WO2010133223A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrolytischen behandeln von hochohmigen schichten - Google Patents

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    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the invention relates to the electrolytic treatment, in particular the electroplating and etching of electrically conductive layers on preferably flat material. It is particularly suitable for electroplating substrates such as circuit boards and conductor foils as sections in continuous systems or of strips of metal or metallized plastic films in systems from roll to roll. It should be deposited or etched using the highest possible current density, a uniformly thick metallic layer on the entire large surface area of the material, even if the base layer is very thin and therefore high impedance. There are already proven solutions for this.
  • the object of the invention is to provide an electrical contact of flat good for
  • the preferably rotating electrical contacting of the material should also be suitable for transversely to the transport direction different sized Good with thin base layers for uniform electrolytic treatment. It should be avoided in comparison to the prior art, an increased investment outlay.
  • Throughput systems and systems that produce the goods from roll to roll are, because of their low flexibility with regard to the process sequences, preferably suitable for the production of mass products. These products were previously considered end products designated. These are usually small and smallest printed circuit boards or conductor foils for z. B. BGAs (Ball Grid Arrays), RFIDs (Radio Frequency Identification), MP3 players, memory sticks, but also larger PCBs for z. As mobile phones, PCs and the like.
  • the invention uses the increasing miniaturization of these electronic end products on the one hand for optimum layout design of the goods and on the other hand, it supports the required for miniaturization Feinleitertechnik by the planar plating of the necessary thin base layers.
  • the final products are separated after their completion in the flow system and optionally in other equipment for each use from the estate.
  • the property to be treated is here z.
  • these global printed circuit boards or circuit foils are also referred to as benefits. They have a usable and a unusable area.
  • the end products are located on the surface to be used.
  • the marginal areas, including the contact track thereon or the contact tracks are generally unusable for the end products.
  • many to many mostly identical end products are arranged on the surface to be used. There are always several options for arranging the many end products on the printed circuit board or on the benefit. This fact uses the present invention.
  • the invention is particularly described by the example of electroplating, in particular of printed circuit boards for full-surface metallization and via and for the construction of the circuit pattern, the z. B. is structured with resist.
  • the invention is also fully suitable for electrolytic etching and other electrolytic processes.
  • the material is fed according to the invention by means of preferably a contact track in the middle with the required for electroplating electrical or electrolytic current.
  • the influence on the layer thickness distribution transverse to the transport direction is then at least as advantageous or better than in the prior art with an ideal uniform feed from the two edges.
  • the two oblique planes forming according to the invention reverse in their direction.
  • the largest layer thickness is again achieved in the contact area, ie in the middle of the good.
  • the layer thickness differences of the inclined planes transverse to the transport direction according to the invention amount to only about a quarter of the difference, which is achieved with a feed of the galvanizing of only one edge, regardless of the currently acting contact contact resistors.
  • the electrical contact in the region of the middle of the goods, d. H. in the useful range, has the following significant advantages compared to the prior art:
  • the procedure is suitable for different dimensions of the goods, transversely to the transport direction, without retrofitting the system. Therefore, the good can be retracted with different dimensions and different layouts in any order in the system and galvanized.
  • the bone effect on these edges does not interfere, but is partially beneficial.
  • the thinner layer at the edges is advantageously increased by the deposition bone, whereby the difference of the layer thicknesses from the edge to the center becomes even smaller than with a double-sided edge feed according to the prior art.
  • Effective area with equally good or better layer thickness distribution in comparison to double-sided infeed •
  • the size of the working area can be adapted exactly to the size of the end products to be arranged on it, which avoids unnecessarily large waste of base material.
  • Contact means can not have differences in diameter on either side which would transport the plates out of the track.
  • the feeding of the galvanizing in the useful range of the goods can be carried out in an extension of the invention by means of several transversely offset to the transport direction contact tracks. Already with two contact tracks in the useful range, the local differences of the cell voltages can be reduced to a sixteenth compared to a one-sided feed of the prior art.
  • Figure 1 a shows in cross section a continuous system or a belt system after the
  • FIG. 1 b shows on a very enlarged scale the layer thickness profile to be achieved with the arrangement according to FIG. 1 a.
  • FIG. 2 a shows in cross-section a continuous installation or a belt installation according to the present invention.
  • FIG. 2 b shows the layer thickness profile to be achieved according to the invention transversely to FIG
  • Figure 3 shows in plan view a good with many end products arranged thereon.
