JP4177902B2 - Apparatus for electrolytically treating a plate-shaped workpiece and method for electrically shielding the edge range of the workpiece during electrolytic treatment - Google Patents

Apparatus for electrolytically treating a plate-shaped workpiece and method for electrically shielding the edge range of the workpiece during electrolytic treatment Download PDF

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Description

本発明は、プレート形状の被処理物を電気分解的に処理するための装置に関し、並びに被処理物のエッジ範囲を電気的に遮蔽するための方法に関する。好ましくは上記装置と上記方法とは、導体プレート(プリント配線回路基板等)や導体箔の電気メッキやエッチングの場合に被処理物が通過の際に水平に又は垂直に整列される連続設備配置において用いられる。
連続電気メッキ設備配置において一般的に種々の幅の被処理物が作り出される。当該設備配置における陽極は、最も幅広いプレートや箔でも問題なく処理可能なように寸法決めされなければならない。この状況において比較的狭いプレート又は箔が上記設備配置で被処理物の搬送方向に対し横向きでガルヴァーニ作用を受ける(電気メッキされる)ならば、そのエッジ範囲において電場線が集中するので、中央部よりも当該エッジ範囲において相当に厚めの金属層が作り出される。通常、金属層の厚みに対する所定の許容度が設定され、その結果、金属化されたプレートや箔の上の実際に使用可能な範囲がその全幅に対しても小さいこととなる。導体プレートや導体箔の製造の際に、当該プレートや箔の後続する処理加工の際の要求に由来する金属層の厚みに対して僅かな許容度のみが容認されるにすぎない。更に、導体プレートは一般に高価な材料に関わっている。それ故、利用物(ブランク/素材片,Nutzen)とも称されるガルヴァーニ作用を受けた生の導体プレートの最大利用を達成するのが望ましい。それ故、均一な層厚が導体プレート乃至導体箔のエッジ範囲にまで達成される。電気メッキされるべき対象物のエッジ範囲における層厚に影響を及ぼすための公知のやり方は、電気的に非伝導性のスクリーンを用いてこのエッジ範囲での電気的遮蔽にある。
DE-P 3937926 C2において、特に導体プレートの処理のために電気メッキ設備配置での力線を遮断するための装置が記載されている。そこに含まれた図2及び3においてスクリーンが示されており、これは、それ自体個々に調整可能な複数の部分スクリーンを備えて構成されている。軸線まわりに部分スクリーンを回転することによって、各個々の部分スクリーンの遮蔽効果は増加し、また減少する。個々のスクリーンが十分に狭く、それ故、これらのスクリーンが十分に多数ある場合、エッジ覆いは最適に設定可能である。
しかしながら、大目に見なければならない欠点は、実際に遮蔽されないはずの導体プレートの範囲にわたって残留遮蔽が残ることである。更にこの装置を構造的に実現するための経費は相当である。それ故に、上記公報における図4に示されたように、被処理物のエッジ範囲と陽極との間の平坦なスクリーンが実用上好ましい。しかしながら、スクリーンのこの配置では、最適な或る輪郭状のスクリーニングが可能でなく、求められる層厚許容度が素材片での比較的大きなエッジ範囲において達成不可能である。更にこの配置でも大きな技術的実現経費が欠点である。
電気メッキ操作は強い構造を必要とする。それ故、JP-A-62/151593から公知のものと同様の平坦でずらすことが可能なスクリーンが実用上好結果であることが証明された。ここで用いられたスクリーンは被処理物のエッジ範囲と陽極の間で直線状に作用する駆動装置によって変位される。
このように平坦に形成されたスクリーンは、スクリーンによる被処理物の覆いに依って且つスクリーンと陽極若しくは被処理物の表面の間の間隔に依って、被処理物のエッジ範囲での力線の密集度を減少する。陽極と被処理物の間隔並びに陽極と陰極の電流密度はまた電解処理にとって重要である。電解処理の間のスクリーンの位置は、これらのパラメータに基づいて折衷状態を構成し、その結果、最適なスクリーニングが複雑な実験において決定されなければならない。目的は、高い電流密度の場合にエッジを焼くことなく、許された許容度の範囲で大きな使用範囲を達成することである。微細な導体プレートで平均的な電流密度の場合において、使用可能でないエッジは実用上約30mmの幅を有する。15A/dm2までの電流密度の場合、このスクリーンでの使用可能でないエッジは既に約50mmの幅を有する。
US-A-3862891に、電気メッキフレームと陽極、並びに物品担体に据え付けられた電気メッキされるべき対象物に沿って力線の密集度を均一化するための電気的に不伝導性の遮蔽スクリーンを有する電気メッキ装置が記載されている。上記遮蔽スクリーンは、側壁に固定され適当なガイドでネジ締めされて上記装置としっかりと結合された多数のスクリーン部分を備えて構成される。当該スクリーン部分は互いに平行に且つ電気メッキされるべき対象物と陽極に対し平行に向けられる。当該スクリーン部分は、電気メッキされるべき対象物と陽極の間の空間に部分的に突出し、その際、陽極の近くに位置したスクリーン部分は電気メッキされるべき対象物の近くに位置したスクリーン部分よりも更に突出する。この装置で一様な電気メッキ層の厚みが電気メッキフレームの平面において達成可能であることが述べられる。
この装置で、被処理物のできる限り狭いエッジ範囲でのみ金属層厚の設定された許容度が達成されず、被処理物の残りの表面が全ての位置で金属層厚の均一性のための要求を満たすので、異なる外寸の被処理物を電解的に最適なように処理することは可能でない。僅かな準備期間を可能にするためには連続的な操作/運転が特に望ましい。
