WO2003072855A1 - Verfahren und vorrichtungen zur elektrolytischen metallisierung von lochwänden und strukturen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to methods and devices for electroplating through holes and blind holes in the material to be treated, and for electrolytically metallizing structures on the material.
  • One application of the invention relates to the electrolytic treatment of printed circuit boards and foil in immersion bath systems, in horizontal and vertical continuous systems and in belt systems. Copper-clad insulating materials are generally used for the production of printed circuit boards and foils. Holes and blind holes are drilled in these plates and foils, which have to be metallized in further process steps. With through holes, the entire inner cylinder is metallized, i.e. plated through. In the case of blind holes, the bottom of the hole must also be metallized. In other applications, blind holes and through holes must be completely filled with metal. In circuit board technology, the holes are becoming increasingly smaller in diameter. Depending on the plate thickness or the depth of the blind holes, the diameter of mechanically drilled holes is a minimum of 0.15 mm. Holes drilled with a laser beam have a minimum diameter of 0.025 mm.
  • the length or depth of the hole in relation to the hole diameter is essential.
  • the ratio of hole depth to hole diameter is called the aspect ratio.
  • through holes will have to be metallized with an aspect ratio of up to 20: 1.
  • the ratio will be 2: 1 and more.
  • a maximum hole plating and a minimal surface plating is ideal, for example, in circuit board technology, because there is already a copper base layer on the surface of the circuit board. This base layer and the copper layer deposited on it during the so-called plated-through hole must later be partially etched and removed again during the further manufacture of the circuit board for the production of the conductor tracks and pads.
  • the thickness of the layer to be etched should be small. With an increasing aspect ratio, the practically achievable spread is far below 100%, for example only 50%.
  • the publication DE 41 34 632 Cl describes a method for electroplating material provided with perforations, preferably printed circuit boards which are provided with through holes.
  • the circuit board is located between two electrodes. Each of the electrodes is connected to a rectifier.
  • the circuit board forms the respective opposite poles. Alternating is metallized on one side of the circuit board and demetallized on the other side. This is said to favor the inner walls of the holes during electroplating. Undesired demetallization of the holes under otherwise identical conditions is reduced by using a lower current density compared to metallization. However, this means that the surface is also metallized in the end result.
  • This invention is completely without improvement in the metallization of blind holes.
  • the other side of the circuit board and the associated anode are completely electrically shielded by the circuit board itself.
  • the PCB cannot be reached through.
  • the electrolytic treatment current will therefore clearly favor the surface of the material with a small anode / cathode spacing in comparison to the current in the hole in relation to areas of the same size.
  • This is used in sub-cycle 2 for anodic polarity of the material for the electrochemical etching of the surface.
  • the surface is preferably treated electrolytically, that is to say etched in this case.
  • the borehole walls in the entrance area of a hole are significantly less etched and not at all with increasing distance from the surface.
  • the electrodes arranged on both sides of the good are fed by two bath current sources, the second pole in each case being in electrical contact with the good.
  • metallization and de-metallization can be carried out on both sides at the same time or in different time intervals, with the same or different current densities, with the same or different polarities and with different anode / cathode distances.
  • the areas of the electrodes and the material should be approximately the same size.
  • the entire stream of the bath power source thus flows through the property. If the surface of the goods is smaller than the surface of the electrodes, then it is advantageous to shield the surfaces of the electrodes that are not required by means of electrically insulating screens. As a result, the entire bath current from the bath power source participates in the electroplating process.
  • the following are suitable. Clamps, rollers, contact strips and wheels. These are not shown or only symbolically in the following figures, as are the means of transport for the goods.
  • the electrolyte flow and conditioning devices are also not shown in the figures. It is a well-known technique for immersion bath systems, horizontal and vertical continuous systems as well as belt systems.
  • the metal can be supplemented in the electrolyte by means of metal salts, metal oxides or by metal dissolution using oxygen or using a redox system.
  • the electrolytic treatment of structures which are electrically connected to one another also works with anodic and cathodic polarity and with different anode / cathode spacings. If the material is in electrical contact with the bath current source in this case, the electroplating result can be positively influenced with different current densities during the metallization and etching, that is to say planar structures are produced.
  • Figures 1 and 2 through holes and blind holes are shown, but not the insulator in front of the electrodes, which is not yet necessary at the distance shown. In the other figures, the insulator in front of the electrodes is symbolically represented by a dashed line.
  • FIG. 3 shows an electrolytic immersion bath of an immersion bath system.
  • Conveyors transport the goods from the work container to the work container.
  • the good 1 is attached to an electrically conductive product carrier 4. In this case, it is treated according to FIGS. 1 a and 1 b.
  • the goods carrier can be located together with the further devices, such as the electrodes and / or movement devices, on a goods movement device, not shown.
  • the electrodes 2 are of drives 5, for example, via gears and other drive elements in the direction of Gut 1 and removed from this.
  • the two bath current sources 6 are connected to the respective electrodes 2 and to the good 1.
  • the bath current sources 6, which can be regulated in current or voltage, can be switched on / off and reversed by means of electronic or electromechanical switches.
  • the electrodes 2 are only connected to a bath current source.
  • the goods are not contacted electrically.
  • the goods carrier 4 does not carry a bath current.
  • the goods carrier and all holders for fastening the goods can advantageously consist of an electrically insulating material, e.g. made of plastic. In this case there is a technically easy to implement possibility to change the anode / cathode distance.
  • the material is placed in the working container between the electrodes and by the
  • the electrodes are integrated in the transport rollers of a continuous system. They are referred to as cathodic electrode rollers 15 and anodic electrode rollers 16. These rollers are arranged alternately along the transport route. At the same position in the transport direction, anodic and cathodic electrode rollers face Good 1.
  • the cathodic electrode roller 15, which is electrically conductive at least on the surface, is provided with an ion-permeable thin insulating means 22. It is e.g. covered with a thin cloth or provided with porous ceramic layers for insulation.
  • the anodic electrode rollers 16, which are electrically conductive at least in the core area, are surrounded by an electrically insulating roller body 20 which is permeable to electrolyte and ions.
  • the roll core 21 can e.g. be an anodically polarized axis, on which disc-shaped insulating transport elements are located at certain intervals.
  • the driven electrode rollers are electrically connected to the associated bath current sources 6 by means of rotating contacts (not shown). In the arrangement according to FIG. 5, these bath current sources 6 do not require a polarity reverser.
  • Cathodic auxiliary electrodes 17 are required for this. Together with the demetallization current source 18, the auxiliary electrodes 17 serve for permanent demetallization of the cathodic electrode rollers 15.
  • the auxiliary electrodes can also be designed as rotating electrodes which are arranged in the vicinity of the electrode rollers 15. Insulating partitions 19 separate the respective pairs of electrodes from the adjacent pairs.
  • the electrode pairs are only supplied with treatment current from a bath current source 6 via rotating contacts.
  • the good 1 is not electrically contacted.
  • a tape to be treated is shown, which is conductive at least on the surface. This too Embodiment is suitable for the treatment of sections, such as printed circuit boards.
  • the auxiliary electrodes 17 and the demetallization current source 18 serve to demetallize the cathodic electrode rollers 15.
  • the electrode rollers 15 consist of a chemically and electrochemically inert and electrically conductive material, for. B. from a precious metal.
  • the cathodic electrode roller 15 demetallises the material on one side with a small anode / cathode distance.
  • another bath power source 6 on the other side the good 1 metallized at a large anode / cathode distance.
  • This body is concavely arranged at a large distance from the good 1, for example at a distance of 100 mm.
  • the electrode 2 and the material 1 form the electrolytic cell for metallizing the material with a large anode / cathode spacing.
  • the electrodes and electrode rollers like the width of the strip to be treated, extend into the depth of the drawing.
  • the vertical offset of the rotating electrode rollers shown results in a larger wrap angle of the material around the electrode rollers. Together with the concave electrode 2, this results in a longer treatment time compared to the arrangements in FIGS. 5 and 6 at the same transport speed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Galvanisierung von Löchern, Sacklöchern und Strukturen bevorzugt in und auf Leiterplatten. Bei den bekannten Verfahren zur Galvanisierung der Löcher werden die Oberflächen überwiegend metallisiert. Dies ist unerwünscht.Die Erfindung kombiniert die elektrolytische Wirkung von unterschiedlichen Anoden/Kathodenabständen mit jeweils unterschiedlichen Polaritäten des Badstromes in zwei Behandlungsschritten. In den Figuren sind die beiden Schritte mit den Abständen der Elektroden und die Polaritäten der Badstromquelle eingezeichnet. Bei großem Anoden/Kathodenabstand des Gutes 1 von der Elektrode 2 werden die Oberfläche und die Löcher metallisiert. Bei kleinem Anoden/Kathodenabstand wird die Oberfläche überwiegend entmetallisiert, nicht jedoch die Löcher. Als Ergebnis werden überwiegend die Löcher metallisiert und nicht die Oberflächen.

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur elektrolytischen Metallisierung von Lochwänden und Strukturen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Galvanisieren von Durchgangslöchern und Sacklöchern in zu behandelndem Gut, sowie zum elektrolytischen Metallisieren von Strukturen auf dem Gut. Eine Anwendung der Erfindung betrifft die elektrolytische Behandlung von Leiterplatten und Leiterfolien in Tauchbadanlagen, in horizontalen und vertikalen Durchlaufanlagen sowie in Bandanlagen. Zur Herstellung von Leiterplatten und Leiterfolien werden in der Regel einseitig oder beidseitig kupferkaschierte Isolierwerkstoffe verwendet. In diese Platten und Folien werden Löcher und Sacklöcher gebohrt, die in weiteren Prozessschritten zu metallisieren sind. Bei Durchgangslöchern wird der gesamte innere Zylinder metallisiert, d.h. durchkontaktiert . Bei Sacklöchern muss zusätzlich auch der Boden des Loches metallisiert werden. Bei anderen Anwendungsfällen sind Sacklöcher und Durchgangslöcher völlig mit Metall zu füllen. In der Leiterplattentechnik werden die Löcher zunehmend kleiner im Durchmesser. In Abhängigkeit von der Plattendicke, beziehungsweise von der Tiefe der Sacklöcher, betragen die Durchmesser mechanisch gebohrter Löcher minimal 0,15 mm. Mit Laserstrahl gebohrte Löcher erreichen minimale Durchmesser von 0,025 mm.
Wesentlich ist die Länge bzw. Tiefe des Loches bezogen auf den Lochdurchmesser. Das Verhältnis Lochtiefe zu Lochdurchmesser wird als Aspect Ratio bezeichnet. Durchgangslöcher werden in Zukunft mit einem Aspect Ratio von bis zu 20:1 zu metallisieren sein. Bei Sacklöchern mit Durchmessern im Bereich von 0,05 mm wird das Verhältnis 2:1 und mehr betragen.