  • ring-shaped or disc-shaped electrical contacts 3 are arranged at the two ends. These contacts 3 roll at the top and at the bottom of the goods 1 on the base layers 4 from. The goods 1 is transported and contacted at the same time electrically. The electrical contacting occurs at the two edge regions 5 of the material. At the top and at the
  • Galvanisierstrom provoke 8 as a DC power source or as a unipolar or bipolar
  • Pulsed current source is used to feed the electrolytic cells.
  • the width of the goods 1 transversely to the transport direction must be such that the contacts 3 can roll on a sufficiently wide contact track at the edges of the goods 1. Therefore, only a very broad good 1 in an existing plant according to the prior art can be treated.
  • FIG. 1b shows the course of the layer thickness on the product 1 transversely to the transport direction, as it results in an arrangement according to FIG. 1a.
  • Typical is the course of the inclined planes, which are shown on a very large scale.
  • the minimum of the layer thickness of the galvanized layer 10 occurs in the region of the middle of the material 1. In this range, the effective cell voltage between the cathodic surface of the material 1 and the anode 6 due to the voltage drop in the base layer 4 is smallest. Accordingly, the local current density and thus the thickness of the deposited layer is the lowest.
  • Figure 2 a shows in cross-section an inventive continuous system or belt system for galvanizing plate-shaped or bandförmigem Good 1.
  • transport and contact means 2 which transport the goods 1 and electrically contact.
  • rollers as a means of transport 2. It can also be used rotating shafts with wheels or non-rotating sliding contacts application.
  • the electrical contacts 3, as rings, wheels, discs, brushes or segmented contact wheels, are at this basic arrangement of the invention transversely to the transport direction preferably in the middle of the contact means 2 and the transport path. This arrangement requires on the estate only a corresponding contact track 15, which preferably also extends in the middle of the goods 1 within the effective area 17, as shown in FIG.
  • To these thinner edge regions 13 is added in the region of the smallest current density and thus in the valley of the inclined plane of each deposition bone 11. This is thus formed in the region of the smallest current density. It is therefore significantly smaller than the prior art two-sided feed, in which the deposition bone is formed in the region of the largest current density. In sum, this makes the global layer thickness differences smaller as compared to the two-sided feed of the prior art.
  • the inventive method is suitable for. B. very well for the requirements that currently makes the printed circuit board technology to such electroplating.
  • the length of the current flow in the base layer of the printed circuit board is shortened to 1 A of the total width, which means a quarter of the electrical resistance of the associated current path.
  • a quarter of the current, which flows through a quarter of the resistance results according to Ohm's law, an electrical voltage drop, which is only one-sixteenth.
  • the differences in layer thickness on the material are reduced in comparison to a one-sided current injection according to the prior art.
  • the valleys of the inclined planes are again away from the contacts.
  • Sputtered base layers are particularly thin in the edge region of the material or the metallization is completely absent.
  • These are z. B. 12 microns or 17 microns thick base layers etched back to about 3 microns.
  • the actual treatment of the circuit boards takes place.
  • the edge areas are etched more intensively than the center area.
  • the feed of the electrolytic current according to the invention proves to be in the middle of the product or in several lanes of the product Mitten Schemees as very beneficial, because there is always the nominal layer thickness of the base layer and therefore a reliable power supply is possible.
  • two contact tracks 15 may be located on a contact means 2 two contacts 3.
  • two grinding or rotary contacts 9 are required if each contact track one or more individual rectifiers are assigned, which ensure advantageous to all sides transversely to the transport direction the exact same current flow.
  • each contact means 2 with only one contact 3 and a rotary contact 9. In the transport direction of the goods 1, these contacts 3 are then arranged on the contact centers 2 alternately right and left.
  • the contacts 3 must then carry twice the current, regardless of whether both sides are fed by a rectifier or by individual rectifiers.
  • the size of the current per contact also increases.
  • the possibility of overloading individual contacts also decreases. The best case is given when each rectifier 8 is assigned to each individual contact. The current-controlled rectifier limited the treatment current to the intended target current. An overload of the contact is thereby avoided.
  • FIG. 3 shows, in plan view, by way of example, a product 1 whose layout is designed for electroplating numerous end products 14 in a continuous installation or strip installation according to the invention.
  • the outer dimensions of the goods are z. B. 610 mm x 610 mm.
