WO2003062499A2 - Vorrichtung und verfahren zum elektrochemischen behandeln von gut mit pulsstrom - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum elektrochemischen behandeln von gut mit pulsstrom Download PDF

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WO2003062499A2
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Egon Hübel
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Huebel Egon
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the electrochemical treatment of material with pulse current. They are suitable for use in continuous systems, immersion bath systems, belt systems from roll to roll, or in cupplaters. Preferred goods are circuit boards, conductor foils and afer. The invention is suitable for the full-surface treatment of the surface of the goods and for the treatment of electrically insulated structures, such as, for example, conductor tracks and pads on printed circuit boards.
  • the pulse current can be unipolar or bipolar.
  • the patent DE 27 39 427 C2 describes a method for pulse electroplating.
  • the electroplating of deep blind holes is significantly improved with decreasing pulse time.
  • the best results were achieved with pulse times in the range from 10 ⁇ s to 1 ⁇ s.
  • the pulse frequency is therefore in the range from 0.1 to 1 MHz.
  • the inductance of the electrical conductors from the pulse current source to the electrolytic cell must be extremely small.
  • the following calculation example shows that for the high-frequency pulse current generation with the known means e.g. a typical circuit board system or immersion bath system cannot be realized.
  • the inductance of a round high-current conductor is approximately 0.5 ⁇ H / m.
  • an average of about 2 meters of the conductor is required for the forward and return conductor, even if the pulse current source is arranged directly on the bath.
  • the total inductance of the conductors is then at least 1 ⁇ H.
  • the total effective resistance is made up of the ohmic resistances of the entire electrical circuit. It consists of the conductor resistances and all contact resistances as well as the resistance of the electrolytic cell and is approximately 10 milliohms.
  • the patent DE 197 265 10 C2 describes a device and a method for electrolytic metal deposition by means of pulse current for printed circuit board technology.
  • This invention finds application in immersion bath systems and in horizontal or vertical continuous systems.
  • the product carriers, i.e. the cathode and the anode carrier of a conventional electrolytic immersion bath system each have a length of 1 m to 8 m. If the pulse current source is shifted into one of the two carriers, nothing changes with regard to the length of the electrical circuit to be considered compared to a pulse current source arranged directly on the electrolytic bath.
  • the circuit is always closed from the source via the anode support, the anodes attached to it, through the electrolyte to the material to be treated, to the cathode support and to the source. At which point the power source is inserted into this circuit is basically irrelevant. At least by arranging the current source in one of the two carriers, the length of the entire circuit cannot be shortened. Thus, the effective inductance of the overall circuit cannot be reduced. This means that pulse frequencies of only a few hundred hearts are possible even when this invention is used.
  • the object of the invention is to describe a device and a method that also make it possible to industrial electrolytic application to use pulse currents with amplitudes of 1000 amperes and more with frequencies of up to 1 MHz.
  • the object is achieved by the device according to claim 1 and by the method according to claim 12.
  • the device and the method use, among other things, a new technical device, which is referred to as a contact electrode.
  • Contact electrodes and their basic applications are described in the not previously published documents DE 100 43 817 AI and DE 100 43 816 Cl. These contact electrodes essentially consist of a plurality of strip-shaped contacts arranged in parallel, which are placed on the surface of the material to be treated electrolytically. Between the contact strips, there are strip-shaped counter-electrodes set back from the surface, which are electrically insulated from the contacts. The surface of the goods and the counter electrodes form small electrolytic cells. These are supplied with the bath current from a bath current source.
  • the bath power source which is arranged outside the working container, is connected to the contact strips and counter electrodes via flexible electrical conductors.
  • the contact strips and the counter electrodes are fastened to a base body which is moved by a movement unit in such a way that the material can be contacted and transported in the non-contacted state.
  • the electrolytic treatment of the goods takes place during contacting.
  • Contact electrodes enable the electrolytic treatment of electrically insulated structures on the surface of the goods. They can also be used advantageously if very thin electrically conductive layers, such as sputter layers, are to be electrolytically reinforced.
  • This arrangement of contact electrodes is also suitable for the application of pulse currents with frequencies up to a few 100 hearts. However, it is not suitable for high-frequency pulse currents in the megahertz range with amplitudes of, for example, 1000 amperes and more.
  • FIGS. 1 to 5 are shown schematically and not to scale.
  • Figure 1 shows a cross section of a section of a
  • FIG. 1 shows the entire device, consisting of the in
  • Figure 3 shows a contact electrode with contact strips and counter electrodes, each on the end faces of the
  • Figure 4 shows a contact electrode with contact strips
  • Figure 5 shows a contact electrode in which the
  • a contact electrode according to FIG. 1 consists of a base body 6 on which there are isolated electrical contacts 4 for contacting the surface 2 to be treated electrolytically.
  • the contacts 4 together with contact insulations 5 form contact strips 3.
  • Counter electrodes 7. Together with the surface 2 of the material to be treated 1, these form the electrolytic cell, which is called small cell 9 below.
  • the distance between the contact strips 3, between which the counter electrodes 7 are located can be in a large distance range. It ranges from the size of the smallest structures to be treated electrolytically, for example from 0.1 millimeters to several centimeters, for example 5 cm.
  • the anode / cathode distance in the electrolytic small cells 9 can also be of the order of magnitude of the smallest structures to be treated. But it can also be several centimeters, for example 10 cm.
  • the counter electrode 7 is the anode. This is preferably carried out insoluble in the electrolyte used. When electroplating with bipolar pulse current, the counter electrode 7 is predominantly anodic and the material is predominantly poled cathodically.
  • the anodes and cathodes which are arranged spatially close to one another, are attached to a base body 6. Together with the base body, the anodes and cathodes form a structural unit, which is referred to as contact electrode 30.
  • An electronic bath current source 12 is connected via electrical conductors 8 with one pole to the contact strips 3 and with the other pole to the counter electrodes 7 of the contact electrode 30.
  • FIG. 2 shows that a pulse current source 13, which is placed directly on the contact electrode 30, is used as the bath current source.
  • One pole of the pulse current source 13 is connected to the contacts 4 and the other
  • Pol is electrically connected to the counter electrodes 7.
  • the entire circuit closes on the contact electrode 30 itself, ie at the installation location of the pulse current source 13.
  • the contact electrode and the pulse current source form a compact structural unit.
  • the length of the electrical conductor 8 is reduced compared to the prior art to a few centimeters. If these conductors are designed over a large area on the contact electrode, the conductor length approaches zero. As a result, the effective inductance of the overall circuit also goes to zero. This allows the use of current pulses with a large amplitude and with a frequency of up to 1 MHz.
  • Another advantage of the extremely compact design of the high-frequency high-current circuit is that electromagnetic waves are not emitted practically.
  • the contact electrode 30 is integrated in an arrangement for the gradual electrolytic treatment of the material 1, which is shown schematically in FIG.
  • the contact electrode 30 is carried by a movement member 16. This organ can lift the contact electrode 30 from the good 1, approach it again and press it on. The electrolytic treatment of the goods takes place in the pressed state.
  • the movement element 16 can also perform a movement step in or against the direction of the direction of advance arrow 17, which indicates the movement of the material, together with the contact electrode in the raised state.
