TW574434B - Method and conveyorized system for electrolytically processing work pieces - Google Patents

Description

574434 ⑴ 玖、發明說明 實施方式簡5ui單說明) (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、 技術領域 本發明關於一種用於電解處理工件之方法與搬運系統， 較特別的是一種用於處理印刷電路板及其他電路载具之方 法與搬運系統。 先前技術 用於印刷電路板技藝中之搬運系統實質上例如包含一電 鍍槽，且其中填入電解液及配置陽極與陰極。一輸送裝置 搬運欲處理之工件通過設備，在板狀工件之例子中工係 維持於一垂直或水平方&，輸送裝置可為一使用輸送輕或 輸送夾之裝置。針對電解蝕刻，工件為陽極性而相對電極 為陰極性。針對電解金屬電鍍，工件為陰極性，而相對電 極為陽極性。工件之電解式接觸可以透過接觸輪或接觸夾 達成。例如德國專利DE 36 32 545 A1揭露一電鍍裝置，其 中接觸輪用於電接觸以水平方位搬運且以水平輪送方向通 過搬運系統之印刷電路板，再者，DE 36 45 3 19 C2揭露一 電解處理印刷電路板之設備，其中板係利用亦搬運通過設 備之接觸夾做電接觸，在此例子中，工件可以具有或不具 有板狀，工件亦可以利用接觸輥做電接觸。在板狀工件之 例子中，接觸輥係在橫向於輸送方向延伸通過工件之全寬 。為了達成電接觸，已知可使用滾過板狀工件例如印刷電 路板邊緣之分段式及非分段式接觸輪。 為了方便操作人員操作及建構，一搬運系統通常包含數 個分離式相對電極。在蝕刻期間，相對電極需經常剝除以 574434

去除金屬沉積物。者、六J^日 田可洛性陽極用於電解金屬電鍍法時， 其通常需去除以做維修，特別是為了清潔及更換金屬時。 以輸送方向觀之，可溶性陽極通常亦由不連續部分組成。 為了經濟理由’實施時相對立於工件—侧之相對電極係 利用-整流器以供給電流，位於工件另一側之相對電極則 透過另-整流器以供給電流。在印刷電路板技藝中，不同 尺寸之板及膜即在此搬運系統^^電解處理，其在一列中相

隔或緊鄰地輸送-小段距離。為了避免卫件邊緣處之電流 :度過高(即邊緣效應··在印刷電路板邊緣處增加之電場線 密度），已知為使用技術上極為複雜、可調整、電隔絕之遮 蔽物。

基於此目的，例如世界專利冒0 98 49 375 A2揭露一用於 電解處理印刷電路板之裝置，其中遮幕提供於印刷電路板 =輸送平面與相對電極之間，各遮幕係建構以形成至少二 貫質上平行之平坦部，一遮蔽部配置相對立於輸送平面而 另一遮蔽部則相對立於相對電極。遮幕可在橫向於搬運方 向中滑動地載送，但是使用此遮幕之相關成本高。 諸遮幕之另一缺點在於，儘管諸遮幕可在電解金屬電鍍 期間甚至於印刷電路板之側向邊緣區域中取得均一塗層厚 度，延伸橫向於輪送方向之印刷電路板前緣與尾緣無法受 到遮幕保護，因為其係連續性通過設備且藉此電解處理。 在製造運作之起點處’電鍍設備中並無印刷電路板。由 於邊緣效應，進入設備之第一印刷電路板前緣係以過高之 電流密度處理，結果，此第一印刷電路板之其他區域，以 -6 · 574434

(3) 及可能之後續第二印刷電路板，即以過低之電流密度處理 ，造成其表面上有塗層厚度分布之瑕疵，其無可避免地使 用W0 9 8 49 3 75 A2所揭露之可滑動遮幕。 為了避免通過設備之印刷電路板前緣與尾緣處之邊緣效 應，一用於電解金屬電鍍印刷電路板之設備在實施時需先 裝入模型（模型：不適用於生產之印刷電路板，用於替代生 產材料），僅有用於供給電流之整流器可進行操作及接著生 產板，依此可避免板上之前緣燒灼及塗層厚度瑕疵。在電 解金屬電鍍期間，燒灼導致穿孔成粉狀金屬沉積物，其偶 而會在所用之電解液電流密度過高時發生。在模型之例子 中並不需要形成粉末，因為在模型之金屬電鍍期間，形成 之金屬粉末會在模型通過設備時因為紊流通過而脫離其表 面，且攜入工作區之電解液内。隨後，諸粒子亦會攜至生 產板之表面，即共同沉積，造成不利之表面粗度，儘管此 粗度可利用複雜之電解液過濾器減低，但是無法一起免除 。因此，在細線印刷電路技術中應避免在印刷電路板之電 解金屬電鍍期間發生燒灼。在製造運作之終點處，若印刷 電路板列中有間隙或當產品有變化時，即印刷電路面積及/ 或電流密度變化時，模型亦需以相同於製造運作起點處所 述方式處理’因為在此例子中，若未使用模型，延伸橫向 於輸送方向之印刷電路板邊緣區域會以增高之電流密度處 理，而板上之鄰近區域則以減低之電流密度處理。當欲處 理之產品經常改變時，欲將模型載入設備内尤其不經濟， 大多數原因為設備内需可取得足量模型。為了成本之故， 574434