Eine wichtige Kenngröße beim Metallisieren derartiger Löcher ist die so genannte Bohrlochstreuung oder nachfolgend kurz Streuung genannt. Die Streuung kennzeichnet das Verhältnis der abgeschiedenen Schichtdicke an der Mantelfläche im Bohrloch zur Schichtdicke an der Oberfläche der Leiterplatte in Prozent. Eine Streuung von 50% besagt, dass die erzielte Schichtdicke im Loch, meist in der Mitte des Lochzylinders gemessen, halb so groß ist, wie die erzielte Schichtdicke an der Oberfläche in der Nähe des Loches .
Mit zunehmendem Aspect Ratio und bei abnehmenden Lochdurchmessern wird es technisch immer aufwendiger, die Löcher zu galvanisieren. Insbesondere die Bohrlochmi te von Durchgangslöchern oder der Boden von Sacklöchern erfahren die geringste elektrolytische Behandlung. Dagegen wird die Oberfläche der Platten maximal behandelt. Zum Ausgleich dieses Missverhältnisses werden in der Praxis zwei Verfahren angewendet: Es wird mit einer kleinen unwirtschaftlichen Stromdichte im Bereich von lA/dm2 bis 2,5A/dm2 galvanisiert. Des weiteren ist bekannt, dass durch die Anwendung der bipolaren Pulsgalvanisierung eine vergleichbare Streuung auch mit Stromdichten im Bereich von bis zu 6A/dm2 erzielt werden kann .
Nachteilig bei beiden Verfahren ist jedoch, dass die Oberfläche trotzdem bevorzugt oder mindestens ebenso galvanisiert wird, wie die Bohrlöcher. Ideal ist z.B. in der Leiterplattentechnik eine maximale Lochgalvanisierung und eine minimale Oberflächengalvanisierung, denn an der Oberfläche der Leiterplatte befindet sich bereits eine Kupferbasisschicht. Diese Basisschicht und die bei der so genannten Durchkontaktierung darauf abgeschiedene Kupferschicht muss später bei der weiteren Herstellung der Leiterplatte zur Herstellung der Leiterzüge und Pads partiell wieder geätzt und entfernt werden. Um ein ünterätzen, insbesondere bei der Feinleitertechnik zu vermeiden, sollte die zu ätzende Schicht in ihrer Dicke klein sein. Mit zunehmendem Aspect Ratio beträgt die praktisch erreichbare Streuung weit unter 100%, z.B. nur 50%. Das heißt, auf der Oberfläche wird etwa die doppelte Schichtdicke im Vergleich zur Schichtdicke in der Bohrlochmitte elektrolytisch abgeschieden, wenn mit einer wirtschaftlich vertretbaren hohen Stromdichte galvanisiert wird. Dabei ist zu beachten, dass das Galvanisieren auf die Erzielung einer Mindestschichtdicke in der Bohrlochmitte ausgerichtet ist.
Die Druckschrift DE 41 34 632 Cl beschreibt ein Verfahren zum Galvanisieren von mit Lochungen versehenem Gut, vorzugsweise Leiterplatten, die mit Durchgangslöchern versehen sind. Die Leiterplatte befindet sich zwischen zwei Elektroden. Jede der Elektroden ist an einen Gleichrichter angeschlossen. Die Leiterplatte bildet die jeweiligen Gegenpole. Abwechselnd wird an der einen Seite der Leiterplatte metallisiert und an , der anderen Seite entmetallisiert. Dadurch sollen die Innenwände der Löcher beim Galvanisieren begünstigt werden. Das unerwünschte Entmetallisieren der Löcher bei ansonsten gleichen Bedingungen wird durch Anwendung von einer kleineren Stromdichte im Vergleich zum Metallisieren verringert. Dies bedeutet jedoch, dass auch die Oberfläche im Endergebnis metallisiert wird. Vollkommen ohne verbessernden Einfluß ist diese Erfindung bei der Metallisierung von Sacklöchern. Hier ist die jeweils andere Seite der Leiterplatte und die zugehörige Anode durch die Leiterplatte selbst elektrisch vollständig abgeschirmt. Ein Durchgriff durch die Leiterplatte kann nicht erfolgen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, die beim Galvanisieren die Metallabscheidung in Durchgangslöchern und Sacklöchern im Vergleich zur Oberfläche auch dann wesentlich bevorzugen, wenn hohe Stromdichten angewendet werden und die auch zum gleichmäßigen Metallisieren von Strukturen an den Oberflächen geeignet sind.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in Patentanspruch 1 und 18 beschriebenen Verfahren, und durch die Vorrichtungen gemäß der Patentansprüche 30, 41 und 53. Die Verfahren und die Vorrichtungen werden nachfolgend ausführlich erläutert.
Die Erfindung kombiniert in zyklischen Behandlungsschritten abwechselnd mindestens zwei wesentliche Einflussgrößen des elektrolytischen Behandeins von Gut mit Löchern, Sacklöchern und Strukturen, nämlich den Anoden/Kathodenabstand einerseits und die Polarität des Behandlungsstromes andererseits. Weitere Behandlungsparameter sind die Zeiten und die Stromdichten der Behandlungsschritte.
Die Elektroden der elektrolytischen Zelle sind abwechselnd Anode und Kathode in Bezug auf das Gut. Das Gut ist umgekehrt abwechselnd Kathode und Anode. Ein Zyklus besteht aus dem Teilzyklus 1 und dem Teilzyklus 2.
Teilzyklus 1, Behandlungsschritt 1 mit großem Anoden/Ka hodenabstand:
Bei einem im Vergleich zu den Abmessungen der Löcher und Strukturen großen Anoden/Kathodenabstand von z.B. 2 mm bis zu 500 mm wird galvanisiert. Die Oberfläche des Gutes ist kathodisch gepolt. Sie wird metallisiert. Desgleichen werden auch die Löcher zumindest bei Anwendung einer niedrigen Stromdichte in der Größenordnung von z.B. 5 A/dm2 ausreichend metallisiert. Bei höheren Stromdichten bis zu 15 A/dm2 kann in Kombination mit dem großen Anoden/Kathodenabstand das bekannte bipolare Pulsgalvanisieren zur Verbesserung der Lochgalvanisierung angewendet werden. Beispielsweise wird das Gut abwechselnd 20 ms lang mit 14 A/dm2 galvanisiert und 1 ms lang mit 40 A/dm2 entmetallisiert. Insgesamt wird das Gut bei diesen Einstellungen der Stromdichten, Polaritäten und Zeiten mit einem überwiegend kathodischen Behandlungsstrom galvanisiert. Die mittlere Galvanisierstromdichte des Pulsstromes beträgt in diesem Beispiel etwa 12 A/dm2. Nachfolgend wird unter Strom bzw. Badstrom immer der Strommittelwert bei Pulsstrorn oder ein Gleichstrom verstanden. Gleiches gilt für die mittlere Stromdichte.
Der Badwiderstand RBad der elektrolytischen Zelle errechnet sich aus der Zellspannung UZelle und dem Badstrom IBad nach der Formel RBad = UZelle / IBad . Der Badwiderstand kann als eine Parallelschaltung von vielen partiellen Badwiderständen von ebenso vielen partiellen elektrolytischen Zellen angenommen werden. Zum Verständnis der Lochgalvanisierung sollen die geometrischen Verhältnisse und das Widerstandsmodell einer partiellen elektrolytischen Zelle im Bereich eines Loches betrachtet werden. Ein Loch von z. B. 0,3 mm Durchmesser und einer Tiefe von 1,6 mm, welches bei Leiterplatten oft vorkommt, hat eine Kreisfläche von 0,07 mm2 und eine Zylinderfläche von 1,5 mm2. Wird das Gut beidseitig galvanisiert, so beträgt die von einer Seite zu galvanisierende Zylinderfläche bis zur Plattenmitte 0,75 mm2, das heißt etwa das zehnfache der Bohrlochöffnung. Diese größere Fläche hat einen kleineren Badwiderstand als eine Fläche in der Größe der Bohrlochöffnung an der Oberfläche des Gutes. Entsprechend mehr Badstrom fließt in die Bohrung hinein. Wegen des großen Anoden/Kathodenabstandes und wegen des kleineren partiellen Badwiderstandes beteiligt sich an dem, auf die Kreisfläche der Öffnung bezogenen höheren Strom, eine Anodenfläche, die größer ist als die Kreisflächenprojektion der Bohrlochöffnung. Insgesamt wird der partielle Badwiderstand von der Anode in das Loch hinein verringert. Diese geometrischen Verhältnisse und der daraus resultierende spezifische Badwiderstand für ein Loch bewirken eine überproportionale Lochgalvanisierung, bezogen auf die Fläche der Bohrlochöffnung . Unabhängig davon wird die Oberfläche des Gutes selbst noch intensiver metallisiert als die Mantelfläche der Löcher, was jedoch unerwünscht ist.
Teilzyklus 2, Behandlungsschritt 2 mit kleinem
Anoden/Kathodenabstand:
Bei einem kleinen bis sehr kleinen Anoden/Kathodenabstand von z.B. 5 mm bis 0,05 mm wird die Oberfläche des jetzt anodisch gepolten Gutes entmetallisiert. Die Elektrode ist die Kathode. Wegen des kleinen Anoden/Kathodenabstandes beteiligt sich nur noch die Kathodenfläche am elektrolytischen Prozess im Bohrloch, die der Projektion der Bohrlochöffnung entspricht. Die kleine Kathodenfläche bewirkt anteilig einen höheren Badwiderstand einer partiellen elektrolytischen Zelle im Vergleich zu einem großen Anoden/Kathodenabstand, bezogen auf das gleich große Loch. Entsprechend weniger Behandlungsström fließt im Loch im Vergleich zum Teilzyklus 1, auch wenn die Fläche in dem Loch selbst unverändert groß geblieben ist. 0153
Ein weiterer wesentlicher Effekt kommt bei dem kleinen und sehr kleinen Anoden/Kathodenabstand hinzu. Dieser Abstand ist nur an der Oberfläche des Behandlungsgutes klein. Entsprechend klein* ist dort der spezifische elektrische Badwiderstand. In die Tiefe eines Loches hinein ist der Anoden/Kathodenabstand dagegen sehr viel größer. Bei einem dünnen Isolator zwischen Anode und Kathode kann der Anoden/Kathodenabs and im Loch ein Vielfaches des Anoden/Kathodenabstandes an der Oberfläche betragen. Entsprechend wird im Loch der Badwiderstand, bezogen auf die Fläche der Bohrlochöffnung, ein Vielfaches des Badwiderstandes an der Oberfläche bei gleich großer Fläche betragen. Der elektrolytische Behandlungsstrom wird also die Oberfläche des Gutes bei kleinem Anoden/Kathodenabstand deutlich bevorzugen im Vergleich zum Strom im Loch bezogen auf gleich große Flächen. Dies wird im Teilzyklus 2 bei anodischer Polarität des Gutes zum elektrochemischen Ätzen der Oberfläche genutzt. Wegen der geometrisch unterschiedlichen Verhältnisse an der Oberfläche des Gutes und im Bohrloch wird die Oberfläche bevorzugt elektrolytisch behandelt, das heißt in diesem Falle geätzt. Die Bohrlochwände im Eingangsbereich eines Loches werden wesentlich weniger und mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche überhaupt nicht geätzt.
