WO1998049374A2

WO1998049374A2 - Vorrichtung zum elektrolytischen behandeln von leiterplatten und leiterfolien

Info

Publication number: WO1998049374A2
Application number: PCT/DE1998/001034
Authority: WO
Inventors: Jens Geissler; Thomas Rydlewski; Lorenz Kopp; Ralf-Peter WÄCHTER; Reinhard Schneider
Original assignee: Atotech Deutschland Gmbh
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1998-11-05
Also published as: DE19717512C3; EP1051886A2; CA2287274A1; JP2002506483A; DE19717512C2; WO1998049374A3; DE19717512A1; JP4210339B2; US6238529B1

Abstract

Die Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von Leiterplatten (3), durch die die Leiterplatten in einer Transportebene in einer im wesentlichen horizontalen Transportrichtung kontinuierlich hindurchführbar sind, weist die folgenden Merkmale auf: Der Transportebene gegenüberliegend und im wesentlichen parallel zu dieser sind auf mindestens einer Seite Gegenelektroden (1, 2) angeordnet, so daß zwischen einander gegenüberliegenden Gegenelektroden oder den Gegenelektroden und der Transportebene Elektrolyträume (4, 5) gebildet werden, wobei die Gegenelektroden jeweils im wesentlichen lückenlose Elektrodenflächen ausbilden. Im Elektrolytraum sind Führungselemente (7, 8) für die Leiterplatten angeordnet. Zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatten sind Kontaktelemente (11) vorgesehen. Ferner sind Elektrolytsprüheinrichtungen (13) zur Förderung der Elektrolytflüssigkeit gegen die Oberflächen der Leiterplatten vorgesehen. In die Gegenelektroden sind Durchbrüche eingebracht. Die Elektrolytsprüheinrichtungen sind auf den der Transportebene abgewandten Seiten der Gegenelektroden derart angeordnet, daß aus den Einrichtungen austretende Elektrolytflüssigkeit die Gegenelektroden an den Stellen der Durchbrüche im wesentlichen ungehindert passieren und zu den Oberflächen der Leiterplatten gelangen kann.

Description

Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien in horizontalen oder vertikalen Durchlaufgalvanoanlagen unter Anwendung von Gleichstrom oder Pulsstrom. Insbesondere ist die Vorrichtung zum gleichmäßigen elektrolytischen Abscheiden von Metallschich- ten mit optimierten metall-physikaiiεchen Eigenschaften geeignet.

Zum elektrolytischen Metallisieren muß bekanntermaßen Elektrolytfiüssigkeit an die zu metallisierende Behandlungsgutoberfläche herangeführt werden, um dem Verbrauch der benötigten Metallionen entgegenzusteuern. Mit zunehmender Stromdichte nimmt dabei der Bedarf von Metallionen pro Zeiteinheit zu. Hierzu wird nach bekannten Verfahren eine gegen die Behandlungsgutoberfiäche gerichtete Flüssigkeitsströmung ausgenutzt, um die an der Oberfläche anliegende Diffusionsschichtdicke zu verringern und so den Transport von Me- tallionen an die Behandlungsgutoberfläche zu beschleunigen. In der praktischen Anwendung bestehen jedoch Grenzen für eine Anströmung der Oberflächen, die durch die Auslegung der Galvanoaniage und die Beschaffenheit des Behandlungsgutes gegeben sind. Beispielsweise können dünne und damit mechanisch nicht ausreichend stabile Leiterfolien auch nicht mit beliebig scharfen Flüssigkeitsstrahlen behandelt werden. Idealerweise sollte die Förderung der

Behandlungsflüssigkeit möglichst gleichmäßig an alle Oberflächenstellen des Behandlungsgutes, das sich in der Galvanoanlage befindet, gelangen können.

Ferner sollten elektrische Abbiendungen durch Anlageneinbauten möglichst vermieden werden. In den bekannten Galvanoanlagen ist dies jedoch nicht er- füllt. Während des Durchlaufes des Behandlungsgutes durch die Anlage stellen sich an den behandelten Stellen oft stark unterschiedliche lokale Stromdichtewerte ein, die durch die Anlageneinbauten, beispielsweise Elektrolyteinleitungsrohre und Düsen, und/oder durch Lücken zwischen den Anoden entstehen.

Insbesondere bei sogenannten Hochleistungselektrolyten, die besonders gut zur Metallabscheidung bei hohen Stromdichten geeignet sind, wirken sich unterschiedliche Stromdichten auf die Qualität der abgeschiedenen Metallschichten sehr stark aus. Daher können mit diesen Elektrolyten praktisch nur dann hochwertige Leiterplatten hergestellt werden, wenn die Stromdichte an allen

Stellen des Behandlungsgutes während der gesamten Elektrolyse gleich bleibt. Wird die Stromdichte nicht in einem engen Bereich gehalten, werden beispielsweise Schichten mit mangelhafter Bruchelongation und Oberflächenqualität gebildet. Selbstverständlich führen schwankende Stromdichten auch zu un- gleichmäßiger Schichtdickenverteilung sowohl von Platte zu Platte als auch an verschiedenen Stellen derselben Leiterplatte. Beispielsweise werden bei der Abscheidung von Kupfer mit einer Stromdichte von 7,5 A/dm² nur matte und rauhe Schichten abgeschieden, wenn der Abscheideelektrolyt eine Zusammensetzung aufweist, bei der eine hochwertige Schicht bei einer Stromdichte von 5 A/dm² erzeugt werden kann.