模型即多次使用，因此當其用於金屬電鍍設備時會有增加 厚度之金屬層形成於其上，因此，塗層厚度經常遠大於欲 生產之印刷電路板上之初期塗層厚度，使得金屬層之導電 率為10至1000倍於生產板上電解處理層之導電率。結果， 模型過度進行電解處理而成為生產 板之缺點。幾乎，模型 僅在其有危及設備時才扔棄，因為金屬結塊造成大塗層厚 度或過為銳利之邊緣而使其變得過重，基於上述原因，其 不經濟且搬運系統之操作人員不應使用模型，以避免不利 之邊緣效應。 在連續生產期間，在一列相同印刷電路板中從一印刷電 路板至下一片之距離應小一些，在理想之例子中，該距離 應為零。實施時，在平均電流密度下（例如6 A/dm2)，當印 刷電路板上之可用面積僅在自其邊緣起2〇毫米距離時，則 可容許1 5亳米距離。今日對於較高電流密度（例如丨2 A/dm2) 及較窄不可使用邊緣面積之要求會增加邊緣效應所引起之 問題，因此，從一印刷電路板至下一片之距離需越小越才 能較準確。 DE 39 39 681 A1揭露一種在搬運電鍍設備中控制運作之 方法’其中先後搬運通過設備之印刷電路板之間間距係直 接或藉由印刷電路板之位置而偵測，及其中陽極之電流依 據此偵測結果而導通或切斷，以致於電場線密度在印刷電 路板之所有區域中大致上皆相同。感應器偵測依序印刷電 路板之間之距離，若在板之順序中有過大之間距，諸下方 及上方陽極保持切斷，即在印刷電路板輸送通過設備期間 574434 位於板列下方或上方之瞬間，場線集中及生成於印刷電路 板前緣與尾緣上之增加沉積物可因而避免。實施時，亦為 此情況。可以輕易瞭解的是，當陽極對一一切斷時，不僅 通過切斷狀態陽極之印刷電路板之邊緣未做電解金屬電鍍 ，而且以輸送方向視之，印刷電路板之全部區域亦超過一 大致相對應於已切斷狀態陽極之長度。因此，位於前緣及 前緣前方之印刷電路板區域未做電解金屬電鍍，或者過高 之電流密度產生於前及/或後緣。再者，當陽極依此方式切 斷時，切斷狀態陽極之電流流出而導通陽極，使得金屬電 鍍因而以不必要之較高電流密度實施，此方法仍可避免燒 灼及沉積金屬生成粗度，即其亦用於此目的。惟，此技術 無法使位於印刷電路板列中一間隙前方及後方之至少二印 刷電路板免於扔棄，當印刷電路板因為細線電路板技術及 SBU技術（依序組立）而日益昂貴時，此項扔棄即不被容許。 在SBU技術中，其使用欲做電解金屬電鍍之例如〇.5微米 厚度無電式銅之所有上層，相較於5-17 5微米厚度之現有 印刷電路板技術之電解銅層，此薄層具有一高歐姆電阻。 如上所述，至少一部分設備需在印刷電路板進入前先載以 模型，以容許生產板之電解金屬電鍍而不扔棄。相較於由 無電式銅構成之SBU層，模型具有一大約1〇〇〇倍之較高導 電率。若SBU板係在模型之後送入設備中或若其在模型之 前離開設備，陽極之電解電流即無法相關於表面積而成比 例地分布於相鄰板上，電流實質上流至高導電性之模型板 上，實際上SBU板並未做電解金屬電鍍。若使用不可溶之 574434

陽極於化學蝕刻電解液中，特別是當電解液含有氧化還原 電偶化合物時，例如Fe2+/Fe3 +化合物，則遠於接點之SBU 板區域有遭蝕刻之虞，換言之為完全受到破壞。最佳為， 一模型後方或前方之第二或第三SBU板可在諸條件下使用 ’否則諸昂貴之SBU板需扔棄而難以採用。 為了依理想方式調整電解金屬電鍍以用於浸入一電解液 内之第一工件，JP 61 1334〇〇 A曰本專利之摘要中建議一電 鑛裝置’其備有一長形電鍍電池以用於欲處理之工件，其 含有電鍍液及備有排成列之陽極板，且分別供以電流，工 件以一端沉入電鍍液，整流器之供給電流則隨著工件沉入 電鍍液之速度而逐漸增加，故可避免燒灼。 為了避免在印刷電路板上之電路跡線電解處理期間之點 政應導致變化之電場線密度且造成不同寬度之電路線圖有 不同之本地處理效果，DE 44 17 551 C2建議利用電隔絕距 離構件以保持印刷電路板與陽極之間之固定距離，該距離 最大為30倍於窄電路線圖之標稱寬度。 發明内容 因此本發明之一目的在提供一種方法與搬運系統，藉此 避免上述缺點。 較特別的是本發明之一目的在容許連續性工件之電解處 理，尤其是在一搬運系統内之印刷電路板及其他電路載具 ’其係依序間隔而無上述邊緣效應發生及無燒灼產生於電 解金屬電鍍製程期間。 再者，本發明之另一目的在達成既使未使用模型及遮幕 574434

⑺ ，仍不致發生諸問題，且在工件進入及離開系統時及在產 品更換期間，及當用於電流密度之電鍍指令資料在處理期 間改變時。 本發明之另一目的在於因為過高或過低本地電流密度施 加於工件所致之處理瑕疵不會在上述條件下發生。 此目的之解決辦法係由申請專利範圍第1項之方法及申 請專利範圍第1 6項之搬運系統達成。

