WO1997015702A9 - Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen oberflächenbehandlung plattenförmiger gegenstände - Google Patents

Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen oberflächenbehandlung plattenförmiger gegenstände

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Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
  • Electroplating baths suitable for coating plate-like objects such as e.g. Serve PCBs, is to achieve a uniform surface quality, e.g. a good layer thickness distribution on the entire surface of the plate to be coated.
  • the boreholes are critical, whose inner walls should as far as possible likewise be provided with a layer thickness which should be as close as possible to the average copper layer thickness in the surface region.
  • a further objective is generally to intensify and accelerate the effect of the electrolytic or chemical processes, that is, for example, the deposition in a galvanic bath, where it belongs to the state of the art in electroplating baths (for example DE 44 05 741), by means of suitable electrolytes Pipe devices to move to be coated circuit boards in the electroplating bath to a larger To achieve deposition rate.
  • the pumping costs for the forced implementation of the electrolyte through the electroplating bath increases to uneconomic levels.
  • the increased pump energy consumption leads to increasing heat development, which results in an additional supply of heat to the electroplating bath, the removal of which in turn requires additional energy expenditure.
  • a galvanic bath in particular high deposition rates for short plating lines, as high as possible current densities, as uniform a layer thickness distribution as possible and a low energy expenditure for circulating the electrolyte should be achieved.
  • DD 285 127 B5 The exploitation of flow effects in electrolytic processes is also the subject of DD 285 127 B5, where it is the design of electrodes that consist of gas evolving electrolytic processes of a plurality of substantially parallel to each other arranged electrode elements.
  • profilings are provided on the electrode elements, which are intended to enable a faster removal of the reaction gas, such profilings cause a capillary effect, for example web-like profiles can be provided on the electrode elements.
  • Strömungs ⁇ cells which are to serve for the surface treatment of plate-shaped objects, this concept is not transferable.
  • a particularly preferred application of the solution according to the invention provides that the bottom of the formed as Galvanozelle flow cell is formed by a two-part supply tank, the upper chamber forms the electrolyte chamber and the lower chamber an air chamber, from which supply pipes are guided vertically upwards in the electroplating , which serve for the directed supply of both the electrolyte and the air and at the same time for the positionally correct recording of the two flow lattice-forming lamellae.
  • the top of the supply tank and the underlying intermediate wall between the electrolyte chamber and the air chamber are provided with mutually aligned rows of holes, the corresponding feed tubes can either be simply inserted into the supply tank at the intended distance and in their relative positioning relative to one another and are thus held fast.
  • a simple, modular overall structure of the flow cell can be achieved, which can also be adapted to changing conditions of use quickly.
  • FIG. 1 a partially sectioned partial perspective view of a galvanic bath with the essential elements of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal vertical section through the electroplating bath
  • Figure 4 a plan view of the supply tank with the openings for the supply pipes.
  • the galvanic bath G is as usual limited by two vertical side walls 7A, 7B and end walls (not shown) through which, for example by means of suitable lip seals the Galvanikgut 10 to be coated vertically on suitable Transport ⁇ elements inserted into the electroplating bath G and removed from this again , As described for example in DE 39 29728 AI in detail, so that need not be discussed in more detail here on the usual elements of such known systems.
  • the bottom of the electroplating bath G is formed by a supply tank 1, which consists of two superimposed chambers; in the upper chamber, the electrolyte chamber 2, there is the respective electrolytic liquid of the electroplating bath G which is pumped vertically upwards via supply pipes RE (only one in FIG. 1), where the electrolyte flows through outlet openings in the feed pipe RE in the direction of the electroplated material to be coated 10 is pushed out under the effect of the circulation pump and thus targeted covers the surface of the object to be coated (this movement is symbolized by the three arrows, starting from the feed tube RE).