Auch bei diesem Behandlungsschritt ist die kombinierte Anwendung von bipolarem Pulsbadstrom möglich. Die Parameter Stromdichten, Polaritäten und Pulsstromzeiten werden so gewählt, dass das Gut in diesem Teilzyklus 2 überwiegend anodisch gepolt ist. Bei diesem Behandlungsschritt genügt bereits das Ätzen mit Gleichstrom. Die PulsStrombehandlung wird sich auf Sonderfälle beschränken, wie z.B. auf das Verstärken der Locheingänge.
Der Gesamtzyklus der Behandlung erfolgt demnach in zwei elektrolytischen Schritten:
Schritt 1: Großer Anoden/Kathodenabstand, Galvanisierung der Oberfläche und der Bohrlochwände.
Schritt 2: Kleiner Anoden/Kathodenabstand, Ätzen der Oberfläche und minimales Ätzen der Bohrlochwände. Ergebnis : Dicke der elektrolytisch abgeschiedenen
Schicht an der Oberfläche des Gutes minimal, null oder kleiner als die Ausgangsschicht und an den
Bohrlochwänden maximal . Mit zunehmendem Unterschied von kleinem zu großem
Anoden/Kathodenabstand wird dieses Ergebnis besser. Deshalb sollte der Unterschied der Abstände 1:2 oder mehr betragen.
In der Praxis kann das Ergebnis besonders bei kleineren
Abstandsunterschieden vom Idealergebnis abweichen. Weil bei der Galvanisierung von Leiterplatten eine spezifizierte Mindestschichtdicke in der Lochmitte erreicht werden uss, bestimmt die Lochgalvanisierung die Expositionszeit und damit die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses, einschließlich der nachfolgenden Ätzprozesse. Deshalb hat die Erfindung eine große wirtschaftliche Bedeutung. Jede Steigerung der Streuung erhöht in gleichem Maße die Leistungsfähigkeit der Galvanisieranlage. Des weiteren werden ein Teil des Aufwandes der erforderlichen Stoffe für den elektrolytischen Prozess und der erforderlichen Energie eingespart.
In der Praxis richten sich die einzustellenden Abstände der Elektroden vom Gut nach den Gegebenheiten der Anlage und den Abmessungen der Löcher im Gut und der Strukturen auf dem Gut. Vorteilhaft ist die Wahl eines großen Abstandes für den Teilzyklus 1, z.B. 100 mm und eines möglichst kleinen Abstandes für den Teilzyklus 2, z.B. 0,1 mm. Zu bevorzugen sind große Abstandsunterschiede. Das Verhältnis des Anoden/Kathodenabstandes sollte von daher 1:2 oder bevorzugt 1:10 bis 1:1000 betragen. Auch Abstandsunterschiede von weniger als 1:2 sind für die Erfindung anwendbar. Allerdings nimmt dabei die Wirksamkeit ab.
Beim Galvanisieren von Strukturen, die durch eine elektrisch leitende Basisschicht unter einem strukturierten Resist miteinander verbunden sind, wie z.B. Leiterzüge auf Leiterplatten, wird ebenfalls bei dem weiten Anoden/Kathodenabstand metallisiert und bei dem kleinen Anoden/Kathodenabstand entmetallisiert. Damit werden zugleich auch vorhandene Lochwände, wie oben beschrieben, bevorzugt metallisiert. Im Teilzyklus 1 wird beim Galvanisieren der Strukturen die Spi zenwirkung des elektrischen Feldes begrenzt, z.B. durch die kombinierte Anwendung eines bipolaren Galvanisier-Pulsstromes, oder durch Anwendung einer kleineren Gleichstrom-Stromdichte. Im Teilzyklus 2 wird dann auch die noch vom Teilzyklus 1 verbleibende Metallabscheidung an den Spitzen und Kanten der Strukturen bevorzugt entmetallisiert, weil an diesen Spitzen der Anoden/Kathodenabstand besonders klein ist. Die Erfindung eignet sich somit auch hervorragend zur präzisen Metallisierung des Leiterbildaufbaues von Leiterplatten bei gleichzeitiger Behandlung von Durchgangslöchern und Sacklöchern einschließlich der völligen Füllung von Löchern mit Metall. Die Ränder von ebenem Gut verhalten sich beim Galvanisieren ähnlich wie Strukturen. Bei Anwendung der Erfindung werden sie nicht bevorzugt galvanisiert. Der übliche Knocheneffekt im Randbereich wird weitgehend vermieden. Im Bedarfsfalle können die Ränder beim Galvanisierschritt auch durch bewegliche, isolierende Blenden abgeblendet werden.
Wie oben beschrieben, eignet sich die Erfindung nicht nur zum Galvanisieren und elektrochemischen Ätzen mit Gleichstrom, sondern auch für die Anwendung eines bipolaren Pulsstromes, insbesondere für den Behandlungsschritt 1. Der bipolare Pulsstrom an sich bewirkt bereits eine Verbesserung der Bohrlochgalvanisierung, d.h. der Streuung sowie eine verbesserte Strukturgalvanisierung. Der Vorwärtsstrom galvanisiert alle Flächen und bevorzugt Kanten und Spitzen. Der üblicherweise mit höherer Stromdichte wirkende Rückwärtsstrom ätzt bevorzugt die Kanten. Das Verfahren der vorliegende Erfindung erreicht eine ähnliche Wirkung bereits bei Anwendung von Gleichstrom und zwar durch den großen Anoden/Kathodenabstand beim Galvanisierschritt und den kleinen Anoden/Kathodenabstand beim Ätzschritt. Werden nun beide Verfahren miteinander kombiniert, nämlich das bipolare Pulsgalvanisieren und das beschriebene Galvanisieren und Ätzen mit unterschiedlichen Anoden/Kathodenabständen, so ergänzen sich beide Verfahren zu einem besonders leistungsfähigen Gesamtverfahren. Das heißt, es wird eine maximale Loch- und Sacklochgalvanisierung, eine sehr gute Strukturgalvanisierung und eine minimale bis keine Oberflächengalvanisierung des Gutes erreicht. Bei hoher Ätzstromdichte kann auch eine Verringerung der Schichtdicke an der Oberfläche bezogen auf die ursprüngliche Schichtdicke erreicht werden.
Zu erwähnen ist, dass das Galvanisierergebnis nicht nur von den hier betrachteten geometrischen und elektrotechnischen Parametern der elektrolytischen Zelle abhängig ist, sondern auch von chemischen, hydrodynamischen und anderen physikalischen Einflussgrößen, insbesondere auch von den anorganischen und organischen Additiven des Elektrolyten. Diese Einflussgrößen sind bekannt. Sie können zusätzlich mit der Erfindung vorteilhaft kombiniert werden. Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der schematischen Figuren 1 bis 6 detailliert beschrieben.
Figur la zeigt im Querschnitt ein Grundprinzip der Erfindung mit einer Elektrode und einen kleinen Ausschnitt des Gutes, die eine elektrolytische Zelle bilden, im
Teilzyklus 1.
Figur lb zeigt desgleichen den Teilzyklus 2.
Figur 2a zeigt ein weiteres Grundprinzip der Erfindung mit zwei Elektroden, die mit einer einzigen Badstromquelle verbunden sind und einen kleinen
Ausschnitt des Gutes, die zwei elektrolytische Zellen bilden, wobei das Gut elektrisch nicht kontaktiert ist . Figur 2b zeigt desgleichen die zwei elektrolytischen Zellen mit veränderten Anoden/Kathodenabständen an den beiden Seiten des Gutes. Figur 3 zeigt ein elektrolytisches Tauchbad mit mechanisch bewegten Elektroden im Längsschnitt, wobei in der Darstellung momentan auf der rechten Seite des Gutes der Behandlungsschritt 1 erfolgt und gleichzeitig auf der gegenüberliegenden Seite der Behandlungsschritt 2 nach dem Grundprinzip gemäß der Figuren la und Ib.
Figur 4 zeigt eine Durchlaufanläge im Querschnitt mit mechanisch bewegten Elektroden zur zyklischen Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes für die elektrolytische Behandlung des Gutes in zwei Schritten nach dem Grundprinzip gemäß der Figuren la und lb . Figur 5 zeigt eine Durchlauf nläge mit Badstromquellen an jeder Seite des Gutes und mit rotierenden Elektroden, die in Transportrichtung mit abwechselnd wirkenden Anoden/Kathodenabständen angeordnet sind, einschließlich der Hilfselektroden zur Entmetallisierung nach dem Grundprinzip gemäß der Figuren la und lb.
Figur 6 zeigt die Durchlaufanlage der Figur 4 mit einer einzigen Badstromquelle für beide Seiten des Gutes, die nur an die Elektroden angeschlossen ist. Das Gut selbst ist elektrisch nicht kontaktiert nach dem Grundprinzip gemäß der Figuren 2a und 2b.
Figur 7 zeigt eine Anordnung der Elektroden mit gleichem
Abstand an jeder Seite des Gutes in einer
Durchlau anläge, in der die Elektrodenabstände gemeinsam verändert werden nach dem Grundprinzip gemäß der Figuren 2a und 2b.
Figur 8a zeigt im Ausschnitt eine Anlage zur
Bandgalvanisierung nach dem Grundprinzip der Figuren la und lb . Figur 8b zeigt im Ausschnitt eine Anlage zur Bandgalvanisierung nach dem Grundprinzip der Figuren
2a und 2b.
Die Figuren la und lb zeigen ein erstes Grundprinzip der Erfindung. In der Figur 1 a ist der Teilzyklus 1 dargestellt. Das Gut 1 befindet sich im Elektrolyten 11 im wesentlichen planparallel und in großem Abstand zur Elektrode 2. Eine Badstromquelle 6 speist die vom Gut 1 und der Elektrode 2 gebildete elektrolytische Zelle 3 mit der eingezeichneten und überwiegend wirkenden Polarität. Die Abstände al der Gutoberfläche und bl der Bodenfläche bzw. der Mitte des Loches von der gemeinsamen Elektrodenoberfläche sind nahezu gleich groß. Damit werden die Löcher und die Oberfläche des Gutes im STEP 1 bei nahezu gleich großem Anoden/Kathodenabstand metallisiert . Im STEP 2 ist der Anoden/Kathodenabstand vergleichsweise sehr klein. Die Badstromquelle 6 ist umgepolt und die kleinen Abstände a2 und b2 sind deutlich unterschiedlich groß. Die Oberfläche des Gutes 1 wird bevorzugt entmetallisiert, nicht jedoch die Lochoberflächen.
Die Elektrode 2 kann als lösliche oder unlösliche Anode ausgeführt werden. Mittels der Stromdichten in den beiden Behandlungsschritten läßt sich bei unlöslichen Anoden das Metallisieren und Entmetallisieren vorteilhaft so einstellen, dass der Metallgehalt im Elektrolyten auch ohne Metallnachführung nahezu konstant bleibt. Bei Leiterplatten ist dies z.B. der Kupfergehalt. Das zum Lochgalvanisieren erforderliche Kupfer kommt in diesem Falle von der Oberfläche des Gutes selbst, das üblicherweise mit einer Kupferbasisschicht versehen ist. Diese Schicht wirkt im Behandlungsschritt 2 als lösliche Anode, wobei die kathodische Elektrode metallisiert wird. Im Behandlungsschritt 1 wird dann das Metall wieder von dieser Elektrode gelöst und auf dem Gut abgeschieden. Dadurch wird auch eine lösliche Anode nicht oder nur sehr langsam verbraucht .