藉由搬運系統，一裝置係指其中工件以水平輸送方向搬 運且同時電鍍’水平搬運系統指工件在輸送期間呈水平方 位而垂直搬運系統指工件呈垂直方位。

使用印刷電路板，此印刷電路板係指由板狀疊層組成 其可包含若干介電質及金屬層且可具有孔（貫穿孔、隱埋: 及盲孔），其亦可包括以下結構，即非板狀且用於固定及, 接觸於諸電路載具上之電力組件之電連接。備有電路線I 結構之三維式結構亦為所指。再者，使科刷電路板，_ :電：載具係指例如包括混合系統在内之晶片載具。原， ίϋΐ僅可解釋為印刷電路板，亦可為用於其他目的： 在在文後及申請專利範圍中，其指 is ^ ^ ^ a 於相對電極，且相對 八3 d丄仟配置相 佳為當相對電極ΓΓ 件配置於—定距離間隔 行面上H 件皆呈板狀時相對電極與工件皆 之三維形狀；，相電極與工件係建構而具有- 離間隔，相對電極* 1與工件即可藉此配置於-預 對電極與工件之特定表面係相互面對且間j -11 - 574434 均值之距離。 因此在文後及申請專利範圍中，就其（瞬間）位於不同相 對電極之正對面而言，源、自不同相對電極之各別電流設定 於若干數值且以工件欲電解處理之表面積為函數，此意指 不同電流值實質上可表示為（瞬間）位於各不同相對電極正 對面之·工件欲電解處理之表面積之函數，其並未排除不同 電机值可依其他影響因素另行加入。欲電解處理之表面積 係由工件表面上之導電性區域形成，非導電性區域並不構 成欲電解處理之表面積，據此，一工件欲電解處理之表面 β 積可對應於工件之全部或僅一部分表面積。 因此在文後及申請專利範圍中，就工件與相對電極實質 上呈平行而言，工件與一相對電極之間之相對重疊係已決 定，相對電極在工件表面上之垂直方向突出即為平均。 本發明之方法及本發明之搬運系統係指工件之電解處理 ’較特別的是印刷電路板及其他電路載具。 在方法中，工件係以一輸送方向先後搬運通過系統，及 其中當工件進行通過相對電極時，工件係利用源自輸送方 向中呈前後設置之相對電極之電流做電解處理。依本發明 · 所示’就其位於不同相對電極之正對面而言，源自不同相 對電極之各別電流設定於若干數值且以工件欲電解處理之 表面積為函數。再者’可以確定的是工件係進行通過相對 電極至一最大50毫米距離，較佳為2-15毫米。 * 本發明之搬運系統包含： % a·—裝置，其用於在一輸送平面及一輸送方向中輸送工 -12- (9) 件通過系統， 著輸送平面電：對=:1方向中，此前後設置且沿 距離，較佳為2]5亳米，目隔於輸送平面—最大50亳米 :trr供給單元’其用於各別相對電極，及 係建二致於用於各別控制每單-電流供給單元，該組件 、就其（擗間）位於不同相對電極之正 ，源自不同相對電極之雷泣可八Μ 叩0 件欲電解产筠夕车之電"丨LT刀別設定於若干數值且以工 什欲冤解處理之表面積為函數。 此外搬運系統較佳為包含_裝置以電接觸於工件，及用 於將處理流體接觸於工件與相對電極之組件。 ,、對比於DE 39 39 681 A1中所述之方法，當通過工件之間 寺不同相對電極之電流不完全切斷，且當通過後即再次 導通V在此，每-相對電極之電流係經各別控制及設定， 工件欲電解處理之表面係在考量於其控制之瞬間通過各相 對電極’結I ’ t >充可在工件通過時依需I @準確地調整 ,以利避免延伸橫向於輸送方向之工件邊緣上之不利邊緣 效應。據此’當工件進入或離開設備或在工件之間隙時， 例如當工件在不同生產條件期間先後處理時，不再需要使 用模型。據此，任意尺寸之間隙可以提供於先後通過系統 之工件之間，且既使在諸間隙内無模型時亦無邊緣效應。 電流係在控制系統中以I=J · Α(Ι:電流，J:電流密度，Α:面 積）計算。 其中在不同相對電極之電流I亦依通過之工件表面積Α而 574434 各別設定，當實施DE 39 39 681 C2中所述之方法時造成之 缺失即可克服，亦即當一相對電極之電流減低時另一相對 電極之電流則增高’反之亦然。為了容許不同相對電極之 電流：亡發明而各別設定，所有相對電極之電流係彼此獨 立地°又疋及控制。基於此目的，故提供至少一電流供給單 兀於各相對電極及組件用於獨立計算、控制及設定每一雷 流供給單元。

在本發明之較佳實施例中，源自單一相對電極之電流係 设定以致於就其.位於各別相對電極之正對面而言可設定之 ，且電流係衍生自電流與已決定之欲電解處理表面積總和 之一直接關聯性。基於此目的，故提供組件以用於獨立控 制及設定每一電流供給單元，該組件係建構以致於源自： 別相對電極之電流可設定於以工件欲電解處理之表面積以 及諸工件與該相對電極之相對重疊度為函數。 就其位於不同相對電極之正對面而言，源自不同相對電 極與工件纟面積總和之上述直_聯性較特別^就其位

於各別相對電極之正對面而言，其成正比於工件欲電解處 理之表面積。 就其位於單一相對電極之正對面而言，一工件欲電解處 理之表面積可由X件欲電解處理之表面積以及工件與相對 電極之相對重疊度決定。 -工件與單一相冑電極之相#重疊度較特別的是藉由決 定工件相躲相冑電極之實際位置及#由計#纟重疊度而 決定，其考量W件之形狀與_電極之形狀4 了確定 -14- 574434

工件在搬運系統中之實際位置，瞬間時間可先在工件通過 搬運系統之一預定位置時決定，工件隨後在搬運系統中自 此位置起做邏輯式追縱。在搬運系統工件較特別的是 藉由決定以時間積分工件之瞬間輸送速度所涵蓋之距離疋 或藉由添加一增量式或絕對式位移編碼器之脈衝，而做邏 輯式追蹤。一位移編碼器之脈衝例如相當於在輸送方向中 由工件涵蓋1亳米距離。

為了確定工件在搬運系統中之實際位置，故提供組件以 儈測工件在系統内之位置。用於偵測位置之組件包含至少 一感應器，用於決定一工件通過該感應器之瞬間，及組件 ，用於從感應器之位置起邏輯式追蹤該工件。用於邏輯式 追蹤工件之組件較佳為用於以時間積分工件之瞬間輸送速 度之組件，或一增量式或絕對式位移編碼器。 在搬運系統内之工件真實位置係以高達2〇秒之時間間隔 決定，或在工件已於輸送方向行進最大6〇亳米後所決定。 較特別的是當輸送速度低時，例如〇·3米/分之速度，則時間 間隔可加長。

為了加入考量，源自不同相對電極之電流之控制及設定 期間，工件可能有不同導電率之事實，例如因為工件由一 備有極薄電金屬塗層之非導電性材料構成，例如依sbu方 法處理之印刷電路板，則源自不同相對電極之電流另可由 才父正因數調整，且以通過各別相對電極之工件導電率為 函數，以避免金屬沉積物燒灼。例如，若未考量於此，低 導電性工件即無法令人滿意地處理，因為例如一薄金屬塗 -15 - 574434

層會由過高之電流損傷 其中電流分別藉由乘以-小於1之校正因數而處理，即可 =電解處理之緩和處理條件。在金屬電鍍㈣，此校正 因數係隨著金屬沉積物厚度之增加而自_小值開始持續或 逐漸增加至1，結果，電餹沉镥认 〇 电鍍，儿積於工件上之金屬厚度係在工 件自一相對電極行進至另-者之輸送方向中增加。在特定