  • a preferred embodiment provides that electrolyte supply pipes RE and air supply pipes RL are arranged alternately along the supply tank 1, such that (as shown in FIG. 1) there is always a feed pipe RE and a feed pipe RL opposite each other. Between the two rows of feed tubes ( Figure 4) depends to be coated, plate-shaped Galvanikgut 10th
  • Another important, mechanical function of the supply pipes RE, RL consists in the inclusion of a plurality of mutually parallel slats L, such that on both sides of beschich ⁇ border galvanizing material 10 from a pile-like angeord ⁇ Neten slats L existing flow grid 5A, 5B formed is, so that a frame or frame-like structure is formed on both sides of the Galvanikgutes 10, which serves to optimize the Elektro ⁇ lytströmung in the range of this Galvanikgutes 10.
  • the following measures are specifically planned for this purpose:
  • the lamellae L are considered in the direction of the plane of the galvanic material 10, either rising (flow grid 5A) or falling (flow grid 5B) arranged, at the same time they are roof-like extending toward the Galvanikgut 10 upwards. This orientation causes an air bubble leaving a feed tube RL, driven by its buoyant force, to move Moving direction of the "next upper" lamella gets impressed, which has a significant directional component both in the longitudinal direction of the Galvanikgutes 10, and in the direction of the surface of the Galvanikgutes 10 out.
  • the air bubbles thus generate a turbulent flow of an electrolyte / air mixture in the immediate surface region of the galvanic material 10 to be coated, with the resulting positive effects such as faster deposition of the coating metal, optimization of the layer thickness constancy, especially in circuit board holes, and short Galvanikbaddauer.
  • the above-mentioned relative positioning of supply pipes RE, RL has a positive effect insofar as that the admission of the electrolyte with air bubbles takes place only from one side of the circuit board forth and thus a defined flow through holes or holes in the circuit board over wide areas can be generated, which positively influences the latter effect (uniformity of the layer thickness).
  • a particularly favorable effect in terms of optimizing the electrolyte throughput can be achieved if the direction of the outlet openings at the feed tubes RL, RE by about 20 ° to 70 ° is directed away from the vertical plane of the Galvanisiergutes 10 in the direction of increase of the slats L.
  • the vertically successive lamellae L of a flow grid with the same first angle * C 1 are inclined upward or downward, and if they are positioned in terms of height so that the higher end point of the respective lower lamella with the lower end of the each upper slat is at the same height.
  • the louvers of the flow grid 5A are inclined upward (as viewed from the drawing plane), the louvers of the flow grid 5B are inclined downwards.
  • the two flow grids 5A, 5B are positioned relative to each other so that the horizontal projection of their respective slats L on the object 10 to be coated does not coincide.
  • the positioning is chosen so that intersections result on half the length of the flow grid; 2, these intersections of the projections lie in the sectional plane III-III, from which the same height position of the intersection lines of opposite lamellae is shown in the sectional view of FIG. 3; also in the perspective sectional illustration of FIG. 1, the front section plane lies in this sectional plane III-III. III.
  • non-overlapping arrangement of the lamellae means that influences of the electric field in the cathode space of the galvanic cell that can not be excluded are largely compensated for each other and thus differences in the coating quality due to locally changing field strengths over the surface of the coating material can be avoided.
  • the lamellas are arranged perpendicularly and are designed as an angle profile whose open side points towards the object to be coated.
  • these angle profiles are offset from each other in the horizontal. Even with such an arrangement, an "acceleration effect" of the air bubbles emerging from the supply pipes to the surrounding electrolyte is possible if the supply pipes are arranged in the opening region of the angle profiles.
  • the two flow grids form a gap of 10 to 15 mm, in which the circuit board 10 is immersed.
  • the electrolyte chamber 2 5,000 to 25,000 1 / h of electrolyte per meter chamber length are pumped, in the air chamber 3 is slightly compressed, oil-free air blown introduced (the corresponding pumps are not shown in the illustrations).
  • Commercially available high-performance electrolytes can be used as the electrolyte, for example, for the deposition of copper on printed circuit boards, a copper electrolyte which is commercially available under the name "Copper Gleam 125 HS" from Lea Ronal GmbH.
  • the practically applicable current densities are between 3 and 40 A / qdm at working temperatures of 28 ° to 55 ° Celsius, the value of the achievable current densities is given in printed circuit boards mainly by the geometry of the holes, with decreasing length-diameter ratio can be particularly good coating thickness distribution results can be achieved even at high current densities.
