodiques régulières des porte-pièces contenant les pièces

d'oeuvre en question.

Le processus de réduction électrolytique de pièces à polarisation cathodique se développe, comme l'on sait, en couches de liquide contigûes très fines, directement à leur surface L'épaisseur de ces films de catholyte est très faible, c'est-à-dire de 500 fim pour une cathode immobile et de 10 m pour une cathode en mouvement (pour une vitesse relative, par exemple, de 3,25 m/min de la pièce d'oeuvre, par rapport à la solution de traitement) Les écoulements en dehors de cette zone n'ont aucune influence sur les réactions

dans la couche limite, active électrolytiquement.

La réduction entraîne un appauvrissement du catholyte en ions métalliques Le manque d'ions ne peut être compensé avec une vitesse suffisante, uniquement par diffusion, convection naturelle, ou migration des porteurs de charge électrique Ce phénomène de manque est encore plus

marqué pour des densités de courant plus élevées.

L'expér ience industrielle apprend qu'une augmentation de la vitesse relative entre la surface de la cathode et les électrolytes qui l'entourent entraîne une augmentation quasiment proportionnelle des densités de courant et des rendements en courant cathodique admis Comme exemple on peut citer ici l'étamage de fils en cuivre Le passage extrêmement rapide des fils dans l'électrolyte (avec des vitesses d'avancement de 600 à 1300 m/min) entraîne une forte turbulence à la surface du fil, avec un échange d'électrolyte à une vitesse correspondante et des densités de courant qui

peuvent être comprises entre 32 et 97 A/dm 2.

Dans les installations connues de confection de pistes conductives et de métallisation de trous de forure sur des plaques destinées à des circuits imprimés, celles-ci sont soumises à un mouvement horizontal selon des basses fréquences de 30 oscillations environ par minute et des amplitudes de 20 à 60 mm, de façon à induire l'échange d'électrolyte nécessaire dans les trous de forure essentiellement et à éliminer les bulles d'hydrogène qui se forment simultanément Les trous de forure des plaques conductives ont généralement des diamètres très petits (de 0,8 à 1,2 mm par exemple) et sont présents en grand nombre ( 25000 à 90000 trous par exemple par m 2 de section) La tendance observée dans la fabrication des plaques conductives est de rechercher constamment des pistes conductives plus fines, des distances plus restreintes entre les pistes conductives en question, des trous de forure métallisés plus petits et des épaisseurs de plaque plus importantes Comme exemple, on peut citer une plaque d'une épaisseur de 7,3 mm avec des trous de forure de 0,35 mm de diamètre, c'est-à-dire avec un rapport de trous de

forure de 21:1.

En raison des trajectoires rectilignes de grande longueur, des faibles vitesses et des phases d'inversion en douceur utilisées dans les installations connues, il est évident que les quantités d'électrolyte qui se trouvent devant les plaques à grande surface et plates vibrent essentiellement au même rythme que les plaques, et que l'on obtient donc à des vitesses relatives qui ne se révèlent pas suffisamment importantes pour un échange d'électrolyte efficace, en particulier, dans les trous de forure Aussi a-t-on proposé d'intensifier le traitement des trous de forure par une pénétration forcée assistée par ultrasons Le recours aux ultrasons signifie que l'on inverse le principe du système généralement utilisé, décrit ci-dessus, pour obtenir un échange d'électrolyte à la surface des pièces d'oeuvre Dans un tel cas d'utilisation, la couche limite de liquide est agitée contre la surface immobile de la pièce Les fréquences des ultrasons se situent au-dessus d'une limite de 10 K Hz environ Il est bien connu que les champs d'ultrasons, lors de la séparation des métaux par électrolyse, provoquent une forte agitation de l'électrolyte dans la couche limite liquide, entraînant ainsi une rapide égalisation de la concentration Le recours aux ultrasons pour la séparation des métaux par électrolyse sur des plaques conductives échoue essentiellement en raison du fait que les couches (de cuivre) très minces obtenues les premières par voie chimique sur les surfaces des plaques synthétiques (d'une épaisseur comprise entre 0,35 r m et 8 Nom) n'adhèrent sur celles-ci que dans une mesure limitée, et qu'un liquide amené à osciller pendant la phase de traction des ondes de choc (en fonction de la fréquence, de l'amplitude et de l'intensité) entraîne un arrachement dans les espaces creux (germes de cavitation) à la surface des plaquettes, ce qui arrache la couche de cuivre déjà réduite Ce phénomène se produit notamment lorsque des bulles d'hydrogène apparaissent en tant que phénomène d'accompagnement du

processus de réduction.

Des champs sonores homogènes, contrôlables avec une exactitude suffisante, dans les liquides ne peuvent être créés qu'en recourant à des appareillages extrêmement coûteux; des installations dotées d'émetteurs d'ultrasons à plaques et à immersion sont donc pratiquement inexistants en

pratique industrielle.

Un procédé similaire pour l'échange d'électrolyte, à savoir l'agitation de la solution de traitement contre des plaques conductives et non l'inverse, est connu sous la dénomination de procédé continu horizontal Les différents récipients contenant la solution sont fermés par un couvercle Les plaques sont transportées horizontalement d'un poste de traitement (récipient de traitement) vers le suivant; pendant son séjour dans les différents postes, la solution de traitement est pompée à partir d'un récipient et comprimée par des tuyaux sur les plaques horizontales glissant dessus Ceci entraîne un échange d'électrolyte plus intensif, en particulier grâce à la pénétration forcée dans les forures des plaques Les solutions reviennent ensuite dans le

récipient d'alimentation en passant par une cuve de réception.