  • the semicolon-framed useful area 17, on which the end products and the at least one contact track 15 are located, is smaller around the narrow edge surfaces 13.
  • the transport direction arrow 16 indicates the transport direction of the goods through the galvanizing plant.
  • In good can also be plated through holes and blind holes, which are provided with an electrically conductive layer.
  • the for the final products 14, z. B. BGAs, usable area is smaller, z. B. 580 mm x 580 mm.
  • the edges 13 are not usable for the final products 14.
  • the electrical contacting takes place in the region of the middle of the goods 1 on the end products 14 located there. If these comparatively few end products become defective as a result of the contacting, they can be sorted out of the use later after the separation. This procedure simplifies the design of the layout of the goods 1.
  • the yield per benefit in both cases ie with or without designated contact track, about the same size.
  • the yield per benefit in both cases ie with or without designated contact track, about the same size.
  • the contact track as well as the other surfaces to be plated is to be kept free of resist.
  • the format of the goods according to the invention is not tied to the rectangular shape. It can, for. B. have polygonal or round contours. In special cases, this can lead to the saving of base material. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft das Galvanisieren und elektrolytische Ätzen von plattenförmigem oder bandförmigem Gut (1) in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen mit rotierenden Transport- und Kontaktmitteln (2) entlang der Transportbahn. Bekannt ist die Einspeisung des elektrolytischen Stromes von einem Rand des Gutes (1) oder von den beiden Rändern. Die einseitige Einspeisung ergibt eine ungünstige Schichtdickenverteilung. Die beidseitige Einspeisung erlaubt nur ein einziges Format des Gutes quer zur Transportrichtung zu produzieren. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Gut (1) in der Mitte, d.h. im Nutzbereich einzuspeisen. Damit wird mindestens die gleich gute Schichtdickenverteilung wie bei der Einspeisung von den beiden Rändern erreicht. Die Erfindung erlaubt des Weiteren Güter mit beliebig breiten Formaten und mit unterschiedlicher Kontur in beliebiger Reihenfolge elektrolytisch zu behandeln.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum elektrolytischen Behandeln von hochohmigen Schichten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft das elektrolytische Behandeln, insbesondere das Galvanisieren und Ätzen von elektrisch leitfähigen Schichten auf bevorzugt ebenem Gut. Sie eignet sich insbesondere zum Galvanisieren von Substraten wie Leiterplatten und Leiterfolien als Abschnitte in Durchlaufanlagen oder von Bändern aus Metall oder metallisierten Kunststofffolien in Anlagen von Rolle zu Rolle. Dabei soll unter Anwendung einer möglichst großen Stromdichte eine gleichmäßig dicke metallische Schicht auf der gesamten großflächigen Oberfläche des Gutes abgeschieden oder geätzt werden, auch wenn die Basisschicht sehr dünn und damit hochohmig ist. Hierfür gibt es bereits bewährte Lösungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Kontaktierung von ebenem Gut zum
Galvanisieren oder zum elektrolytischen Ätzen in Durchlaufanlagen und in Anlagen zur Behandlung von Rolle zu Rolle zu beschreiben. Insbesondere soll die bevorzugt rotierende elektrische Kontaktierung des Gutes auch für quer zur Transportrichtung gesehen unterschiedlich großes Gut mit dünnen Basisschichten zur gleichmäßigen elektrolytischen Behandlung geeignet sein. Dabei soll im Vergleich zum Stand der Technik ein erhöhter anlagentechnischer Aufwand vermieden werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 und durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 7. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.