  • the described embodiment relates to the use of the flow cell as a galvanic bath for the electrolytic coating of printed circuit boards. It goes without saying that the idea of the invention encompasses all other areas of application in which the effect of a process fluid on surface areas of a product to be processed is important.

Abstract

Eine Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehandlung plattenförmiger Gegenstände in Form einer Strömungszelle weist erste Zuführelemente in Form von Rohren mit Austrittsöffnungen zur gezielten Zuführung einer Prozeßflüssigkeit an die zu bearbeitenden Gegenstände auf, sowie erfindungsgemäß zusätzliche, zweite Zuführelemente in der Prozeßflüssigkeit zur gezielten Lufteinspeisung in den Wirkungsbereich von Führungselementen, die aus einem beidseitig der zu bearbeitenden Gegenstände beabstandet gehaltenenen Strömungsgitter mit jalousieartig angeordneten Lamellen bestehen, die in Richtung parallel zur Hauptebene der plattenebenen Gegenstände nach oben oder unten geneigt sind. Dieses Prinzip der Luftzumischung in Verbindung mit der Ausgestaltung der Führungselemente als Strömungsgitter bewirkt, daß die austretenden Luftblasen der Strömungsgitter nach oben passieren und die umgebende Prozeßflüssigkeit mit sich reißen. Das Verhältnis zwischen dem Aufwand der Zwangsführung der Prozeßflüssigkeit zur Optimierung der Verfahrensparameter und dem hierfür erforderlichen Energieaufwand wird entscheidend verbessert.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen Oberflächenbehand¬ lung plattenförmiger Gegenstände.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine grundlegende Zielsetzung bei Oberflächenbehandlungsvorrich¬ tungen wie z.B. Galvanikbädern, die zur Beschichtung von plattenähnlichen Gegenständen wie z.B. Leiterplatten dienen, besteht in der Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenqualität, z.B. einer guten Schichtdickenverteilung auf der Gesamtoberfläche der zu beschichtenden Platte. Im Falle von Leiterplatten sind hierbei insbesondere die Bohrlöcher kritisch, deren Innenwandungen möglichst ebenfalls mit einer Schichtdicke versehen sein sollten, die möglichst nahe an der durchschnittlichen Kupferschichtdicke im Oberflächenbereich liegen sollte.
Stand der Technik
Eine weitere Zielsetzung liegt allgemein darin, die Wirkung der elektrolytischen oder chemischen Prozesse, also z.B. die Abscheidung in einem Galvanikbad insgesamt zu intensivieren und zu beschleunigen, wobei es bei Galvanikbädern zum Stand der Technik gehört (beispielsweise DE 44 05 741), den Elektrolyten mittels geeigneter Rohrvorrichtungen an den zu beschichtenden Leiterplatten im Galvanikbad vorbei zu bewegen, um eine größere Abscheidegeschwindigkeit zu erreichen. Mit zunehmender Wirkung dieses Prinzips steigt jedoch der Pumpaufwand zur Zwangsdurchführung des Elektrolyten durch das Galvanikbad auf unwirtschaftliche Werte. Darüber hinaus führt der erhöhte Pumpenergieaufwand zu zunehmender Wärmeentwicklung, die sich in einer zusätzlichen Wärmezufuhr zum Galvanikbad auswirkt, deren Abfuhr wiederum zusätzlichen Energieaufwand erforderlich macht.