In DE 42 12 567 A1 ist eine Galvanisiereinrichtung für Leiterplatten beschrieben, in der die Leiterplatten auf einer horizontalen Durchlaufbahn durch eine Behandlungskammer geführt werden, indem Kontaktiermittel vorgesehen sind, die im Bereich der Durchiaufbahn angeordnet sind und die Leiterplatten in deren Durchlaufbahn an der vorderen Kante ergreifen. Der Transportebene, in der die Leiterplatten geführt werden, gegenüberliegend sind lösliche Anoden vorgesehen. Außerdem ist angegeben, daß zwischen den einzelnen Anoden Schwalldüsen angeordnet sind, die die Behandlungsflüssigkeit gegen die Leiterplatten- Oberflächen lenken. Eine Anlage dieser Bauart ist für die Metallabscheidung mit hohen Stromdichten und zum Erreichen hoher Qualitätsanforderungen jedoch nicht geeignet. In DE 43 44 387 C2 ist u.a. eine horizontale Durchlaufanlage zur elektrolytischen Behandlung von Leiterplatten beschrieben, bei der die Leiterplatten in einer horizontalen Transportebene und Transportrichtung durch die Anlage geführt werden und der Transportebene gegenüberliegend unlösliche Anoden vorgesehen sind. Zur Stromzuführung werden geeignete Kontaktiermittel in der Behandlungskammer eingesetzt. Die Behandlungsflüssigkeit wird während des Transportes der Leiterplatten durch die Anlage über Flutrohre gegen deren Oberflächen gefördert. Die Flutrohre und die Versorgungsleitungen für die Flutrohre sind nach den Angaben in dieser Druckschrift aus Kunststoff ausgeführt, um eine Beeinflussung des elektrischen Feldes zwischen Anode und Kathode zu minimieren. Es wird jedoch hingenommen, daß eine Beeinflussung stattfindet, die elektrische Abblendwirkung wird jedoch als gering eingeschätzt, weil sich das Behandlungsgut langsam durch die Anlage bewege und somit kontinuierlich den unterschiedlichen elektrischen Feldern ausgesetzt sei.

In DE 42 29 403 C2 ist eine Durchlaufanlage zur Metallbeschichtung von Kunststoffolien beschrieben. Das Behandlungsgut wird durch mit Elektrolyt beschickbare Kammern gezogen, wobei der Folie gegenüberliegend Anoden angeordnet sind. Die Behandlungsflüssigkeit wird durch Bohrungen in den Anoden, die zur Folie führend und in Transportrichtung schrägverlaufend eingebracht sind, hindurchgefördert und auf die Folienoberflächen gelenkt. Innerhalb der Kammer ist außerdem ein offenporiger Kunststoff vorgesehen, der mit der durchgezogenen Folie in Kontakt gebracht wird. Ferner sind in der Druckschrift gegen das Ausfließen von Behandlungsflüssigkeit dienende und am Ein- bzw. Auslauf der Folie angeordnete Abquetschwalzen zur Abschottung der Kammer vorgesehen.

Außerdem wird beschrieben, daß mehrere Kammern hintereinander geschaltet werden. Es hat sich herausgestellt, daß mit einer derartigen Anlage keine hochwertigen Metallschichten abgeschieden werden können, insbesondere nicht bei Anwendung hoher mittlerer Stromdichten.

In DE 44 02 596 A1 ist ebenfalls eine horizontale Durchlaufanlage zur Behandlung von Leiterplatten angegeben. Zur Steigerung der anwendbaren Stromdichte wird Elektrolyt aus nächster Nähe an die Leiterplattenoberfläche gefördert, indem eine rotierende Flutelektrode eingesetzt wird, die auf der Leiterplatten- Oberfläche abrollt und aus der der Elektrolyt unter Druck austritt. Gleichzeitig dient diese Elektrode auch als Gegenelektrode. Alternativ kann der Elektrolyt auch über die Flutelektrode abgesaugt werden. Auch damit wird eine starke Strömung an den Leiterplattenoberflächen erzeugt. Es hat sich jedoch heraus- gestellt, daß bei Anwendung der rotierenden Flutelektroden keine hochwertigen Metallschichten bei hoher mittlerer Stromdichte abgeschieden werden können.