Durchlaufanlagen und Anlagen, die das Gut von Rolle zu Rolle produzieren, eignen sich wegen ihrer geringen Flexibilität bezüglich der Prozessfolgen bevorzugt zur Produktion von Massenprodukten. Diese Produkte wurden vorstehend als Endprodukte bezeichnet. Dies sind meist kleine und kleinste Leiterplatten oder Leiterfolien für z. B. BGAs (Ball Grid Arrays), RFIDs (Radio Frequency Identification), MP3 Player, Speichersticks, aber auch größere Leiterplatten für z. B. Mobiltelefone, PCs und dergleichen. Die zunehmende Miniaturisierung dieser elektronischen Endprodukte nutzt die Erfindung einerseits zur optimalen Layoutgestaltung des Gutes und andererseits unterstützt sie die für die Miniaturisierung erforderliche Feinleitertechnik durch das ebene Galvanisieren der dafür erforderlichen dünnen Basisschichten. Die Endprodukte werden nach ihrer Fertigstellung in der Durchlaufanlage und gegebenenfalls in weiteren Anlagen für die jeweilige Verwendung aus dem Gut herausgetrennt. Das zu behandelnde Gut ist hier z. B. eine globale Leiterplatte oder Leiterfolie. In der Praxis werden diese globalen Leiterplatten oder Leiterfolien auch als Nutzen bezeichnet. Sie weisen einen nutzbaren und einen nicht nutzbaren Bereich auf. Die Endprodukte befinden sich auf der zu nutzenden Fläche. Im Gegensatz hierzu sind die Randbereiche einschließlich der darauf befindlichen Kontaktspur oder der Kontaktspu- ren in der Regel für die Endprodukte nicht verwendbar. Im Layout der Leiterplatten sind auf der zu nutzenden Fläche viele bis sehr viele meist gleiche Endprodukte angeordnet. Zur Anordnung der vielen Endprodukte auf der Leiterplatte bzw. auf dem Nutzen bestehen stets mehrere Möglichkeiten. Diese Tatsache nutzt die vorliegende Erfindung. Sie geht davon aus, dass die Endprodukte auf dem Nutzen so angeordnet sind, dass quer zur Transportrichtung gesehen annähernd oder genau in der Mitte eine Kontaktspur auf dem Gut gebildet bzw. freigehalten wird. Desgleichen annähernd oder genau in der Mitte der Transportspur der Durchlaufanlage oder Bandanlage, d. h. ebenfalls quer zur Transportrichtung gesehen, befindet sich je ein bevorzugt rotierender elektrischer Kontakt auf jeder der vielen entlang der Transportbahn angeordneten Kontaktwalzen oder Kontakträder, die zugleich die Transportwalzen, Transporträder bzw. Transportmittel sein können.
Die Erfindung wird besonders am Beispiel des Galvanisierens beschrieben, insbesondere von Leiterplatten zur vollflächigen Metallisierung und Durchkontaktierung sowie zum Aufbau des Leiterbildes, das z. B. mit Resist strukturiert ist. Die Erfindung eignet sich jedoch auch uneingeschränkt für das elektrolytische Ätzen und weitere elektrolytische Prozesse.
Das Gut wird erfindungsgemäß mittels bevorzugt einer Kontaktspur in der Mitte mit dem zum Galvanisieren erforderlichen elektrischen bzw. elektrolytischen Strom gespeist. Der Einfluss auf die Schichtdickenverteilung quer zur Transportrichtung ist dann mindestens so vorteilhaft oder besser, als beim Stand der Technik bei einer ideal gleichmäßigen Einspeisung von den beiden Rändern. Die beiden erfindungsgemäß sich bildenden Schiefen Ebenen kehren sich jedoch in ihrer Richtung um. Die größte Schichtdicke wird wieder im Kontaktbereich, d. h. in der Mitte des Gutes erzielt. Die Schichtdickenunterschiede der Schiefen Ebenen quer zur Transportrichtung betragen erfindungsgemäß nur etwa ein Viertel des Unterschiedes, der bei einer Einspeisung des Galvanisierstromes von nur einem Rand erzielt wird und zwar unabhängig von den momentan wirkenden Kontaktübergangswiderständen.
Die elektrische Kontaktierung im Bereich der Mitte des Gutes, d. h. im Nutzbereich, weist die nachfolgenden wesentlichen Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf:
• Das Verfahren ist ohne Umrüstung der Anlage für unterschiedliche Abmessungen des Gutes, quer zur Transportrichtung gesehen, geeignet. Daher kann das Gut mit unterschiedlichen Abmessungen und unterschiedlichen Layouts in beliebiger Reihenfolge in die Anlage einfahren und galvanisiert werden.
• Weil sich die Schiefe Ebene von der Mitte zu den beiden Rändern neigt, wirkt sich der Knocheneffekt an diesen Rändern nicht störend, sondern teilweise nutzbringend aus. Die an den Rändern dünnere Schicht wird durch den Abscheidungsknochen vorteilhaft erhöht, wodurch der Unterschied der Schichtdicken vom Rand zur Mitte noch kleiner wird als bei einer beidseitigen Randeinspeisung nach dem Stand der Technik.