Die Stromdichten für das Metallisieren und Entmetallisieren lassen sich bedarfsweise auch so einstellen, dass sich im Elektrolyten ein vorbestimmter Wert an Metallionen ergibt. Dies kann ein Metallmangel bei unlöslichen Anoden, oder bei löslichen Anoden ein Metallüberschuß an Ionen im Elektrolyten sein. Durch bekannte Verfahren wie Zugabe von Metallsalzen, Metalloxiden, Metallauflösung bzw. durch Verdünnung des Elektrolyten lassen sich diese Zustände korrigieren. Desgleichen mittels eines Redoxsystemes im Elektrolyten bei unlöslichen Anoden.
Bei Verwendung einer bipolaren Pulsstromquelle wechselt der Badstrom in sich die Polarität von Galvanisieren zu Ätzen und wieder zurück. Die Pulsfrequenz und die Einschaltdauer der jeweiligen Polarität und Amplitude des Badstromes sind einstellbar. Für das Galvanisierverfahren ist die dabei überwiegende Polarität des Stromes zu betrachten, d.h. die Polarität des verbleibenden Strommittelwertes. Die Polarität des mittleren Stromes wird beim Pulsstrom üblicherweise vom zeitlich länger wirkenden Vorwärtsstrom, d.h. vom Galvanisierstrom bestimmt. Eine bipolare Pulsstromquelle der Praxis läßt sich auch als Gleichstromquelle einstellen. Dies wird bevorzugt für den Teilzyklus 2 mit der entsprechenden Polarität zum Ätzen genutzt.
Der Abstand der Elektrode 2 von der Oberfläche des Gutes ist der Anoden/Kathodenabstand, wobei die Elektrode im Teilzyklus 1 Anode ist und im Teilzyklus 2 Kathode. Die AbstandsVeränderung erfolgt zyklisch auf verschiedene Arten, z.B. durch eine mechanische Bewegungseinheit, die z.B. elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben wird, wobei das Gut der Elektrode oder die Elektrode dem Gut angenähert wird. Bei Durchlaufanlagen oder Bandanlagen können die Elektroden in Transportrichtung mit abwechselnd großem und kleinem gleichbleibendem oder veränderbaren Anoden/Kathodenabstand angeordnet sein, desgleichen dem Gut an beiden Seiten auch gegenüberliegend.
Bei rotierenden Elektroden übernehmen diese anodischen und kathodischen Elektrodenwalzen zugleich eine Transportfunktion für das Gut. In diesem Falle findet keine selbsttätige Entmetallisierung der kathodischen Elektroden statt, weil sie ihre überwiegende Polarität nicht ändern. Dafür wird mindestens eine zusätzliche Hilfselektrode und Entmetallisierungsstromquelle verwendet .
Bei der zweiseitigen Behandlung des Gutes 1 gemäß dem Grundprinzip der Figuren la und lb werden die beidseitig am Gut angeordneten Elektroden von zwei Badstromquellen gespeist, wobei sich der jeweils zweite Pol mit dem Gut in elektrischem Kontakt befindet. In diesem Falle kann an beiden Seiten zeitgleich oder in unterschiedlichen Zeitintervallen, mit gleichen oder unterschiedlich großen Stromdichten, mit gleichen oder unterschiedlichen Polaritäten und mit unterschiedlichen Anoden/Kathodenabständen metallisiert und entmetallisiert werden.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein zweites Grundprinzip der Erfindung. Diese Ausführung benötigt zur elektrolytischen Metallisierung besonders der Löcher und/oder der Strukturen an beiden Seiten des Gutes nur eine einzige Badstromquelle 6. Diese wird an zwei Elektroden angeschlossen, die sich im wesentlichen planparallel an beiden Seiten des mindestens an der Oberfläche allseitig elektrisch leitfähigen Gutes befinden. Das Gut ist elektrisch nicht kontaktiert. Es benötigt in vorteilhafter Weise keine Kontakteinrichtungen für den Badstrom. Das leitfähige Gut befindet sich im elektrischen Feld zwischen den Elektroden im Elektrolyten 11. Das Gut wirkt als so genannter Zwischenleiter, d.h. der Badstrom fließt von der einen Elektrode durch das Gut und von dort zur anderen Elektrode. Dabei bilden sich an den beiden Oberflächen des Gutes die eingezeichneten Polaritäten aus. Zusammen mit den Elektroden entstehen zwei elektrolytische Zellen. Auch bei dieser Ausführung der Erfindung werden abwechselnd die beschriebenen Wirkungen der Anoden/Kathodenabstände und der Polaritäten des Badstromes gemäß Teilzyklus 1 zum Galvanisieren an der einen Seite und zeitgleich zum Entmetallisieren an der anderen Seite gemäß Teilzyklus 2 genutzt. Die Stromdichten sind in diesem Falle bei einer Vollflächenbehandlung des Gutes an beiden Seiten gleich groß. Bei einer Strukturbehandlung bestimmen die Flächen an beiden Seiten des Gutes die dort wirksamen Stromdichten. Der pulsierende Badstrom oder Gleichstrom ist durch beide elektrolytische Zellen gleich groß, was ein weiterer Vorteil dieses Galvanisierverfahrens ist. Bevorzugt wird eine Gleichstromquelle verwendet. Auch hier eignen sich lösliche und unlösliche Anoden. Bei Anwendung des Grundprinzips gemäß der Figuren 2a und 2b sollten die Flächen der Elektroden und des Gutes etwa gleich groß sein. Damit durchfließt der gesamte Strom der Badstromquelle das Gut. Ist die Oberfläche des Gutes kleiner als die Oberfläche der Elektroden, dann ist es vorteilhaft, die nicht benötigten Flächen der Elektroden durch elektrisch isolierende Blenden abzuschirmen. Dadurch beteiligt sich der gesamte Badstrom der Badstromquelle am Galvanisierprozeß.
In beiden grundsätzlichen Fällen der Erfindung kommen als Gut
Platten, Folienabschnitte und Bänder in Frage, die mit Strukturen, Durchgangslöchern und/oder Sacklöchern versehen sind. Diese Löcher sind bereits mit einer dünnen chemisch aufgebrachten Kupferschicht oder einer anderen elektrisch leitfähigen Schicht versehen, die elektrolytisch zu verstärken ist. Löcher in direktmetallisierten Leiterplatten können ebenfalls erfindungsgemäß metallisiert und verstärkt werden, desgleichen elektrolytisch vorverstärkte Leiterplatten. Nicht vorverstärktes Gut kann in der Anfangszeit der Behandlung mit verringerter Stromdichte beim Entmetallisieren behandelt werden. Im Falle des Grundprinzips gemäß der Figuren la und lb kann in der Anfangszeit in beiden Behandlungsschritten auch nur galvanisiert und nicht geätzt werden .
Zur elektrischen Kontaktierung des Gutes gemäß der Figuren la und lb, quer über die gesamte Fläche oder nur an den Rändern des Gutes, eignen sich u.a. Klammern, Walzen, Kontaktstreifen und Räder. Diese sind in den folgenden Figuren nicht oder nur symbolisch dargestellt, desgleichen die Transportmittel für das Gut. Die Elektrolytströmungs- und Konditio- nierungseinrichtungen sind in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine bekannte Technik für Tauchbadanlagen, horizontale und vertikale Durchlaufanlagen sowie Bandanlagen. Bei unlöslichen Anoden kann bei Bedarf die Metallergänzung im Elektrolyten durch Metallsalze, Metalloxide oder durch Metallauflösung mittels Sauerstoff oder mittels eines Redoxsystemes erfolgen.
Als unlösliche Anoden eignen sich z.B. Titanbleche mit einer Oberflächenbeschichtung aus Edelmetall oder Mischoxid. Wird das Gut an der Oberfläche mehr entmetallisiert als galvanisiert, kann die Veredelung der Titananoden entfallen weil sie verkupfert werden.
Zur Anwendung von hohen Stromdichten ist es notwendig, die laminare Unterschicht an der Gutoberfläche und besonders in den Löchern zu verringern. Hierzu eignet sich eine mechanische Anregung des Gutes im Elektrolyten, z.B. mittels eines Vibrators . Dieser ist teilweise in den Figuren dargestellt . Ein häufiger Wechsel der Behandlungsschritte fördert ebenfalls den Stoffaustausch in den Löchern. Ferner sind bekannte Strömungseinrichtungen für den Elektrolyten wie z.B. Düsenstöcke und/oder Sprührohre verwendbar, die das Gut dauernd oder nur bei großem Anoden/Kathodenabstand anströmen, z.B. durch Öffnungen in den Elektroden hindurch, oder von der Seite. Dies drückt zugleich das Gut gegen die Elektrode mit dem momentan kleinen Abstand, der dadurch sehr klein und über die gesamte Fläche gleich groß eingestellt werden kann. Zwischen dem Gut und der Elektrode befindet sich ein Ionen durchlässiger Isolierwerkstoff. Beim Ätzschritt mit kleinem Anoden/Kathodenabstand kann es vorteilhaft sein, die Strömung durch die Elektroden hindurch so zu reduzieren, dass der Stoffaustausch im wesentlichen an der Oberfläche stattfindet und in den Löchern klein bleibt. Dies verringert das diesbezügliche Ätzen in den Löchern, insbesondere das Ätzen von Löchern mit großem Aspect Ratio.
Die Bewegungsabläufe und die Abstände der Elektroden vom Gut, die Polaritäten und Stromdichten der Badstromquellen und die Elektrolytströme werden durch eine elektrische oder elektronische Steuerungseinrichtung koordiniert und mit dem Transport des Gutes synchronisiert. Für das Grundprinzip gemäß der Figuren la und lb bestehen folgende Möglichkeiten:
• An beiden Seiten des Gutes laufen zeitgleich die gleichen elektrolytischen Vorgänge ab, d.h. beidseitig gleichzeitig Metallisieren und dann Ent etallisieren. Dies erlaubt die Realisierung einfacher Bewegungsabläufe. Hierbei bietet es sich auch an, beide Seiten mit einer Badstromquelle parallel zu speisen. Die Stromdichten und Polaritäten des Badstromes sind dann an beiden Seiten gleich.
• An beiden Seiten wird spiegelbildlich gearbeitet. An einer Seite wird metallisiert und an der anderen zeitgleich entmetallisiert. Dies bewirkt eine verbesserte Metallisierung der Löcher. Die Stromdichten und gegebenenfalls die Pulsparameter sind an beiden Seiten des Gutes individuell einstellbar. • An beiden Seiten wird das Gut mit gegenseitig unkoordinierten Bewegungen und Strömen behandelt, z.B. wenn an beiden Seiten unterschiedliche Galvanisierergebnisse erzielt v/erden sollen. Auch bei Anwendung des Grundprinzips gemäß der Figuren 2a und 2b übernimmt eine elektronische Steuerungseinrichtung die entsprechenden Steuerungsfunktionen. In einer elektrolytischen Anlage können nacheinander auch beide Prinzipien der Erfindung angewendet werden.