Par comparaison avec les installations conventionnelles qui traitent les plaques conductives en position verticale, les installations propres au procédé continu horizontal ont une structure plus longue et plus compliquée sur le plan technique Leurs défauts sont, à l'évidence, un encombrement plus important, des frais de fabrication plus élevés, une plus grande susceptibilité aux pannes

électromécaniques, pour des frais d'entretien plus importants.

Le système horizontal exclut, en outre, le traitement des plaques conductives selon le procédé dit par paquets, c'est-à-dire la disposition en paquets, par conséquent en parallèle, d'un certain nombre de plaques sur un châssis unique, sur lequel lesdites plaques subissent simultanément l'ensemble

du processus de traitement.

Un problème analogue à celui des plaques réside lors du traitement de surface de pièces de série en vrac, dans des tambours d'immersion Les diamètres de plus en plus restreints des trous de forure des plaques et leur densité plus importante font également que les sections des inserts prévues pour ces plaques deviennent de plus en plus petites Si ces éléments sont également dotés de creux tubulaires ou de trous borgnes, ceux-ci ne peuvent pratiquement plis être traités chimiquement ou électrolytiquement, avec les tambours d'immersion connus tournant autour de leur axe longitudinal En dehors de l'échange de solution déficient dans leurs parcis de forure, on voit très souvent qu'aucune solution ne parvient à l'intérieur des trous de forure

en raison d'une action capillaire insuffisante.

Le tambour possède généralement une forme géométrique régulière et se déplace autour de son axe de rotation horizontal, qui est en même temps son axe longitudinal et son axe de symétrie Du point de vue de la mécanique des fluides, le cylindre en rotation peut être considéré comme un corps lisse hydrauliquement, c'est-à-dire que l'on n'a pratiquement pas d'écoulement de l'électrolyte à travers la paroi perforée du tambour Il est également bien connu que la masse compacte, à composition irrégulière de la charge du tambour est similaire, sur le plan électrique, à une cage de Faraday et que le processus de réduction électrolytique ne se développe qu'à la périphérie de la charge L'échange défectueux de solution à l'intérieur de la charge fait également que ce que l'on appelle la dispersion en profondeur de l'électrolyte diminue aussi, et que les pièces fabriquées en grande série sont galvanisées

irrégulièrement, c'est-à-dire avec en correspondance des taux de rejet élevés.

Les avantages de l'oscillation vibratoire, lors du traitement de surface électrolytique de pièces fabriquées en grande série, ainsi qu'un certain nombre de dispositifs tirant profit de ce procédé sont bien connus Le mouvement relatif constant, induit par la vibration, de la charge dans son ensemble par rapport à l'électrolyte environnant se développe de manière continue pour toutes les pièces de série avec une intensité égale, indépendamment de leur

position momentanée à l'intérieur de la charge.

Les dispositifs connus sont constitués essentiellement d'un plateau circulaire ayant la forme d'un disque, disposé horizontalement et ouvert à sa partie supérieure, immergé dans l'électrolyte qui accueille la charge, ainsi que d'une colonne portante verticale disposée centralement sur le plateau en question, et d'un vibrateur avec son support Le plateau et le générateur d'oscillations à contre-poids sont disposés sur les extrémités verticales du dispositif La colonne portante transmet les oscillations du vibrateur ainsi que le courant de galvanisation, à la charge qui se trouve sur le plateau Une paroi cylindrique borde le fond du plateau à structure spiralée, de façon à empêcher la chute des pièces fabriquées en grande série Le plateau n'exécute aucun mouvement de rotation autour de la colonne portante Le générateur d'oscillations provoque un mouvement d'éjection pour la masse de la charge, en imprimant au plateau une oscillation réversible tant dans le plan vertical que simultanément autour de la colonne portante prise comme centre (vers l'avant en montant et vers l'arrière en descendant) Les allers et retours du mouvement d'éjection dirigé obliquement vers le haut sont de durée égale Un mouvement continu est donc imprimé à la charge qui se trouve sur le plateau;' elle monte, en sautillant, sur le fond spiralé du plateau formant rampe, pour retomber en se mélangeant depuis son bord dirigé radialement. La charge circule ensuite en sautillant, en tant que tout homogène (c'est-à-dire sans se mélanger), circulairement autour de la colonne portante du plateau tournant Le mélange n'est que local et extrêmement limité dans

le temps sur le bord de la rampe.

Le processus de mélange de la charge décrit ci-dessus constitue l'un des désavantages déterminants du dispositif connu Les différentes pièces de série ne modifient leur position mutuelle que dans une faible mesure; chaque pièce considérée individuellement se déplace au contraire selon des trajectoires circulaires relativement uniformes, autour de la colonne centrale prise comme centre Les pièces de série de la charge qui se trouvent à la périphérie du plateau sont donc soumises à une densité de courant cathodique nettement plus élevée (du fait de leur distance plus restreinte par rapport aux anodes) que celles qui circulent dans la partie centrale ou à proximité immédiate de la colonne portante Le dépôt électrolytique s'opère donc irrégulièrement, relativement à la charge considérée comme un tout Pour obtenir néanmoins une répartition la plus uniforme possible des épaisseurs de couche sur toutes les pièces, on peut utiliser des courants de galvanisation très faibles; ceci entraîne nécessairement des temps de traitement inhabituellement longs et

peu rentables.