それ故、本発明の課題は、従来技術の欠点を回避し、特にプレート形状の被処理物を電気分解的に処理するための装置を提供することにある。この装置を用いて上記プレート乃至箔が連続的に電解処理可能である。上記装置は同時に処理されるべきプレート乃至箔の表面で金属層厚の一様な分布を達成するために、いつでも迅速に自動的に、または場合によっては手動で、上記プレート乃至箔の変化するフォーマット/幅に適合させることができる。連続操作/運転の間、所定の層厚許容度が維持できないプレート乃至箔のエッジ範囲はできるだけ小さくされるべきである。しかしながら、更にまたプレート乃至箔を短い処理時間で電解することができ、その結果、上記装置で単位時間当たりの被処理物の高い処理量(スループット)を可能にするために、できる限り高い電解電流を用いることが求められる。大きな電解電流ですら、被処理物上の金属層の厚みは常にエッジ範囲までできる限り均一に維持されるべきである。
この課題は請求項1に係る電解処理装置によって、及び請求項9に係る電気遮蔽方法によって解決される。
本発明に係る装置は、被処理物が搬送の実質的に水平な方向における搬送平面で案内可能に通される連続設備配置(システム)を実質的に構成する。この連続設備配置に、搬送平面に向かって実質的に平行に対向する対抗電極が配置され、並びに搬送平面と対抗電極の間に、被処理物のエッジ範囲において高い電流密度場(Stromdichtefelder)を遮蔽するためのスクリーンが配置される。当該スクリーンは各々実質的に互いに平行に配設された少なくとも2つの平坦部分の形状をしており、スクリーンの一方の部分は搬送平面に対向するように配設され、他方の部分は対抗電極に対向するように配設されている。スクリーンは、実質的に搬送平面に対し平行に且つ実質的に搬送方向に対し横向きに延びるような方向において変位可能なように取り付けられる。
更に、連続設備配置は電解処理のために求められる更なる特徴、例えば処理液体を収容するための容器、場合によってはノズル、液体を個々のユニットに移送するためのポンプと配管、上記設備配置を通して被処理物を搬送するための駆動ユニット及び上記設備配置において保持するための案内要素並びに電源、電極と被処理物のための接触要素及び電流供給線を有する。
本発明に係る方法は、連続設備配置においてプレート状の被処理物の電解処理の間にそのエッジ範囲を電気的に遮蔽するために用いられる。
上記装置と方法とは、とりわけ導体プレート(プリント配線回路基板等)や導体箔の電解処理に適する。被処理物は電解によって金属化(金属被覆)されるか、エッチングされうる。一方の場合において、被処理物は陰極として連結され、対抗電極が陽極として連結される。他方の場合において、被処理物と対抗電極とは入れ替えられた極性で連結される。
本発明の好適な実施形態は従属請求項に記載されている。
搬送平面に直接的に対向するスクリーンの部分は、被処理物のエッジの方へ間隔bだけスクリーンの他の部分から引っ込められるように配設される。それによって力線の集中に対する被処理物のエッジ範囲の非常に効果的な遮蔽が可能となる。スクリーン部分のそのような引っ込み配置(互い違いに段状とする配置)なしでは、金属層厚の最適な一様分布を達成することは可能でない。
それぞれ処理されるべきプレート乃至箔の変化するフォーマットにスクリーン配置を特に良好に適合するために、スクリーンの平坦部分は互いに無関係にずらす(変位する)ことが可能なように取り付けられうる。陽極と移動する被処理物の位置に対して予め決定されるべきスクリーン部分の位置によって、スクリーン部分のそれぞれの位置が決定され、そのようなフォーマットの通過の際に調整される。
特に、上記間隔bは適当な構造要素によって調整可能である。好ましくは対抗電極と搬送平面に対する平坦部分の間隔もまた互いに無関係に調整可能である。
上記間隔b並びに対抗電極、搬送平面と平坦部分の間隔の自動調整のために、例えば制御されたモータ駆動装置が備えられ、これによってスクリーンが変位可能である。
好適な実施形態において、平坦部分は、被処理物や対抗電極と同時に向き合い得るようなエッジ範囲を有する。その際、このエッジ範囲は開口及び/又は縁に凹部を有する。
比較的狭い素材片も効率的に処理することができるために、狭い被処理物でもエッジ範囲において確実に遮蔽されうるように、平坦部分は搬送方向に対し横向きに見て幅広に作られるようになっている。
一般的に、好ましくは搬送平面の両側に配設された対抗電極は、比較的長い連続設備配置の場合に、電極の単独のスイッチオフを保証するために、搬送方向に関して見て多数の部分セグメントに分けられる。これは被処理物が向かい合って位置していない対抗電極に対する電流の流れを避けるために必要である。これら部分セグメントで電流の流れを遮断することができないならば、エッジ範囲での電流密度はプレートや箔の前縁で増加して、そこで金属層が求められる許容度の範囲外の厚みで析出することとなる。好ましくは、本発明に係るスクリーンは対抗電極のそのようなセグメント化(セグメントに分けること)の際に搬送方向で見て、対抗電極の部分セグメントの長さに対応する長さを有する。
本発明を以下に図1〜3に基づいて詳細に記載する。
図1a:二重スクリーンを通る断面図とそれによって得られた層厚パターン;
図1b:二重スクリーンの平面図;
図2:スクリーンの種々の平坦部分のエッジ範囲の平面図;
図3a:従来技術に係る遮蔽スクリーンなしでの電気メッキ設備配置の概略的な横断面図とそれによって得られた層厚パターン;
図3bと3c:従来技術に係るスクリーン設備配置を通る概略的な横断面図とそれによって得られた層厚パターン。
従来技術に係る遮蔽スクリーンなしの電気メッキ設備配置の場合でのプレート状の被処理物上の通例得られる層厚パターンが図3aに示されている。唯一のスクリーン部分を備えた公知のスクリーン設備配置を用いた場合の、対応するパターンが図3bと3cに再現されている。