Ein anderer Gedanke zur Intensivierung und zur Beschleunigung der Abläufe im Galvanikbad, die z.B. zur Beschichtung von Leiterplatten dient, ist aus der EP 0 420 640 AI bekannt; ausgehend von dem bekannten Effekt, daß ein bewegter Elektrolyt Kathodenstromdichten von dem zwei- bis dreifachen bei unbewegtem Elektrolyt erlaubt, wird dort vorgeschlagen, Luftblasen beidseits des zu beschichtenden Gegenstandes vorbeizuführen, die aus einem Behälter unterhalb des Galvanikbades austreten und zum gewünschten Bewegungseffekt führen. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung dienen allerdings die Luft¬ blasen im wesentlichen dazu, einen Umwälzeffekt der Elektrolyt¬ flüssigkeit zu erzielen, derart, daß die Elektrolytflüssigkeit an dem zu beschichtenden Gegenstand entlang nach oben steigt und in den Wandungsbereichen des Elektrolytbehälters wieder nach unten fällt, womit dann der Kreislauf wieder aufs Neue beginnt.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, die betriebskennzeichnenden Parameter eines Bades durch eine Weiterbildung der Führung der zur Oberflächenbehandlung eingesetzten Prozessflüssigkeit weiter zu verbessern. Im Falle eines Galvanikbades soll insbesondere hohe Abscheidungsgeschwindigkeiten bei kurzen Galvanisierstrecken möglichst hohe Stromdichten, eine möglichst gleichmäßige Schichtdickenverteilung und ein geringer Energieaufwand zur Umwälzung des Elektrolyten erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Einsatz von Strömungsgittern im Bereich der Elektrolyse-Tech¬ nologie ist bereits vorgesehen worden (EP 0 481 576 Bl), um bei einem Membran-Elektrolysemodul eine zwangsgeführte Elektrolytbe¬ wegung direkt an der Membranoberfläche über die gesamte Membran¬ fläche zu erzeugen. Hierbei wird besonders hervorgehoben, daß die eingeblasene Luft, bedingt durch diese Leitgitter, nur wenig in das Elektrolyt-Innere vordringen kann, Zweck der Leitgitter ist es, ein Belegen der Membrane mit störenden Reaktionsprodukten, wie z.B. organischer Zusätze, zum Elektrolyten zu vermeiden. Eine unmittel¬ bare Auswirkung auf die Elektrode ist somit nicht gegeben.
Die Ausnutzung von Strömungseffekten bei elektrolytischen Prozessen ist auch Gegenstand der DD 285 127 B5, wo es um die Gestaltung von Elektroden geht, die für Gas entwickelnde elektrolytische Prozesse aus einer Mehrzahl im wesentlichen parallel zueinander angeordneter Elektrodenelemente bestehen. Dort sind an den Elektrodenelemente Profilierungen vorgesehen, die eine schnellere Abfuhr des Reaktions¬ gases ermöglichen sollen, solche Profilierungen rufen einen Kapillareffekt hervor, beispielsweise können stegartige Profilie¬ rungen auf den Elektrodenelementen vorgesehen sein. Auf Strömungs¬ zellen, die zur Oberflächenbehandlung plattenförmiger Gegenstände dienen sollen, ist diese Konzeption nicht übertragbar.
Das Erfindungsprinzip der Luftzumischung in Verbindung mit der Ausgestaltung der Führungselemente als Strömungsgitter bewirkt, daß die austretenden Luftblasen versuchen, auftriebsbedingt möglichst schnell das Strömungsgitter nach oben zu passieren und somit die umgebende Prozessflüssigkeit mit sich reißen. Das Verhältnis zwischen dem Aufwand der Zwangsführung der Prozessflüssigkeit zur Optimierung der Verfahrensparameter und dem hierfür erforderlichen Energieaufwand wird entscheidend verbessert.
Es hat sich gezeigt, daß bei erfindungsgemäßer Positionierung der Lamellen der Strömungsgitter diese Maßnahme auch keine negativen Auswirkungen auf das Beschichtungsergebnis in einem Galvanikbad hat; trotz elektrischer Abschirmungseffekte der Strömungsgitter wird weder die konstante Schichtstärke auf der Oberfläche des Galvanisiergutes (Leiterplatte), noch die oben angesprochene Schichtdickenverteilung in Bohrlöchern von Leiterplatten beeinträchtigt, sondern im Gegenteil wird durch die Induzierung stark turbulenter Elektrolytströmungen durch die Luftblasen eine Verbesserung dieser Ergebnisse erreicht.