L'invention a pour objet, grâce à un échange intensif d'électrolyte opéré directement aux surfaces limite des pièces d'oeuvre, en particulier dans celles dotées de creux restreints, de permettre une densité de courant nettement plus élevée, de manière à permettre l'obtention rapide de précipités métalliques uniformes et exempts de pores, pour exclure ainsi dans toute la mesure du possible les défauts connus dans ce contexte selon l'état de la technique. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que a) les pièces d'oeuvre à grande surface, en particulier des plaques aux surfaces planes, accrochées verticalement ou horizontalement, et destinées à des circuits imprimés comportant de nombreux trous débouchants de forure, sont fixées rigidement sur des châssis associés ou les pièces d'oeuvre immergées séparées, sont introduites en vrac comme charge de pièces de série, dans des tambours d'immersion complètement fermés de toutes parts formant des récipients, et pouvant tourner autour de leur axe longitudinal, essentiellement horizontal, avec leurs b) porte-pièces, fixés rigidement sur les châssis en question, ou séparés -5 à l'intérieur des tambours d'immersion en question, exécutant des oscillations vibratoires pulsées à succession rapide, dans les solutions de traitement, dont les fréquences (circulaires) sont supérieures à 1 Kz et dont c) les amplitudes (de débattement, oscillation) sont inférieures à 10 mm. La dénomination "pièce d'oeuvre" est utilisée par exemple pour caractériser tous les types de plaques conductives, destinées à des circuits imprimés, ainsi que tous les types de lots ou charges de pièces fabriquées en grande série, susceptibles d'être traitées en vrac dans les tambours d'immersion en question, Ces tambours d'immersion sont des récipients fermés, de forme cylindrique ou prismatique, qui disposent d'une enveloppe perforée et tournent autour de leur axe longitudinal horizontal Le chargement et le déchargement de la charge s'opère par une ouverture fermable au moyen d'un couvercle amovible sur un côté de l'enveloppe du tambour S'il s'agit de plaques conductives, celles-ci sont fixées pendant la durée du traitement sur ce que l'on appelle des châssis (dans un cadre support correspondant) Le support de la plaque, par exemple undit châssis, ou celui de la charge, par exemple undit tambour d'immersion, sont généralement

qualifiés de porte-pièces.

C onformément à l'invention, les oscillations vibratoires à fréquence relativement élevée suscitent des champs hydrodynamiques d'un ordre de grandeur minimum et de nature stationnaire; les pièces d'oeuvre (les plaques conductives par exemple) oscillent rapidement avec des impulsions puissantes autour de positions de repos localement fixes L'échange d'électrolyte suscité par les vibrations sur les surfaces, y compris les surfaces concaves, des pièces (c'est-à-dire à la limite du système électrochimique bi-phasé) est incomparablement plus efficace que tout autre procédé connu avec lequel il

est possible d'obtenir des mouvements relatifs.

Les pièces d'oeuvre vibrent, selon l'invention, à décalage de phase dans le sens de vibration de leurs supports; on assiste dès lors à des modifications périodiques par saccades des vitesses relatives entre la surface (en particulier à l'intérieur des trous de forure restreints) de la pièce d'oeuvre et de l'électrolyte voisin Les creux des surfaces des pièces subissent une

pénétration forcée.

La cause la plus fréquente de la porosité de couches séparées électrolytiquement réside, comme l'on sait, dans l'adhérence de bulles de gaz à la cathode Selon l'expérience, la surface de la cathode, lors de l'électrolyse, peut se recouvrir rapidement d'un film compact de bulles d'hydrogène, qui disparaît toutefois immédiatement dès que l'on suscite l'oscillation vibratoire selon l'invention Les couches de métal séparées selon

l'invention sont extraordinairement peu poreuses.

L'augmentation de la densité de courant (multipliée par 5 ou 6), liée à une augmentation de l'intensité des vibrations fait conclure, parallèlement, à

une amélioration de l'échange d'électrolyte dans la couche limite.

Des résultats analogues se rencontrent également lors du traitement électrolytique de pièces fabriquées en grande série, mises en vrac dans des

tambours d'immersion à rotation horizontale et à parois perforées.

Si l'on augmente en outre le mouvement de rotation connu d'un tambour d'immersion par l'oscillation vibratoire selon l'invention, on augmente uniformément alors la vitesse relative de toutes les pièces de la charge, tant vis-à-vis de l'électrolyte inclu dans la charge que vis-à-vis de l'électrolyte qui

entoure cette dernière.

Les mêmes effets favorables sont également obtenus pour toutes les pièces d'oeuvre possédant des noyures tubulaires restreintes, des trous borgnes etc Des effets comparables avec des dispositifs selon l'état de la technique ne sont pas réalisables, étant donné que la pression du liquide à l'intérieur des espaces creux concaves ne suffit pas pour en éliminer les bulles d'air ou

d'hydrogène ou pour provoquer un échange d'électrolyte efficace.

L'augmentation importante de l'échange d'électrolyte par les mesures selon l'invention peut être illustrée numériquement par des exemples

d'applications concrets.

Si la pièce d'oeuvre de l'exemple est mise en mouvement selon l'état général de la technique, avec une fréquence de 16 oscillations par minute et une amplitude de 12,7 mm, sa vitesse relative moyenne par rapport à la solution environnante est de 0,81 m/min Si la même pièce d'oeuvre oscille conformément à une vibration pulsée selon l'invention, avec une fréquence de 30 Hz et une amplitude de 1,5 mm de longueur, sa vitesse relative par rapport à l'électrolyte adjacent s'élève alors à 10,8 m/sec; l'échange d'électrolyte est dès lors intensifié de 13 fois environ à la limite de sa phase active. Un autre exemple d'application est fourni par le mouvement relatif de rotation de pièces d'oeuvre dans un tambour d'immersion à section hexagonale, s'inscrivant dans un cercle de diamètre de 180 mm, qui tourne à une vitesse de 8 tours/minute autour de son axe horizontal Les vitesses relatives moyennes des pièces de série diminuent vers l'intérieur de l'ensemble du lot, proportionnellement à leur éloignement par rapport à la

surface enveloppante, pour converger vers zéro au centre de la charge.