図3aは、電気メッキ後の例えば導体プレートの遮蔽されていないエッジの層厚dを示す。素材片の中央範囲においてd=1の相対的な層厚が、実際上例えば0.03mmの層厚で、達成される。同時にこの層厚は所望の層厚を構成する。陽極2に対する被処理物1、例えば導体プレートの位置は横断面で搬送方向に対し横向きに示される。図面の範囲外の範囲3に、導体プレートの不図示の電気接触部が位置する。連続電気メッキ設備配置における導体プレートのための搬送・案内手段はまた図面に示されない。
導体プレートの下側での層厚パターンが上側でのパターンに対して鏡像の関係にあるので、唯一の陽極が一方の側に示される。陽極/陰極間隔、即ち、陽極表面の被処理物の表面に対する隔たりは連続電気メッキ設備配置の場合、実際上約60mmから約120mmになる。ここに概略的にスケッチされた層厚パターン4は先ず導体プレートの側縁(側方エッジ)5からの相対的な間隔a=1で相対的な予定層厚(所望層厚、Soll-Schichtdicke)d=1を達成する。電気力線は、導体プレートを越えて突出する陽極表面から延びる力線密度のためだけでなく、局所的な電流密度が導体プレートでの範囲に設定されるためにも、導体プレートの側縁で集中する。それ故、そこで望ましくない「層厚下降」7がd=1より少ない相対的な厚みで形成される。最大の層厚は本例の場合、導体プレートの側縁に直接的に形成される。所謂焼け現象(陰極電流密度が高すぎる場合に一般的に形成される粒状の金属層)を避けるために、このピーク電流密度は、そのような焼け現象が生じる限界電流密度より下でなければならない。それ故、対応して低い平均電流密度が電気メッキ操作のために調整(設定)されなければならない。
図3bに電気メッキ設備配置が概略的に示されており、当該設備配置は陽極2の近傍に変位可能に配置された平坦なスクリーン8を有する。しかしながら、このスクリーンを用いることによって、層厚の基礎パターンに変化は生じない。この場合においてまた、スクリーンの使用なしよりも小さいとはいえ、「層厚下降」が生じる。ただ、この下降の弱い形成によって、導体プレート素材片の使用可能な範囲は大きくなる。
図3cに係る設備配置の場合において、使用可能な範囲は図3bにしたがう設備配置の場合とほぼ同じ大きさである。ここで、スクリーン8は被処理物1の表面の近くに配置されている。導体プレートに対する間隔が僅かになるにつれて、スクリーンエッジ9は益々力線を集中するように導体プレートに作用する。それ故、層厚盛り上がり10がこの位置で生じる。この盛り上がりは導体プレートの側縁5にまで続く。導体プレートからのスクリーンのこの間隔でも、導体プレートの使用可能な範囲は図3bにしたがう設備配置の場合よりも大きくない。
これとは反対に、図1aの上部分に、本発明に係る二重スクリーン11が横断面で示される。これは、対抗電極に直接的に対向する(陽極近くの)平坦部分12と、被処理物に直接的に対向する(陰極近くの)平坦部分13とを備えてなっている。両方の平坦部分は好ましくはプラスチックでなる構造要素14によって互いに連結されている。これら構造要素は、お互いの、且つ陽極と陰極に対するスクリーン部分12,13の場所におけるそれらの位置の変更を可能とする。これは、両方の平坦部分の間の間隔15並びに両方のスクリーン部分の前縁16,17の位置が調整可能であることを意味する。それ故、部分13を越えるスクリーン部分12の突出長さ18(間隔b)が設定可能である。二重スクリーン11は搬送方向に対し横向きにずれることができるように軸受19に支承されている。
当然ながら、お互いのスクリーン部分の相対的な設定のための他の構造的な解決も選択可能である。
スクリーンパラメータが正しく設定された場合、二重スクリーン11が「層厚下降」7と層厚盛り上がり10をほぼ完全に補償する(図1aでの下側の図部分参照)。調整可能なスクリーンパラメータは、間隔15、突出長さ18(間隔b)及び陽極と被処理物の間の間隔における二重スクリーンの位置である。
陽極に対する陽極に近いスクリーン部分12の間隔と被処理物に対する陰極に近いスクリーン部分13の間隔とは連続設備配置の組み立て後に目的に合致してもはや変更されないので、間隔15と突出長さ18(間隔b)の調整は一般的に操作乃至運転開始に際して単に手動で実施されなければならない。不図示の制御可能な駆動装置は、搬送方向に対し横向きの二重スクリーン11及び/又は対抗電極に直接対向するスクリーン部分12の動き20を生じる。
一定の幅を有した導体プレート素材片だけが加工処理される場合、導体プレートのエッジ範囲における所定の覆い21を得るために、スクリーンが単に一度手動で設定されることを必要とする。
しかしながら、導体プレートの幅が定常的に変化する場合、導体プレート覆いは好ましくは公知の制御・駆動手段を備えたモータ駆動装置で設定される。
搬送方向に対し横向きのスクリーンの幅は、少なくとも最狭の導体プレート素材片でも十分なエッジ覆いが可能であるような程度でなければならない。
基本的に、スクリーン12,13が互いにしっかりと結合されず、個々に単独で搬送方向に対し横向きに変位することも可能である。これは、電気メッキ設備配置において或る被処理物から他のもので大きな電流密度差が生じる時に特に有利である。そして陰極に近いスクリーン部分13はエッジの焼け現象の回避のために最適なように設定可能である。
図1bにおいて更に二重スクリーン11が平面図でプリント配線回路基板1の方に見て示される。二重スクリーンの間にスクリーンの保持のための軸受19が配置され、同時に陽極を担持する。陽極はセグメントに分けられ、互いに電気的に絶縁されて、それでこれらは被処理物が搬送方向に連続設備配置に入れられる際に個々にスイッチオンされ、被処理物が上記設備配置から出る際にスイッチオフされうる。この機能は刊行物DE-P 3939681 A1に記載されている。この刊行物が参照される。二重スクリーンの必要な長さ22は目的に適って陽極セグメントの幅に依存する。被処理物の搬送方向は矢印23によって示される。
図2において、平坦部分12,13の所定の実施形態に対する例が再現される。スクリーン部分の前範囲に目打ちすることによって、エッジ効果が幾らか減少する。前縁16,17での凹部の形成はまた、金属層の一様な分布をもたらす。そのような目打ち及び/又は凹部の付け加えは細かな調整に良好に適する。