條件下’―校正因數可選擇大於1，此為例如當電解處理已 由低於電流密度設定點之電流密度執行後，一特定工件之 :流昇高至電流密度設定點以上時，可補償電解處 前之減少。 工件通過相對電極之距離較佳為以工件之電流密度為函 數而選^，例如若設定—高電流密度，則調整距離即小於 當選定之電流密度較小時。藉由調整工件搬運之輸送平面 與相對電極之間之-較小距離，邊緣效應可以減小，因為 距離相對於工件上導電性表面積間之間距減小。由於邊緣 效應在高電流密度時特別明顯’故其特別需要在諸條件下

減小間距。 士由於相對電極與X件搬運之輸送平面間之距離較小且可 週整至；&低值，其優點在於提供一可供電場線穿透之電 絕緣於輸送平面與相對電極之間，以防止相對電極與工件 之間短路。 由於本發明之方法及本發明之搬運系統，工件可以不使 用模型地處理，此亦可行於當需以不同方式處理之工件進 行先後處理時。在此例子中，可以依序處理工件且在輸送 -16- (13) 574434

路徑中無大間隙，由於在此例子中，源自相對電極之電流 經常需在一種工件更換成另一種時改變，因此工件係在其 通過搬運系統時以一延伸於輸送方向之間隙相互隔離，該 間隙至少等長於輸送方向中之相對電極延伸段。在此例子 中使用習知方法時，模型需在諸間隙中更換，以避免邊緣 效應。由於就其位於各列相對電極之正對面而言，源自相 對電極之電流係設定以工件欲電解處理之表面積為函數， 因為不需要使用模型，上述問題即不致於發生。 一若在搬運系統内之工件欲以不同方式電解處理，則需隨 著其通過搬運系統而改變卫件之搬運速度。當變速處理之 工件已在系統内以一部分處理時間處理時，或當接續於系 統内諸工作且欲以不同搬運速度處理之其他工件已在系统 内時，工件之搬運速度最好改變。在此例子中，源自相對 電極之電流需補償以調整相關於參考條件之1件處理條件。 為了容許源自相對電極之電流做各別調整，電流控制式 電，供給單元例如電解電池整流器或單極或雙極式脈衝產 生益較佳為用於電流供給。

相對電極較佳為在輸送方向中彼此前後設置，較特別的 是彼此電隔絕’以防止電流流動於相對電極之間，因為相 對電極可能因電流控制而有不同電位。 由於供給至工件之電流會在工件之金屬塗層中造成電位 降，較遠距於工件接電位置之塗層區域可能無法再以充足 =處理電位處理’因此處理諸區域即不可行。在橫向於輸 送方向77 &至V-些相對電極時，電位降即可藉由適當控 -17- 574434 刀#又之電/;IL而補償。在本發明較佳實施例中，至少一 一才十電極係因而在實質上橫向於輸送方向分段至少一些 才、對電極刀ί又’各相對電極分段之電流可以各別設定，此 又源自刀奴之電流各別控制及設定可容許進一步均等 化=過設備内工件輸送方向之電流密度，此在處理備有一 =薄電金屬塗層之工件時特別有利，因為相對電極若未分 #又則塗層之導電率太低而無法均勻供給電流於塗層。同時 在此例子中，有利的是令相對電極分段彼此電隔絕，以防 止電流流動於相對電極之間。 為了 5兒明之單純化，本發明在文後僅說明以電流做電解 金屬電鍍，例如較佳為使用印刷電路板技藝於一供印刷電 路板以水平方位進行通過之搬運系統内。原則上本發明亦 關於電解蝕到及其他電解處理方法，以下圖式可用於闡述 本發明。 圖式簡單說明 圖1係一水平搬運之金屬電鍍系統之截面側視簡示圖， 圖2係圖1所示系統之截面前視簡示圖， 圖3係圖1所示系統之頂視簡示圖。 圖中所示之參考編號具有相同意義，依此，審閱者亦應 參考文後之元件表。 貫施方式 圖1中所示之搬運系統1備有一電鍍槽1，該電鍍槽1填注 以一電解液2，電解液2則藉由泵浦（圖中未示）循環及輸送 至板狀工件3。此搬運系統較佳為使用於印刷電路板技藝中 -18- (15) (15)574434

在乂下之貫例中工作件3為印刷電路板或印刷電路膜。 惟’本發明並不限於印刷電路板技藝。 電解液2之高度4延伸至欲用於電解處理印刷電路板3上 側之上陽極5.Χ(5·1、5.2、5.3、5.4)以外，下陽極6.\(61、 6·2、6.3、6.4)則用於隨著電解處理理印刷電路板3下側， 上及下陽極5·χ、6·χ可為可溶性或不可溶性陽極。印刷電路 板3利用輸送輥7或輸送輪以通過一長孔狀開孔而送入電鍍 槽1，输送輕7係由輕驅動馬達8之軸及齒輪驅動。一位置感 應器9掃描印刷電路板之行進列及偵測每一印刷電路板3之 長度，以及二印刷電路板3之間之間隙1〇長度。在用於印刷 電路板3之電解金屬-電鍍系統中，輸送速度通常為〇15_3 米/分。在電鍍槽1内，印刷電路板3在進入系統時係由無終 端式迴轉夾具11抓持’做電力性接觸及搬運通過系統。一 夾具驅動馬達12係反應用於設置在一皮帶23、齒輪帶或鏈 條上之夾具之輸送，一用於各夾具之滑動式接點13可電力 性接觸夾具11 ’諸滑動式接點13滑動於一共用之滑動執道 14上’滑動執道係電連接於上電解液電池整流器ι5.χ(151 、15.2、15·3、15·4)之一極及下電解液電池整流器ι6 χ(16a 、16.2、16.3、16·4)之相對應極。電解液電池整流器15 χ 、16·χ之另一極則僅電連接於一相關聯之陽極5·χ、6·χ，一 電解液電池整流器15·χ、16·χ因而可供給一上或下陽極5·χ 、6·χ。當輸送方向（如箭頭所示）中之陽極5χ、6x長度選為 較小時’亦可供給一群上或下陽極5·χ、6.x或陽極組件。 在曰益增加應用之細線技藝中，需要相關於塗層厚度之 -19- 574434 (16)