Si la charge du cylindre (sans faire tourner ce dernier) est soumise à une vibration de 30 oscillations par seconde et une amplitude de 1,5 mm, la vitesse relative de l'ensemble de la charge, c'est-à-dire de toutes ses pièces, est portée à 10,08 m/min, soit environ 2 fois 1/2 plus par rapport à la

rotation conventionnelle de 8 tours/minute.

Une forme d'exécution particulièrement préférée de l'invention prévoit de combiner les systèmes de mouvements connus et selon l'invention des pièces dans les solutions de traitement, de manière à obtenir des degrés

d'efficacité maximaux.

Si l'on superpose par exemple le mouvement d'oscillation en ligne droite bien connu déjà mentionné (avec une fréquence de 16 oscillations/minute et une amplitude de 12,7 mm), à une oscillation vibratoire selon l'invention (avec une fréquence de 30 Hz et une amplitude de 1,5 mm), la pièce d'oeuvre traversant simultanément l'électrolyte sous l'action combinée des deux systèmes de mouvement, sa vitesse relative résultante est alors portée à 193,5 mm/sec, soit environ 14 fois celle correspondant à l'état de la technique Malgré l'augmentation extraordinaire de la vitesse relative, il n'est pas nécessaire d'avoir des trajectoires plus longues; le mouvement d'aller et de retour combiné qui se recoupe a lieu entre les deux points de retour de la

trajectoire intitiale.

Pour l'obtention de conditions d'exploitation optimales, destinées aux plaques conductives plates à grande surface dotées de trous de forure, il est opportun que leurs plans soient disposés essentiellement perpendiculairement par rapport au sens des trajectoires Cette position garantit un écoulement pratiquement laminaire de l'électrolyte à travers les trous de forure existant dans les plaquettes, avec une résistance mécanique à l'écoulement des plus restreintes et des vitesses maximales dans le domaine critique des parois de forure. Si l'on se tourne vers le deuxième exemple d'exécution, mentionné ci-dessus, d'un mouvement de rotation périodique avec un tambour comme porte-pièce, la combinaison simultanée résultante du mouvement de rotation connu (de 8 tours/minute) avec l'oscillation vibratoire selon l'invention (de 30 Hz pour une amplitude de 1,5 mm de longueur) entraîne une augmentation générale des vitesses relatives de toutes les pièces de série du lot. L'augmentation atteint des valeurs maximales de 250 mm/sec dans le domaine de la surface enveloppante du lot (c'est-à-dire une augmentation proche de trois fois 1/2 celle de la vitesse relative initiale) et des valeurs minimales de 160 mm/sec environ au centre du lot (contre une valeur

pratiquement nulle auparavant).

Le porte-pièces pour la charge constituée de pièces fabriquées de série pouvant être mises en vrac est ce qu'il est convenu d'appeler un tambour d'immersion à section polygonale, aux parois perforées, qui tourne autour de son axe longitudinal essentiellement horizontal Le cylindre du tambour est un récipient fermé de toutes parts, qui possède une ouverture fermable par un couvercle amovible, pour le chargement et le déchargement de la charge du cylindre Les trajectoires des oscillations vibratoires supplémentaires selon l'invention s'opèrent, de manière préférentielle, dans des plans perpendiculaires

par rapport à l'axe de rotation.

S'il arrive que des porte-pièces (en particulier des porte-tambours) soient introduits dans des installations existantes de traitement de surface, qui ne sont pas équipées des dispositifs nécessaires d'oscillations vibratoires, le générateur de vibrations et sa commande motorisée peuvent alors être

disposés sur le porte-pièce.

Les trajectoires des oscillations peuvent avoir de nombreuses formes géométriques Si les plaques conductives, par exemple, sont traitées verticalement dans les solutions de bain, les trajectoires sont horizontales; si ces plaques sont disposées, au contraire horizontalement, les trajectoires

auront une direction verticale.

La forme géométrique spatiale des trajectoires est linéaire dans la plupart des cas; toutefois, elle dépend généralement du cas d'application concret. Une variante préférée de l'invention concerne l'oscillation (circulaire) dite à balourd stationnaire Le système d'oscillation, qui inclut les pièces d'oeuvre à traiter et leurs supports, se déplace selon des trajectoires planes (dans des plans radiaux), avec des rayons et des vitesses angulaires constants

autour de sa position de repos stationnaire.

Le système oscillant se compose pour l'essentiel, dans le cas d'un agrégat dit à tambour, du tambour d'immersion avec son support, ainsi que du générateur d'oscillations fixé rigidement sur le support, et de la charge

contenue dans le cylindre d'immersion.

Dans le cas d'un agrégat dit à châssis, le système oscillant a une composition analogue, étant constitué, pour l'essentiel, d'un châssis vertical ou horizontal pour l'accrochage de pièces d'oeuvre à grande surface, pour la plupart planes, de son support ainsi que du générateur d'oscillations fixé

rigidement sur le support.