Eine besonders bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß der Boden der als Galvanozelle ausgebildeten Strömungszelle von einem zweiteiligen Versorgungstank gebildet ist, dessen obere Kammer die Elektrolytkammer und dessen untere Kammer eine Luftkammer bildet, von denen aus Zuführrohre senkrecht nach oben in das Galvanikbad geführt sind, die zur gerichteten Zuführung sowohl des Elektrolyten als auch der Luft dienen und gleichzeitig zur positionsgerechten Aufnahme der die beiden Strömungsgitter bildenden Lamellen. Wenn die Oberseite des Versorgungstanks und die darunter liegende Zwischenwandung zwischen Elektrolytkammer und Luftkammer mit miteinander fluchtenden Lochreihen versehen sind, so können die entsprechenden Zuführrohre wahlweise im beabsichtigten Abstand und in ihrer relativen Positionierung zueinander einfach in den Versorgungstank gesteckt werden und sind somit festgehalten. Damit kann ein einfacher, modulartiger Gesamtaufbau der Strömungszelle erreicht werden, der auch wechselnden Einsatzbedingungen schnell angepaßt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Strömungszelle wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen: Figur 1: Eine teilweise geschnittene perspektivische Teildarstellung eines Galvanikbades mit den wesentlichen Elementen der Erfindung,
Figur 2: einen schematischen Längs-Vertikalschnitt durch das Galvanikbad,
Figur 3: einen schematischen Teil-Querschnitt durch das Galvanikbad in der Ebene III-III der Figur 2, und
Figur 4: eine Aufsicht auf den Versorgungstank mit den Öffnungen für die Zuführrohre.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das Galvanikbad G wird wie üblich begrenzt von zwei vertikalen Seitenwandungen 7A,7B und (nicht dargestellten) Stirnwandungen, durch die beispielsweise mittels geeigneter Lippendichtungen das zu beschichtende Galvanikgut 10 vertikal an geeigneten Transport¬ elementen hängend in das Galvanikbad G einführbar und aus diesem wieder entnehmbar ist, wie dies beispielsweise in der DE 39 29728 AI im einzelnen beschrieben ist, so daß auf die üblichen Elemente solcher bekannter Anlagen hier nicht näher eingegangen zu werden braucht.
Der Boden des Galvanikbades G wird von einem Versorgungstank 1 gebildet, der aus zwei übereinander liegenden Kammern besteht; in der oberen Kammer, der Elektrolytkammer 2, befindet sich die jeweilige Elektrolytflüssigkeit des Galvanikbades G, die über Zuführrohre RE (in Figur 1 nur eines dargestellt) senkrecht nach oben gepumpt wird, wo der Elektrolyt durch Auslaßöffnungen im Zuführrohr RE in Richtung zum zu beschichtenden Galvanikgut 10 unter der Wirkung der Umwälzpumpe hinausgedrückt wird und somit zielgerichtet die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes überstreicht (diese Bewegung ist durch die drei Pfeile, ausgehend vom Zuführrohr RE symbolisiert). Von der Luftkammer 3 wird über eine Vielzahl von weiteren Zuführ¬ rohren RL verdichtete, ölfreie Gebläseluft geführt, die in Form von Luftblasen an Auslaßöffnungen der Zuführrohre RL in das Galvanikbad G austreten. Wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt, sind eine Vielzahl solcher Zuführrohre RE,RL in parallelen Reihen durch geeignete Öffnungen des Versorgungstanks 1 durchgesteckt, wo sie beispielsweise von O-Ringen als Dichtungen festgehalten werden. Die Einlaßöffnungen der Zuführrohre RE enden hierbei in der Elektrolytkammer 2, die unteren Enden der Zuführrohre RL sind durch den Zwischenboden zwischen Elektrolytkammer 2 und Luftkammer 3 durchgesteckt und enden in der Luftkammer 3.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß Elektrolyt-Zuführ¬ rohre RE und Luft-Zuführrohre RL entlang des Versorgungstanks 1 abwechselnd angeordnet sind, derart, daß sich (so wie in Figur 1 dargestellt) immer jeweils ein Zuführrohr RE und ein Zuführrohr RL gegenüberliegen. Zwischen den beiden Reihen von Zuführrohren (Figur 4) hängt das zu beschichtende, plattenförmige Galvanikgut 10.