  • the contact electrode 30 When the contact electrode 30 is closed, it can carry out a transport step in synchronism with the material in the working container 20, and when the contact electrode is open, it moves back one step against the transport direction.
  • the feed device 19 can also transport the material step by step when the contact electrode is open.
  • the contact electrode 30 can be lifted off and approached from and to the material 1 by a linear and / or pivoting movement of the contact electrode. Swiveling increases the electrolyte exchange in the small cells.
  • the contact electrode 30 presses the good 1 and this against a stationary body that is flat for flat goods and absorbs the counterforce. This body is called the force body 18.
  • a further contact electrode 30 takes the place of the force body 18 if the material 1 is to be treated on both sides at the same time.
  • the goods 1 are transported in the work container 20 step by step using a feed device 19, consisting of rollers, rollers, clamps and grippers, when the contact electrode is not in contact with the goods.
  • a feed device 19 consisting of rollers, rollers, clamps and grippers, when the contact electrode is not in contact with the goods.
  • one or more transport devices 21 can be arranged, which ensure the supply and discharge of the goods 1 to and from the working container 20.
  • a vibrator 22 acts on the base body 6 to generate pressure surges in the electrolyte and to vibrate the material. This promotes electrolyte exchange when treating goods with small holes.
  • the contacts 4 and the counter electrodes 7 are connected to the pulse current source 13 for supplying power to the small electrolytic cells 9.
  • a control device or control unit 23 coordinates and controls all movement sequences of the entire arrangement. This is indicated by the dashed lines. The control unit also
  • the pulse current source 13 can be regulated in the current or in the voltage. It can be switched on permanently.
  • the pulse current source is preferably only switched on during the treatment steps and has a predominantly active polarity. During the movement steps, it can also be switched on with the other predominantly acting polarity. During this time, the bath current source can also use a direct current for de-metallizing Generate deposits.
  • the necessary settings and switching operations are initiated in time by a synchronization and control device 23.
  • the predominantly acting polarity of the pulse current source 13 can be different between the treatment step and the movement step.
  • the duration of a treatment step is in the time range from 0.01 seconds to one hour, preferably from one second to one minute.
  • a direct current source also corresponds to a unipolar pulse current because of the switching off during the movement step.
  • the advance of a movement step is 0.1 millimeters to 3 meters, preferably 10 mm to 100 mm. The large feed affects systems for the treatment of conveyor systems.
  • the electrolyte is conveyed through the working container 20 in the circuit 24.
  • the following are inserted into this circuit: a pump 25, a filter 26 and a metering unit 27 for conditioning the electrolyte.
  • the level of the electrolyte 28 in the working container 20 lies above the contact electrode 30. It can also extend beyond the pulse current source 13.
  • the electrolyte can also be introduced directly into the small cells 9 through electrolyte introduction holes 10 by means of a pump and the same can be discharged through electrolyte discharge holes 11. This is shown in Figure 1.
  • the working container 20 serves only as an electrolyte collecting container. Not shown in the figures are the openings in the working container 20 through which the goods 1 get into and out of them.
  • pulse current source 13 should also contain all electronic switching and pole changing devices according to the invention for the pulse current.
  • the pulse current source 13 is located at least partially on the contact electrode 30. Together with the base body 6, the contact strips 3 and the counter electrodes 7, it forms a structural unit.
  • the contact strips 3 are electrically connected to one another in various ways and to a pole of the pulse current source 13.
  • the other pole is connected to the counter electrodes 7, which are also electrically connected to one another in different ways. Because the pulse current source 13 as well as the anodes and cathodes are located in the smallest space, the electrical lines 8 are extremely short. This allows the use of a high pulse frequency of up to 1 MHz.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention in a side view and in a top view.
  • the contact strips and counter electrodes are only shown symbolically in the side view below the base body 6 as a dashed line.
  • the contact strips and counter electrodes extend from left to right in the drawing. Each of them is electrically connected to each other at the end faces.
  • the contact strip 31 connects all contact strips 3 and the electrode strip 32 connects all counter electrodes 7 of the contact electrode 30.
  • the contact strip 31 is electrically connected to a pole of the bath current source 13 on the contact electrode 30.
  • the electrode track 32 is also connected on the contact electrode 30 to the other pole of the bath current source 13.
  • the pulse current source 13 is located together with the anodes and cathodes on the structural unit in the working container 20. It must be supplied with electrical energy and with control signals from outside the working container 20. This happens via the power supply lines 14 and via bidirectional control lines 15.
  • the characteristics of the electronic pulse current source 13 can be set via the control lines 15 by means of the control unit 23. These include pulse frequency, edge steepness, pulse amplitude, and duty cycle, ie the clock ratio. If it is a bipolar pulse current source 13, then this data can be set for both polarities. If there are several pulse current sources on one contact electrode, the phase relationship can also be set with one another if they are operated at the same frequency.
  • Pulse current sources are known, inter alia, from the above-mentioned document DE 27 39 427 C2. They consist of several assemblies, which can be arranged spatially separated. The entire electrolytic system is operated and monitored in a central control system. As a rule, this also applies to the bath power supply, ie also to the pulse current sources 13.
  • the control of the pulse current sources 13 can be placed centrally, on site or directly on the contact electrode 30. For spatial reasons and for reasons of weight, it is advantageous to arrange only the technically necessary components of the pulse current source 13 on the contact electrode 30. Because the inductance of the lines 8 must be kept small, at least the power part of the pulse current source 13 and the control of this part must be arranged on the contact electrode 30. In FIGS.
  • a high-frequency control signal can be transmitted easily and cheaply by means of simple control lines or coaxial cables over greater distances from the control unit 23 to the contact electrode 30.
  • This entire pulse technology, including power electronics, is state of the art. What is new is the possibility of realizing extremely short and low-inductance electrical conductors 8 from the output of the pulse current source 13 to the anodes and cathodes of the electrolytic cells in a large-scale application. No large current loop is formed. An emission of electromagnetic interference radiation even with large current amplitudes with a large slope and high pulse frequencies is almost completely avoided.
  • a metallic cover 29 prevents the leakage of residual interference radiation, especially if the material is treated electrochemically with bipolar pulses.
  • the cover 29 also protects the pulse current source 13 against the electrolyte and against electrolyte vapors.
  • the entire assembly can also be cast with resin.
  • Example of the current amplitude With a contact electrode with a working surface of 20 dm 2 and an average current density of 25 A / dm 2 , peak currents of up to 500 A can be generated by the pulse current source 13.
  • FIG. 4 shows a contact electrode 30 which enables even shorter lines 8 from the pulse current source 13 to the contact strips 3 and to the counter electrodes 7.
  • the contact strips 3 are connected to a metallic contact plate 33 and on the other side of the contact electrode 30, the counter electrodes 7 are connected to an electrically conductive electrode plate 34 in an electrically conductive manner.
  • the contact strips on one side of the contact electrode 30 protrude beyond the base body 6.
  • the counter electrodes protrude over the base body 6 in the direction of Electrode plate 34 also.
  • the assembly can be covered again and / or cast resistant to the electrolyte.
  • FIG. 5 shows a contact electrode 30 which has an almost inductance-free electrical connection from the pulse current source 13 to the small electrolytic cells 9.