Les systèmes vibrants en question prennent appui sur des amortisseurs d'oscillations qui, pour leur part, sont disposés soit sur un cadre porteur plan pour le groupe d'éléments du tambour d'immersion ou, de manière préférentielle, sur une poutre pour ceux du châssis Au moyen du cadre porteur de la poutre, les pièces d'oeuvre peuvent être transportées en tant qu'unités fonctionnelles, c'est-à-dire en tant qu'agrégats de tambour d'immersion ou agrégats de châssis, d'un poste de traitement d'une

installation de traitements de surface vers le poste suivant.

Les amortisseurs de vibrations peuvent être également disposés fixement, c'est-à-dire sur les bords renforcés de la cuve contenant les différentes solutions de traitement, sur lesquels sont disposées les unités

transportables des systèmes à tambour d'immersion ou à châssis.

L'invention prévoit, en outre, que le générateur d'oscillations se trouve entre les amortisseurs d'oscillations Le système oscillant du tambour d'immersion ou du châssis présenteun centre de gravité de la masse totale, les pièces d'oeuvre correspondantes étant incluses Conformément à l'invention, l'effort d'oscillation agit dans un plan qui passe, soit par le centre de gravité

en question, soit par le secteur spatial environnant directement ledit centre.

La même disposition vaut aussi bien pour la résultante de plusieurs générateurs d'oscillations agissant ensemble, que pour le plan radial, vertical

dans la plupart des cas, de l'oscillation (circulaire) à balourd.

Un mode d'exécution préférentiel de l'invention prévoit de combiner les oscillations circulaires à haute fréquence du générateur d'oscillations et les basses fréquences du tambour d'immersion, de manière telle que celles-ci soient en sens contraire Cette mesure vise à réduire fortement la rotation du cylindre de manière à protéger dans toute la mesure du possible les pièces sensibles, comme par exemple les transistors, contre les dommages mécaniques. il L'invention est plus précisément décrite à l'aide de quelques exemples présentés schématiquement Les figures qui suivent ont pour but d'illustrer une présentation, limitée à l'essentiel, du procédé et du dispositif selon l'invention; des éléments de construction connus, classiques pour l'homme de métier ne sont donc pas repris sur les dessins. La figure 1 représente en coupe longitudinale une cuve remplie d'électrolyte faisant partie d'une installation de traitement de surface de plaques à circuits imprimés, et la combinaison de l'oscillation vibratoire selon l'invention avec un dispositif de déplacement horizontal selon l'état de la

technique.

La figure 2 représente en section l'exemple d'application, selon la

figure 1.

La figure 3 représente le mode d'action fonctionnel d'un moteur à balourd pour la production des oscillations vibratoires selon l'invention,

destinées au dispositif selon la figure 1.

La figure 4 montre, en section longitudinale, une cuve remplie d'électrolyte d'une installation de traitement de surface de pièces produites en grande série, dans des cylindres d'immersion à rotation horizontale qui

exécutent des oscillations vibratoires en sens vertical.

La figure 5 représente une section du dispositif représenté à la figure 4. La figure 6 représente, de manière fonctionnelle, la commande

motorisée pour l'obtention d'une oscillation vibratoire selon la figure 4.

La figure 7 représente un groupe transportable de cylindres avec un

générateur d'oscillations intégré, en coupe longitudinale. La figure 8 représente le groupe de cylindres de la figure 7, en section

transversale. Les plaques 11, planes pour l'essentiel, sont constituées de matières isolantes sur lesquelles est rapporté un réseau de pistes conductives électriques sous forme de fines lames de métal pour former des circuits imprimés La partie principale des circuits imprimés est constituée par des plaques Il plaquées généralement sur les deux faces Les systèmes de contact présents sur les faces des plaques sont reliés électriquement par des trous de

forure 12.

Les parois des forures sont cuivrées sans courant, après sensibilisation avec des solutions de chlorure d'étain (II) ou de sel de palladium, dans une solution de réduction du cuivre, et sont ensuite renforcées galvaniquement de 2,5 à 5 lim environ dans un électrolyte de cuivre acide On procède ensuite à un cuivrage électrolytique des pistes conductives sur 20 rm d'épaisseur environ, pour obtenir une épaisseur de couche minimum de 15 tim dans les forures L'on doit veiller à obtenir un dépôt du cuivre aussi uniforme que possible dans les forures, de manière, d'une part, à garantir l'épaisseur de couche minimum exigée à tous les endroits et, d'autre part, à éviter des

finitions excessives, en raison de dépôts épaissis sur les bords des forures.

Lors du traitement de surface ultérieur, les excédents précipités par électrolyse, par exemple à base d'étain-plomb ou d'autres métaux, sont

utilisés.

Les modifications importantes des vitesses relatives qui se produisent, c'est-à-dire donc des plaquettes et des trous de forure, par rapport à l'électrolyte qui les entoure, générées par les oscillations vibratoires pulsées qui, selon l'invention, se poursuivent en succession rapide, provoquent des pénétrations forcées et par à-coups des forures L'échange forcé d'électrolyte sur les parois, y compris pour des trous de forure très restreints et très longs, s'opère efficacement, même dans leur domaine critique moyen Si l'on combine l'oscillation vibratoire selon l'invention avec le mouvement des plaquettes selon l'état de la technique, les vitesses relatives des deux systèmes s'additionnent et se soustraient, en fonction du sens du mouvement et de la position de la plaquette (à l'intérieur des deux points de retour des trajectoires relativement longues) Les augmentations et les diminutions brutales des' vitesses relatives résultantes pompent par à-coups les solutions de traitement, de manière alternative et continue, des deux extrémités des

trous de forure dans ceux-ci.