極高精確度，此可藉由形成複數個別電解液電池於搬運系 統内而達成，該電池各由單一陽極5·χ、6】及位於上方或下 方之陰極印刷電路板3組成。其特別有利的是，將各別以電 流供給之陽極5·χ、6·χ長度調整成，例如依印刷電路板3輪 送方向所視欲處理之最短印刷電路板3長度。關於生產可行 性之最佳化，電解處理之彈性及精確度因而可達成I於欲以 不同方式處理且同時在搬運系統内之印刷電路板3。在印刷 電路板3之輸送方向量測時，一具有此尺寸之陽極5 χ、6 χ 實際上例如可長400宅米，其分別由一電解液電池整^器

15·χ、16·χ供給電流，電解液電池整流器可視為一直流電源 、一單極脈衝電流源或一雙極脈衝電流源。 當陽極5·Χ、6·χ與印刷電路板3之間之間距小時，一配置 成平坦狀之離子可穿透絕緣體17可安裂於陽極5χ、6χ與印 刷電路板3之間以防止短路，該絕緣體防止電流短路，特別 是當陽極-陰極之間距小時。較特別的是在薄印刷電路板 (印刷電路膜）3之電解金屬-電鑛期I可能有電解液流造成 膝3偏差之虞’致令其接_陽虹χ、6χ。絕緣體例如可 為有孔或長孔形塑膠板、塑膠網或布料。

&極5·Χ、6·Χ内之電位可能不同，因為各別之電流供給所 ，。因此，吾人建議亦將陽極5·χ、6•磁此隔離，以防止相 錢極5·χ、6·χ彼此往復㈣解金屬_電鍍及㈣，配置於 场極5·χ、6·χ之間之隔離條18即用於此目的。 、電解水平方向搬運系統係由_主控制單元19控制，在此 CONTROL表不。糟由系統之建構資料（輸送速度、感應 -20· 574434 (17)

器9之位置、陽極5.x、6·χ之尺寸與位置）、欲製成印刷電路 板3之資料之設定點（尺寸、欲電解處理之表面、電流密度） 及没備内之印刷電路板3實際位置資料，控制單元丨9即針對 各電流源1 5 ·χ、1 6·χ而計算實際之各別參考電流。在各別之 計算後，該參考電流係以電力信號型式，經由SET表示之 控制線20傳送至相對應之電解液電池整流器15χ、16χ。在 電解液電池整流器15.X、16·χ中，各別控制裝置可確定各別 之計算電流流過由構成該電池邊界之陽極5 χ、6』與印刷電 路板3形成之金屬電鍍電流型式之各電解液電池21。

在一預定之電流密度時，每一電解液電池21所需之處理 電流取決於電解液電池内瞬間之印刷電路板3之欲處理表 面積。首先，當一第一印刷電路板3由搬運系統送入一電解 液電池21日守，此表面積並非固定，因為其亦取決於印刷電 路板3之移動。當印刷電路板3前進時，瞬間在設備中之印 刷電路板之表面積從零開始增加，直到其完全佔據每一電 解液電池。處理電流需依表面積之增加而增加，表面積一 。司可視為欲電解處理之表面積。在印刷電路板3之圖樣化期 間，此面積明顯不同於幾何表面積，因為僅有電路線與焊 珠及/或配線墊塊進行處理且未電絕緣於表面積，例如以一 抗焊^塗佈之區域。當輸送速度固定時，電解液電池内單 位時間之表面積增加量即固定，且相對電極並未分段或在 輪送方向中分段。由簡易之幾何考量可以推斷，當相對電 極並未在輸送方向中分段而是對輸送方向呈一角度時，單 位時間之表面積增加量即非固定。 -21 - (18) 574434 為了追蹤通過電解液電池21之印刷電路板3，用於輸送親 或輪7之驅動馬達8及用於夹具u之驅動馬達12係麵合於驅 動感應器22 ’例如增量位移編碼器。再者，至少一位置感 應器9以邊緣感應印刷電路板3之位置及其分離於其他印刷 電路板3之距離。在控制單元19中，位置感應器9及驅動感 應器22之信號係'經邏輯處理，以致於搬運系統載以印刷電 路板3之準確立即圖像可以全程取得。欲計算印刷電路板3 之實際搬運速度，一變換型式為考量其長度（產物資料）及 自一印刷電路板3前緣通過起至其後緣通過為止之感應器9 量測之信號時間差。藉由計算到之瞬間表面積，用於每一 電解液電池21之控制單元19產生瞬間之電流設定點以用於 電解液電池整流器15.X、16·χ。為了計算諸設定點，印刷電 路板3之尺寸或其相關於電鍍之諸表面積，特別是橫向於輸 送方向之覓度’可考慮為在所需電流密度之頂部上。 貫施時，印刷電路板3通常較窄於陽極5χ、6χ。在此例 子中，陽極5·χ、6·χ突伸至印刷電路板之側向邊緣外，在印 刷電路板3之此侧向區域中，需避免因為場線濃度造成過高 電流密度所致之燒灼（點效應）。惟，基於此目的，故未使 用習知技術複雜之可調整式遮幕。依本發明所示，改以搬 運印刷電路板3之輸送平面與陽極5 χ、6·χ之間之一小段距 離（陽極-陰極間距）提供於電解液電池21，最大5〇毫米之此 小間距不僅可在平行於輸送方向之印刷電路板3側面避免 場線濃度過高，其在印刷電路板3之所有邊緣亦同，較特別 的是在印刷電路板3之前與尾緣。結果，一列印刷電路板3 -22- 574434

(19) 之間之間隙即可為任意尺寸，而無發生於前與尾緣之前述 燒灼。 為了取得提供且有效於整個表面之電流密度，電流需持 續計算及做可行性地調整，因為欲做電解處理之表面之尺 寸不斷地因為陽極5 ·χ、6 ·χ下方之板3輸送而改變。此目標 之解決辦法在於固定對搬運系統中之印刷電路板3做邏輯 式追蹤，如上所述，及固定地計算正在陽極5·χ、6·χ處理之 表面積。用於電流供給單元15·χ、16·χ之控制單元19計算， 且結果’其永久性改變各陽極5. X、6 · X之各別電解液電池整 流器15·χ、16·χ之電流之實際設定點。藉由將金屬電鍍電流 設定點之此持續性計算結合於金屬電鍍電流之調整及一小 陽極-陰極間距，可以在一列印刷電路板3中製成具有任意 尺寸之印刷電路板3，而無上述缺點發生。 在約12A/dm2之陰極電流密度時，應設定一 2-15毫米之陽 極-陰極間距。若選定一較小之約5A/dm2之陰極電流密度時 ’陽極-陰極間距可選擇較大，例如20-50毫米。在諸例子 中’可以使用如WO 98 49 375 A2所述之遮幕，其用於較大 陽極-陰極間距之例子。 當印刷電路板3進入電解液電池21時，處理電流如上所述 地持續增加’因此一實質上固定之陰極電流密度一直作用 於印刷電路板3之表面，此電流增加亦稱為正電流斜度。當 一印刷電路板列之最後一印刷電路板3離開搬運系統時，相 關之每一電解液電池2 1内同樣需求一減小之電流，以符合 所需之處理電流密度。諸負電流斜度亦計算於控制單元i 9 574434