Eine weitere wichtige, mechanische Funktion der Zuführrohre RE,RL besteht in der Aufnahme einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Lamellen L, derart, daß beidseitig des zu beschich¬ tenden Galvanikgutes 10 ein aus etagenartig übereinander angeord¬ neten Lamellen L bestehendes Strömungsgitter 5A,5B gebildet wird, so daß eine gestell- oder rahmenähnliche Struktur beidseits des Galvanikgutes 10 gebildet ist, die zur Optimierung der Elektro¬ lytströmung im Bereich dieses Galvanikgutes 10 dient. Zu diesem Zweck sind im einzelnen folgende Maßnahmen vorgesehen:
Die Lamellen L sind in Richtung der Ebene des Galvanikgutes 10 betrachtet, entweder steigend (Strömungsgitter 5A) oder fallend (Strömungsgitter 5B) angeordnet, gleichzeitig sind sie dachähnlich in Richtung zum Galvanikgut 10 nach oben verlaufend angeordnet. Diese Orientierung bewirkt, daß eine aus einem Zuführrohr RL austretende Luftblase, getrieben von ihrer Auftriebskraft, eine Bewegungsrichtung von der jeweils "nächst oberen" Lamelle aufgeprägt bekommt, die eine wesentliche Richtungskomponente sowohl in Längsrichtung des Galvanikgutes 10, als auch in Richtung zur Oberfläche des Galvanikgutes 10 hin besitzt. Dies hat zur Folge, daß die am Strömungsgitter 5A austretenden Luftblasen sich dort in Richtung der angedeuteten Pfeile bewegen werden, die beim Strömungsgitter 5B austretenden Luftblasen werden in die entgegengesetzte Richtung entlang der Oberfläche des Galvanikgutes 10 sich bewegen, wegen der beim Ausführungsbeispiel gewählten unterschiedlichen Neigung der Lamellen L gegenüber der Horizontalebene. Beim praktischen Betrieb hat diese Bewegung der Luftblasen zur Folge, daß in der unmittelbaren Umgebung der Luftblasen befindliche Elektrolytflüssigkeit von den Luftblasen in diese vorgegebene Richtung mitgerissen wird, so daß anschaulich gesprochen, jede Luftblase durch Reibungseffekte eine gewisse Menge von Elektrolytflüssigkeit mit "nach oben" und in Richtung zum zu beschichtenden Gegenstand zieht, wodurch der für die Umwälzung des Elektrolyten über die Zuführrohre RE erforderliche Energieaufwand drastisch reduziert werden kann. Die Luftblasen erzeugen somit eine turbulente Strömung eines Elektrolyt/Luftgemisches im unmittelbaren Oberflächenbereich des zu beschichtenden Galvanikgutes 10, mit den sich daraus ergebenden, positiven Auswirkungen wie schnellerer Ablagerung des Beschichtungsmetalls, Optimierung der Schichtdickenkonstanz, insbesondere auch bei Leitungsplattenlöchern, und kurzer Galvanikbaddauer. Hierbei wirkt sich die oben angesprochene relative Positionierung von Zuführrohren RE,RL insofern positiv aus, als daß die Beaufschlagung des Elektrolyten mit Luftblasen immer nur von einer Seite der Leiterplatte her erfolgt und somit auch eine definierte Strömung durch Löcher oder Bohrungen in der Leiterplatte über weite Bereiche erzeugt werden kann, die den letztgenannten Effekt (Gleichmäßigkeit der Schichtdicke) positiv beeinflußt.
Eine besonders günstige Wirkung im Sinne einer Optimierung des Elektrolytdurchsatzes kann dann erreicht werden, wenn die Richtung der Auslaßöffnungen an den Zuführrohren RL,RE um etwa 20° bis 70° von der senkrechten Ebene des Galvanisiergutes 10 weggerichtet ist in Richtung des Ansteigens der Lamellen L. Dadurch wird eine Zuführung der Luft und des Elektrolyten in das Galvanikbad definiert, die kompatibel ist mit der oben beschriebenen, von der Anordnung der Lamellen L aufgeprägten Bewegungsrichtung.