Les figures 1 et 2 illustrent la cuve 4 d'une installation pour le renforcement électrolytique de trous de forure 12 déjà métallisés chimiquement, et des circuits de courant sur les plaques Il Chaque plaque Il

se trouve entre deux séries d'anodes 6 qui lui sont associées.

Les plaques Il sont accrochées sur leur support 1 (châssis) et sont transportées dans l'ensemble de l'installation, sans séparation du support Aux

deux extrémités de la poutre horizontale 14, deux bras verticaux sont prévus.

L'un de ces bras se ramifie en T à son extrémité supérieure, de manière à

fournir un accrochage pour le chariot du dispositif de transport automatique.

Les bras verticaux ainsi que la poutre du support sont rassemblés dans un dé évidé en cône, qui s'adapte en tant que support 15 aux logements de support

coniques 16.

Le mouvement des plaques Il dans la cuve s'opère essentiellement de manière horizontale grâce à la combinaison selon l'invention des deux systèmes de mouvement suivants: 1 Le moteur électrique 7 qui est fixé à demeure sur la cuve 4 au moyen d'une console 8 sert d'organe moteur au système de mouvement selon l'état de la technique Le disque circulaire 9 est disposé excentriquement

sur l'arbre du moteur 7.

Le cadre rectangulaire horizontal 10 formé à partir de tubes carrés entoure la cuve 4 de tous les côtés et est supporté à coulissement par les quatre consoles fixées sur la cuve 4 Sur une face du cadre 10, deux segments perpendiculaires 28 sont prévus, qui sont adjacents au disque d'excentrique 9

de part et d'autre.

Lorsque le moteur 7 tourne, le cadre 10 se déplace dans le sens longitudinal de la cuve 4 La vitesse de rotation du moteur 7 détermine la fréquence à laquelle le cadre 10 exécute le mouvement linéaire horizontal de

va-et-vient, et l'excentricité du disque 9 l'importance de son amplitude.

Le mouvement s'opère selon une courbe sinusoïdale.

La fréquence, selon l'état de la technique, est supposée égale à 30

oscillations par minute, et l'amplitude à 15 mm.

Aux quatre coins du cadre rectangulaire 10 sont disposés quatre amortisseurs d'oscillations cylindriques 29, sur lesquels repose un deuxième cadre rectangulaire 30 Sur l'un des côtés du cadre 30, est fixé un générateur

d'oscillations 3 qui fait vibrer le cadre.

Un semblable générateur d'oscillations peut être un générateur de vibrations à balourd fonctionnant selon le schéma de la figure 3 Le rotor est disposé excentriquement sur l'arbre d'un moteur électrique et les forces de

déséquilibre engendrées sont transmises directement au cadre 30 à exciter.

Les amortisseurs 29 constitués par exemple de caoutchouc ont la propriété d'absorber de manière élastique les oscillations du cadre 30, et de maintenir

par conséquent ledit cadre 10 totalement à l'abri des vibrations.

Les forces de déséquilibre peuvent être ramenées d'une valeur maximum à zéro; l'intensité des oscillations transmises au cadre 30 peut

donc être réglée progressivement.

La figure 1 b illustre de manière schématique le mode de

fonctionnement du vibrateur à balourd 3 représenté sur la figure 1.

Le long de la cuve 4, trois paires de colonnes porteuses verticales se faisant face 32 sont disposées à des distances égales sur le cadre 10 pour

accueillir les châssis I avec les plaques immergées dans l'électrolyte.

La fréquence des oscillations au niveau des plaques Il est supposée égale à 30 Hz pour une amplitude de 1,5 mm Les vibrations sont transmises

du générateur d'oscillations 3 via le cadre 30 et le châssis 1 aux plaques 11.

La grande flèche A sur le cadre rectangulaire 10 symbolise le mouvement de va-et-vient selon l'état de la technique, la petite flèche B sur le cadre 30, par contre, symbolise l'oscillation vibratoire conforme à l'invention Les trajectoires essentiellement linéaires des deux modes de mouvement se déplacent verticalement par rapport aux plans des plaques à grande surface Il; elles sont donc dirigées parallèlement à l'axe longitudinal

des trous de forure 12 dans les plaques 11.

Les figures 4, 5 et 6 illustrent, grâce à l'exemple d'un tambour d'immersion hexagonal 2, une application des systèmes de mouvements

combinés selon l'invention.

Le tambour 2 tourne autour de son axe horizontal A-A dans la cuve 4 remplie d'électrolyte Le tambour 2 est fermé par un couvercle amovible 26 de manière à pouvoir introduire ou sortir le lot à traiter Un moteur à courant continu 33 pour le mouvement de rotation est disposé sur le support

23 du cylindre 2.

Le tambour 2 dispose d'une poutre transversale à laquelle il est suspendu et aux deux extrémités de laquelle un logement (dé évidé coniquement) est fixé Ces deux logements s'adaptent exactement aux deux dispositifs d'accueil (cylindriques aux extrémités coniques) qui leur sont associes. Le dispositif de génération de l'oscillation selon l'invention est fixé sur

l'extérieur de la cuve 4.

Le moteur électrique 34 assure la commande du système d'oscillation.

Prolongeant linéairement l'arbre du moteur, un arbre placé sous la cuve 4 est couplé à celui-ci Cet arbre est logé sur des paliers; deux disques

d'excentrique 35 sont fixés à leurs deux extrémités.

Les disques portent les bagues 36 dont le diamètre intérieur est suffisamment grand pour permettre aux disques d'excentrique 35 de tourner à l'intérieur de celles-ci, de manière telle que la bague 36 puisse monter et descendre verticalement La bague 36 se trouve à l'extrémité inférieure de la tige perpendiculaire 37, à l'extrémité supérieure de laquelle est disposée la pièce d'accueil pour le support de tambour Cette tige coulisse verticalement

vers le haut et vers le bas via les deux paliers 38 sur la cuve 4.