内’且以一電力信號型式傳送至電解液電池整流器15χ、 16·χ，以據此設定電流。

在一搬運系統中，陽極例如可提供於電解金屬-電鍍印刷 電路板之水平輸送平面上方及下方。在一隨機選擇之時間 ’二印刷電路板係在設備内：即一第一板Α及一第二板β。 第一板A仍有20%表面積在由其中一陽極形成之電解電池 内時，板B已在該電池内，即板A之此表面積部分及板 60%表面積部分。板A係在離開電解電池之點處，而板b正 進入電池。 5十异來自陽極之電流係根據1 〇·5 dm1 2(30厘米χ35厘米）之 板Α之電解作用（有效）總面積，板通過設備之縱向（前緣具 有30厘米長度）。板B之電解作用表面積部分為6 dm2(2〇厘 米x30厘米），板亦通過設備之縱向（前緣具有20厘米長度） 。在ΙΟΑ/dm2之電流密度設定點時，來自陽極之電流量為：

-24- 1 = (10A/dm2 · 20% · 10.5 dm2) + (l〇A/dm2 · 60% · 6

dm2) = 57A 針對各陽極，電流以例如1秒之短間隔反覆計算。在二印 刷電路板A、B為2米/分之輸送速度時，結果諸板在此時間 間隔内行進3.3厘米。行進3·3厘米後，大約10.5%之板A仍 在電解電池内，而約（3.3厘米/35厘米）9.5%之此板已離開電 池。現在，約71.1%之板B在電池内，因為約（3.3厘米/3〇厘 米）11 · 1 %之此板表面積部分已在此時進入電池。結果，陽 極之實際電流為： 2 I - (10A/dm2 · 10.5% · 1〇.5 dm2) + (l〇A/dm2 · 71.1% · 6 574434

dm2) = 5 3 · 7 A 結果，此陽極之電流需在1秒内從57安培向下設定至53 ? 安培。

如上所述’先前已說明利用所有印刷電路板之相同電流 密度設定點以電解處理一列印刷電路板3 ,該印刷電路板3 間隔任意距離而不使用模型於列之前方或後方，且亦不使 用遮幕。本發明可以進一步符合實施上所遇到之要求，其 依技藝之狀態而為先前之搬運系統所未有者，包括在一搬 運系統中同時電解處理不同電流密度之二或多列印刷電路 板3，且在從第一列印刷電路板3轉換成第二列期間不使用 模型。 最後’在產品改變之例子中，印刷電路板之輸送速度亦 可以改變，而不需要如以往般先空載地運轉搬運系統，且 不需要添加模型於印刷電路板列之任一端。在所有例子中 ，所需之塗層厚度係準確地配合於所有印刷電路板，此可 參考圖式而洋細說明於後。

圖2係水平方向搬運系統之截面簡示圖，在此，印刷電路 板3係以直角於圖面方向搬運，由此可量測到陽極$、6(橫 向於輸送方向）較寬於已由夾具11抓取及電接觸之印刷電 路板3。由於陽極-陰極間距減小，因此不需要遮幕。一用 於偵測各別印刷電路板3以及二別印刷電路板3間之實際位 置之位置感應益9車父佳為没置於印刷電路板3輸送路徑之邊 界區域内，同時感應器9可辨識印刷電路板3是否定向正確 ，以利於由夾具11抓取。 -25- 574434

(22) 圖2揭不二列夾具U循環地迴繞於一輸送帶23、齒輪帶或 鍵條上’每一夾具11備有一滑動式接點13且鄰靠於右列夾 具11中之一滑動執道14上，右列夾具11則隨著其抓持進入 圖面之印刷電路板3而移動，印刷電路板3因此供給電流通 過滑動執道14、滑動式接 點13及夾具11。左側上之夾具11 並未抓持印刷電路板3且係移出圖面，夾具u不僅用於供給 電流於印刷電路板3且亦輸送印刷電路板3。為了充分暸解 ’在圖中偏向下方之一外輸送輪軸7亦說明於圖2内。實施 時’用於支持及輸送印刷電路板3之輪具設於欲輸送印刷電 路板3之輸送平面正下方。 圖3係一水平方向搬運系統之頂視簡示圖，為了簡要起見 ，設傭僅以4枚上相對電極5.^5]、5·2、5.3、5.4)及相關 之電解液電池整流器15·χ(15·1、15·2、15·3、15.4)表示。 實施時，此一系統則由高達20枚上及2〇枚下相對電極15 χ 、16. X組成’即2 0對陽極。在圖3所示之系統中，有三種不 同之印刷電路板3·χ(3·1、3.2、3.3)，即不同列之印刷電路 板3·χ，另一印刷電路板3·4則在設備前方，印刷電路板3.x 係以輸送方向（如箭頭所示）搬運通過設備。 由此可量測到在搬運系統内有多種不同規格間隔距離之 印刷電路板3 .X，即印刷電路板3 ·χ之間之間隙1 〇有不同尺寸 。重疊於各陽極5·χ之各電解有效表面積Αχ(Α1、Α2、A3、 Α4、Α5、Α6、Α7)係以陰影線表示，諸表面積為目前位於 陽極5·χ下方之表面積Αχ，諸投影構成一瞬間視圖，其不斷 地改變向前進給之功能。表面積係不斷地重覆計算，例如 574434