Aus DE 43 24 330 A1 ist eine ähnliche Vorrichtung beschrieben wie in

DE 44 02 596 A1. Im Unterschied zu dieser rollt die Flutelektrode auf den Lei- terplattenoberflächen nicht schlupffrei ab. Vielmehr wird die Flutelektrode über die Leiterplattenoberfläche gewischt, so daß die Diffusionsschichtdicke mit der Möglichkeit einer weiteren Erhöhung der Grenzstromdichte zusätzlich gestört wird. Diese Vorrichtung weist jedoch andere Nachteile auf. Beispielsweise führt die Wischbewegung zu einem erhöhten Verschleiß des Wischmittels auf dem Elektrodenumfang, so daß der Elektrolyt und damit das Behandlungsgut leicht verunreinigt werden. Dadurch wird außerdem der häufige Ersatz des Wischmittels erforderlich, so daß die Vorrichtung mit erhöhtem Aufwand gewartet werden muß. Auch in diesem Fall wurde festgestellt, daß Metallschichten nicht mit hoher Qualität abgeschieden werden konnten, wenn mit hoher mittlerer Stromdichte gearbeitet wurde.

In JP-A-58123898 ist eine Anlage zur elektrolytischen Beschichtung von Bandstahl mit Metallen beschrieben, bei der das Stahlband durch eine Elektrolytkammer kontinuierlich hindurch geleitet und an Anoden dicht vorbeigeführt wird. Elektrolyt wird über Rohrleitungen in Anodenkammern geführt, die auf der dem Stahlband abgewandten Seite der Anoden angeordnet sind. Aus den Kammern wird der Elektrolyt über Schlitze in den Anoden auf das Stahlband gefördert.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere eine geeignete Vorrichtung zum elektroiytischen Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien, insbesondere zum elektrolytischen Metallisieren, zu finden. Es soll vor allem möglich sein, Metallschichten mit sehr guten metall-physikalischen Eigenschaf- ten herzustellen, beispielsweise mit großer Bruchelongation und Duktilität, sehr gutem Glanz, gleichmäßiger Schichtdicke, ausreichender Einebnung und hohem Streuverhalten bei der Abscheidung von Schichten in feinen Bohrlöchern in den Leiterplatten, beispielsweise von Löchern mit einem Durchmesser von 0,3 mm und weniger, und gegebenenfalls einer Plattendicke von 3,5 mm und mehr. Diese Eigenschaften sollen insbesondere auch dann erreichbar sein, wenn die Metallschichten mit einer Stromdichte von mindestens 4 A/dm² auf den Oberflächen abgeschieden werden.

Gelöst wird dieses Problem durch die Vorrichtung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Leiterplatten oder Leiterfo- lien mit einer Elektrolytflüssigkeit behandelt, wobei die Leiterplatten oder Leiterfolien in einer Transportebene in einer im wesentlichen horizontalen Transportrichtung kontinuierlich durch die Vorrichtung geführt werden. Die Vorrichtung weist folgende Merkmale auf:

a. Der Transportebene gegenüberliegend und im wesentlichen parallel zu dieser sind auf mindestens einer Seite Gegenelektroden angeordnet, so daß zwischen einander gegenüberliegenden Gegenelektroden oder den Gegenelektroden und der Transportebene Elektrolyträume gebildet werden, wobei die Gegenelektroden jeweils im wesentlichen lückenlose Elektrodenflächen ausbilden. b. Im Elektrolytraum sind Führungselemente für die Leiterplatten und Leiterfolien angeordnet. c. Zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatten und Leiterfolien sind Kontaktelemente vorgesehen. d. Ferner sind Elektrolytsprüheinrichtungen sowie Einrichtungen, wie Pumpen und Rohrleitungen, zur Förderung der Elektrolytflüssigkeit gegen die Oberflächen der Leiterplatten und Leiterfolien vorgesehen, e. In den Gegenelektroden sind Durchbrüche vorgesehen. f. Die Elektrolytsprüheinrichtungen außerhalb der Elektrolyträume auf den der Transportebene abgewandten Seiten der Gegenelektroden sind derart angeordnet, daß die aus den Elektrolytsprüheinrichtungen austretende Elektrolytflüssigkeit die Gegenelektroden an den Stellen der Durch- brüche im wesentlichen ungehindert passieren und zu den Oberflächen der Leiterplatten und Leiterfolien gelangen kann.

Die Leiterplatten oder Leiterfolien werden vorzugsweise in im wesentlichen horizontaler oder vertikaler Ausrichtung (horizontal oder vertikal ausgerichteter Transportebene) geführt.

Zur elektrolytischen Behandlung kann sowohl Kupfer auf den Oberflächen von Leiterplatten oder Leiterfolien abgeschieden oder Metall von Metalloberflächen elektrolytisch abgeätzt werden. Im ersteren Falle werden die Gegenelektroden als Anoden und im zweiten Falle als Kathoden polarisiert.