Die Neigung der Lamellen L und die Wahl der Position und der Austrittsrichtung der Auslaßöffnungen in den Zuführrohren ermöglichen bei geschickter Abstimmung im Einzelfall synergetische Effekte insoweit, daß sich die von diesen Einzelmaßnahmen hervorgerufenen physikalischen Effekte so überlagern, daß ihre Gesamtwirkung erheblich höher sich auswirkt als die zu erwartende Summe der Einzelwirkung dieser Eiπzelmaßnahmen.
Besonders vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn die vertikal aufeinanderfolgenden Lamellen L eines Strömungsgitters mit gleichem ersten Winkel *C 1 nach oben oder unten geneigt sind, und wenn sie höhenmäßig so positioniert sind, daß der höhere Endpunkt der jeweils unteren Lamelle mit dem tieferen Endpunkt der jeweils oberen Lamelle auf gleicher Höhe liegt. Bei der in Figur 1 skizzierten Ausgestaltung sind die Lamellen des Strömungsgitters 5A nach oben (von der Zeichenebene gesehen), die Lamellen des Strömungsgitters 5B nach unten geneigt.
Folglich sind die beiden Strömungsgitter 5A,5B relativ zueinander so positioniert, daß die Horizontalprojektion ihrer jeweiligen Lamellen L auf dem zu beschichtenden Gegenstand 10 nicht zusammenfällt. Vorzugsweise ist die Positionierung so gewählt, daß sich Schnittpunkte auf der halben Länge der Strömungsgitter ergeben; in Figur 2 liegen diese Schnittpunkte der Projektionen in der Schnittebene III-III, woraus sich in der Schnittdarstellung der Figur 3 die dargestellte gleiche Höhenposition der Schnittlinien gegenüberliegender Lamellen ergibt, auch in der perspektivischen Schnittdarstellung der Figur 1 liegt die vordere Schnittebeπe in dieser Schnittebene III-III. Die "nicht überlappende" Anordnung der Lamellen bewirkt, daß grundsätzlich nicht auszuschließende Beeinflussungen des elektrischen Feldes im Kathodenraum der Galvanikzelle sich weitgehend gegeneinander kompensieren und somit Unterschiede in der Beschichtungsqualität aufgrund lokal wechselnder Feldstärken über der Oberfläche des Beschichtungsgutes vermieden werden können.
Eine zeichnerisch nicht dargestellte Alternative zur oben beschrie¬ benen Anordnung der Lamellen besteht darin, daß die Lamellen senk¬ recht angeordnet sind und als Winkelprofil ausgebildet sind, dessen offene Seite zum zu beschichtenden Gegenstand zeigt. In diesem Fall ist es dann zweckmäßig, daß diese Winkelprofile in der Horizontalen gegeneinander versetzt sind. Auch bei einer solchen Anordnung ist ein "Beschleunigungseffekt" der von den Zuführrohren austretenden Luftblasen auf den umgebenden Elektrolyten möglich, wenn die Zuführrohre im Öffnungsbereich der Winkelprofile angeordnet sind.
Abschließend soll noch ein praktisches Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Galvanikbades kurz dargestellt werden:
Die beiden Strömungsgitter bilden einen Spalt von 10 bis 15 mm, in den die Leiterplatte 10 eintaucht. In der Elektrolytkammer 2 werden 5.000 bis 25.000 1/h Elektrolyt pro Meter Kammerlänge gepumpt, in die Luftkammer 3 wird leicht verdichtete, ölfreie Gebläseluft eingeführt (die entsprechenden Pumpen sind in den Darstellungen nicht eingezeichnet). Als Elektrolyt können handelsübliche Hochleistungselektrolyte verwendet werden, beispielsweise für die Abscheidung von Kupfer auf Leiterplatten ein Kupferelektrolyt, der unter der Bezeichnung "Copper Gleam 125 HS" der Firma Lea Ronal GmbH im Handel erhältlich ist.