  • the electrical connections are made via two surfaces 35, 36 that are electrically insulated from one another. The areas are almost as large as the working area of the contact electrode 30. All contact strips 3 are here electrically connected to the upper contact area 35 at very many locations distributed over the metallic area. These many connections are passed through the electrode surface 36 in an isolated manner.
  • the counterelectrodes 7 are electrically connected to the electrode surface 36 in very many places distributed over the metallic surface. In the middle of the contact surface 35 there is an opening through which the pulse current source 13 is connected with one pole to the electrode surface 36 in the shortest possible way. The other pole of the pulse current source is on the contact surface
  • the surfaces 35, 36 or also the plates 33, 34 or the strips 31, 32 can be electrically parallel to the at several points
  • Pulse current source 13 are connected. In the plan view of FIG. 5, only the outlines of the pulse current source 13 are shown. The design of the contact electrode 30 according to FIG. 5 allows the highest pulse frequencies to be used. The generable 1 MHz current pulses with large amplitude open the way to large-scale electrochemical application of technologies that were previously only possible on a laboratory scale.
  • electrically conductive layer contact strip contact insulating means contact insulation base body counter electrode electrical conductor electrolytic small cell electrolyte introduction holes electrolyte discharge holes bath current source pulse current source power supply lines, "power" control lines, "control” movement device feed direction arrow power body feed device work container transport device vibrator control device, electrolyte filter, electrolyte filter, electrolytic filter unit, control unit Electrolyte conditioning device, dosing unit electrolyte cover Contact electrode contact strip, busbar electrode strip, busbar contact plate, busbar electrode plate, busbar contact surface, busbar electrode surface, busbar

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrochemischen Metallisieren, Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von Gut mittels Pulsstrom mit sehr hoher Frequenz und Pulsflankensteilheit. Sie findet unter anderem Anwendung bei der Behandlung von Leiterplatten und Wafern. Die Vorrichtung besteht aus einer Kontaktelektrode (30), auf der zur Erzielung von extrem kurzen elektrischen Leitungen zu den elektrolytischen Zellen auch die Pulsstromquelle (13) angeordnet ist. Die Kontaktstreifen (3) und die Gegenelektroden (7) der Kontaktelektrode (30) bilden zusammen mit der Pulsstromquelle eine Baueinheit. Diese Baueinheit wird zyklisch an das zu behandelnde Gut (1) angedrückt. Sie bildet dabei elektrolytische Kleinzellen (9). Während der Behandlung des Gutes findet keine relative Transportbewegung zwischen dem Gut (1) und der Kontaktelektrode (30) statt. Nach jedem Behandlungsschritt öffnet sich die Kontaktelektrode für den anschliessenden Transport des Gutes. Der Transport erfolgt schrittweise immer dann, wenn die Kontaktelektrode nicht am Gut (1) anliegt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum elektrochemischen Behandeln von
Gut mit Pulsstrom
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Behandeln von Gut mit Pulsstrom. Sie sind geeignet zur Anwendung in Durchlaufanlagen, Tauchbadanlagen, Bandanlagen von Rolle zu Rolle, oder in Cupplatern. Bevorzugtes Gut sind Leiterplatten, Leiterfolien und afer. Die Erfindung eignet sich zur vollflächigen Behandlung der Oberfläche des Gutes und zur Behandlung von elektrisch isolierten Strukturen, wie zum Beispiel Leiterzüge und Pads auf Leiterplatten. Der Pulsstrom kann unipolar oder bipolar sein.
Bekannt ist, dass beim Galvanisieren unter anderem durch Anwendung von Pulsstrom das Kristallwachstum im Vergleich zur Gleichstromgalvanisierung vorteilhaft beeinflußt werden kann. Ebenso kann die Intensität der elektrochemischen Behandlung von unebenen und/oder geformten Oberflächen beeinflußt werden, insbesondere auch die Behandlung von Löchern und Kanälen. Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass gerade die Anwendung von zeitlich sehr kurzen Strompulsen vorteilhaft ist. Unter kurzen Strompulsen sind Pulseinschaltzeiten im Bereich von einer Mikrosekunde zu verstehen. Derartig kurze Pulse sind für die technisch erforderlichen hohen Ströme im Bereich von z.B. 100 Ampere beim elektrochemischen Behandeln bisher nur für ein sehr kleines Gut realisierbar.
In der Patentschrift DE 27 39 427 C2 wird ein Verfahren zum Impulsgalvanisieren beschrieben. In dieser Druckschrift wird gezeigt, dass das Galvanisieren von tiefen Sacklöchern mit abnehmender Pulszeit wesentlich verbessert wird. Beste Ergebnisse wurden bei Pulszeiten im Bereich von 10 μs bis 1 μs erzielt. Die Pulsfrequenz liegt demnach im Bereich von 0,1 bis 1 MHz.
Zur Übertragung von Hochstrompulsen mit einer derart hohen Frequenz muß die Induktivität der elektrischen Leiter von der PulsStromquelle zur elektrolytischen Zelle extrem klein sein. Das folgende Rechenbeispiel zeigt, dass zur hochfrequenten Pulsstromerzeugung mit den bekannten Mitteln z.B. eine typische Leiterplatten-Durchlaufanlage oder Tauchbadanlage nicht realisierbar ist. Die Induktivität eines runden Hochstromleiters beträgt etwa 0,5 μH / m.
Um die Anoden und die kathodische Leiterplatte mit der außerhalb des elektrolytischen Bades angeordneten Pulsstromquelle verbinden zu können, sind für den Hin- und Rückleiter im Mittel ca. 2 Meter des Leiters erforderlich, auch wenn die Pulsstromquelle unmittelbar am Bad angeordnet ist .
Die gesamte Induktivität der Leiter beträgt dann mindestens 1 μH. Der gesamte Wirkwiderstand setzt sich aus den ohmschen Widerständen des gesamten elektrischen Kreises zusammen. Er besteht demnach aus den Leiterwiderständen und allen Kontaktwiderständen sowie dem Widerstand der elektrolytischen Zelle und beträgt etwa 10 Milliohm.
Nach der Formel tau = L / R läßt sich die stromunabhängige Zeitkonstante tau für den Pulsstromanstieg berechnen. Sie beträgt im obigen Beispiel tau = 1* 10 "6 H / 10 * 10 ~3 Ω = 0,1* 10 "3 Sekunden. Zum vollständigen Anstieg eines Pulses werden 5 * tau, d.h. 5 * 0,1 ms = o,5 ms benötigt. Dies entspricht einer realisierbaren Pulsfrequenz von etwa 1 kHz. Die praktisch verfügbaren elektrochemischen Anlagen verwenden von daher auch nur Pulse mit diesen Anstiegszeiten und mit Frequenzen im Bereich von 100 Hz bis 1 kHz. Der in obiger Druckschrift genannte vorteilhafte Bereich von Pulszeiten und damit von Pulsanstiegszeiten von 10 μs bis 1 μs ist mit dieser bekannten Technik nicht realisierbar.