本発明に係るやり方の全ては共に、微細な導体技術においても、導体プレート素材片の使用可能な範囲を実用上導体プレートエッジで少なくとも12mmにまで達することをもたらす。更なる細かな調整が両方の平坦なスクリーン12,13の間に第3のスクリーン部分を配置することによって達成可能である。この追加的なスクリーン部分の装着は、唯一の均一の幅を有した導体プレート素材片が連続設備配置において加工処理される場合、特に有利で僅かな費用に結び付く。変化するフォーマットにスクリーン部分の位置を適合するためのモータ駆動装置がこの場合には省略される。
開示された特徴の全て並びに開示された特徴の組み合わせは、それらが公知であると明示して示されない限り、本発明の対象(サブジェクトマター)である。
参照番号リスト:
1 被処理物(例えばプリント配線回路基板)
2 対抗電極(例えば陽極)
3 接触範囲
4 層厚パターン
5 導体プレートエッジ
6 突出する対抗電極範囲
7 「層厚下降」
8 従来技術にしたがう単一スクリーン
9 単一スクリーン8の前縁
10 層厚盛り上がり
11 二重スクリーン
12 対抗電極に直接的に対向する(陽極に近い)スクリーン部分
13 被処理物に直接的に対向する(陰極に近い)スクリーン部分
14 スクリーン部分12,13を調整するための構造要素
15 スクリーン部分12,13の間の間隔
16 スクリーン部分12の前縁
17 スクリーン部分13の前縁
18 被処理物に対向するスクリーン13を越えて対抗電極に対向するスクリーン12の突出幅(間隔b)
19 二重スクリーンを保持するための軸受
20 スクリーンの動き
21 導体プレート覆い
22 スクリーン長さ
23 搬送方向
The present invention relates to an apparatus for electrolytically processing a plate-shaped workpiece, and to a method for electrically shielding an edge area of the workpiece. Preferably, the apparatus and the method are arranged in a continuous equipment arrangement in which a workpiece is horizontally or vertically aligned when passing through in the case of electroplating or etching a conductor plate (printed circuit board, etc.) or conductor foil. Used.
In a continuous electroplating equipment arrangement, workpieces of various widths are generally created. The anode in the installation must be dimensioned so that it can be processed without any problems with the widest range of plates and foils. In this situation, if the relatively narrow plate or foil is subjected to galvanic action (electroplating) in the above-mentioned arrangement of the equipment in a direction transverse to the conveying direction of the object to be processed, the electric field lines are concentrated in the edge range. Rather a thicker metal layer is created in the edge range. Usually, a predetermined tolerance for the thickness of the metal layer is set, so that the actual usable range on the metallized plate or foil is small for its full width. In manufacturing a conductor plate or foil, only a small tolerance is allowed for the thickness of the metal layer resulting from the requirements for subsequent processing of the plate or foil. Furthermore, conductor plates are generally associated with expensive materials. Therefore, it is desirable to achieve maximum utilization of raw conductor plates subjected to galvanic action, also referred to as utilization (blank / material piece, Nutzen). A uniform layer thickness is therefore achieved up to the edge range of the conductor plate or conductor foil. A known way to influence the layer thickness in the edge area of the object to be electroplated is in the electrical shielding in this edge area using an electrically non-conductive screen.