Die praktisch anwendbaren Stromdichten liegen zwischen 3 und 40 A/qdm bei Arbeitstemperaturen von 28° bis 55° Celsius, der Wert der erreichbaren Stromdichten ist bei Leiterplatten im wesentlichen durch die Geometrie der Bohrlöcher vorgegeben, mit fallendem Längen- Durchmesserverhältnis können besonders gute Schichtdicken- verteilungsergebnisse auch bei hohen Stromdichten erzielt werden. Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Einsatz der Strömungszelle als Galvanikbad zur elektrolytischen Beschichtung von Leiterplatten. Es versteht sich von selbst, daß der Erfindungsgedanke alle anderen Anwendungsbereiche umfaßt, bei denen es auf die Einwirkung einer Prozeßflüssigkeit auf Oberflächenbe¬ reiche eines zu bearbeitenden Produkts ankommt.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen Oberflächenbe¬ handlung plattenförmiger Gegenstände in Form einer Strömungs¬ zelle, mit ersten Zuführelementen in Form von Rohren mit Aus¬ trittsöffnungen zur gezielten Zuführung einer Prozeßflüssigkeit an die zu bearbeitenden Gegenstände, gekennzeichnet durch zusätzliche, zweite Zuführelemente in der Prozeßflüssigkeit zur gezielten Lufteinspeisung in den Wirkungsbereich von Führungselementen, die aus einem beidseitig der zu bearbeitenden Gegenstände beabstandet gehaltenen Strömungsgitter (5A,5B) mit jalousieartig angeordneten Lamellen (L) bestehen, die in Richtung parallel zur Hauptebene der plattenebenen Gegenstände (10) nach oben oder unten geneigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Winkel ( tτ^l), um den die Lamellen (L) nach oben oder unten geneigt sind, zwischen 3° und 15° beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (L) in Richtung der zu bearbeitenden Gegenstände (10) um einen zweiten Winkel (
Figure imgf000013_0001
nach oben geneigt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkel ( o<2) zwischen 10° und 60° liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (L) im wesentlichen senkrecht verlaufen und als Winkel¬ profil ausgebildet sind, dessen offene Seite zum zu beschichtenden Gegenstand (10) zeigt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des Winkelprofils bei 60°-120° liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal aufeinanderfolgende Lamellen (L) desselben Strömungsgitters (5A.5B) mit gleichem ersten Winkel ( σU) entweder nach oben oder nach unten geneigt sind, und daß sie höhenmäßig so positioniert sind, daß der höchste Endpunkt der jeweils unteren Lamelle mit dem tiefsten Endpunkt der jeweils oberen Lamelle sich auf gleicher Höhe befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsgitter (5A,5B) so vertikal gegeneinander versetzt sind, daß die Horizontalprojektion ihrer jeweiligen Lamellen (L) auf den zu beschichtenden Gegenstand (10) Schnittpunkte auf der halben Länge der Strömungsgitter ergibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zuführelemente aus Zuführrohren (RE,RL) bestehen, die beabstandet voneinander durch die Lamellen (L) geführt und gehalten sind und deren Austrittsöffnungen in Anstiegsrichtung der Lamellen (L) hin zeigen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführrohre (RE.RL) von einer Prozeßflüssigkeitskammer (2) und einer Luftkammer (3) gespeist werden, in die ihre jeweiligen Einlaßöffnungen geführt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführrohre (RE.RL) in Lochreihen ihrer zugeordneten Kammer mittels Dichtungsringen gehalten sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Prozeßflüssigkeit und Luft von einer Prozeßflüssigkeitskammer (2) und einer Luftkammer (3) als Teil eines gemeinsamen Versorgungstanks (1) zugeführt werden, in dem sie übereinander angeordnet sind, und der am Boden der Strömungszelle (G) liegt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsgitter (5A.5B) an ihrer vom plattenförmigen Gegenstand (10) abliegenden Seite an ein vertikal gehaltenes säurefestes Gewebetuch (6A.6B) angrenzen, das sich vor den Seitenwandungen (7A,7B) der Strömungszelle befindet.
PCT/DE1996/001938 1995-10-26 1996-10-11 Vorrichtung zur chemischen oder elektrolytischen oberflächenbehandlung plattenförmiger gegenstände WO1997015702A2 (de)

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