Die Erfindung ist besonders wirksam, wenn der Anoden/Kathodenabstand beim Metallisieren groß und beim Entmetallisieren besonders klein ist. Bei sehr kleinem Abstand besteht die Gefahr eines Anoden/Kathoden- Kurzschlusses. Dies verhindert ein Ionen durchlässiger Isolator vor dem Gut oder vor den Elektroden. Bevorzugt werden dünne und verschleißfeste Werkstoffe verwendet mit einer Dicke von z.B. 0,1 mm. Hierfür eignen sich beispielsweise gespannte Siebe von Siebdruckvorrichtungen, Filtergewebe, und Fasermatten aus Glas, Keramik oder Kunststoff.
Wenn die Elektrode auf dem Gut aufliegt und nur durch einen Isolator getrennt ist, so ist es zweckmäßig, den Transport anzuhalten. Es soll keine Relativbewegung zwischen dem Gut und der Elektrode auftreten, um einen Verschleiß des Isolierwerkstoffes zu vermeiden. Nach diesem Behandlungsschritt öffnet die Elektrode und die gegenüberliegende Elektrode nähert sich dem Gut. In dieser Übergangszeit kann vorteilhaft ein Transportschritt des Gutes stattfinden. Wenn die Elektrode dann am Gut wieder anliegt, wird der Transport erneut ausgeschaltet. Es handelt sich in diesem Falle um einen ständig sich wiederholenden Stop and Go -Transport. Um die Unterbrechungen des Transportes zu vermeiden, besteht auch die Möglichkeit, die Elektroden und gegebenenfalls die Kontakte zum Gut synchron einen Streckenabschnitt behandelnd mitfahren zu lassen und dann geöffnet gegen die Transportrichtung zurückzufahren, um erneut zu schließen und mitfahrend zu behandeln. Dieses Prinzip ist als fliegende Säge bekannt. Beim Vorwärtsschritt tritt zwischen dem Gut und der Elektrode keine Relativgeschwindigkeit auf. Der Rückwärtsschritt kann auch als weiterer Behandlungsschritt mit anderen Elektrodenabständen und anderen Parametern genutzt werden. Ein Behandlungsschritt kann 0,01 Sekunde dauern. Er kann aber auch bis zu einer Stunde dauern. Vorzugsweise dauert er eine Sekunde bis zu zehn Minuten.
Werden bei Durchlaufanlagen und Bandanlagen in Transportrichtung Elektroden abwechselnd mit unterschiedlichen Abständen zur Oberfläche des Gutes angeordnet, so bestimmen Elektrodenlänge und Transportgeschwindigkeit die Dauer eines Behandlungsschrittes . In einem weiteren Anwendungsfall werden die rotierenden Transportmittel als Elektroden ausgebildet. Abwechselnd sind Anoden- und Kathodenwalzen, bezogen auf das Gut, in Transportrichtung angeordnet. Bei beidseitiger Behandlung des Gutes werden sie auch gegenüberliegend abwechselnd angeordnet .
Bei der elektrolytischen Behandlung von elektrisch miteinander verbundenen Strukturen wird ebenfalls mit anodischer und kathodischer Polarität und mit unterschiedlichem Anoden/Kathodenabstand gearbeitet. Wenn das Gut in diesem Falle mit der Badstromquelle elektrisch kontaktiert ist, kann mit unterschiedlichen Stromdichten beim Metallisieren und Ätzen das Galvanisierergebnis positiv beeinflußt werden, das heißt, es werden ebene Strukturen erzeugt . In den Figuren 1 und 2 sind Durchgangslöcher und Sacklöcher dargestellt, nicht jedoch der Isolator vor den Elektroden, der bei dem dargestellten Abstand noch nicht nötig ist. In den weiteren Figuren ist der Isolator vor den Elektroden symbolisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Die Figur 3 zeigt ein elektrolytisches Tauchbad einer Tauchbadanlage. Fördereinrichtungen transportieren das Gut von Arbeitsbehälter zu Arbeitsbehälter. Das Gut 1 ist an einem elektrisch leitfähigen Warenträger 4 befestigt. Es wird in diesem Falle gemäß der Figuren la und lb behandelt. Der Warenträger kann sich zusammen mit den weiteren Einrichtungen wie z.B. den Elektroden und/oder Bewegungseinrichtungen auf einer nicht dargestellten Warenbewegungseinrichtung befinden. Die Elektroden 2 werden von Antrieben 5 z.B. über Getriebe und andere Antriebselemente in Richtung zum Gut 1 bewegt und von diesem wieder entfernt. Die zwei Badstromquellen 6 sind an die jeweiligen Elektroden 2 und an das Gut 1 angeschlossen. Die im Strom oder in der Spannung regelbaren Badstromquellen 6 sind mittels elektronischer oder elektromechanischer Schalter ein/ausschaltbar und umpolbar. Es kann sich auch um unipolare oder bipolare Pulsstromquellen handeln, die in ihrem Strommittelwert umpolbar sind. Die Stromumkehr von einer Polarität zur anderen kann in allen Fällen auch langsam erflogen. In diesem Falle werden Stromrampen gebildet.
Die Bewegungsabläufe der Elektroden und die jeweils zugehörigen Einstellungen der Polarität und Amplitude der Badstromquellen 6 koordiniert und steuert eine Steuerungseinheit 7. Ein Vibrator 8 am Warenträger 4 setzt das Gut 1 in Vibration. Die Elektrolyt-Strömungseinrichtung 9 sorgt für die erforderlichen hydrodynamischen Bedingungen im Arbeitsbehälter 10, der mit Elektrolyt 11 gefüllt ist. Vor den Elektroden 2 können sich Ionen durchlässige Isolatoren 14 befinden.
Bei Anwendung der Erfindung gemäß Figur 3 nach dem Grundprinzip der Figuren 2a und 2b werden die Elektroden 2 nur an eine Badstromquelle angeschlossen. Das Gut ist elektrisch nicht kontaktiert. In diesem Falle führt der Warenträger 4 keinen Badstrom. Der Warenträger und alle Halter zur Befestigung des Gutes können vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen, z.B. aus Kunststoff. In diesem Falle besteht eine technisch einfach zu realisierende Möglichkeit zur Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes. Das Gut wird in den Arbeitsbehälter zwischen die Elektroden gestellt und von der
Transporteinrichtung und/oder vom Warenträger mechanisch freigegeben. Damit kann sich das Gut zwischen den Elektroden im Elektrolyten frei bewegen. Aus Düsen oder Sprührohren strömt Elektrolyt von der Außenseite durch die erste Elektrode hindurch drückt das Gut an die zweite Elektrode. Dann wechselt der Elektrolytstrom die Richtung. Von der zweiten Elektrode wird das Gut an die erste Elektrode gedrückt. Dies geschieht fortlaufend zur Durchführung der zwei Behandlungsschritte mit der synchronen Umpolung der Badstromquelle. Die mechanisch angetriebenen Bewegungseinrichtungen 5 für die Elektroden 2 können hierbei vorteilhaft entfallen. Nach dieser frei beweglichen Behandlung des Gutes wird es in einer bestimmten Position des Bades von der Transporteinrichtung wieder abgeholt. Die hier beschriebene Anordnung der Einrichtungen zur Elektrolytströmung und Umschaltung von einer Seite zur anderen Seite ist in Figur 3 nicht dargestellt. Das Prinzip der Abstandsänderung des Gutes von den Elektroden ist auch bei Durchlaufanlagen anwendbar. Die Strömung des Elektrolyten wird schräg auf das Gut gerichtet. Dadurch entsteht beim Wechsel des Gutes von einer Seite zur anderen zugleich ein Schritt desselben in Transportrichtung.
Die Figur 4 zeigt eine Durchlaufanläge für Leiterplatten. Sie eignet sich auch zur Behandlung von nicht dargestellten Bändern. Umpolbare Badstromquellen 6 sind an beiden Seiten des Gutes 1 angeordnet und über Kontakteinrichtungen 12 mit diesem verbunden. Die Elektroden 2 sind mit den anderen Polen der Badstromquellen 6 verbunden. Das Gut 1 wird mittels Transportwalzen 13 'durch die Anlage befördert. Diese Walzen sind in der Anlage verteilt angeordnet, jedoch in Figur 4 nur an einer Stelle dargestellt. Die Elektroden werden von Antrieben 5 zum Gut bewegt und von diesem wieder entfernt. In der Figur 4 sind verschiedene Arten von möglichen Antrieben 5 dargestellt. In Transportrichtung gesehen hat das erste Elektrodenpaar voneinander unabhängige Antriebe 5. Das zweite Elektrodenpaar wird von einem einzigen Antrieb bewegt, um den Anoden/Kathodenabstand zu wechseln. Bei dem dritten und vierten Elektrodenpaar werden die Anoden/Kathodenabstände an beiden Seiten mittels jeweils zweier Antriebe symmetrisch und abwechselnd eingestellt. Nur an einigen Elektroden dargestellte Vibratoren 8 sorgen für eine zusätzliche Bewegung des Elektrolyten 11 und des Gutes 1 zur Erhöhung des Stoffaustausches am Gut. Die bekannten und bei Bedarf an Stoffaustausch zu verwendenden Elektrolytsprühsysteme sind in dieser Figur nicht dargestellt. Eine übergeordnete Steuerungseinheit 7 koordiniert die Bewegungsabläufe sowie die Ströme der Badstromquellen und ihre Polaritäten.
In Figur 5 sind die Elektroden in den ransportwalzen einer Durchlaufanläge integriert. Sie werden als kathodische Elektrodenwalze 15 und anodische Elektrodenwalze 16 bezeichnet. Diese Walzen sind abwechselnd entlang des Transportweges angeordnet. An der selben Position in Transportrichtung stehen anodische und kathodische Elektrodenwalzen dem Gut 1 gegenüber. Die mindestens an der Oberfläche elektrisch leitfähige kathodische Elektrodenwalze 15 ist darüber mit einem Ionen durchlässigen dünnen Isoliermittel 22 versehen. Sie ist z.B. mit einem dünnen Tuch bespannt, oder mit porösen keramischen Schichten zur Isolation versehen. Die mindestens im Kernbereich elektrisch leitfähigen anodischen Elektrodenwalzen 16 sind von einem elektrisch isolierenden Walzenkörper 20 umgeben, der Elektrolyt und Ionen durchlässig ist. Der Walzenkern 21 kann z.B. eine anodisch gepolte Achse sein, auf der sich scheibenförmige isolierende Transportelemente in bestimmten Abständen befinden. Die angetriebenen Elektrodenwalzen werden mittels nicht dargestellter rotierender Kontakte mit den zugehörigen Badstromquellen 6 elektrisch verbunden. Diese Badstromquellen 6 benötigen bei der Anordnung gemäß Figur 5 keine Umpoler. Dafür sind kathodische Hilfselektroden 17 erforderlich. Zusammen mit der Entmetallisierungsstromquelle 18 dienen die Hilfselektroden 17 der permanenten Entmetallisierung der kathodischen Elektrodenwalzen 15. Die Hilfselektroden können auch als rotierende Elektroden, die in der Nähe der Elektrodenwalzen 15 angeordnet sind, ausgeführt werden. Isolierende Trennwände 19 trennen die jeweiligen Elektrodenpaare von den benachbarten Paaren.