La figure 6 illustre le mécanisme selon lequel les oscillations vibratoires selon l'invention sont produites dans le cas d'application concret illustré ici Le moteur 34 entraîne l'arbre avec les disques d'excentrique 35, et les tiges 37 montent et descendent successivement et rapidement Les supports cylindriques oscillant en même temps transmettent le mouvement

aux tambours d'immersion accrochés à ceux-ci.

Le tambour d'immersion soumis à des vibrations importantes transmet,

pour sa part, les oscillations à la charge 21 qui s'y trouve.

Le mouvement de rotation du cylindre 2 est indiqué par la flèche R, les oscillations vibratoires alternatives le sont par la double flèche V Selon l'invention, chacune des pièces fabriquées en grande série de la charge 21 exécute donc des mouvements résultants, dont les deux composantes sont le

mouvement de rotation connu et l'oscillation vibratoire selon l'invention.

Les figures correspondantes 7 et 8 illustrent un agrégat de tambours d'immersion dans une forme d'exécution particulièrment préférée de l'invention. Le tambour d'immersion 2 et la charge 21 qui s'y trouve sont agencés dans une unité transportable fonctionnelle autonome, qui est transportée avec un générateur d'oscillations intégré 3, depuis un poste de traitement d'une installation de traitement de surface vers le poste suivant par le mécanisme

de transport de l'installation.

Le tambour d'immersion 2 complètement fermé tourne autour de son axe longitudinal horizontal A-A Le couvercle 26 ferme l'ouverture du cylindre d'immersion 2 pour le chargement ou le déchargement de la charge

21.

Le groupe d'éléments oscillants avec le cylindre d'immersion 2 et le générateur de vibrations à balourd 3 repose de manière amortie sur les

ressorts hélicoïdaux 5.

Le centre de gravité 5 de la masse totale du système vibrant se trouve

sur l'intersection verticale des plans passant par les points M-N et P-Q.

L'intersection passe par la position de repos stationnaire du système oscillant.

La fréquence circulaire du générateur de vibrations à balourd 3 est caractérisée par le symbole N et la fréquence de rotation du tambour d'immersion 2 par N Des considérations analogues à l'exemple d'exécution de l'invention selon les figures 7 et 8 s'appliquent entièrement, selon l'invention, dans le cas o, en lieu et place du tambour d'immersion 2, on intègre un châssis 1 avec,

par exemple, des plaques 11 pour circuits imprimés.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour l'échange continu des solutions aqueuses pendant le traitement de surface chimique ou électrolytique au niveau des surfaces, ainsi en particulier que dans des creux de surfaces restreints (essentiellement dans des trous), de pièces d'oeuvre à grande surface, considérées tant individuellement que de manière séparée sous forme d'amas en vrac (charges) en métal ou en matière synthétique, par des oscillations périodiques régulières des porte-pièces contenant les pièces d'oeuvre en question, caractérisé en ce que, immergées dans les solutions, les a) pièces d'oeuvre ( 11, 21) à grande surface, en particulier des plaques Il aux surfaces planes, accrochées verticalement ou horizontalement, et destinées à des circuits imprimés avec de nombreux trous débouchants de forure, sont fixées rigidement sur des châssis ( 1) associés, ou les pièces d'oeuvre immergées séparées, sont introduites en vrac comme charge ( 21) de pièces de série, dans des tambours d'immersion ( 2) complètement fermés de toutes parts, formant des récipients, et pouvant tourner autour de leur axe longitudinal A-A essentiellement horizontal, avec leurs b) porte-pièces ( 1, 2), fixés rigidement sur les châssis ( 1), ou séparés de l'intérieur des tambours d'immersion ( 2), exécutant des oscillations vibratoires pulsées à succession rapide, dans les solutions de traitement, dont les fréquences (circulaires) sont supérieures à 1 Hz et dont c) les amplitudes (de débattement, oscillation) sont inférieures à mm.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences des oscillations vibratoires se situent dans un ordre de grandeur de Hz, et les longueurs moyennes de parcours des amplitudes correspondantes

sont inférieures à 2 mm.

3 Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les

pièces d'oeuvre planes, à grande surface, immergées verticalement ou horizontalement dans les solutions de traitement, essentiellement des plaques ( 11) destinées à des circuits imprimés, dotées de forure, sont soumises à des oscillations vibratoires dont les trajectoires périodiques, dépendant de l'amplitude, passent par des plans substantiellement perpendiculaires aux plans

des pièces d'oeuvre ( 11).

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé

en ce que les oscillations vibratoires des tambours d'immersion ( 2) se déplacent dans des plans de mouvement qui sont perpendiculaires par rapport -

l'axe longitudinal A-A du tambour d'immersion ( 2).

Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé

en ce que les trajectoires des oscillations vibratoires sont rectilignes et ont

une direction tant verticale qu'horizontale.

6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que le porte-pièces ( 1, 2) et les pièces d'oeuvre qui lui sont associées ( 11, 21) exécutent une oscillation stationnaire avec balourd (-circulaire-) dont les trajectoires circulaires planes se déplacent dans des plans radiaux, avec un rayon (portée, largeur d'oscillation) inférieur à 10 mm et avec une fréquence circulaire (vitesse angulaire) supérieure à 1 Hz, autour de la position de repos statique du sytème vibrant qui comprend le porte-pièces ( 1, 2) et les pièces

associées ( 11, 21).