In der Patentschrift DE 197 265 10 C2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrolytischen Metallabscheidung mittels Pulsstrom für die Leiterplattentechnik beschrieben. Anwendung findet diese Erfindung in Tauchbadanlagen und in horizontalen oder vertikalen Durchlaufanlagen . Zur Verbesserung, d.h. zur Verkürzung der Pulsanstiegszeit wird vorgeschlagen, die Pulsstromquelle in die Anode oder Kathode zu verlagern. Die Warenträger, d.h. die Kathode und die Anodenträger einer üblichen elektrolytischen Tauchbadanlage haben je eine Länge von 1 m bis zu 8 m. Wird die Pulsstromquelle in einen der beiden Träger verlagert, so ändert sich bezüglich der Länge des zu betrachtenden elektrischen Stromkreises gegenüber einer direkt am elektrolytischen Bad angeordneten Pulsstromquelle nichts. Der Stromkreis schließt sich immer von der Quelle über den Anodenträger, die daran befestigten Anoden, durch den Elektrolyten zum Behandlungsgut, zum Kathodenträger und zur Quelle zurück. An welcher Stelle die Stromquelle in diesen Stromkreis eingefügt wird, ist grundsätzlich bedeutungslos. Zumindest läßt sich durch eine Anordnung der Stromquelle in einen der beiden Träger keine Verkürzung der • Länge des Gesamtstromkreises erreichen. Somit läßt sich auch nicht die wirksame Induktivität des Gesamtstromkreises verringern. Dies bedeutet, dass auch bei Anwendung dieser Erfindung Pulsfrequenzen von nur einigen hundert Herz möglich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu beschreiben, die es ermöglichen, auch bei der großtechnischen elektrolytischen Anwendung Pulsströme mit Amplituden in Höhe von 1000 Ampere und mehr mit Frequenzen von bis zu 1 MHz zu verwenden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren nach Patentanspruch 12. Die Vorrichtung und das Verfahren nutzen unter anderem eine neue technische Einrichtung, die mit Kontaktelektrode bezeichnet wird. Kontaktelektroden und ihre grundsätzlichen Anwendungen sind in den nicht vorveröffentlichten Schriften DE 100 43 817 AI und DE 100 43 816 Cl beschrieben. Im wesentlichen bestehen diese Kontaktelektroden aus mehreren parallel angeordneten streifenförmigen Kontakten, die auf die elektrolytisch zu behandelnde Oberfläche des Gutes aufgesetzt werden. Zwischen den Kontaktstreifen befinden sich von der Oberfläche etwas zurückgesetzt streifenförmige Gegenelektroden, die von den Kontakten elektrisch isoliert sind. Die Oberfläche des Gutes und die Gegenelektroden bilden elektrolytische Kleinzellen. Diese werden von einer Badstromquelle mit dem Badstrom versorgt. Die Badstromquelle, die außerhalb des Arbeitsbehälters angeordnet ist, wird über flexible elektrische Leiter mit den Kontaktstreifen und Gegenelektroden verbunden. Die Kontaktstreifen und die Gegenelektroden sind an einem Grundkörper befestigt, der von einer Bewegungseinheit so bewegt wird, dass das Gut kontaktiert und im nicht kontaktierten Zustand transportiert werden kann. Während der Kontaktierung erfolgt die elektrolytische Behandlung des Gutes. Kontaktelektroden ermöglichen die elektrolytische Behandlung von elektrisch isolierten Strukturen an der Oberfläche des Gutes. Sie sind auch dann vorteilhaft anwendbar, wenn sehr dünne elektrisch leitfähige Schichten, wie z.B. Sputterschichten elektrolytisch zu verstärken sind. Diese Anordnung von Kontaktelektroden eignet sich auch für die Anwendung von Pulsströmen mit Frequenzen bis zu einigen 100 Herz. Sie eignet sich jedoch nicht für hochfrequente Pulsströme im Bereich von Megaherz mit Amplituden von z.B. 1000 Ampere und mehr.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der schematisch und nicht maßstäblichen dargestellten Figuren 1 bis 5 detailliert beschrieben .
Figur 1 zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt aus einer
Kontaktelektrode mit dem grundsätzlichen Aufbau einer elektrolytischen Kleinzelle und der zugehörigen
Badstromquelle . Figur 2 zeigt die gesamte Vorrichtung, bestehend aus der im
Ausschnitt dargestellten Kontaktelektrode und den dazugehörigen Einrichtungen, die zur Durchführung des
Verfahrens dienen.
Figur 3 zeigt eine Kontaktelektrode mit Kontaktstreifen und Gegenelektroden, die jeweils an den Stirnseiten der
Kontaktelektrode zusammengefaßt sind.
Figur 4 zeigt eine Kontaktelektrode mit Kontaktstreifen und
Gegenelektroden, die jeweils auf einer Hälfte der
Kontaktelektrode zusammengefaßt sind. Figur 5 zeigt eine Kontaktelektrode, bei der die
Kontaktstreifen und Gegenelektroden auf der gesamten Fläche der Kontaktelektrode zusammengefaßt sind.
Eine Kontaktelektrode gemäß Figur 1 besteht aus einem Grundkörper 6, an dem sich isoliert streifenförmig elektrische Kontakte 4 zur Kontaktierung der elektrolytisch zu behandelnden Oberfläche 2 befinden. Die Kontakte 4 bilden zusammen mit Kontaktisolierungen 5 Kontaktstreifen 3. Neben den Kontaktstreifen 3 befinden sich elektrisch isoliere von diesen und ebenfalls streifenförmig angeordnet, Gegenelektroden 7 . Diese bilden zusammen mit der Oberfläche 2 des Behandlungsgutes 1 die elektrolytische Zelle, die nachfolgend Kleinzelle 9 genannt wird. Der Abstand der Kontaktstreifen 3, zwischen denen sich die Gegenelektroden 7 befinden, kann in einem großen Entfernungsbereich liegen. Er reicht von der Größenordnung der kleinsten elektrolytisch zu behandelnden Strukturen, z.B. von 0,1 Millimeter bis zu mehreren Zentimetern, z.B. 5 cm. Der Anoden- / Kathodenabstand in den elektrolytischen Kleinzellen 9 kann ebenfalls in der Größenordnung der kleinsten zu behandelnden Strukturen ausgeführt sein. Er kann aber auch mehrere Zentimeter, z.B. 10 cm betragen.
Beim Galvanisieren sind die Kontakte 4 und damit die zu behandelnde Oberfläche 2 kathodisch gepolt. Die Gegenelektrode 7 ist die Anode. Diese wird bevorzugt im verwendeten Elektrolyten unlöslich ausgeführt. Beim Galvanisieren mit bipolarem Pulsstrom ist die Gegenelektrode 7 überwiegend anodisch und das Gut überwiegend kathodisch gepolt. Die gegenseitig räumlich nahe angeordneten Anoden und Kathoden sind an einem Grundkörper 6 befestigt. Zusammen mit dem Grundkörper bilden die Anoden und Kathoden eine Baueinheit, die als Kontaktelektrode 30 bezeichnet wird. Eine elektronische Badstromquelle 12 ist über elektrische Leiter 8 mit einem Pol mit den Kontaktstreifen 3 und mit dem anderen Pol mit den Gegenelektroden 7 der Kontaktelektrode 30 verbunden .