In Figur 6 werden die Elektrodenpaare nur von einer Badstromquelle 6 über rotierende Kontakte mit Behandlungsstrom versorgt. Das Gut 1 ist elektrisch nicht kontaktiert. Dargestellt ist ein zu behandelndes, mindestens an der Oberfläche leitfähiges Band. Auch diese Ausführungsform eignet sich zur Behandlung von Abschnitten, wie z.B. Leiterplatten. Zur Entmetallisierung der kathodischen Elektrodenwalzen 15 dienen die Hilfselektroden 17 und die Entmetallisierungsstromquelle 18.
In der Durchlaufanläge der Figur 7 wird das durch die Anlage transportierte Gut 1 von einem nicht dargestellten Antrieb gemeinsam von den oberen Elektroden 2 zu den unteren Elektroden 2 und wieder zurück bewegt und dies zusammen mit den Transportmitteln wie z.B. den Transportwalzen 13.
Alternativ hierzu können auch die Elektroden 2 gemeinsam und abwechselnd an jeder Seite zum Gut 1 bewegt und wieder entfernt werden. In diesem Falle wird das Gut auf einer feststehenden Transportbahn mittels der Transportwalzen 13 befördert. Die vertikalen Pfeile deuten die möglichen Bewegungsrichtungen an. Die nicht dargestellten Badstromquellen sind mit Umpoleinrichtungen ausgestattet. Diese Durchlaufanläge eignet sich sowohl für das Grundprinzip gemäß der Figuren la und lb, als auch für das Grundprinzip gemäß der Figuren 2a und 2b.
In Figur 8a ist schematisch der Anfang einer Anlage zur Galvanisierung von Gut 1 in Form von Bändern, die mit Löchern oder Sacklöchern versehen sind, dargestellt. Anwendung findet das Grundprinzip gemäß der Figuren la und lb. Über die Kontaktrolle 23 wird der Badstrom von zwei Bads romquellen 6 auf das zumindest an der Oberfläche elektrisch leitfähige Gut geleitet. Derartige Kontaktrollen 23 können entlang der Transportbahn mehrfach angeordnet sein. In Transportrichtung wird das Gut von angetriebenen kathodischen Elektrodenwalzen
15 durch die Anlage gefördert. Die Elektrodenwalzen 15 bestehen an der Oberfläche aus einem chemisch und elektrochemisch inerten und elektrisch leitfähigen Werkstoff, z. B. aus einem Edelmetall. Auf der Elektrodenoberfläche befindet sich ein dünnes Ionen durchlässiges Isoliermittel 22 zur Vermeidung von Kurzschlüssen der Badstromquellen 6. Die kathodische Elektrodenwalze 15 entmetallisiert das Gut an der einen Seite bei kleinem Anoden- /Kathodenabstand. Zugleich wird von einer weiteren Badstromquelle 6 an der anderen Seite das Gut 1 bei großem Anoden- /Kathodenabstand metallisiert. Als Elektrode 2 dient hier ein schalenförmiger Körper, der aus einem inerten Werkstoff besteht. Dieser Körper ist konkav in einem großen Abstand zum Gut 1 angeordnet, z.B. im Abstand von 100 mm. Die Elektrode 2 und das Gut 1 bilden die elektrolytische Zelle zur Metallisierung des Gutes bei großem Anoden- /Kathodenabstand. Die Elektroden und Elektrodenwalzen erstrecken sich ebenso wie die Breite des zu behandelnden Bandes in die Tiefe der Zeichnung hinein. Durch den dargestellten vertikalen Versatz der rotierenden Elektrodenwalzen ergibt sich ein größerer Umschlingungswinkel des Gutes um die Elektrodenwalzen herum. Zusammen mit der konkaven Elektrode 2 ergibt dies eine längere Behandlungszeit im Vergleich zu den Anordnungen der Figuren 5 und 6 bei gleicher Transportgeschwindigkeit .
In der Figur 8a sind nur zwei Elektrodenwalzen dargestellt. Zur Übersichtlichkeit der Darstellung sind die erforderlichen Badstromquellen 6 und die Entmetallisierungsstromquelle (n) 18 nur an einer Elektrodenwalze eingezeichnet. In der Praxis sind alle Elektroden und Elektrodenwalzen an die entsprechenden Stromquellen angeschlossen. Das dargestellte Elektrodenpaar setzt sich in der Anlage in Transportrichtung des Gutes fort. Damit wird jede Seite des Gutes 1 abwechselnd metallisiert und entmetallisiert, wobei die erfindungsgemäße Lochgalvanisierung und / oder Strukturgalvanisierung stattfindet .
Die kathodische Elektrodenwalze 15 wird im Bereich der elektrolytischen Zelle 3 metallisiert. Bei jeder Umdrehung wird sie im Bereich der Hilfselektrode 17 mittels der Entmetallisierungsstromquelle 18 entmetallisiert. Die Hilfselektroden 17 müssen bei maximaler Metallisierung, z. B. wöchentlich, ausgetauscht und von der Metallisierung befreit werden .
Die Figur 8b zeigt ebenfalls den Anfang einer Anlage zur Bandgalvanisierung. Der dargestellte Ausschnitt an Elektrodenwalzen 15 setzt sich entlang der Anlage in Transportrichtung des Gutes fort. Die Stromquellen sind in der Darstellung nur im Bereich der zweiten Elektrodenwalze eingezeichnet. Das Galvanisieren des Gutes 1 erfolgt hier nach dem Grundprinzip der Figuren 2a und 2b. Das mindestens an der Oberfläche elektrisch leitfähige Gut 1 ist in vorteilhafter Weise elektrisch nicht kontaktiert. Zur elektrolytischen Behandlung des Gutes 1 ist nur eine Badstromquelle 6 erforderlich. Die Entmetallisierung der kathodischen Elektrodenwalze 15 erfolgt mittels der Hilfselektrode 17 und der Entmetallisierungsstromquelle 18. Jede Seite des Gutes wird in Transportrichtung, abwechselnd metallisiert und entmetallisiert, bei gleichzeitiger Lochgalvanisierung und/oder Strukturgalvanisierung. In allen Fällen erfolgt die Stromzuführung auf die rotierenden Elektrodenwalzen außerhalb des Arbeitsbehälters 10 mittels Schleifkontakten oder rotierender Elemente zur Stromübertragung. Hierzu werden die Achsen der Elektroden abgedichtet. Diese bekannte Technik ist in den Figuren nicht dargestellt .
Bezugszeichenlis e
1 Gut
2 Elektrode
3 elektrolytische Zelle
4 Warenträger
5 Antrieb, Bewegungseinrichtung 6 Badstromquelle
7 Steuerungseinheit
8 Vibrator
9 Elektrolyt-Strömungseinrichtung
10 Arbeitsbehälter, Bad 11 Elektrolyt
12 Kontakteinrichtung
13 Transportwalze
14 Ionen durchlässiger Isolator
15 kathodische Elektrodenwalze 16 anodische Elektrodenwalze
17 Hilfselektrode
18 Entmetallisierungsstromquelle
19 Trennwände
20 Walzenkörper, Ionen durchlässig und elektrisch isolierend
21 Walzenkern, elektrisch leitfähig
22 Isoliermittel, Ionen durchlässig
23 Kontaktrolle

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur elektrolytischen Metallisierung von
Sacklöchern und Durchgangslöchern in Gut, insbesondere von
Löchern in Leiterplatten, Leiterfolien und Bändern, sowie zum Metallisieren von Strukturen auf den Oberflächen von Gut in Tauchbadanlagen, Durchlaufanlagen und Bandanlagen mit mindestens einem Arbeitsbehälter mit Elektrolyt, mindestens einer Elektrode, die im wesentlichen planparallel zur Oberfläche des Gutes angeordnet ist oder sind und mit mindestens einer Badstromquelle, bestehend aus den Verfahrensschritten: a) Einbringen des Gutes in den Arbeitsbehälter , b) In-Kontakt-bringen des Gutes mit dem Elektrolyten, c) Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und durch Elektrolytkonditionierungseinrichtungen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: d) Bildung einer elektrolytischen Zelle durch die Elektrode und durch das Gut mit einem großem Anoden/Kathodenabstand von der Elektrode zur zu behandelnden Oberfläche einer Seite des Gutes, e) Einschalten der Badstromquelle, die elektrisch mit einem Pol mit der Elektrode und mit dem anderen Pol mit dem Gut verbunden ist und Einstellen einer überwiegend positiven Polarität der Elektrode gegenüber dem Gut, f) Galvanisieren der zu behandelnden Oberfläche des Gutes einschließlich aller Löcher für die Dauer eines ersten
Behandlungsschrittes, g) Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes der elektrolytischen Zelle auf einen kleinen Abstand von der Elektrode zur zu behandelnden Oberfläche der einen
Seite des Gutes, h) Umpolung der Badstromquelle und Einstellen einer überwiegend negativen Polarität der Elektrode gegenüber dem Gut, i) elektrochemisches Ätzen der Oberfläche der zu behandelnden Seite des Gutes für die Dauer des zweiten
Behandlungsschrittes, j) fortlaufende Wiederholung der Verfahrensschritte d) bis i) in Zeitabständen von 0,01 Sekunde bis zu einer
Stunde, bevorzugt eine Sekunde bis zu 10 Minuten und mit unterschiedlicher oder gleich langer Zeit für jeden
Behandlungsschritt, sowie mit unterschiedlicher oder gleicher überwiegenden Stromdichte für jeden Behandlungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zweiseitiger Behandlung des Gutes und zur Durchkontaktierung der Löcher eine zweite Elektrode gegenüber der zweiten Seite des Gutes angeordnet wird mit einer zweiten Badstromquelle zur Bildung einer zweiten elektrolytischen Zelle und dass die Verfahrensschritte d) bis j) der ersten Seite gleichzeitig an der zweiten Seite des Gutes ablaufen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur zweiseitigen Behandlung des Gutes und zur Durchkontaktierung der Löcher eine zweite Elektrode gegenüber der zweiten Seite des Gutes angeordnet wird mit einer zweiten Badstromquelle zur Bildung einer zweiten elektrolytischen Zelle und dass die Verfahrensschritte d) bis j) spiegelbildlich und an den beiden Seiten so ablaufen, dass bei großem Anoden/Kathodenabstand an der ersten Seite metallisiert und zugleich mit kleinem Anoden/Kathodenabstand an der zweiten Seite entmetallisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur zweiseitigen Behandlung des Gutes und zur Durchkontaktierung der Löcher eine zweite Elektrode gegenüber der zweiten Seite des Gutes angeordnet wird mit einer zweiten Badstromquelle zur Bildung einer zweiten elektrolytischen Zelle und dass die Verfahrensschritte d) bis j) an beiden Seiten zeitlich zueinander unkoordiniert ablaufen. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten des Gutes die elektrolytische Behandlung des Gutes in den zwei Schritten mit gleichen oder unterschiedlichen Anoden/Kathodenabständen und mit gleichen oder unterschiedlichen mittleren Stromdichten erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der mittleren Stromdichten für jeden Behandlungsschritt der sich einstellende Gehalt an Metallionen im Elektrolyten auf einen vorbestimmten Wert gehalten wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Badstromversorgung mindestens eine in der Stromamplitude einstellbare Gleichstromquelle, oder eine in der Amplitude, im Taktverhältnis und in der Frequenz einstellbare unipolare oder bipolare
PulsStromquelle verwendet wird, die jeweils mittels zweier elektrischer Leiter mit dem Gut und mit der Elektrode elektrisch verbunden ist oder sind und die zyklisch in Abhängigkeit vom Anoden/Kathodenabstand mittels elektronischer oder elektromechanischer Schalter eingeschaltet, ausgeschaltet und umgepolt wird oder werden .