Die Durchbrüche in den Gegenelektroden sind vorzugsweise zylindrisch, können aber beispielsweise auch einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Achsen der Durchbrüche fluchten im wesentlichen mit den aus den Elektrolytsprüheinrichtungen austretenden Flüssigkeitsstrahlen, wobei die Achsen im wesentlichen senkrecht zur Transportebene ausgerichtet sein können.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können mehrere Elektrolytsprüheinrich- tungen vorgesehen sein. Insbesondere können sowohl senkrecht als auch parallel zur Transportrichtung mehrere derartiger Einrichtungen angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elektrolytsprüheinrichtungen in Transportrichtung gesehen gegeneinander versetzt, um eine möglichst flächendeckende Bestrahlung der Oberflächen der Leiterplatten oder Leiterfoiien zu erreichen.

Da die Elektrolytflüssigkeit bei in horizontaler Transportebene geführten Leiterplatten auf deren horizontal ausgerichtete Oberflächen gefördert wird, kann die Flüssigkeit lediglich an den seitlichen Kanten der Leiterplatten abfließen und staut sich daher im mittleren Bereich der Platten auf. Daher bildet sich ohne weitere Optimierung der Vorrichtung ein ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil der auf die Leiterplattenoberseiten geförderten Elektrolytflüssigkeit quer zur Transportrichtung aus: In der Mitte der Leiterplatten ist die Geschwindigkeit klein, am seitlichen Rand der Leiterplatten dagegen groß. Dieser Effekt tritt bei in vertikal ausgerichteter Transportebene geführten Leiterplatten nicht auf. Um den nachteiligen Effekt bei in horizontaler Transportebene geführten Leiterplatten auszugleichen, sollte der Abstand der Elektrolytsprüheinrichtungen voneinander so bemessen sein, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolyt- flüssigkeit in der Transportebene an allen Stellen im wesentlichen gleich ist. Zweckmäßigerweise wird der Abstand der Elektrolytsprüheinrichtungen in der Mitte geringer gewählt als am seitlichen Rand der Leiterplatten.

Die im Elektrolytraum angeordneten Führungselemente können in Transport- richtung gesehen gegeneinander versetzt sein, um eine Störung der Metallabscheidung an bestimmten Oberflächenstellen zu minimieren. Die Führungselemente sind vorzugsweise als Scheiben ausgebildet, die auf Achsen angeordnet sind. Die Achsen erstrecken sich senkrecht zur Transportrichtung und parallel zur Transportebene. Die Abmessungen und das Material der Scheiben sind möglichst so zu wählen, daß sie die elektrische Feldlinienverteilung in den Elektrolyträumen nicht wesentlich beeinflussen. Beispielsweise sind aus Kunststoff bestehende Scheiben besonders gut geeignet, soweit dieser gegen die Elektrolytflüssigkeit widerstandsfähig ist. Außerdem sollen die Scheiben möglichst dünn ausgeführt sein und möglichst viele Durchbrüche aufweisen, um die elektrische Feldlinienverteilung in der Nähe der Transportebene so wenig wie möglich zu stören. Eine untere Grenze für die Dimensionierung der Scheiben wird durch deren notwendige mechanische Stabilität gesetzt.

Um ferner den Austritt von Behandlungsflüssigkeit aus der Vorrichtung zu be- hindern, sind am Einlauf und am Auslauf der Vorrichtung für die Leiterplatten und Leiterfolien Dichtmittel vorgesehen. Als Dichtmittel können beispielsweise Abquetschwaizen eingesetzt werden, die jeweils oberhalb bzw. unterhalb der Transportebene gelagert sind und beim Durchtritt der Platten bzw. Folien fest an diesen anliegen. Bei einer derartigen Konfiguration wurde festgestellt, daß die Stromdichte in der Nähe der Dichtmittel stark ansteigt ("Kanteneffekt") und daher andere Abscheidungsverhältnisse an diesen Stellen herrschen als zwischen dem Einlauf und dem Auslauf. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden die Gegenelektroden von den Dichtmitteln so weit entfernt angeordnet, daß eine sich an Stellen in der Nähe des Einlaufes und des Auslaufes der Leiterplatten und Leiterfolien einstellende Stromdichte im wesentlichen genauso groß ist wie die mittlere Stromdichte zwischen diesen Stellen.

Für den Fall der Konzeption einer längeren Anlage, die ebenfalls in Transport- richtung langgestreckte Gegenelektroden aufweisen soll, werden die Gegenelektroden aus konstruktiven Gründen aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt. In diesem Falle sind geeignete Abstandsstreifen und/oder Dichtungen zwischen den Einzelelektroden vorzusehen, um die Elektroden gegeneinander zu isolieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 : Schematischer Längsschnitt eines Teilstückes einer erfindungs- gemäßen horizontalen Durchlaufanlage;

Figur 2a: Schematischer Querschnitt einer Durchlaufaniage mit Klammer- kontaktierung des Behandlungsgutes; Figur 2b: Schematischer Querschnitt einer Durchlaufanlage mit Rollenkon- taktierung des Behandlungsgutes.