DE-P 3937926 C2 describes a device for interrupting the field lines in an electroplating installation, particularly for the treatment of conductor plates. The screen is shown in FIGS. 2 and 3 included therein, which is configured with a plurality of partial screens which are themselves individually adjustable. By rotating the partial screen around the axis, the shielding effect of each individual partial screen is increased and decreased. If the individual screens are sufficiently narrow and therefore there are a sufficient number of these screens, the edge covering can be set optimally.
However, a disadvantage that must be viewed broadly is that residual shielding remains over the area of the conductor plate that should not actually be shielded. Furthermore, the costs for implementing this device structurally are substantial. Therefore, as shown in FIG. 4 in the above publication, a flat screen between the edge range of the workpiece and the anode is practically preferable. However, with this arrangement of screens, an optimal certain contour screening is not possible and the required layer thickness tolerance is not achievable at a relatively large edge area on the blank. In addition, this arrangement has the disadvantage of high technical realization costs.
Electroplating operations require a strong structure. Therefore, from JP-A-62 / 151593, a flat and displaceable screen similar to the known one proved to be a practical result. The screen used here is displaced by a driving device acting in a straight line between the edge range of the workpiece and the anode.
The screen formed flat in this way depends on the coverage of the workpiece by the screen and depending on the distance between the screen and the anode or the surface of the workpiece, the lines of force in the edge range of the workpiece. Reduce congestion. The distance between the anode and the workpiece and the current density of the anode and cathode are also important for the electrolytic treatment. The position of the screen during the electrolysis process constitutes a compromise based on these parameters, so that optimal screening must be determined in complex experiments. The aim is to achieve a large range of use within the allowed tolerances without burning edges at high current densities. In the case of an average current density with a fine conductor plate, the unusable edge has a practical width of about 30 mm. For current densities up to 15 A / dm 2, the unusable edge on this screen already has a width of about 50 mm.
US Pat. No. 3,862,891 discloses an electroconductive frame and an anode, as well as an electrically non-conductive shielding screen for equalizing the density of field lines along the object to be electroplated mounted on an article carrier An electroplating apparatus is described. The shielding screen comprises a number of screen parts fixed to the side wall and screwed with suitable guides to be firmly connected to the device. The screen portions are oriented parallel to each other and parallel to the object to be electroplated and the anode. The screen part partially projects into the space between the object to be electroplated and the anode, where the screen part located near the anode is the screen part located near the object to be electroplated Project even more than. It is stated that with this apparatus a uniform electroplating layer thickness can be achieved in the plane of the electroplating frame.
With this apparatus, the set tolerance of the metal layer thickness is not achieved only in the narrowest possible edge range of the workpiece, and the remaining surface of the workpiece is not uniform for the metal layer thickness at all positions. Since the requirements are met, it is not possible to treat the workpieces of different outer dimensions in an optimum electrolytic manner. Continuous operation / running is particularly desirable to allow a short preparation period.
It is therefore an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and in particular to provide an apparatus for the electrolytic treatment of plate-shaped workpieces. The plate or foil can be continuously subjected to electrolytic treatment using this apparatus. The apparatus can be used to change the format of the plate or foil, either quickly, or in some cases manually, to achieve a uniform distribution of the metal layer thickness on the surface of the plate or foil to be processed simultaneously. / Can be adapted to the width. During continuous operation / running, the edge range of the plate or foil where the predetermined layer thickness tolerance cannot be maintained should be as small as possible. However, it is also possible to electrolyze plates or foils in a short processing time, so that as high an electrolysis current as possible is possible in order to enable a high throughput (throughput) of the object to be processed per unit time in the above apparatus. Is required to be used. Even with a large electrolysis current, the thickness of the metal layer on the workpiece should always be kept as uniform as possible up to the edge range.
This problem is solved by the electrolytic treatment apparatus according to claim 1 and by the electrical shielding method according to claim 9.
The apparatus according to the present invention substantially constitutes a continuous equipment arrangement (system) through which an object to be processed passes through a conveyance plane in a substantially horizontal direction of conveyance. In this continuous equipment arrangement, counter electrodes facing substantially parallel to the transfer plane are arranged, and a high current density field (Stromdichtefelder) is shielded between the transfer plane and the counter electrode in the edge range of the workpiece. A screen is arranged for Each of the screens has the shape of at least two flat portions disposed substantially parallel to each other, one portion of the screen being disposed to face the transport plane, and the other portion serving as a counter electrode. It arrange | positions so that it may oppose. The screen is mounted to be displaceable in a direction that extends substantially parallel to the transport plane and substantially transverse to the transport direction.
Furthermore, the continuous equipment arrangement is further required for electrolytic treatment, such as a container for containing the processing liquid, possibly a nozzle, a pump and piping for transferring the liquid to the individual units, through the equipment arrangement described above. A drive unit for transporting the object to be processed, a guide element for holding in the above-described equipment arrangement, a power source, a contact element for the electrode and the object to be processed, and a current supply line.
The method according to the invention is used to electrically shield the edge area during the electrolytic treatment of plate-like workpieces in a continuous installation.