• Die Transport- und Kontaktwalzen benötigen nur einen Kontakt. Dies bedeutet einen geringeren technischen Aufwand. • Der elektrolytische Strom teilt sich auf dem Gut von der Mittenspur ausgehend stets reproduzierbar zu gleich großen Teilen in Richtung der beiden fernen Ränder. Daher wird immer die oben beschriebene Viertelung der Größe der Schiefen Ebene exakt eingehalten, auch wenn es zu unkontrollierbaren Übergangswiderständen an den Kontakten kommen sollte. • Es wird nur eine Kontaktspur auf dem Gut benötigt, d. h. weniger Verlust an
Nutzbereich bei gleich guter oder besserer Schichtdickenverteilung im Vergleich zur beidseitigen Einspeisung. • Die Größe des Nutzbereiches kann exakt an die Größe der darauf anzuordnenden Endprodukte angepasst werden, wodurch ein unnötig großer Abfall an Basismaterial zu vermeiden ist.
• Die Stromdichte kann gemäß den Anforderungen individuell gewählt werden. • Auch bei einer sporadisch unzureichenden Entmetallisierung der rotierenden
Kontaktmittel können keine Durchmesserunterschiede zu beiden Seiten auftreten, die die Platten aus der Spur transportieren würden.
• Selbst wenn aus unvorhersehbaren Gründen die Platten aus der Spur laufen würden, käme es nicht zu dem beschriebenen Störfall, der eine ungeplante Wartung der Anlage erfordern würde. Im Falle des aus der Spur Laufens bleibt der elektrische
Kontakt zur Leiterplatte erhalten. Ein unzulässig intensives Metallisieren oder Beschädigen der Kontakte kann daher nicht auftreten. Im ungünstigsten Falle leidet die Qualität von einseitig neben der Kontaktspur angeordneten Endprodukten der betreffenden Leiterplatte. • Bei einer sehr zuverlässigen elektrischen Kontaktierung kann eine Beschädigung der Oberfläche des Gutes, auf der die Kontakte abrollen, vermieden werden. In diesem Falle ist die Positionierung der Kontaktspur auf dem Gut und ihre Lage zu den rotierenden Kontakten völlig unkritisch, weil die Kontakte in den Bereich der Endprodukte hineinlaufen können. • Die Breite der Kontaktspur kann im Vergleich zum Stand der Technik wegen des nicht erforderlichen Sicherheitszuschlags kleiner gewählt werden, wodurch sich der Nutzbereich des Gutes erhöht.
• Insbesondere bei kleinen Endprodukten kann auf eine ausgewiesene Kontaktspur auf dem Gut völlig verzichtet werden. Die Kontaktspur verläuft beliebig über einige Endprodukte im Bereich der Mitte des Gutes hinweg, die gegebenenfalls später aussortiert und verworfen werden. Bei diesem sehr vorteilhaften Verfahren kann auf die nach dem Stand der Technik vor der Galvanisieranlage stets erforderliche Richtstation verzichtet werden. Insbesondere bei einem dünnen und damit sehr flexiblen Gut sind derartige Richtstationen technisch sehr aufwändig. Das Gut fährt in diesem Falle erfindungsgemäß in seitlicher Ausrichtung ungerichtet durch die Durchlaufanlage. Der gleiche ungerichtete Transport des Gutes erfolgt bereits in den nasschemischen Behandlungsstationen und Spülstationen in bekannter Weise vor und nach der Galvanisieranläge. • Das Format des Gutes kann von der üblichen Rechteckform abweichen. Es kann z. B. dreieckig, rund oder oval sein.
• Die Einspeisung des Galvanisierstromes im Nutzbereich des Gutes kann in Erweiterung der Erfindung auch mittels mehrerer quer zur Transportrichtung ver- setzter Kontaktspuren erfolgen. Bereits bei zwei Kontaktspuren im Nutzbereich können die örtlichen Unterschiede der Zellspannungen im Vergleich zu einer einseitigen Einspeisung nach dem Stand der Technik auf ein sechzehntel reduziert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der schematischen und nicht maßstäblichen
Figuren 1 bis 3 weiter beschrieben.
Figur 1 a zeigt im Querschnitt eine Durchlaufanlage oder eine Bandanlage nach dem
Stand der Technik.
Figur 1 b zeigt in einem sehr vergrößerten Maßstab den zu erzielenden Schichtdicken- verlauf mit der Anordnung gemäß der Figur 1 a.