In Figur 1 ist ein Teilstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Es handelt sich um den Einiaufbereich der Anlage bei von links nach rechts in Pfeilrichtung verlaufender Transportrichtung. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind nur vier obere und vier untere unlösliche Anoden 2 als Gegenelektroden dar- gestellt. In der Praxis umfaßt eine derartige Anlage beispielsweise fünfundzwanzig obere Anoden 1 und fünfundzwanzig untere Anoden 2. Die Gesamtlänge des aktiven Bereiches einer derartigen Anlage, d.h. des Bereiches, in dem durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Gegenelektroden und das Behandlungsgut eine elektrolytische Behandlung stattfindet, beträgt sechs Me- ter. Die Anoden sind als Teilanoden der gesamten oberen elektrolytischen Zelle dargestellt, die durch die oberen Anoden 1 , die Leiterplatten oder Leiterfolien 3 und den dazwischen liegenden oberen Elektrolytraum 4 gebildet ist. Gleichfalls sind auch die Teilanoden 2 der unteren elektrolytischen Zelle gezeigt. Dies er- laubt das individuelle Zuschalten jeder Anode 1 ,2 beim Einfahren von Behandlungsgut 3 in die Anlage und gleichfalls das individuelle Abschalten der Anoden beim Ausfahren des Gutes aus der Anlage. Das Zu- und Abschalten der Anoden ist insbesondere in DE 39 39 681 C2 beschrieben. Auf diese Druckschrift wird verwiesen. Der Badstromanschluß an die Anoden 1 ,2 ist aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung in Figur 1 nicht dargestellt.

Zwischen den Anoden 1 ,2 sind elektrisch isolierende Abstandsstreifen und/oder Dichtungen 6 eingelegt. Diese sind in Transportrichtung so schmal, daß die Teilanoden 1 ,2 zusammengenommen in Bezug zum Behandlungsgut 3 wie eine durchgehende großflächige Anode 1 ,2 wirken. Ein Stromdichteabfall an der Behandlungsgutoberfläche, der durch diese Anodenabstände hervorgerufen sein könnte, ist nicht feststellbar. Außerdem erstrecken sich die Anoden 1 ,2 im wesentlichen über die gesamte Breite des Behandlungsgutes 3, mindestens aber 80 % dieser Breite, um einen Kanteneffekt bei der Metallabscheidung zu vermeiden. Bei weniger differenzierter Zu- und Abschaltung der Anoden kann die Länge der einzelnen Anoden in Transportrichtung vergrößert werden. Grenzen werden lediglich durch fertigungstechnische Gesichtspunkte gesetzt.

Als Werkstoff für die unlöslichen Anoden 1 ,2 eignet sich beispielsweise Titan, das mit einer Schutzbeschichtung überzogen ist, beispielsweise aus Iridiumoxid, um die Überspannung bei der Abscheidung auf ein Minimum abzusenken. Zur Vergrößerung der wirksamen Anodenoberfläche kann diese strukturiert sein. Hierdurch wird die anodische Stromdichte reduziert. Zu diesem Zweck werden bevorzugt ein- oder mehrlagige Streckmetallgitter verwendet. Die erfin- dungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch für den Einsatz löslicher Anoden. Beispielsweise können sogenannte Pellets oder auch Balls (Kugeln) aus dem abzuscheidenden Metall, die in entsprechende unlösliche Anodenkörbe eingefüllt werden, oder auch Anodenplatten aus dem abzuscheidenden Metall eingesetzt werden. Die zu behandelnden Leiterplatten und Leiterfolien 3 werden von oberen Führungselementen 7 und unteren Führungselementen 8 zwischen den oberen Anoden 1 und den unteren Anoden 2 vorzugsweise mittig geführt und von in Figur 1 nicht dargestellten Klammern, die auch als elektrische Kontaktelemente dienen, in Transportrichtung befördert.

Bei den angetriebenen oder nicht angetriebenen Führungselementen 7,8 handelt es sich in der Regel um elektrisch isolierte dünne Achsen 9 mit aufgesteck- ten perforierten Scheiben 10 aus elektrisch nichtleitendem Kunststoff. Die Achsen 9 und die Scheiben 10 sind so dimensioniert, daß keine elektrisch störende Abbiendung des Behandlungsgutes 3 stattfindet. Der Achsdurchmesser beträgt zum Beispiel etwa zehn Millimeter. Die perforierten Scheiben 10 können eine Dicke beispielsweise von etwa vier Millimetern aufweisen. Vorzugsweise sind die Scheiben 10 von Achse zu Achse 9 in Transportrichtung des Behandlungsgutes 3 gesehen versetzt angeordnet. Der gegenseitige Achsabstand beträgt in der Regel zum Beispiel etwa 250 Millimeter und der Scheibenabstand auf einer Achse beispielsweise etwa 100 Millimeter. Diese Maßnahmen bewirken, daß eine störende Beeinflussung der elektrolytischen Behandlung durch die Füh- rungselemente 7,8, beispielsweise Metallabscheidung, nicht stattfindet.