The above apparatus and method are particularly suitable for electrolysis of conductor plates (printed circuit boards, etc.) and conductor foils. The workpiece can be metallized (metallized) by electrolysis or etched. In one case, the workpiece is connected as a cathode and the counter electrode is connected as an anode. In the other case, the object to be treated and the counter electrode are connected with the exchanged polarity.
Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
The portion of the screen that directly faces the transport plane is arranged to be retracted from the other portion of the screen by a distance b toward the edge of the workpiece. This enables a very effective shielding of the edge range of the workpiece against the concentration of the field lines. Without such a retraction arrangement of the screen portion (alternate stepping arrangement), it is not possible to achieve an optimal uniform distribution of the metal layer thickness.
In order to adapt the screen arrangement particularly well to the changing formats of the plates or foils to be processed, the flat parts of the screen can be mounted so that they can be shifted (displaced) independently of each other. Depending on the position of the screen part to be predetermined with respect to the position of the anode and the workpiece to be moved, the respective position of the screen part is determined and adjusted during the passage of such a format.
In particular, the distance b can be adjusted by suitable structural elements. Preferably, the distance between the counter electrode and the flat part relative to the transport plane can also be adjusted independently of each other.
For automatic adjustment of the distance b and the distance between the counter electrode, the transport plane and the flat part, for example, a controlled motor drive is provided, by which the screen can be displaced.
In a preferred embodiment, the flat portion has an edge area that can be confronted simultaneously with the workpiece and the counter electrode. The edge area then has openings and / or recesses at the edges.
Since a relatively narrow piece of material can be processed efficiently, the flat part can be made wide when viewed laterally with respect to the conveying direction so that even a narrow workpiece can be reliably shielded in the edge range. It has become.
In general, the counter electrodes, preferably arranged on both sides of the transport plane, have a large number of partial segments when viewed with respect to the transport direction, in order to ensure a single switch-off of the electrodes in the case of a relatively long continuous installation arrangement. It is divided into. This is necessary to avoid current flow to the counter electrode where the workpieces are not facing each other. If the current flow cannot be interrupted by these partial segments, the current density in the edge range increases at the leading edge of the plate or foil, where the metal layer is deposited at a thickness outside the required tolerance range. It will be. Preferably, the screen according to the invention has a length corresponding to the length of the partial segment of the counter electrode when viewed in the transport direction during such segmentation of the counter electrode.
The invention is described in detail below with reference to FIGS.
FIG. 1a: cross section through a double screen and the resulting layer thickness pattern;
Figure 1b: Plan view of the double screen;
Figure 2: Plan view of the edge area of various flat parts of the screen;
Figure 3a: Schematic cross-sectional view of an electroplating installation arrangement without a shielding screen according to the prior art and the resulting layer thickness pattern;
Figures 3b and 3c: Schematic cross-section through the screen arrangement according to the prior art and the resulting layer thickness pattern.
A commonly obtained layer thickness pattern on a plate-like workpiece in the case of an electroplating equipment arrangement without a shielding screen according to the prior art is shown in FIG. 3a. The corresponding pattern is reproduced in FIGS. 3b and 3c when a known screen equipment arrangement with only one screen part is used.
FIG. 3a shows the layer thickness d of the unshielded edge of, for example, a conductor plate after electroplating. A relative layer thickness of d = 1 in the central area of the blank is practically achieved, for example with a layer thickness of 0.03 mm. At the same time, this layer thickness constitutes the desired layer thickness. The position of the object 1 to be processed, for example, the conductor plate with respect to the anode 2 is shown transversely to the transport direction in the cross section. An electric contact portion (not shown) of the conductor plate is located in a range 3 outside the range of the drawing. The conveying and guiding means for the conductor plates in the continuous electroplating equipment arrangement are also not shown in the drawing.
Since the layer thickness pattern on the lower side of the conductor plate is mirror image of the pattern on the upper side, only one anode is shown on one side. The anode / cathode spacing, i.e. the separation of the anode surface from the surface of the workpiece, is practically about 60 mm to about 120 mm for a continuous electroplating installation. The layer thickness pattern 4 schematically sketched here is a relative predetermined layer thickness (desired layer thickness, Soll-Schichtdicke) at a relative distance a = 1 from the side edge (side edge) 5 of the conductor plate. d = 1 is achieved. The field lines are not only due to the field line density extending from the anode surface protruding beyond the conductor plate, but also because the local current density is set in the range at the conductor plate. concentrate. Therefore, an undesirable “layer thickness decrease” 7 is thus formed with a relative thickness of less than d = 1. In this example, the maximum layer thickness is formed directly on the side edge of the conductor plate. In order to avoid the so-called burning phenomenon (a granular metal layer generally formed when the cathode current density is too high), this peak current density must be below the limiting current density at which such burning phenomenon occurs. . A correspondingly low average current density must therefore be adjusted (set) for the electroplating operation.
FIG. 3b schematically shows an electroplating equipment arrangement, which has a flat screen 8 arranged displaceably in the vicinity of the anode 2. However, by using this screen, the basic pattern of the layer thickness does not change. Also in this case, a “layer thickness reduction” occurs, albeit less than without the use of a screen. However, the usable range of the conductor plate material piece is increased by this weak formation of the lowering.