Figur 2 a zeigt im Querschnitt eine Durchlaufanlage oder eine Bandanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 b zeigt den erfindungsgemäß zu erzielenden Schichtdickenverlauf quer zur
Transportrichtung im ebenfalls sehr vergrößerten Maßstab. Figur 3 zeigt in der Draufsicht ein Gut mit vielen darauf angeordneten Endprodukten.
In Figur 1 a wird das Gut 1 senkrecht aus der Zeichnungsebene heraus transportiert.
Hierzu dienen obere und untere rotierend angetriebene Transport- und Kontaktmittel 2.
Auf den langgestreckten Kontaktmitteln 2 sind an den beiden Enden ring- oder scheibenförmige elektrische Kontakte 3 angeordnet. Diese Kontakte 3 rollen an der Oberseite und an der Unterseite des Gutes 1 auf dessen Basisschichten 4 ab. Dabei wird das Gut 1 transportiert und zugleich elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktie- rung erfolgt an den beiden Randbereichen 5 des Gutes. An der Oberseite und an der
Unterseite befinden sich lösliche oder unlösliche Anoden 6. Die Basisschicht 4, d. h. die
Oberfläche des Gutes 1, bildet zusammen mit den jeweiligen Anoden 6 je eine elektrolytische Zelle, die sich im Elektrolyten 7 befinden. Jeweils mindestens eine
Galvanisierstromquelle 8 als Gleichstromquelle bzw. als unipolare oder bipolare
Pulsstromquelle dient zur Speisung der elektrolytischen Zellen. Über Drehkontakte 9 oder Schleifkontakte 9 wird der elektrische Strom auf das rotierende Transport- und Kontaktmittel 2 und von dort zu den Kontakten 3 übertragen. Die Breite des Gutes 1 quer zur Transportrichtung muss so bemessen sein, dass die Kontakte 3 jeweils auf einer genügend breiten Kontaktspur an den Rändern des Gutes 1 abrollen können. Deshalb kann nur ein ganz bestimmt breites Gut 1 in einer vorhandenen Anlage nach dem Stand der Technik behandelt werden.
Die Figur 1 b zeigt den Schichtdickenverlauf auf dem Gut 1 quer zur Transportrichtung, wie er sich in einer Anordnung gemäß der Figur 1 a ergibt. Typisch ist der Verlauf der Schiefen Ebenen, die in einem sehr großen Maßstab dargestellt sind. Das Minimum der Schichtdicke der galvanisierten Schicht 10 tritt im Bereich der Mitte des Gutes 1 auf. In diesem Bereich ist die wirksame Zellspannung zwischen der kathodischen Oberfläche des Gutes 1 und der Anode 6 infolge des Spannungsabfalls in der Basisschicht 4 am kleinsten. Entsprechend ist auch die örtliche Stromdichte und damit die Dicke der abgeschiedenen Schicht am geringsten. Bei dieser Anordnung bestehen damit folgende Abhängigkeiten: Der Unterschied in der Abscheidung vom Randbereich 5 zur Mitte des Gutes wird größer, wenn eine hochohmigere Basisschicht galvanisiert werden soll, wenn die Breite des Gutes quer zur Transportrichtung größer wird und wenn mit einer größeren Stromdichte galvanisiert wird. Zum Verlauf der Schiefen Ebenen addiert sich noch an den bereits überhöhten Rändern des Gutes 1 der so genannte Abscheidungsknochen 11, der dort infolge des elektrischen Kanteneffekts im Bereich der größten örtlichen Stromdichte besonders intensiv gebildet wird. Dies erhöht in sehr nachteiliger Weise den Unterschied der gesamten Abscheidungen auf dem Gut. Insbesondere für die oben genannten Massenprodukte, die in Feinleitertechnik ausgeführt werden, sind sehr gleichmäßige Schichtdickenverteilungen erforderlich, die nach dem Stand der Technik nur unter Anwendung von kleinen Stromdichten erreichbar sind.