7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que le système, constitué du porte-pièces ( 1, 2) et des pièces d'oeuvre

associées ( 11, 21) exécute un mouvement d'oscillation par à-coups.

8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé

en ce que les pièces planes à grande surface ( 11), disposées sur les châssis ( 1), exécutent une oscillation combinée qui est constituée de deux oscillations préférentiellement simultanées, différentes et indépendantes l'une de l'autre, avec des trajectoires se recoupant, l'oscillation combinée en question se composant a) d'une première oscillation vibratoire dite primaire de fréquence (circulaire) très élevée, supérieure à 1 Hz, avec de très petites amplitudes (portée, largeur d'oscillation) inférieures à 10 mm et b) d'une deuxième oscillation dite secondaire de très faible fréquence,

inférieure à 1 Hz, avec de très grandes amplitudes supérieures à 10 mm.

9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé

èn ce que les charges ( 21) de pièces de série contenues en vrac dans les tambours d'immersion ( 2) exécutent une oscillation combinée qui est constituée de deux oscillations préférentiellement simultanées, différentes et indépendantes l'une de l'autre, avec des trajectoires se recoupant, l'oscillation combinée en question se composant a) d'une première oscillation combinée dite primaire de fréquence (circulaire) très élevée, supérieure à 1 Hz, avec de très petites amplitudes (portée, largeur d'oscillation) inférieures à 10 mm et - b) d'une deuxième oscillation de rotation dite secondaire, préférentiellement continue, du tambour d'immersion ( 2), autout de son axe longitudinal A-A essentiellement horizontal (par exemple, avec une fréquence circulaire de 8 tours/minute).

10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux composantes qui forment l'oscillation combinée, à savoir l'oscillation circulaire à haute fréquence du générateur d'oscillations et l'oscillation

circulaire de basse féquence du tambour en rotation, sont de sens contraire.

11 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge ( 21) contenue dans

le tambour d'immersion ( 2) comme porte-pièces se compose d'un conglomérat en vrac de pièces de série séparées, dont la forme extérieure correspond approximativement à celle d'un prisme longitudinal de section irrégulière, le tambour d'immersion en question ( 2), susceptible de tourner autour de son axe longitudinal A-A, est un récipient cylindrique ou prismatique régulier essezntiellement, fermé de toutes parts, avec des parois perforées ( 25), et est pourvu d'une ouverture fermable au moyen d'un couvercle amovible ( 26), dans la paroi du tambour, pour le chargement et le déchargement de la charge

( 21).

12 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs générateurs

d'oscillations ( 3) sont disposés avec les différents porte-pièces, c'est-à-dire sur les différents châssis ( 1), par exemple pour des plaques ( 11), ou demanière inséparable sur certains des tambours d'immersion ( 2), ou sont fixés

rigidement par des moyens mécaniques sur ceux-ci.

13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le tambour d'immersion ( 2) est un élément d'un agrégat qui, en tant qu'unité fonctionnelle, est transportable d'un poste de traitement d'une installation de traitement de surface en direction du poste suivant, et se compose essentiellement du groupe d'éléments du tambour d'immersion ( 2) avec son support ( 23) et du générateur d'oscillations ( 3) fixé sur le support ( 23), le groupe d'éléments en question, assemblé rigidement par des moyens mécaniques, reposant élastiquement par quatre amortisseurs d'oscillations ( 6) préférentiellement sur un cadre support ( 24), préférentiellement horizontal, lequel, de son côté, repose sur le bord renforcé supérieur de la cuve ( 4)

contenant la solution de traitement.

14 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 et 12,

t 2665842 caractérisé en ce que le châssis ( 1) fait partie d'un agrégat qui en tant qu'unité fonctionnelle est transportable d'un poste de traitement d'une installation de traitement de surface vers le poste suivant, et se compose essentiellement du groupe d'éléments d'un cadre vertical ou horizontal pour l'accrochage des pièces d'oeuvre planes ( 11), préférentiellement à grande surface, sur leur support ( 13) et du générateur d'oscillations ( 3) fixé sur le support ( 13), le groupe d'éléments en question, assemblé rigidement par des moyens mécaniques s'appuyant élastiquement sur une poutre ( 14), préférentiellement horizontale, qui, pour sa part, repose sur le bord renfocé

supérieur de la cuve ( 4) contenant la solution de traitement.

Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement pour l'agrégat transportable à châssis ou à tambour est stationnaire, c'est-à-dire fixé à demeure sur le bord renforcé supérieur de

la cuve contenant la solution de traitement.

16 Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs générateurs d'impulsions ( 3) sont disposés entre deux ou plusieurs

amortisseurs d'oscillations ( 5).

17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 16,

caractérisé en ce que l'effort d'oscillation d'un générateur d'oscillations ( 3) ou la résultante des efforts d'oscillation de plusieurs générateurs d'oscillations ( 3) passe par le centre de gravité (S) de la masse totale du groupe d'éléments suspendus élastiquement d'un agrégat de tambours d'immersion ou de châssis, et des pièces d'oeuvre ( 11, 21) qui s'y trouvent, ou par le secteur spatial

directement environnant dudit centre de gravité (S).

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications Il à 16,

caractérisé en ce que les plans radiaux essentiellement verticaux de l'oscillation circulaire (à balourd) passent par le centre de gravité de la masse totale (S) du groupe d'éléments suspendus élastiquement d'un agrégat de tambours d'immersion ou de châssis, et des pièces d'oeuvre ( 11, 21) qui s'y

trouvent.