Werden in einer Durchlaufanlage nur Leiterplatten und keine dünnen Leiterfolien behandelt, kann auf die oberen Führungselemente 7 vollständig verzichtet werden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2a ist dies näher dargestellt.

Das Behandlungsgut 3 muß elektrisch kontaktiert und mit einer Badstromquelle verbunden werden. Zu diesem Zweck dienen Kontaktierungsklammern 11 , die das Behandlungsgut 3 am Rand ergreifen, oder andere Kontaktelemente. Die elektrische Verbindung von den mit dem Behandlungsgut 3 mitlaufenden Klam- mern 11 zur Badstromquelle wird über in den Figuren nicht dargestellte Schleifkontakte vermittelt. Zugleich übernehmen die linear angetriebenen Kontaktierungsklammern 11 die Transportfunktion für die Leiterplatten oder Leiterfolien. Die fest ergriffenen Platten oder Folien werden auch dann sicher durch die Galvanoanlage transportiert, wenn die Führungselemente 7,8 nicht angetrieben sind. In Figur 2b ist die Kontaktierung des Behandlungsgutes 3 über elektrisch leitfähige Rollenkontakte 12 gezeigt. Da das Behandlungsgut mit Rollenkontakten nicht transportiert werden kann, müssen die Führungselemente 7,8 in diesem Falle angetrieben und beidseitig zur Transportebene angeordnet sein.

Die Elektrolytsprüheinrichtungen, im Falle der Figuren als Elektrolytsprührohre 13 ausgeführt, sind in allen Fällen außerhalb der Elektrolyträume 4,5 angeordnet und zwar auf den der Transportebene abgewandten Seiten der Gegenelektroden 1 ,2. Im Gegensatz zur üblichen Lehrmeinung werden die Oberflächen des Behandlungsgutes mit der gewählten Anordnung daher nicht aus größtmöglicher Nähe mit der Elektrolytflüssigkeit angeströmt, so daß erwartet werden konnte, daß mit der gewählten Vorrichtung eine qualitativ hochwertige Bohriochgalvanisierung bei Einstellung einer großen Stromdichte nicht erzielbar sein würde. Diese Erwartung hat sich überraschenderweise nicht bestätigt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß trotz des relativ großen Abstandes der Elektroiyt- sprüheinrichtungen zu den Leiterplatten- bzw. -foiienoberflächen mit der gewählten Vorrichtung die höchstmögliche Aniagenleistung in Bezug zur gewünschten Qualität der Metallschicht, zur Schichtdickenverteilung auf der Oberfläche und zur Abscheidegeschwindigkeit erreicht wird. Offensichtlich sind die Nachteile örtlicher Stromdichteschwankungen entlang des Transportweges, die sich bei den herkömmlichen Galvanisieranlagen einstellen, wesentlich größer als der Nachteil, der sich durch den Verlust an maximaler Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytflüssigkeit an der Oberfläche des Behandlungsgutes einstellt. Indem keine Elektrolytsprührohre in den Elektrolyträumen 4,5 plaziert werden, sondern außerhalb dieser Räume, und durch Einsatz von lückenlosen Anodenflächen, kann eine bisher unerreichbar gleichmäßige Stromdichteverteilung an allen Stellen der Transportebene erzielt werden. Auf diese Stromdichte kann die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit optimal eingestellt werden. Auch dies stellt einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen auf, da in diesen Vorrichtungen eine variierende Stromdichteverteilung erhalten wurde und die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit nur annähernd auf einen mittleren Stromdichtewert optimiert werden konnte. Mit mindestens einer Pumpe wird die Behandlungsflüssigkeit von einem Vorratsbehälter in Pfeilrichtung in die Sprührohre 13 gefördert. Die Sprührohre weisen Löcher oder Düsen 14 auf, die senkrecht oder schräg zur Oberfläche des Behandlungsgutes ausgerichtet sind. In die Anoden 1 ,2 sind ferner Durchbrü- ehe 15, vorzugsweise Löcher, eingebracht, die so positioniert sind, daß Behandlungsflüssigkeit, die aus den Löchern oder Düsen 14 in den Sprührohren 13 austritt, weitgehend oder völlig ungehindert die Anoden passieren kann, um die Oberfläche des Behandlungsgutes durch die Elektrolyträume 4,5 erreichen zu können. Daher befindet sich senkrecht bzw. schräg vor jedem Loch bzw. jeder Düse 14 ein Loch 15 in der Anode.