Die Figur 2 a zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemäße Durchlaufanlage oder Bandanlage zum Galvanisieren von plattenförmigem oder bandförmigem Gut 1. Entlang der Transportbahn befinden sich in dieser Anlage zahlreiche Transport- und Kontaktmittel 2, die das Gut 1 transportieren und elektrisch kontaktieren. Dargestellt sind Walzen als Transportmittel 2. Es können auch rotierende Wellen mit Rädchen oder nicht rotierende Gleitkontakte Anwendung finden. Die elektrischen Kontakte 3, als Ringe, Rädchen, Scheiben, Bürsten oder segmentierte Kontakträder, befinden sich bei dieser grundsätzlichen Anordnung der Erfindung quer zur Transportrichtung bevorzugt in der Mitte der Kontaktmittel 2 und der Transportbahn. Diese Anordnung benötigt auf dem Gut nur eine korrespondierende Kontaktspur 15, die bevorzugt auch in der Mitte des Gutes 1 innerhalb der Nutzfläche 17 verläuft, so wie es die Figur 3 zeigt. Dadurch befindet sich zu beiden Seiten der Kontaktspur 15 je ein Teil-Nutzbereich bzw. eine Teil-Nutzfläche 12 des Gutes. Die Einspeisung des Galvanisierstromes erfolgt zum Gut über die im Layout gesondert oder nicht gesondert freigehaltene Kontaktspur 15 auf dem Gut, die innerhalb des gesamten Nutzbereiches desselben verläuft. Bei einer nicht gesondert freigehaltenen Kontaktspur 15 verläuft diese über die im Layout des Gutes 1 angeordneten Endprodukte 14 hinweg.
Eine asymmetrische Kontaktspur im Layout des Gutes bzw. der Leiterplatte oder des zu galvanisierenden Bandes und entsprechende Kontakte 3 entlang der Transportbahn der Durchlaufanlage können ebenso realisiert werden. Weil bei einem unvorhergesehenen aus der Spur Laufen der Kontakte 3 die elektrische Kontaktierung infolge der erfindungsgemäßen Anordnung im Nutzbereich verbleibt, treten die oben beschriebenen gravierenden anlagentechnischen Folgen nicht auf. Von daher ist ein Sicherheitsabstand nicht erforderlich und die Breite der Kontaktspur 15 kann im Layout des Gutes 1 schmal sein, z. B. 10 mm bei einer Breite des Kontaktrades 3 von z. B. 5 mm. Die Kontakte rollen immer innerhalb des Nutzbereiches 12 des Gutes ab. Sie können nicht vom Gut herunterfahren und daher nicht den elektrischen Kontakt verlieren. Somit kann die elektrische Kontaktierung nicht unterbrochen werden, was u. a. bei der Entmetallisierung der Kontakte nicht zu Fehlern fuhren kann, weil sie sich nicht ungeplant stark metallisieren können. Die erfindungsgemäß erreichbare Schichtdickenverteilung quer zur Transportrichtung zeigt die Figur 2 b. Die Schiefen Ebenen haben ihre Täler in den kontaktfernen
Bereichen, d. h. an den beiden Rändern 13 des Gutes 1. Zu diesen dünneren Randbereichen 13 addiert sich im Bereich der kleinsten Stromdichte und damit im Tal der Schiefen Ebene der jeweilige Abscheidungsknochen 11. Dieser wird somit im Bereich der kleinsten Stromdichte gebildet. Er ist von daher im Vergleich zur zweiseitigen Einspeisung nach dem Stand der Technik, bei der der Abscheidungsknochen im Bereich der größten Stromdichte gebildet wird, deutlich kleiner. In der Summe werden dadurch die globalen Schichtdickenunterschiede im Vergleich zur zweiseitigen Einspeisung nach dem Stand der Technik kleiner. Hinzu kommen die beschriebenen weiteren Vorteile der elektrischen Kontaktierung des Gutes in dessen Mittenbereich. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich z. B. sehr gut für die Anforderungen, die gegenwärtig die Leiterplattentechnik an derartige Galvanisieranlagen stellt. Dies sind Kupfer-Basisschichten bis zu minimal 1,5 μm Dicke bei 610 mm breiten Leiterplatten, die bis zu 25 μm elektrolytisch zu verstärken sind. Dabei werden im Bereich der Nutzfläche nur Schichtdickenunterschiede von maximal 1 μm akzeptiert. Diese Anforderungen sind erfindungsgemäß erreichbar.