Figur 2 zeigt, dass erfindungsgemäß als Badstromquelle eine PulsStromquelle 13 verwendet wird, die direkt auf der Kontaktelektrode 30 platziert ist. Der eine Pol der Pulsstromquelle 13 wird mit den Kontakten 4 und der andere
Pol wird mit den Gegenelektroden 7 elektrisch verbunden. Der Gesamtstromkreis schließt sich auf der Kontaktelektrode 30 selbst, d.h. am Einbauort der Pulsstromquelle 13. Die Kontaktelektrode und die Pulsstromquelle bilden eine kompakte Baueinheit. Die Länge der elektrischen Leiter 8 verringert sich damit im Vergleich zum Stand der Technik auf wenige Zentimeter. Bei großflächiger Ausführung dieser Leiter auf der Kontaktelektrode geht die Leiterlänge gegen null. Damit geht auch die wirksame Induktivität des Gesamtstromkreises gegen null. Dies erlaubt die Anwendung von Strompulsen mit großer Amplitude und mit einer Frequenz von bis zu 1 MHz. Ein weiterer Vorteil der extrem kompakten Bauweise des hochfrequenten Hochstromkreises ist eine praktisch nicht stattfindende Aussendung von elektromagnetischen Wellen. Gründe hierfür sind die nicht vorhandene Stromschleife des oben beim Stand der Technik beschriebenen Stromkreises und die Möglichkeit zur elektromagnetischen Abschirmung der gesamten Baueinheit. Die Kontaktelektrode 30 ist eingebunden in eine Anordnung zur schrittweisen elektrolytischen Behandlung des Gutes 1, die schematisch in Figur 2 dargestellt ist. Die Kontaktelektrode 30 wird von einem Bewegungsorgan 16 getragen. Dieses Organ kann die Kontaktelektrode 30 vom Gut 1 abheben, wieder annähern und andrücken. Im angedrückten Zustand findet die elektrolytische Behandlung des Gutes statt. Das Bewegungsorgan 16 kann zusammen mit der Kontaktelektrode im abgehobenen Zustand auch einen Bewegungsschritt in oder gegen die Richtung des Vorschubrichtungspfeiles 17, der die Bewegung des Gutes anzeigt, ausführen. Bei geschlossener Kontaktelektrode 30 kann diese im Arbeitsbehälter 20 einen Transportschritt synchron mit dem Gut ausführen und bei geöffneter Kontaktelektrode fährt diese gegen die Transportrichtung einen Schritt zurück. Die Vorschubeinrichtung 19 kann das Gut bei geöffneter Kontaktelektrode auch allein schrittweise transportieren. Während des Anliegens der Kontaktelektrode 30 an der Oberfläche 2 des Gutes findet zwischen der Kontaktelektrode und der Oberfläche des Gutes keine transportbedingte Relativbewegung statt. Das Abheben und das Annähern der Kontaktelektrode vom und zum Gut 1 kann durch eine lineare und/oder schwenkende Bewegung der Kontaktelektrode erfolgen. Das Schwenken erhöht den Elektrolytaustausch in den Kleinzellen. Die Kontaktelektrode 30 drückt auf das Gut 1 und dieses gegen einen stationär angeordneten, und für ebenes Gut eben ausgebildeten Körper, der die Gegenkraft aufnimmt. Dieser Körper wird mit Kraftkörper 18 bezeichnet. An die Stelle des Kraftkörpers 18 tritt eine weitere Kontaktelektrode 30, wenn das Gut 1 zugleich beidseitig behandelt werden soll. Das Gut 1 wird mittels einer Vorschubeinrichtung 19, bestehend aus Walzen, Rollen, Klammern und Greifern, im Arbeitsbehälter 20 schrittweise dann transportiert, wenn die Kontaktelektrode nicht am Gut anliegt. Außerhalb des Arbeitsbehäl ers 20 können eine oder mehrere Transporteinrichtungen 21 angeordnet sein, die für die Zuführung und Abführung des Gutes 1 zum und vom Arbeitsbehälter 20 sorgen. Auf den Grundkörper 6 wirkt ein Vibrator 22 zur Erzeugung von Druckstößen im Elektrolyten und zu Schwingungen des Gutes. Dies fördert den Elektrolytaustausch bei der Behandlung von Gut mit kleinen Löchern. Die Kontakte 4 und die Gegenelektroden 7 sind zur Stromversorgung der elektrolytischen Kleinzellen 9 an der PulsStromquelle 13 angeschlossen. Alle Bewegungsabläufe der gesamten Anordnung koordiniert und steuert eine Steuereinrichtung oder Kontrolleinheit 23. Dies ist mit den gestrichelten Linien angedeutet. Die Kontrolleinheit steuert auch die Pulsstromquelle 13.
Die Pulsstromquelle 13 kann im Strom oder in der Spannung geregelt sein. Sie kann permanent eingeschaltet seih. Bevorzugt wird die Pulsstromquelle nur während der Behandlungsschritte eingeschaltet sein und eine überwiegend wirkende Polarität aufweisen. Während der Bewegungsschritte kann sie auch mit der anderen überwiegend wirkenden Polarität eingeschaltet sein. In dieser Zeit kann die Badstromquelle auch einen Gleichstrom zur Entmetallisierung von möglichen Ablagerungen generieren. Die erforderlichen Einstellungen und Schaltvorgänge werden von einer Synchronisations- und Steuerungseinrichtung 23 zeitgerecht eingeleitet. Die überwiegend wirkende Polarität der Pulsstromquelle 13 kann zwischen dem Behandlungsschritt und dem Bewegungsschritt unterschiedlich sein.
Die Dauer eines Behandlungsschrittes liegt im Zeitbereich von 0,01 Sekunden bis zu einer Stunde, bevorzugt von einer Sekunde bis zu einer Minute. Bei zeitlich sehr kurzen Behandlungsschritten entspricht auch eine Gleichstromquelle, wegen des Ausschaltens während des Bewegungsschrittes, einem unipolaren Pulsstrom. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Gleichstromquelle auch auf der Kontaktelektrode anzuordnen. Der Vorschub eines Bewegungsschrittes beträgt 0,1 Millimeter bis 3 Meter, bevorzugt 10 mm bis 100 mm. Der große Vorschub betrifft Anlagen zur Behandlung von Bandanlagen.
Der Elektrolyt wird im Kreislauf 24 durch den Arbeitsbehälter 20 gefördert. In diesen Kreislauf sind eingefügt: eine Pumpe 25, ein Filter 26 und eine Dosiereinheit 27 zur Konditionierung des Elektrolyten. Das Niveau des Elektrolyten 28 im Arbeitsbehälter 20 liegt über der Kontaktelektrode 30. Es kann auch über die Pulsstromquelle 13 hinausreichen. Der Elektrolyt kann auch direkt in die Kleinzellen 9 durch Elektrolyteinleitlöcher 10 mittels einer Pumpe eingeleitet werden und desgleichen durch Elektrolytauslei tlöcher 11 ausgeleitet werden. Dies ist in Figur 1 dargestellt. In diesem Falle dient der Arbeitsbehälter 20 nur als Elektrolytauffangbehälter. Nicht dargestellt sind in den Figuren die Öffnungen im Arbeitsbehälter 20, durch die das Gut 1 in diesen hinein und wieder heraus gelangt. Dies kann z.B. durch ein Handhabungsgerät über den Rand des Behälters erfolgen. Ebenso kann es bei Durchlaufanlagen durch Schlitze in der Behälterwand erfolgen. Die Schlitze werden mittels bekannter Dichtwalzen oder Dichtlippen abgedichtet. In der symbolisch dargestellten Pulsstromquelle 13 sollen auch alle erfindungsgemäßen elektronischen Schalt- und Umpolgeräte für den Pulsstrom enthalten sein.