(23) 在2.5-60毫米之向前進給後或以5〇〇毫秒_2〇秒之時間區段。 位於一陽極區内之表面積Αχ總和乘以電流密度設定點 產生/文液電/爪，電解液電池整流器1 5 · X需在此瞬間設定， 貫際上其在大約10毫米之向前進給後保證有一極佳值可以 更新π液電流。據此，在2米/分之輸送速度下，所有整流 器電流係一秒内更新約3次，此可用現有控制系統低成本地 達成。電流係做小階級變化，藉由先前之計算其亦可不斷 改變電流，在此例子中，電解液電池整流器15上係由一參 考電流值仏號持續觸發，通常，此為一類比值。 在圖3中，僅有面積A1目前位於陽極5·4下方，面積α2、 A3正對於陽極5·3，面積Α4、Α5正對於陽極5.2及面積Α6、 Α7位於陽極5.1下方。印刷電路板3·丨、32係在輸送方向中 相距一相對電極長度，此可供針對印刷電路板31、3·2以設 定不同電流密度而無缺失。印刷電路板3 •卜3 ·2係以小於陽 極長度之間隙分開搬運，由於間隙小，諸印刷電路板3. i、 3·2之電流密度無法改變，因為印刷電路板3 ΐ、3·2係在瞬 間位於同一陽極51之下方或上方。位置感應器9偵測間隙 之尺寸，間隙有考量到控制單元丨9内之表面積瞬間計算。 右夕種印刷電路板產品欲以相同電流密度做不同時間長 度之處理，印刷電路板3 χ之輸送速度即需改變。實施時， 此係在欲以不同方式處理之二列印刷電路板之間之邊界轉 I線大約位於搬運系統中央時實施。例如增加速度時，前 頭之印刷電路板3·2(行進於邊界轉變線前方）係以過短之時 間週期處理，此可由印刷電路板3 ·2所在系統區域内之電流 -27- (24) (24)574434

搶度暫時性特定增加而補償，直到僅有末尾之印刷電路板 3 ·3留在搬運系統内為止。若速度減低，對應陽極μ之電流 Μ即自動暫㈣應地減小’因此不再需要空載地運轉搬 運系統’如刖例所述。 實施時，在一搬運系統載運期間之產品變化是可預見的 ，因此，二列印刷電路板之間之至少一計次電極長度之間 隙10可在印刷電路板產品以不同電流密度處理時控制於相 符。再一次，搬運系統不再需要空載地運轉。 貫施時發生印刷電路板3 .X之間之非計劃性間隙丨〇係無 法預見的，印刷電路板例如可自行列中去除以供試驗或者 因紊亂而堵塞時，而板3 .X即因而變移。在實施本發明時， 位於一間隙1 〇前或後方之印刷電路板3 χ不需再扔棄。 當印刷電路板3 ·χ進入設備之裝載站後未變化時，每一電 解電池内之相對應（重疊）陽極及印刷電路板（陰極）表面積 全程皆為已知，這些資料一直在主控制單元内計算及儲存 ，以計算電流及電流斜度之實際電解液電池整流器設定點 。在每一電解液電池整流器1 5·χ中，瞬間需要之處理電流 係由控制與調整裝置以習知測量及控制技術設定。為了使 諸電流均勾分布於印刷電路板3·χ之表面上且使其邊緣不 先做處理，一相當小之陽極-陰極間距係在電解電池内選定 -如上所述。 陽極可建構以不做分段或在橫於輸送方向分段（圖中未 示）。在一分段式陽極例子中’各陽極分段配置於一個別之 電解液電池整流器，印刷電路板3·χ之瞬間對應表面積亦針 -28- (25) (25)574434

對各陽極分段而計算。由此，電解液電池整流器之電流值 設定點即可形成。當一搬運系統内之電解液電池整流器數 增加時，適可提供電解液電池整流器15·χ有一控制鏈路， 以經由一序列匯流排系統至主控制單元丨9，例如Pr〇fibus 或 Ethernet 〇 若印刷電路板3.x欲做電解金屬電鍍且備有.〇·5巧微米厚 度範圍内之極薄銅覆層，則本發明亦可用於限制初期之電 流密度，以避免例如燒灼。藉由儲存於控制單元丨9内之資 料’初期電流密度可利用一校正因數以設定於一減小值。 當金屬電鍍進行時，電流密度可在一或多個步驟中做動態 «周整’或依據導電層厚度之增加而持續昇高至標稱電流密 度，以容許諸層快速且高品質地建立於印刷電路板表面上。 位置感應器9可設於電鍍槽1内或外，若感應器9設於電鍍 槽1内，其需能抵抗所使用電解液。若其定位接近於夾具抓 持印刷電路板3 .X處，感應器9亦偵測可能發生於搬運系統 内印刷電路板3·χ之進入處與夾具11抵達處之間之輸送誤 差。如圖2所示一備有驅動感應器22之共用馬達8、12亦可 取代圖1、3所示之驅動馬達8、12，在此例子中，並未使用 將輥驅動馬達8及夾具驅動馬達12同步之控制裝置。 本發明不僅適用於電力印刷電路板之電解處理，亦適用 於不僅在一表面側欲以其他方式做電解金屬電錄、钱刻或 處理之工件。再者，其亦不限於用在以垂直方向定位且以 水平方向輸送工件之垂直方向搬運系統， 可以瞭解的是本文内揭述之範例及實施例僅為闡釋之目 -29- 574434 (26) 的，本案之多種變換型式及變化以 議給習於此技者，且包含於本發明之精神與範 之申請專利範圍内。文内引證之所有公告案、 申請案皆在此納入供作參考。 圖式代表符號說明 1 2 電鍍槽 電解液

及上述特性之組合可建 疇内及文後 專利及專利

3.2 > 3·3、3.4、3·χ 4 5 、 5.1 、 5.2 、 5·3 、 5.4 、 5·χ 6、 6·1 、 6·2、 6'3、6·4、6.x 7 8 9 10 11 12 13 14 15、b.l、15.2、 l5·3、15·4、15·χ 工件、工作件，例如印刷電路板 電解液高度 上陽極、相對電極 下陽極、相對電極 輸送輥、輸送輪軸 輥驅動馬達 位置感應器 印刷電路板之間之間隙 夾具 夾具驅動馬達 滑動式接點 滑動軌道 上電解液電池整流器、電流源