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsschri t 1 mit bipolarem Pulsstrom und der Behandlungsschritt 2 mit Gleichstrom erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung des Gutes die
Elektroden und/oder das Gut zur Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes durch einen mechanischen Antrieb oder durch Elektrolytströmung bewegt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied des Anoden/Kathodenabstandes vom großen Abstand des ersten Behandlungsschrittes zum kleinen Abstand des zweiten Behandlungsschrittes 2 : 1 oder mehr beträgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Ionen durchlässige Isolatoren zwischen dem Gut und den Elektroden einen elektrischen Kurzschluss verhindern.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen der Transport des Gutes in der Übergangszeit von einem Behandlungsschritt zum zweiten erfolgt und dass der Transport dann angehalten wird, wenn die durch die Isolatoren getrennten Elektroden wieder am Gut anliegen und sich berühren.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektroden im Elektrolyten lösliche oder inerte Anoden verwendet werden.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut und/oder die Elektroden zur Erhöhung des Stoffaustausches in den Bohrlöchern durch Vibratoren mechanisch angeregt wird oder werden und/oder durch Düsen oder Sprührohre mit Elektrolyt angeströmt wird oder werden .
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen bei fest eingestellten Anoden/Kathodenabständen die Abstände in Durchlauf ichtung abwechselnd groß und klein gewählt werden und dass die Behandlungsschritte 1 und 2 in Transportrichtung abwechselnd erfolgen.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen die
Transportwalzen als anodische und kathodische Elektrodenwalzen ausgebildet sind und sich in Transportrichtung sowie dem Gut gegenüberstehend abwechseln, wobei die Entmetallisierung der kathodischen Ξlektrodenwalzen mittels jeweils einer Hilfselektrode und mittels mindestens einer Entmetallisierungsstromquelle erfolgt . . Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen die am Gut anliegenden Elektroden synchron mit dem Gut einen Streckenabschnitt so transportiert werden, dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen der Elektrode und dem Gut auftritt und dass die Elektrode nach diesem Streckenabschnitt im nicht anliegenden Zustand gegen die Transportrichtung zurück bewegt wird.
. Verfahren zur elektrolytischen Metallisierung von Sacklöchern und Durchgangslöchern in Gut, insbesondere von Löchern in Leiterplatten, Leiterfolien und Bändern, sowie zum Metallisieren von Strukturen auf den Oberflächen von Gut in Tauchbadanlagen, Durchlaufanlagen und Bandanlagen mit mindestens einem Arbeitsbehälter mit Elektrolyt, mindestens zwei Elektroden, die im wesentlichen planparallel zu den beiden Oberflächen des Gutes angeordnet sind und mit einer Badstromquelle, bestehend aus den Verfahrensschritten: a) Einbringen des Gutes in den Arbeitsbehälter, b) In-Kontakt-bringen des Gutes mit dem Elektrolyten, c) Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und durch
Elektrolytkonditionierungseinrichtungen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: d) Bildung von zwei elektrolytischen Zellen, wobei jede für sich aus einer Elektrode und einer Seite des Gutes besteht, e) Versorgung dieser Zellen mit Behandlungsstrom aus der Badstromquelle, die über elektrische Leiter mit einem Pol an die eine Elektrode und mit dem anderen Pol an die andere Elektrode angeschlossen ist, f) Positionieren des elektrisch nicht kontaktierten Gutes zwischen den Elektroden derart, dass an der einen Seite ein großer Anoden/Kathodenabstand und an der anderen Seite des Gutes ein kleiner Anoden/Kathodenabstand gebildet wird, g) Einschalten der Badstromquelle mit einer positiven Polarität der Elektrode, die den großen Abstand zum Gut hat und damit Galvanisieren der Oberfläche und Löcher dieser Seite des Gutes und Entmetallisieren der Oberfläche der anderen Seite des Gutes mit dem kleinen Abstand für die Dauer eines ersten Behandlungsschrittes , h) Positionieren des Gutes zwischen den Elektroden derart, dass sich die Anoden/Kathodenabstände an beiden Seiten des Gutes umkehren, i) Umpolung der Badstromquelle derart, dass die andere Elektrode mit dem jetzt großen Anoden/Kathodenabstand eine überwiegend positive Polarität gegenüber der ersten Elektrode aufweist und damit Galvanisieren der Oberfläche und Löcher der Seite des Gutes mit dem großen Anoden/Kathodenabstand und Entmetallisieren der Oberfläche des Gutes mit dem kleinen Anoden/Kathodenabstand für die Dauer eines zweiten Behandlungsschrittes , j) fortlaufende Wiederholung der Verfahrensschritte d) bis i) in Zeitabständen von 0,01 Sekunde bis zu einer Stunde, bevorzugt eine Sekunde bis zu 10 Minuten und mit unterschiedlicher oder gleich langer Zeit für jeden Behandlungsschritt , sowie mit unterschiedlicher oder gleicher Stromdichte für jeden Behandlungsschritt an den beiden Seiten des Gutes . . Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Badstromversorgung eine Gleichstromquelle, eine unipolare Pulsstromquelle oder eine bipolare Pulsstromquelle verwendet wird, die jeweils in der Stromamplitude einstellbar und mittels zweier elektrischer Leiter mit den Elektroden verbunden ist und die zyklisch von elektronischen oder elektromechanischen Schaltern in Abhängigkeit von der Position des Gutes vor den Elektroden eingeschaltet, ausgeschaltet und umgepolt wird. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung des Gutes die beiden Elektroden oder das Gut durch mindestens eine mechanisch angetriebene Bewegungseinheit zur fortlaufenden und abwechselnden Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes für die zwei Behandlungsschritte bewegt werden. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied des Anoden/Kathodenabstandes vom großen Abstand des ersten Behandlungsschrittes zum kleinen Abstand des zweiten Behandlungsschrittes 2 : 1 oder mehr beträgt. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Ionen durchlässige Isolatoren zwischen dem Gut und den Elektroden einen elektrischen Kurzschluss verhindern. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen der Transport des Gutes in der Übergangszeit von einem Behandlungsschritt zum zweiten erfolgt und dass der Transport dann angehalten wird, wenn die durch die Isolatoren getrennten Elektroden wieder am Gut anliegen und sich berühren. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlaufanlagen die am Gut anliegenden Elektroden synchron mit dem Gut einen Streckenabschnitt so transportiert werden, dass keine Relativgeschwindigkeit zwischen der Elektrode und dem Gut auftritt und dass die Elektroden nach diesem Streckenabschnitt im nicht anliegenden Zustand gegen die Transportrichtung zurück bewegt werden. . Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Tauchbadanlagen das Gut im Bad zur Behandlung von der Transporteinrichtung freigegeben wird und dass das Gut zur Veränderung des Anoden/Kathodenabstandes durch strömenden Elektrolyt abwechselnd von einer Elektrode zur anderen bewegt wird.
26. Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektroden im Elektrolyten lösliche oder inerte Anoden verwendet werden.
27. Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Gut und/oder die Elektroden zur
Erhöhung des Stoffaustausches in den Bohrlöchern durch
Vibratoren mechanisch angeregt wird oder durch Düsen oder
Sprührohre mit Elektrolyt angeströmt wird.
28. Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchlauf nlagen die Transportwalzen als anodische und kathodische Elektrodenwalzen ausgebildet sind und sich in Transportrichtung sowie dem Gut gegenüberstehend abwechseln, wobei die Entmetallisierung der kathodischen Elektrodenwalzen mittels jeweils einer Hilfselektrode und mindestes einer Entmetallisierungsstromquelle erfolgt.
29. Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der ebenen Elektroden vom Gut in einer Durchlaufanlage in Durchlaufrichtung an jeder Seite durch die Bewegungseinheit abwechselnd groß und klein eingestellt werden und dass die Behandlungsschritte 1 und 2 in Durchlaufrichtung an jeder Seite des Gutes abwechselnd erfolgen.
30. Vorrichtung zur elektrolytischen Metallisierung von Sacklöchern und Durchgangslöchern in Gut, insbesondere von Löchern in Leiterplatten und Leiterfolien, sowie zum Metallisieren von Strukturen auf den Oberflächen von Gut in Tauchbadanlagen, mit mindestens einem Arbeitsbehälter mit Elektrolyt, mindestens einer Elektrode, die im wesentlichen planparallel zur Oberfläche des Gutes angeordnet ist oder sind, zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 18 bestehend aus mindestens:
a) einem elektrolytischen Tauchbad mit Badbehälter, Elektrolyt, Elektrolytpumpen zur Kreislaufförderung des
Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und einer Ablagestelle für das Gut, b) einer Fördereinrichtung zum Transport des an einem Warenträger befestigten Gutes in das Tauchbad und aus diesem heraus, c) einer löslichen oder unlöslichen Elektrode an mindestens einer Seite des Gutes angeordnet, zur Bildung von mindestens einer elektrolytischen Zelle mit dem Gut, d) einer Badstromquelle in Form einer Gleichstromquelle, einer unipolaren Pulsstromquelle, oder einer bipolaren Pulsstromquelle zur Speisung der elektrolytischen Zelle(n) , gekennzeichnet durch mindestens: e) ein Bewegungsmittel zum schrittweisen, zyklischen Positionieren der Elektrode (n) oder des Gutes auf mindestens zwei unterschiedlich große Abstände eder Elektrode von der Oberfläche des Gutes, mit gleichen oder unterschiedlich langen Behandlungszeiten für jeden Schritt, f) eine Badstromquelle, die in ihrer Polarität der überwiegend wirkenden Stromrichtung umpolbar und in der Stromstärke einstellbar ist, g) eine Steuerungseinrichtung, die die Polaritäten der Badstromquelle (n) und ihre Stromstärken mit den
Schritten des Bewegungsmittels in der oder den elektrolytischen Zellen steuert und synchronisiert, einschließlich der Steuerung der Transporteinrichtung.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine angetriebene Bewegungseinrichtung (5) als Bewegungsmittel zum schrittweisen, zyklischen Positionieren der Elektrode (n) oder des Gutes auf mindestens zwei unterschiedlich große Abstände jeder Elektrode von der Oberfläche des Gutes.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch Elektrolytströmungen von beiden Seiten gegen das mechanisch nicht befestigte Gut zwischen den Elektroden als Bewegungsmittel zum schrittweisen, zyklischen Positionieren der Elektrode (n) oder des Gutes auf mindestens zwei unterschiedlich große Abstände jeder Elektrode von der Oberfläche des Gutes.
33. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 32, gekennzeichnet durch mindestens zwei unterschiedlich große Anoden/Kathodenabstände, wobei der Unterschied vom großen Abstand des ersten Behandlungsschrittes zum kleinen Abstand des zweiten Behandlungsschrittes 2 : 1 oder mehr beträgt.
34. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 33, gekennzeichnet durch flache Elektroden, die zur beidseitigen elektrolytischen Behandlung von flachem Gut an beiden Seiten des Gutes im Tauchbad angeordnet sind.
35. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 34, gekennzeichnet durch zwei Badstromquellen, wobei jede mit einem Pol mit jeweils einer Elektrode verbunden ist und die jeweils anderen Pole über elektrische Leiter und Kontakteinrichtungen mit dem Gut verbunden sind.
36. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 34, gekennzeichnet durch eine Badstromquelle, die mit einem Pol mit der Elektrode an der einen Seite des Gutes verbunden ist und die mit dem anderen Pol mit der Elektrode an der anderen Seite des Gutes verbunden ist, wobei das zwischen den Elektroden angeordnete Gut nicht kontaktiert ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch eine elektrisch isolierte Befestigung des Gutes am elektrisch leitenden oder nichtleitenden Warenträger.
38. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 37, gekennzeichnet durch Badstromquellen, die zur Umpolung des überwiegend wirkenden Badstromes mit elektronischen und/oder elektromechanischen Schaltern ausgerüstet sind.
39. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 38, gekennzeichnet durch Ionen durchlässige Isolatoren vor den Elektroden oder vor dem Gut zur Kurzschlussvermeidung.
40. Vorrichtung nach den Ansprüchen 30 bis 39, gekennzeichnet durch die Anordnung der Bewegungsmittel und der Elektroden auf der Warenbewegungseinrichtung des Tauchbades .
41. Vorrichtung zur elektrolytischen Metallisierung von Sacklöchern und Durchgangslöchern in Gut, insbesondere von Löchern in Leiterplatten, Leiterfolien und Bändern, sowie zum Metallisieren von Strukturen auf den Oberflächen von Gut in Durchlaufanlagen und Bandanlagen mit einem Arbeitsbehälter mit Elektrolyt, mindestens einer Elektrode, die im wesentlichen planparallel zur Oberfläche des Gutes angeordnet ist oder sind, zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 18 bestehend aus mindestens : a) einer elektrolytischen Durchlaufanlage oder Bandanlage mit Arbeitsbehälter, Elektrolyt und Elektrolytpumpen zur Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter, b) einer Fördereinrichtung zum Transport des Gutes in die Anlage und aus dieser wieder heraus, c) einer Badstromquelle in Form einer Gleichstromquelle, einer unipolaren Pulsstromquelle, oder einer bipolaren Pulsstromquelle zur Speisung der elektrolytischen Zelle(n) , d) einer löslichen oder unlöslichen Elektrode an mindestens einer Seite des Gutes angeordnet, zur Bildung von mindestens einer elektrolytischen Zelle mit dem Gut, gekennzeichnet durch mindestens: e) eine Bewegungseinrichtung zum schrittweisen zyklischen Positionieren der Elektrode (n) oder des Gutes auf mindestens zwei unterschiedlich große Abstände jeder Elektrode von der Oberfläche des Gutes mit gleichen oder unterschiedlich langen Behandlungszeiten für jeden Behandlungsschritt, f) eine Badstromquelle, die in ihrer Polarität der überwiegend wirkenden Stromrichtung umpolbar und in der Stromstärke einstellbar i^s oder sind, g) eine Steuerungseinrichtung, die die Polaritäten der Badstromquelle (n) und ihre Stromstärken mit den Schritten der Bewegungseinrichtung in der oder den elektrolytischen Zellen steuert und synchronisiert, einschließlich der Steuerung der Transporteinrichtung. . Vorrichtung nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch flache Elektroden, die zur elektrolytischen Behandlung von flachem Gut an beiden Seiten des Gutes in der Durchlaufanläge angeordnet sind. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 und 42, gekennzeichnet durch zwei Badstromquellen, wobei jede mit einem Pol mit jeweils einer Elektrode verbunden ist und die jeweils anderen Pole über elektrische Leiter und Kontakteinrichtungen mit dem Gut verbunden sind. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 und 42, gekennzeichnet durch eine Badstromquelle, die mit einem Pol mit der Elektrode an der einen Seite des Gutes verbunden ist und die mit dem anderen Pol mit der Elektrode an der anderen Seite des Gutes verbunden ist, wobei das zwischen den Elektroden angeordnete Gut elektrisch nicht kontaktiert ist. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 44, gekennzeichnet durch mindestens zwei unterschiedlich große Anoden/Kathodenabstände, wobei der Unterschied vom großen Abstand des ersten Behandlungsschrittes zum kleinen Abstand des zweiten Behandlungsschrittes 2 : 1 oder mehr beträgt . . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 45, gekennzeichnet durch Badstromquellen, die zur Umpolung des überwiegend wirkenden Badstromes mit elektronischen und/oder elektromechanischen Schaltern ausgerüstet sind. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 46, gekennzeichnet durch Ionen durchlässige Isolatoren vor den Elektroden oder vor dem Gut zur Kurzschlussver eidung. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 47, gekennzeichnet durch ebene Elektroden in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen zur gleichzeitigen beidseitigen elektrolytischen Behandlung von Gut, wobei momentan an der selben Position an einer Seite ein kleiner Anoden/Kathodenabstand und an der gegenüberliegenden Seite des Gutes ein großer Anoden/Kathodenabstand durch die Bewegungseinrichtung eingestellt ist und dass diese Abstände entlang des Transportweges des Gutes abwechseln. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 48, gekennzeichnet durch mindestens eine Bewegungseinrichtung, die die Elektroden an beiden Seiten gemeinsam bewegt oder die das Gut bewegt. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 49, gekennzeichnet durch Klammern, Walzen, Streifenkontakte, Kontaktrollen oder Räder als Kontaktmittel zur Stromübertragung zum Gut, bei Verwendung von je einer
Badstromquelle an jeder Seite des Gutes. . Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 50, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung, die bei sehr kleinem Abstand der Elektroden vom Gut die Kontakte und/oder die Elektroden synchron mit transportiert und bei großem Abstand diese gegen die Transportrichtung zurück befördert .
. Vorrichtung nach den Ansprüchen 41 bis 51, gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung, bei der bei sehr kleinem Abstand der Elektroden vom Gut der
Transportantrieb ausgeschaltet ist und bei der in der
Übergangszeit zum anderen kleinen Abstand der Transportantrieb eingeschaltet ist.
. Vorrichtung zur elektrolytischen Metallisierung von Sacklöchern und Durchgangslöchern in Gut, insbesondere von Löchern in Leiterplatten, Leiterfolien und Bändern, sowie zum Metallisieren von Strukturen auf den Oberflächen von Gut in Durchlaufanlagen und Bandanlagen mit einem Arbeitsbehälter mit Elektrolyt, mindestens einer Elektrode, die im wesentlichen planparallel zur Oberfläche des Gutes angeordnet ist oder sind, zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 18 bestehend aus mindestens :
a) einer elektrolytischen Durchlaufanläge oder Bandanlage mit Arbeitsbehälter, Elektrolyt und Elektrolytpumpen zur Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter, b) einer Fördereinrichtung zum Transport des Gutes in die Anlage und aus dieser wieder heraus, c) einer Badstromquelle in Form einer Gleichstromquelle, einer unipolaren Pulsstromquelle, oder einer bipolaren Pulsstromquelle zur Speisung der elektrolytischen Zelle(n) , d) zwei löslichen oder unlöslichen Elektroden an mindestens einer Seite des Gutes angeordnet, zur Bildung von mindestens zwei elektrolytischen Zellen mit dem Gut, gekennzeichnet durch mindestens: e) zwei Elektroden, die zur Oberfläche des Gutes mindestens zwei unterschiedlich große und gleichbleibende Abstände haben, f) eine Badstromquelle, die in der Stromstärke einstellbar ist und die an die Elektroden so angeschlossen ist, dass die Elektrode (n) mit dem großen Abstand zum Gut anodisch gepolt ist oder sind und die Elektrode (n) mit dem kleinen Abstand zum Gut kathodisch gepolt ist oder sind.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, gekennzeichnet durch rotierende Elektrodenwalzen (15, 16) in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen zur gleichzeitigen beidseitigen elektrolytischen Behandlung von Gut, wobei an der selben Position an einer Seite ein kleiner Anoden/Kathodenabstand und an der gegenüberliegenden Seite des Gutes ein großer Anoden/Kathodenabstand besteht und dass diese Abstände entlang des Transportweges des Gutes abwechseln.
55. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 und 54, gekennzeichnet durch mindestens zwei unterschiedlich große
Anoden/Kathodenabstände, wobei der Unterschied vom großen Abstand des ersten Behandlungsschrittes zum kleinen Abstand des zweiten Behandlungsschrittes 2 : 1 oder mehr beträgt .
56. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 55, gekennzeichnet durch zwei Badstromquellen, wobei jede mit einem Pol mit jeweils einer Elektrode verbunden ist und die jeweils anderen Pole über elektrische Leiter und Kontakteinrichtungen mit dem Gut verbunden sind.
57. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 55, gekennzeichnet durch eine Badstromquelle, die mit einem Pol mit der Elektrode an der einen Seite des Gutes verbunden ist und die mit dem anderen Pol mit der
Elektrode an der anderen Seite des Gutes verbunden ist, wobei das Gut zwischen den Elektroden nicht kontaktiert ist .
58. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 56, gekennzeichnet durch Klammern, Walzen, Streifenkontakte oder Räder als Kontaktmittel zur Stromübertragung zum Gut, bei Verwendung von je einer Badstromquelle an jeder Seite des Gutes.
. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 58, gekennzeichnet durch Ionen durchlässige Isolatoren mindestens an den Oberflächen der Elektroden zur Kurzschlussvermeidung . . Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 59, gekennzeichnet durch mindestens eine Entmetallisierungsstromquelle (18) und Hilfselektroden (17), die nahe der kathodischen Elektrodenwalzen (15) angeordnet sind.
. Vorrichtung nach den Ansprüchen 53 bis 60, gekennzeichnet durch rotierende kathodische Elektrodenwalzen (15) und konkave Elektroden (2) im Bereich des Umschlingungswinkels des bandförmigen Gutes (1) um die Elektrodenwalzen (15) herum, wobei die Elektroden (2) zum Gut den großen Anoden/Kathodenabs and bilden. . Vorrichtung nach Anspruch 61, gekennzeichnet durch eine abwechselnde Anordnung der kathodischen Elektrodenwalzen
(15) und der konkaven Elektroden (2) derart, daß beide Seiten des Gutes in Transportrichtung abwechselnd metallisiert und entmetallisiert werden.
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