Die Pulsstromquelle 13 befindet sich zumindest teilweise auf der Kontaktelektrode 30. Sie bildet zusammen mit dem Grundkörper 6, den Kontaktstreifen 3 und den Gegenelektroden 7 eine Baueinheit. Die Kontaktstreifen 3 sind auf verschiedene Arten elektrisch miteinander verbunden und mit einem Pol der Pulsstromquelle 13 verbunden. Der andere Pol ist an den Gegenelektroden 7 angeschlossen, die ebenfalls auf verschiedene Arten elektrisch miteinander verbunden sind. Weil sich auf kleinstem Raum die Pulsstromquelle 13 sowie die Anoden und Kathoden befinden, sind die elektrischen Leitungen 8 extrem kurz . Dies erlaubt die Anwendung einer hohen Pulsfrequenz von bis zu 1 MHz.
Die Figur 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung in der Seitenansicht und in der Draufsicht. Die Kontaktstreifen und Gegenelektroden sind in der Seitenansicht nur symbolisch unterhalb des Grundkörpers 6 als gestrichelte Linie dargestellt. Die Kontaktstreifen und Gegenelektroden erstrecken sich in der Zeichnung von links nach rechts. Sie sind jede für sich an den Stirnseiten elektrisch miteinander verbunden. Die Kontaktleiste 31 verbindet alle Kontaktstreifen 3 und die Elektrodenleiste 32 verbindet alle Gegenelektroden 7 der Kontaktelektrode 30. Die Kontaktleiste 31 ist auf der Kontaktelektrode 30 mit einem Pol der Badstromquelle 13 elektrisch verbunden. Die Elektrodenleisce 32 ist ebenfalls auf der Kontaktelektrode 30 mit dem anderen Pol der Badstromquelle 13 verbunden.
Die Pulsstromquelle 13 befindet sich zusammen mit den Anoden und Kathoden auf der Baueinheit im Arbeitsbehälter 20. Sie muß von außerhalb des Arbeitsbehälters 20 mit elektrischer Energie und mit Steuersignalen versorgt werden. Dies geschieht über die Stromversorgungsleitungen 14 und über bidirektionale Steuerleitungen 15. Die elektronische Pulsstromquelle 13 ist in ihren Kenndaten über die Steuerleitungen 15 mittels der Kontrolleinheit 23 einstellbar. Hierzu gehören Pulsfrequenz, Flankensteilheit, Pulsamplitude, und Einschaltdauer, d.h. das Taktverhältnis. Handelt es sich um eine bipolare Pulsstromquelle 13, dann sind diese Daten für beide Polaritäten einstellbar. Bei mehreren Pulsstromquellen auf einer Kontaktelektrode kann auch die Phasenlage untereinander eingestellt werden, wenn sie mit gleicher Frequenz betrieben werden.
Pulsstromquellen sind u.a. aus der oben angeführten Druckschrift DE 27 39 427 C2 bekannt. Sie bestehen aus mehreren Baugruppen, die räumlich getrennt angeordnet sein können. Die Bedienung und Beobachtung der gesamten elektrolytischen Anlage erfolgt in einem zentralen Steuerungssystem. In der Regel gilt dies auch für die Badstromversorgung, d.h. auch für die Pulsstromquellen 13. Die Steuerung der Pulsstromquellen 13 kann zentral, vor Ort oder direkt auf der Kontaktelektrode 30 platziert sein. Aus räumlichen Gründen und aus Gründen des Gewichtes ist es vorteilhaft, nur die technisch notwendigen Komponenten der Pulsstromquelle 13 auf der Kontaktelektrode 30 anzuordnen. Weil die Induktivität der Leitungen 8 klein gehalten werden muß, muß mindestens der Leistungsteil der Pulsstromquelle 13 und die Ansteuerung dieses Teiles auf der Kontaktelektrode 30 angeordnet sein. In den Figuren 2 bis 5 ist dies allgemein als Pulsstromquelle 13 dargestellt. Ein hochfrequentes Ansteuerungssignal läßt sich problemlos und kos engünstig mittels einfacher Steuerleitungen oder Koaxialkabel über größere Entfernungen von der Kontrolleinheit 23 zur Kontaktelektrode 30 übertragen. Diese gesamte Pulstechnik einschließlich der Leistungselektronik ist Stand der Technik. Neu ist die Möglichkeit zur Realisierung von extrem kurzen und induktivitätsarmen elektrischen Leiter 8 vom Ausgang der Pulsstromquelle 13 zu den Anoden und Kathoden der elektrolytischen Zellen bei einer großtechnischen Anwendung. Es bildet sich keine räumlich große Stromschleife aus. Eine Aussendung von elektromagnetischen Störstrahlungen auch bei großen Stromamplituden mit großer Flankensteilheit und hohen Pulsfrequenzen wird dadurch nahezu vollständig vermieden. Eine metallische Abdeckhaube 29 verhindert den Austritt von restlichen StörStrahlungen, besonders, wenn mit bipolaren Pulsen das Gut elektrochemisch behandelt wird. Die Abdeckhaube 29 schützt zugleich die Pulsstromquelle 13 gegen den Elektrolyten und gegen Elektrolytdämpfe. Die gesamte Baueinheit kann auch mit Gießharz vergossen werden. Beispiel für die Stromamplitude: Bei einer Kontaktelektrode mit einer Arbeitsfläche von 20 dm2 und einer mittleren Stromdichte von 25 A / dm2 sind Spitzenströme von bis zu 500 A von der Pulsstromquelle 13 zu generieren.
Die Figur 4 zeigt eine Kontaktelektrode 30, die noch kürzere Leitungen 8 von der Pulsstromquelle 13 zu den Kontaktstreifen 3 und zu den Gegenelektroden 7 ermöglichen. An der einen Seite der Kontaktelektrode 30 sind die Kontaktstreifen 3 mit einer metallischen Kontaktplatte 33 und an der anderen Seite der Kontaktelektrode 30 sind die Gegenelektroden 7 mit einer elektrisch leitfähigen Elektrodenplatte 34 elektrisch leitend verbunden. Diese Flächenverbindungen verringern die Induktivität der elektrischen Verbindung vom Ausgang der Pulsstromquelle zur elektrolytischen Kleinzelle im Vergleich zu Figur 3. Damit sind höhere Pulsfrequenzen anwendbar.
Zur Kontaktierung der Kontaktplatte 33 mit den Kontaktstreifen 3 ragen die Kontaktstreifen an der einen Seite der Kontaktelektrode 30 über den Grundkörper 6 hinaus. An der anderen Seite ragen zur Kontaktierung die Gegenelektroden über den Grundkörper 6 in Richtung zur Elektrodenplatte 34 hinaus. Die Baueinheit kann wieder abgedeckt und/oder gegen den Elektrolyten resistent vergossen sein.