In the case of the equipment arrangement according to FIG. 3c, the usable range is approximately the same size as in the case of the equipment arrangement according to FIG. 3b. Here, the screen 8 is disposed near the surface of the workpiece 1. As the spacing with respect to the conductor plate becomes smaller, the screen edge 9 acts on the conductor plate to concentrate more and more force lines. Therefore, a layer thickness build-up 10 occurs at this position. This rise continues to the side edge 5 of the conductor plate. Even at this distance of the screen from the conductor plate, the usable range of the conductor plate is not larger than in the case of the installation according to FIG. 3b.
On the contrary, the double screen 11 according to the invention is shown in cross section in the upper part of FIG. It comprises a flat part 12 (near the anode) directly facing the counter electrode and a flat part 13 (near the cathode) directly facing the workpiece. Both flat portions are connected to each other by a structural element 14, preferably made of plastic. These structural elements allow a change of their position in the location of the screen portions 12, 13 with respect to each other and to the anode and cathode. This means that the distance 15 between both flat parts as well as the positions of the leading edges 16, 17 of both screen parts are adjustable. Therefore, the projection length 18 (interval b) of the screen portion 12 beyond the portion 13 can be set. The double screen 11 is supported by a bearing 19 so that it can be shifted laterally with respect to the conveying direction.
Of course, other structural solutions for the relative setting of the screen portions of each other can also be selected.
If the screen parameters are set correctly, the double screen 11 almost completely compensates for the “layer thickness drop” 7 and the layer thickness build-up 10 (see the lower figure part in FIG. 1a). Adjustable screen parameters are the distance 15, the protrusion length 18 (spacing b) and the position of the double screen at the spacing between the anode and the workpiece.
Since the spacing of the screen portion 12 near the anode with respect to the anode and the spacing of the screen portion 13 near the cathode with respect to the workpiece is no longer changed for purpose after assembly of the continuous equipment arrangement, the spacing 15 and the projection length 18 (spacing The adjustment of b) must generally be performed manually at the start of operation or operation. A controllable drive device (not shown) produces a movement 20 of the screen part 12 directly opposite the double screen 11 and / or the counter electrode transverse to the conveying direction.
If only a piece of conductor plate blank having a certain width is processed, it is necessary to simply set the screen once manually in order to obtain a predetermined covering 21 in the edge range of the conductor plate.
However, when the width of the conductor plate changes constantly, the conductor plate cover is preferably set by a motor drive device equipped with known control / drive means.
The width of the screen transverse to the conveying direction must be such that at least the narrowest piece of conductive plate material can cover the edge sufficiently.
Basically, the screens 12 and 13 are not firmly connected to each other and can be individually displaced laterally with respect to the conveying direction. This is particularly advantageous when there is a large current density difference from one workpiece to another in the electroplating equipment arrangement. The screen portion 13 close to the cathode can be set to be optimal for avoiding the edge burn phenomenon.
In FIG. 1 b, a further double screen 11 is shown in plan view looking towards the printed circuit board 1. A bearing 19 for holding the screen is arranged between the double screens and at the same time carries the anode. The anodes are segmented and electrically insulated from each other so that they are individually switched on when the workpieces are placed in a continuous equipment arrangement in the transport direction and when the workpieces exit the equipment arrangement Can be switched off. This function is described in the publication DE-P 3939681 A1. Reference is made to this publication. The required length 22 of the double screen depends on the width of the anode segment for the purpose. The conveyance direction of the workpiece is indicated by an arrow 23.
In FIG. 2, an example for a given embodiment of the flat portions 12, 13 is reproduced. By striking the front area of the screen portion, the edge effect is somewhat reduced. The formation of recesses at the leading edges 16, 17 also results in a uniform distribution of the metal layer. Such perforations and / or the addition of recesses are well suited for fine adjustment.
All of the approaches according to the invention lead to practical use of the conductor plate blanks, even in fine conductor technology, reaching at least 12 mm at the conductor plate edge. Further fine adjustment can be achieved by placing a third screen portion between both flat screens 12,13. This mounting of the additional screen part is particularly advantageous and results in a small cost when a single piece of conductor plate blank having a uniform width is processed in a continuous installation arrangement. The motor drive for adapting the position of the screen part to the changing format is omitted in this case.
All of the disclosed features, as well as combinations of the disclosed features, are the subject of the present invention (subject matter) unless expressly indicated to be known.