Vorzugsweise befinden sich die Löcher bzw. Düsen 14 unterhalb des Badspiegels 16 in der Behandlungskammer. Der Lochdurchmesser ist zweckmäßigerweise etwas größer als der Durchmesser der Sprührohrlöcher. Er beträgt in der Praxis etwa vier bis etwa zwölf Millimeter. Insbesondere bei schräggerichteter

Strömungsrichtung des Elektrolyten und zugleich bei einer größeren Anodendicke müssen aus geometrischen Gründen größere Durchbrüche bzw. Löcher 15 in den Anoden vorhanden sein. In diesem Falle könnten auch schräggerichtete Anodendurchbrüche oder -löcher eingebracht werden.

Wegen des vergleichsweise großen Abstandes der Sprührohre vom Behandlungsgut gelangt der Elektrolyt durch die Löcher 15 in den Anoden 1 ,2 gleichmäßiger an einen größeren Oberflächenbereich des Behandlungsgutes. Der Abstand der Löcher oder Düsen 14 eines Sprührohres 13 und der Sprührohr- abstand in Transportrichtung werden vorzugsweise so gewählt, daß sich an der Behandlungsgutoberfläche in der gesamten Transportebene, d.h. quer zur Transportrichtung und ebenso längs zu dieser, ein nahezu gleichmäßiges Elektrolytströmungsbild ergibt. In der Praxis liegt der Abstand zwischen Sprührohr und Gutoberfläche bei etwa 40 Millimeter bis 120 Millimeter. Zweckmäßiger- weise werden die Löcher oder Düsen 14 bei großen Loch- und Sprührohrab- ständen von Sprührohr zu Sprührohr quer zur Transportrichtung versetzt. Ein mit diesen Maßnahmen erhaltenes Strömungsbild zeigt, daß die Gleichmäßigkeit der Strömung überraschend deutlich bessere Galvanisierergebnisse auch bei der Bohrlochmetallisierung ergibt als mit entlang des Transportweges ab- wechselnd wirkenden maximalen und minimalen Strömungen, die bei sehr nahe an den Behandlungsgutoberflächen angeordneten Elektrolytsprührohren bei herkömmlichen Anlagen erhalten werden.

Auch bei Verwendung löslicher Anoden werden die Sprührohre außerhalb der

Elektrolyträume 4,5 angeordnet. Um einen ungehinderten Durchtritt der Elektrolytflüssigkeit durch die Anoden zu erreichen, werden je nach Art der Anode unterschiedliche Maßnahmen ergriffen. Bei schüttbaren Anoden, beispielsweise Kugelanoden, werden von jedem Loch bzw. jeder Düse 14 ausgehend Rohre durch die Anodenkörbe geführt, um den Strahlweg für die Behandlungsflüssigkeit von Anodenmaterial freizuhalten. Die Rohre sind am jeweiligen Anodenkorb befestigt. Sie sind so positioniert, daß der Elektrolyt von jeder Düse ungehindert durch diese in die Elektrolyträume 4,5 gelangt. Bei Verwendung löslicher Anodenplatten sorgen entsprechende Durchbrüche in den Platten für den ungehin- derten Elektrolytdurchtritt.

Die in die Elektrolyträume 4,5 einströmende Elektrolytlösung läuft durch konstruktiv bedingte Öffnungen entlang des Transportweges seitlich ab und gelangt in einen Vorratsbehälter. Es können auch Öffnungen vorgesehen sein, die zu- sätzlich angebracht sind, um das Abfließen der Flüssigkeit zu ermöglichen.

Der Auslaufbereich der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage entspricht dem in Figur 1 gezeigten Einlaufbereich spiegelbildlich. Am Einlauf und am Auslauf für die Leiterplatten bzw. -folien 3 sind Dichtwände 17 und eine oder mehrere Dichtwalzen 18 vorgesehen. Diese dienen dazu, die Elektrolytflüssigkeit weitgehend in der Anlage zurückzuhalten und deren Austreten zu verhindern, während die Leiterplatten oder Leiterfolien in die Anlage ein- oder aus dieser ausgefahren werden. Dadurch wird der Badspiegel 16 in der Anlage aufrechterhalten. Aus Figur 1 ist zu erkennen, daß die Dichtmittel einen größeren Abstand zu den nächstgelegenen Anoden aufweisen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß an der ersten Dichtlinie 19 trotz des sich dort einstellenden Kanteneffektes eine örtliche Stromdichte vorherrscht, die nur etwa so groß ist wie die Stromdichte innerhalb der Galvanoanlage. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden bei Galvanisierversuchen mit Gleichstrom Stromdichten bis 15 A/dm² eingestellt, ohne daß die Qualität der Metallschichten mangelhaft war. Noch höhere anwendbare Stromdichten sind dann möglich, wenn die Elektrolytzusammensetzung und insbesondere die im Elektrolyten enthaltenden Additive an das neue Anlagenkonzept durch Optimierung angepaßt werden. Hervorragend eignet sich die erfindungsgemäße Durchlaufanlage auch zum Galvanisieren mit bipolarem Pulsstrom. Bei Versuchen wurden effektive Stromdichten von bis zu 20 A/dm² erzielt. Das Pulsgalvanisieren ist besonders vorteilhaft bei der Gaivanisierung feinster Bohrlöcher einsetz- bar. Bei Verwendung herkömmlicher Galvanisieraniagen ist deren gleichmäßige Metallisierung besonders problematisch.