In Figur 5 ist eine Kontaktelektrode 30 dargestellt, die eine nahezu induktivitätsfreie elektrische Verbindung von der Pulsstromquelle 13 zu den elektrolytischen Kleinzellen 9 hat. Die elektrischen Verbindungen werden über zwei elektrisch voneinander isolierte Flächen 35, 36 hergestellt. Die Flächen sind nahezu so groß wie die Arbeitsfläche der Kontaktelektrode 30. Alle Kontaktstreifen 3 sind hier mit der oberen Kontaktfläche 35 elektrisch an sehr vielen Stellen über die metallische Fläche verteilt verbunden. Diese vielen Verbindungen werden isoliert durch die Elektrodenfläche 36 hindurch geführt. Die Gegenelektroden 7 sind mit der Elektrodenfläche 36 an sehr vielen Stellen über die metallischen Fläche verteilt elektrisch verbunden. In der Kontaktfläche 35 befindet sich in der Mitte eine Öffnung, durch die auf kürzestem Wege die Pulsstromquelle 13 mit einem Pol an die Elektrodenfläche 36 angeschlossen wird. Der andere Pol der Pulsstromquelle wird an die Kontaktfläche
35 angeschlossen. Durch diesen zentralen und nahezu induktivitätsfreien Anschluß der Pulsstromquelle an die verbindenden Flächen 35, 36, die auch Sammelleiter genannt werden, wird eine Stromschleife für den Badstrom vermieden. Dies vermeidet auch die Aussendung einer elektromagnetischen Störstrahlung, insbesondere bei der Verwendung einer hohen Pulsfrequenz .
Zur Verringerung einer verbleibenden Induktivität können die Flächen 35, 36 oder auch die Platten 33, 34 oder die Leisten 31, 32 an mehreren Stellen elektrisch parallel mit der
Pulsstromquelle 13 verbunden werden. In der Draufsicht der Figur 5 sind nur die Umrisse der Pulsstromquelle 13 dargestellt . Die Ausführung der Kontaktelektrode 30 nach Figur 5 erlaubt die Anwendung der höchsten Pulsfrequenzen. Durch die generierbaren 1 MHz Strompulse mit großer Amplitude eröffnen sich Wege zur großtechnischen elektrochemischen Anwendung von Technologien, die bisher nur im Labormaßstab möglich waren.
Bezugszeichenliste
zu behandelndes Gut Oberfläche des Gutes, elektrisch leitfähige Schicht Kontaktstreifen Kontakt Isoliermittel, Kontaktisolierung Grundkörper Gegenelektrode elektrische Leiter elektrolytische Kleinzelle Elektrolyteinleitlöcher Elektrolytausleitlöcher Badstromquelle Pulsstromquelle Stromversorgungsleitungen, „Power" Steuerleitungen, „Control" Bewegungsorgan Vorschubrichtungspfeil Kraftkörper Vorschubeinrichtung Arbeitsbehälter Transporteinrichtung Vibrator Steuereinrichtung, Kontrolleinheit Elektrolytkreislauf Elektrolytfördereinrichtung, Pumpe Elektrolytfilter Elektrolytkonditionierungseinrichtung, Dosiereinheit Elektrolyt Abdeckhaube Kontaktelektrode Kontaktleiste, Sammelleiter Elektrodenleiste, Sammelleiter Kontaktplatte, Sammelleiter Elektrodenplatte, Sammelleiter Kontaktfläche, Sammelleiter Elektrodenfläche, Sammelleiter

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum elektrochemischen Metallisieren, Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von Gut, das mindestens partiell an der Oberfläche elektrisch leitfähig ist, in einer elektrolytischen Anlage mit mindestens a) einem Arbeitsbehälter (20) zur Aufnahme des Elektrolyten (28) und des Gutes (1), b) einer Elektrolytfördereinrichtung (25) zur Kreislaufförderung des Elektrolyten durch Arbeitsbehälter, Elektrolytfilter (26) und Elektrolytkonditionierungseinrichtung (27) , c) einer Transporteinrichtung (21) zur Förderung des Gutes (1) außerhalb und innerhalb des Arbei sbehälters, d) einer im Arbeitsbehälter (20) angeordneten Kontaktelektrode (30) , die an der elektrolytisch wirkenden Seite der Form des Gutes angepaßt ist, bestehend aus mindestens einem elektrischen Kontaktstreifen (3) und einer in unmittelbarer Nähe hierzu angeordneten Gegenelektrode (7), e) einem elektrischen Isoliermittel (5), angeordnet zwischen jedem Kontaktstreifen (3) und jeder Gegenelektrode (7) zur Bildung von elektrolytischen Kleinzellen (9), wobei die Oberfläche (2) des Gutes die eine Elektrode und die Gegenelektrode (7) die andere Elektrode der Kleinzelle ist, f) einem Bewegungsorgan (16) zum zyklischen Ausführen der Verfahrensschritte, nämlich relatives Annähern von Kontaktelektrode und Gut, Aufsetzen der Kontaktstreifen (3) auf der Oberfläche (2) des Gutes,
Verweilen derselben an der Oberfläche zur elektrolytischen Behandlung, sowie Abheben der Kontaktelektrode von der
Oberfläche und gegenseitiges Entfernen von Kontaktelektrode und Gut, und erneutes Aufsetzen der Kontaktelektrode an einer anderen Stelle auf dem Gut, 0 g) einem Transportorgan (19) für das Gut im Arbei sbehälter
(20) , das bei nicht elektrisch kontaktiertem Gut einen
Transportschritt ausführt und das so gestaltet und gesteuert ist, dass während des Anliegens der
Kontaktelektrode (30) an der Oberfläche (2) des Gutes zwischen der Kontaktelektrode und der Oberfläche des
Gutes keine transportbedingte Relativbewegung stattfindet, h) einer Steuereinrichtung (23) zur Synchronisation des
Transportes des Gutes und/oder der Kontaktelektrode im Arbeitsbehälter mit den Öffnungs- und Schließbewegungen der Kontaktelektrode und zur Steuerung und Einstellung der Pulsparameter der Pulsstromquelle (13).
i gekennzeichnet durch 5 i) mindestens eine elektronische Pulsstromquelle (13) zur Speisung der elektrolytischen Kleinzellen (9), die sich im Arbeitsbehälter (20) befindet und die zusammen mit der Kontaktelektrode (30) eine Baueinheit bildet, j) kurze, induktivitätsarme elektrische Verbindungen vom 0 Ausgang der Pulsstromquelle (13) zu den Kleinzellen (9) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine elektronische Pulsstromquelle (13), die in der Frequenz, in der Amplitude und im Taktverhältnis einstellbar, sowie zu- und abschaltbar und in der überwiegend wirkenden Polarität umpolbar ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet durch Vorschubeinrichtungen (19) und
Transporteinrichtungen (21) , bestehend aus Walzen, Rollen, Klammern und Greifern, die das Gut zum Arbeitsbehälter (20), durch diesen hindurch und aus diesem wieder heraus befördern.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch elektrische Leiter (8), Leisten (31, 32), Platten
(33, 34) und/oder Flächen (35, 36) zur Bildung von kurzen, induktivitätsarmen elektrischen Verbindungen vom Ausgang der Pulsstromquelle (n) (13) zu den Kleinzellen (9) .