Reference number list:
1 Object to be processed (for example, printed circuit board)
2 Counter electrode (eg anode)
3 Contact Range 4 Layer Thickness Pattern 5 Conductor Plate Edge 6 Protruding Counter Electrode Range 7 “Layer Thickness Down”
8 Single screen 9 according to the prior art 9 Leading edge 10 of single screen 8 Layer build-up 11 Double screen 12 Screen portion 13 directly facing the counter electrode (close to the anode) 13 Directly facing the workpiece Screen part 14 (close to the cathode) 15 Structural elements 15 for adjusting the screen parts 12, 13 Spacing between the screen parts 12, 13 16 Front edge 17 of the screen part 12 Front edge 18 of the screen part 13 Opposite the workpiece The protruding width of the screen 12 across the screen 13 that faces the counter electrode (interval b)
19 Bearing for holding double screen 20 Screen movement 21 Conductor plate cover 22 Screen length 23 Transport direction

Claims (9)

プレート形状の被処理物を連続送り設備配置にて電気分解的に処理するための装置にして、上記連続送り設備配置を通って被処理物が水平な搬送方向で搬送平面に案内可能である装置であって、
a.上記搬送平面に平行に対向配置された複数の対抗電極(2)、並びに
b.上記搬送平面と対抗電極の間に配置された、被処理物(1)のエッジ範囲にて高い電流密度の場を遮蔽するための複数のスクリーン(11)
を有し、
c.その際、上記複数のスクリーンはそれぞれ少なくとも2つの互いに平行に配置された平坦部分(12,13)の形状に形成されており、上記複数のスクリーンの一方の部分(13)が搬送平面に対向配置され、他方の部分(12)が対抗電極に対向配置され、
d.その際、上記複数のスクリーンは、搬送平面に対して平行で且つ搬送方向(23)に対して垂直に延在する方向(20)にて変位可能なように取り付けられている
装置
An apparatus for electrolytically processing a plate-shaped object to be processed in a continuous feed facility arrangement, and the object to be processed can be guided to a transfer plane in a horizontal transfer direction through the continuous feed facility arrangement . A device,
a. A plurality of counter electrodes (2) disposed opposite and parallel to the transport plane; and b. A plurality of screens (11) for shielding a field having a high current density in the edge range of the object to be processed (1) disposed between the transfer plane and the counter electrode.
Have
c. At that time, the plurality of screens are formed in the shape of flat portion arranged parallel to at least two of each other respectively (12,13), one part of the plurality of screens (13) in the transport plane Arranged opposite , the other part (12) is arranged opposite the counter electrode,
d. At that time, the plurality of screens is mounted so as to be displaceable in a direction extending perpendicularly against the parallel and the transport direction (23) against the transport plane (20),
Equipment .
上記搬送平面に直接的に対向配置するスクリーン(11)の部分(13)が、被処理物(1)のエッジに対し間隔bだけ他方の部分(12)から後退するように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。The part (13) of the screen (11) disposed directly opposite to the transport plane is disposed so as to recede from the other part (12) by an interval b with respect to the edge of the workpiece (1). The apparatus of claim 1. 上記平坦部分(12,13)が互いに無関係に変位可能なように取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。 3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the flat parts (12, 13) are mounted such that they can be displaced independently of each other. 上記間隔bが適当な構造要素(14)によって調整可能であることを特徴とする請求項1〜3ののいずれか一項に記載の装置。 4. The device according to claim 1, wherein the distance b is adjustable by means of a suitable structural element (14). 上記平坦部分(12,13)の対抗電極(2)及び搬送平面に対する間隔が互いに無関係に調整可能であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置。5. The device according to claim 1, wherein the distance between the flat part (12, 13) and the counter electrode (2) and the transport plane can be adjusted independently of each other. 制御可能なモータ駆動装置が備えられ、それによって上記スクリーン(11)が変位可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。6. Device according to claim 1, wherein a controllable motor drive is provided, whereby the screen (11) is displaceable. 上記平坦部分(12,13)が、被処理物(1)及び対抗電極(2)と向き合い得るエッジ領域を有し、これらエッジ領域が開口及び/又は縁に凹部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。Said flat portion (12, 13) is, according to, characterized in that a treatment object (1) and the edge region capable facing the counter electrode (2), these edge regions have a depression in the opening and / or edge Item 7. The apparatus according to any one of Items 1 to 6 . 上記対抗電極(2)が、搬送方向(23)に見て、多数のセグメントに分かれていて、上記スクリーン(11)が、上記対抗電極(2)のセグメントの長さに等しい長さを搬送方向に有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。The counter electrode (2) is divided into a number of segments as viewed in the transport direction (23), and the screen (11) has a length equal to the length of the segment of the counter electrode (2) in the transport direction. An apparatus according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that プレート形状の被処理物のエッジ領域を、当該被処理物が水平な搬送方向で搬送平面に案内される連続送り設備配置での電界処理の間、電気的に遮蔽する方法にして、
a.被処理物(1)のエッジ領域での高い電流密度の場から遮蔽するための複数のスクリーン(11)が、搬送平面と当該搬送平面に平行に対向配置された対抗電極(2)の間に配置されており、
b.その際、更に上記複数のスクリーンが各々、互いに平行に配置された少なくとも2つの平坦部分(12,13)の形状に形成され、上記複数のスクリーンの一方の部分(13)が搬送平面に対向配置され、他方の部分(12)が対抗電極に対向配置されており、
c.その際、上記複数のスクリーンが、搬送平面に対して平行で且つ搬送方向(23)に対して垂直に延在する方向(20)にて変位可能なように取り付けられている
方法
In the method of electrically shielding the edge region of the plate-shaped workpiece during electric field processing in the continuous feed equipment arrangement where the workpiece is guided to the conveyance plane in the horizontal conveyance direction,
a. A plurality of screens (11) for shielding from the field of high current density in the edge region of the object to be processed (1) are disposed between the transfer plane and the counter electrode (2) arranged to face the transfer plane in parallel. Has been placed,
b. At that time, further the plurality of screens each formed in the shape of at least two flat portions arranged parallel to each other (12, 13), facing one part of the plurality of screens (13) in the transport plane is arranged, the other part (12) is arranged to face the counter electrode,
c. At that time, the plurality of screens is mounted so as to be displaceable in the direction (20) extending perpendicularly to the parallel and the transport direction against the transport plane (23),
Way .
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