Alle offenbarten Merkmale sowie Kombinationen der offenbarten Merkmale sind Gegenstand dieser Erfindung, soweit diese nicht ausdrücklich als bekannt be- zeichnet werden.

Bezuqszeichenliste

I obere Anode 2 untere Anode

3 Behandlungsgut (Leiterplatte oder Leiterfolie)

4 oberer Elektrolytraum

5 unterer Elektrolytraum

6 isolierende Abstandsstreifen, Dichtungen 7 obere Führungselemente

8 untere Führungselemente

9 Achse

10 Scheibe

I I Kontaktierungsklammer 12 Rollenkontakt

13 Elektrolytsprührohre

14 Loch, Düse im Sprührohr

15 Durchbrüche, Löcher in den Anoden

16 Badspiegel 17 Dichtwand

18 Dichtwalzen

19 Dichtlinie

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von Leiterplatten und Leiterfolien, insbesondere zum elektrolytischen Metallisieren, mit einer Elektrolytflüssig- keit, durch die die Leiterplatten oder Leiterfolien in einer Transportebene in einer im wesentlichen horizontalen Transportrichtung kontinuierlich hindurchführbar sind und die folgende Merkmale aufweist:

a. der Transportebene gegenüberliegend und im wesentlichen parallel zu dieser sind auf mindestens einer Seite Gegenelektroden angeordnet, so daß zwischen einander gegenüberliegenden Gegenelektroden oder den Gegenelektroden und der Transportebene Elektrolyträume gebildet werden, wobei die Gegenelektroden jeweils im wesentlichen lückenlose Elektrodenflächen ausbilden; b. im Elektrolytraum sind Führungselemente für die Leiterplatten und Leiterfolien angeordnet; c. zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatten und Leiterfolien sind Kontaktelemente vorgesehen; d. ferner sind Elektrolytsprüheinrichtungen zur Förderung der Elektrolyt- flüssigkeit gegen die Oberflächen der Leiterplatten und Leiterfolien vorgesehen;

dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrüche (15) in den Gegenelektroden (1 ,2) vorgesehen und die Elektrolytsprüheinrichtungen (13) auf den der Transport- ebene abgewandten Seiten der Gegenelektroden derart angeordnet sind, daß die aus den Elektrolytsprüheinrichtungen austretende Elektrolytflüssigkeit die Gegenelektroden an den Stellen der Durchbrüche im wesentlichen ungehindert passieren und zu den Oberflächen der Leiterplatten oder Leiterfolien (3) gelangen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (15) in den Gegenelektroden (1 ,2) mit den Achsen von aus den Elektrolytsprüheinrichtungen (13) austretenden Flüssigkeitsstrahlen im wesentlichen fluchten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen im wesentlichen senkrecht zur Transportebene ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, daß sowohl senkrecht als auch parallel zur Transportrichtung mehrere

Elektrolytsprüheinrichtungen (13) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytsprüheinrichtungen (13) in Transportrichtung gesehen gegeneinander versetzt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektrolytsprüheinrichtungen (13) voneinander so bemessen ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytflüssigkeit in der Trans- portebene an allen Stellen im wesentlichen gleich ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (7,8) in Transportrichtung gesehen gegeneinander versetzt sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (7,8) in Form von auf einer sich senkrecht zur Transportrichtung und parallel zur Transportebene erstreckenden Achse (9) angeordneten Scheiben (10) ausgebildet sind, deren Abmessungen und deren Material so gewählt sind, daß sie die elektrische Feldlinienverteilung in den Elektrolyträumen (4,5) nicht wesentlich beeinflussen.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlauf und am Auslauf der Vorrichtung für die Leiterplatten und Leiterfolien (3) Dichtmittel (17,18) vorgesehen sind, um das Austreten von Flüssigkeit zu behindern und daß die Gegenelektroden (1 ,2) von den Dichtmitteln so weit entfernt angeordnet sind, daß eine sich an Stellen in der Nähe des Ein- laufes und des Auslaufes der Leiterplatten und Leiterfolien einstellende Strom- dichte im wesentlichen genauso groß ist wie die mittlere Stromdichte zwischen dem Einlauf und dem Auslauf.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Transportrichtung gesehen mehrere Gegenelektroden (1 ,2) vorgesehen sind und daß diese Gegenelektroden mit Abstandsstreifen und/oder Dichtungen (6) gegeneinander isoliert sind.