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Transportorgan zur Beförderung der geschlossenen Kontaktelektrode (30) synchron mit dem Gut im Arbeitsbehälter (20) in Transportrichtung (17) des Gutes, und zur Beförderung der geöffneten Kontaktelektrode gegen die Transportrichtung.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Vibrator (22), der auf die Kontaktelektrode wirkt.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kontaktleiste (31) und eine Elektrodenleiste (32) an den Stirnseiten der Kontaktelektrode, die einerseits alle Kontaktstreifen (3) und alle Gegenelektroden (7) jeweils miteinander elektrisch verbinden und die andererseits über Leiter (8) mit der Pulsstromquelle (13) elektrisch verbunden sind.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kontaktplatte (33) und eine Elektrodenplatte (34) , die isoliert nebeneinander großflächig auf dem Grundkörper (6) angeordnet sind und die einerseits alle Kontaktstreifen (3) und alle Gegenelektroden (7) jeweils miteinander elektrisch verbinden und die andererseits über Leiter (8) mit der Pulsstromquelle (13) elektrisch verbunden sind.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Kontaktfläche (35) und eine Elektrodenfläche (36) , die übereinander liegend und isoliert voneinander am Grundkörper (6) angeordnet sind und die einerseits alle Kontaktstreifen (3) und alle Gegenelektroden (7) jeweils auf kürzestem Wege miteinander elektrisch verbinden und die andererseits über Leiter (8) mit der Pulsstromquelle (13) elektrisch verbunden sind.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch mehrere parallele elektrische
Verbindungen von der Pulsstromquelle (13) zu den Sammelleitern (31, 32, 33, 34, 35, 36).
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Trennung der Pulsstromquelle
(13) in mindestens zwei elektronische Baugruppen, wobei nur der Leistungsteil, der die Hochstrompulse erzeugt, unmittelbar auf dem Grundkörper (6) der Kontaktelektrode (30) angeordnet ist.
12. Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 bis 11 zum elektrochemischen Metallisieren, Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von Gut, das mindestens partiell an der Oberfläche elektrisch leitfähig ist, in einer elektrolytischen Anlage mittels unipolarem oder bipolarem Pulsstrom mit mindestens einem Arbeitsbehälter, der mit Elektrolyt gefüllt ist, und mit einer Transporteinrichtung für das Gut zur Beförderung durch den Arbeitsbehälter, bestehend aus den Verfahrensschritten: a) Einbringen des Gutes in den Arbei sbehälter, b) In-Kontakt-Bringen des Gutes mit dem Elektrolyten, c) Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und durch weitere
Elektrolytkonditionierungseinrichtungen,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte d) Positionieren des Gutes vor einer Kontaktelektrode (30) bei einseitiger Behandlung des Gutes, oder zwischen zwei
Kontaktelektroden bei gleichzeitig beidseitiger Behandlung, e) relatives Annähern der Kontaktelektrode (n) an die elektrolytisch zu behandelnde (n) Oberfläche (n) (2) mittels mindestens eines Bewegungsorganes (16), f) Aufsetzen der Kontakte (4) der einen Kontaktelektrode oder der beiden Kontaktelektroden auf die zu behandelnde (n) , elektrisch leitfähige (n) Oberfläche (n) des Gutes (1) und damit Bildung von elektrolytischen Kleinzellen (9), wobei die Oberfläche (2) des Gutes die eine Elektrode und die Gegenelektrode (7) die andere Elektrode der Kleinzelle ist, g) Generierung von unipolarem oder bipolarem Pulsstrom in einer Pulsstromquelle (13), die sich unmittelbar auf der Kontaktelektrode (30) befindet und die mit der
Kontaktelektrode eine Baueinheit bildet, h) elektrolytische Behandlung des Gutes mit diesem
Pulsstrom, ohne dass bei der Behandlung zugleich eine transportbedingte Relativbewegung zwischen der Kontaktelektrode (30) und dem Gut (1) stattfindet, i) Abheben und relatives Entfernen der Kontaktelektrode von der Oberfläche des Gutes soweit, dass ein Austausch des verbrauchten Elektrolyten durch konditionierten Elektrolyt erfolgen kann, bei gleichzeitiger Ausleitung von möglicherweise in den elektrolytischen Kleinzellen entstandenem Gas, ) erneutes Positionieren des Gutes vor der Kontaktelektrode an einer anderen Stelle mittels eines Transportorganes , k) Wiederholung der Verfahrensschritte e) bis j ) in Zeitabständen von 0,01 Sekunden bis zu 1 Stunde, wobei die Bewegungsschritte d) , e) , f) , h) , i) und j) zeitlich kurz in Bezug auf den Behandlungsschritt g) gewählt werde .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die an die elektrolytischen Kleinzellen angeschlossenen Pulsstromquellen bei allen Bewegungsschritten und bei dem Behandlungsschritt eingeschaltet sind.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Pulsstromquellen, die an die elektrolytischen Kleinzellen angeschlossen sind, nur während des Behandlungsschrittes g) eingeschaltet sind.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsstromquellen während der Bewegungsschritte mit der einen überwiegend wirkenden Polarität und während des Behandlungsschrittes g) mit der anderen überwiegend wirkenden Polarität an die elektrolytischen Kleinzellen angeschlossen sind.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation aller Verfahrensschritte und Schaltvorgänge sowie die Einstellung aller Parameter der Pulsstromquellen durch eine Synchronisations- und Steuerungseinrichtung (23) zeitgerecht erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandlungsgut in jedem Schritt 0,1 mm bis 3 m transportiert wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelektrode und damit auch das Gut durch einen Vibrator (22) mindestens während des Behandlungsschrittes g) zu Schwingungen angeregt wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10259367A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Siemens Ag Verfahren zur Verbesserung der Wechselwirkung zwischen einem Medium und einem Bauteil

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19726510A1 (de) * 1997-06-23 1998-12-24 Georg Hesse Vorrichtung zur elektrolytischen Metallabscheidung unter Anwendung von periodischen Stromänderungen in galvanischen Bädern bzw. im Elektrolyden des Bades
DE19931230A1 (de) * 1999-07-07 2001-01-18 Atotech Deutschland Gmbh Verfahren zur Galvanisier- und Ätzstrom-Erzeugung in elektrolytischen Anlagen
US6179984B1 (en) * 1997-02-27 2001-01-30 Atotech Deutschland Gmbh Circuitry and method for an electroplating plant or etching plant pulse power supply
DE10043817A1 (de) * 2000-09-06 2002-04-04 Egon Huebel Anordnung und Verfahren für elektrochemisch zu behandelndes Gut

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH629542A5 (de) * 1976-09-01 1982-04-30 Inoue Japax Res Verfahren und vorrichtung zur galvanischen materialablagerung.
DE10043816C1 (de) * 2000-09-06 2002-05-16 Egon Huebel Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Gut

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6179984B1 (en) * 1997-02-27 2001-01-30 Atotech Deutschland Gmbh Circuitry and method for an electroplating plant or etching plant pulse power supply
DE19726510A1 (de) * 1997-06-23 1998-12-24 Georg Hesse Vorrichtung zur elektrolytischen Metallabscheidung unter Anwendung von periodischen Stromänderungen in galvanischen Bädern bzw. im Elektrolyden des Bades
DE19931230A1 (de) * 1999-07-07 2001-01-18 Atotech Deutschland Gmbh Verfahren zur Galvanisier- und Ätzstrom-Erzeugung in elektrolytischen Anlagen
DE10043817A1 (de) * 2000-09-06 2002-04-04 Egon Huebel Anordnung und Verfahren für elektrochemisch zu behandelndes Gut

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