-30- 574434 (27) 16、16·1、16.2、 16.3、16·4、16·χ 下電解液 17 離子可穿 18 隔離條 19 主控制單 20 控制線 21 電解電池 22 驅動感應 23 輸送帶、 Al、A2、A3、A4、 A5、A6、A7、Αχ 電解作用 電池整流器、電流源 透絕緣體 > 元 器 _ 鏈條 表面積

-31 -

Claims (1)

1. 574434

   拾、申請專利範圍 一種用在一搬運系統中電解處理工件之方法，其中工件 係以一輸送方向進行通過系統，及其中當工件進行通過 相對電極時，工件係利用源自輸送方向中呈前後設置之 相對電極之電流做電解處理，其中就其位於不同相對電 極之正對面而言，源自不同相對電極之各別電流設定於 右干數值，且以工件欲電解處理之表面積為函數，工件 係進行通過相對電極至一最大5〇亳米距離。 如申請專利範圍第1項之方法，其中就其位於各單一 對電極之正對面而言，源自單一相對電極之電流係藉 決定工件欲電解處理之表㈣，及#由自冑流與已決 表面積總和之直接關聯性而導出電流所決定。 如申請專利範圍第！或2項之方法，其中就其位於不同 對電極之正對面而言，源自不同相對電極之電流設定 其比例於工件欲電解處理之表面積。 4·如申請專利範圍第！或2項之方法，其中就其位於單一 對電極之正對面而言，_工件欲電解處理之表面積係 由決定工件欲電解處理之表面積以及工件與該相對 極之一相對重疊度所決定。 5·如申請專利範圍第4項之方法’其中一工件與單一相 ，：之相對重豐度係藉由決定相對於相對電極之 真貫位置’及藉由計算考量於半 之重疊度所決定。考以料狀與相對電極形狀 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中在搬運系統内之 1. 2 3. 相 由 定 相 相 藉 電 對 件 工 y/4434

   ::、實位置，藉由決定工件行進通過搬運系統内-預 置夺之瞬間’及藉由從預定位置起邏輯式追蹤搬運 糸統内之工件所決定。 如申請專利範圍第6項 # , ,^ ^ 罘6項之方法，其中在搬運系統内之工 8. …貫位置係以高達2〇秒之時間間隔決定。 如申請專利範圍第5項 古、土 # ^ ,.^ ^ 罘5項之方法，其中在搬運系統内之工 /貝位置係在工件已於輸送方向行進最大6 所決定。 9.

   t申請專利範圍第6項之方法，其中工件係藉由決定以 日'間積分工件之瞬間輸送速度所涵蓋之距離，或藉由添 加-增篁式或絕對式位移編碼器之脈衝，而在搬運系統 内做邏輯式追蹤。 1〇·如申請專利範圍第⑷項之方法，其中源自不同相對電 極之電流係另以一校正因數設定，且以通過各別相對電 極之工件導電率為函數，因此避免金屬沉積物燒灼。 如申明專利範圍第10項之方法，其中校正因數設定為小 ;或大於1，其中在金屬電錢期間，其隨著金屬沉積物

   厚度之增加而自-小值開始持續或逐漸增加至1，或自 一高值開始降低至1。 12·如中請專利範圍第_項之方法，其中工件通過相對電 極之距離係以工件之電流密度為函數而選定。 13·如申請專利範圍第12項之方法，其中距離為2_15毫米範 圍0 14.如申請專利範圍第鴻2項之方法，其中欲以不同方式 -2 · 574434 解處理之工件係在其通過搬運系統時以一延伸於輸送 方向之間隙相互隔離，該間隙至少等長於輸送方向 相對電極延伸段。 15.如申請專利範圍第1或2項之方法，其中欲以不同方式電 解處理，且設於搬運系統内之工件係隨著該工件通過搬 運系統而改變，及其中在不同工件上之電解效果所生之 差異，係當工件通過相對電極時藉由調整源自不同相對 電極之電流而補償。 16· —種用於電解處理工件之搬運系統，包含： a. -裝置’其用於在-輸送平面及_輸送方向中輸送 工件通過該系統， b. 至少二相對電極，係在輸送方向中彼此前後設置且 沿著輸送平面配置， c. 至少-電流供給單元，其用於各別相對電極，及 d·組件，其用於各別控制每單一電流供給單元， 其中用於各別控制每單一電流供給單元之該組件，盆 係建構以致於就其位於不同相對電極之正對面而言，源 自不同相#電極之電流可分別設定於若干數值，且以工 :欲電解處理之表面積為函數，及其中相對電極與輸送 平面之間之距離為最大5〇毫米。 7·如申凊專利範圍第W項之搬運系蛴 α心派連糸統，其中用於各別控制 電流供給單元之該組件，其係建構以致於源自各 另J相對電極之電流可$ $ 电又疋於右干數值，且以工件欲電解 处之表面積以及諸工件與該相對電極之相對重疊度 574434

   18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 為函數。 如申請專利範圍第1 6或1 7項之搬運系統，其中進一步提 供該組件以用於偵測工件在系統内之位置。 如申請專利範圍第1 8項之搬運系統，其中用於偵測位置 之組件包含至少一感應器，其用於決定一工件通過該感 應器之瞬間，及組件，其用於從感應器之位置起邏輯式 追蹤該工件。 如申請專利範圍第19項之搬運系統，其中用於邏輯式追 縱工件之組件，其係用於以時間積分工件之瞬間輸送速 度之組件，或一增量式或絕對式位移編碼器。 如申請專利範圍第1 6或1 7項之搬運系統，其中相對電極 與輸送平面之間之距離在2-15毫米範圍内。 如申請專利範圍第16或17項之搬運系統，其中電流供給 單元為電流控制式。 如申請專利範圍第22項之搬運系統，其中電流供給單元 係可自0安培開始持續或逐漸地調高至一標準電流。 如申請專利範圍第16或17項之搬運系統，其中相對電極 係彼此電隔絕。 如申請專利範圍第16或17項之搬運系統，其中至少一些 相對電極係在實質上橫向於輸送方向分段成相對電極 分段，及其中源自每一相對電極分段之電流可以各別設 定。 如申請專利範圍第25項之搬運系統，其中相對電極分段 係彼此電隔絕。

   574434

   27.如申請專利範圍第16或17項之搬運系統，其中一可供電 場線穿透之電絕緣係提供於輸送平面與相對電極之間。