Bei gesputterten Basisschichten oder chemisch abgeschiedenen Kupferschichten mit einer Dicke von z. B. 0,2 μm ist wegen der wesentlich größeren Hochohmigkeit eine Erweiterung des Erfindungsgedankens hilfreich. Hierfür wird vorgeschlagen, mindestens zwei Kontaktspuren im Layout des Gutes und zwei Kontaktspuren bzw. Kontakte 3 auf den Kontaktmitteln 2 vorzusehen. Diese zwei Kontaktspuren befinden sich innerhalb des Nutzbereiches des Gutes etwa im Bereich von 1A und 3A der Breite desselben, quer zur Transportrichtung gesehen und annähernd symmetrisch zur Transportbahn. Dabei bilden sich insgesamt vier kleinere Schiefe Ebenen auf der Oberseite und gegebenenfalls auf der Unterseite des Gutes aus. Von jedem Kontakt fließt dann in jede der beiden Richtungen quer zur Transportrichtung gesehen 1Zt des Gesamtstromes dieses Kontaktbereiches. Zugleich verkürzt sich die Länge des Stromflusses in der Basisschicht der Leiterplatte auf 1A der Gesamtbreite, was eine Viertelung des elektrischen Widerstandes der zugehörigen Strombahn bedeutet. Ein Viertel des Stromes, der durch ein Viertel des Widerstandes fließt, ergibt nach dem Ohmschen Gesetz einen elektrischen Spannungsabfall, der nur noch ein Sechzehntel beträgt. Annähernd auf diesen Bruchteil reduzieren sich die Schichtdickenunterschiede auf dem Gut im Vergleich zu einer einseitigen Stromeinspeisung nach dem Stand der Technik. Die Täler der Schiefen Ebenen sind jeweils wieder fern der Kontakte.
Gesputterte Basisschichten sind im Randbereich des Gutes besonders dünn oder die Metallisierung fehlt völlig. Gleiches gilt für so genannte rückgeätzte vollflächige Leiterplatten. Bei diesen werden z. B. 12 μm oder 17 μm dicke Basisschichten auf ca. 3 μm zurückgeätzt. Anschließend erfolgt die eigentliche Behandlung der Leiterplatten. Insbesondere wegen des Pfützeneffektes werden die Randbereiche intensiver geätzt als der Mittenbereich. In diesen beiden Fällen erweist sich die erfϊndungsgemäße Einspei- sung des elektrolytischen Stromes in der Mitte des Gutes oder in mehreren Spuren des Mittenbereiches als sehr vorteilhaft, weil dort stets die nominale Schichtdicke der Basisschicht vorhanden ist und daher eine zuverlässige Stromeinspeisung möglich ist. Mehrere Kontakträder, die quer zur Transportrichtung angeordnet sind, werden bevorzugt symmetrisch zur Transportbahn angeordnet. Der Rand des Gutes wird bei der Mittenspeisung mittels einer oder mehrerer Kontaktspuren 15 zur Kontaktierung nicht benötigt. Jedoch müssen in diesen Fällen das Layout des Gutes und die Lage der Kontakte auf den Kontaktmitteln aufeinander abgestimmt werden. Die völlige Wahlfreiheit der Parameter, die eine einzige Mitteneinspeisung bietet, besteht bei mehreren Spuren quer zur Transportrichtung nicht mehr. Bei bestimmten Massenprodukten, die über einen langen Zeitabschnitt produziert werden, ist diese erfindungsgemäße
Erweiterung sehr vorteilhaft, zumal eine vergleichbar einfache und wirtschaftliche Alternative nicht gegeben ist, um sehr dünne und damit hochohmige Basisschichten auf einem großen Gut mit großer Stromdichte, d. h. wirtschaftlich mit einer sehr guten Schichtdickenverteilung zu galvanisieren. Bei z. B. zwei Kontaktspuren 15 können sich auf einem Kontaktmittel 2 zwei Kontakte 3 befinden. Hierfür sind zwei Schleif- oder Drehkontakte 9 erforderlich, falls jeder Kontaktspur ein oder mehrere individuelle Gleichrichter zugeordnet sind, die vorteilhaft nach allen Seiten quer zur Transportrichtung den exakt gleich großen Stromfluss sicherstellen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, jedes Kontaktmittel 2 mit nur einem Kontakt 3 und einem Drehkontakt 9 auszurüsten. In Transportrichtung des Gutes 1 sind diese Kontakte 3 dann auf den Kontaktmitten 2 abwechselnd rechts und links angeordnet. Bei dieser kostengünstigeren Lösung müssen die Kontakte 3 dann jedoch den doppelten Strom übertragen, unabhängig davon, ob beide Seiten von einem Gleichrichter oder von individuellen Gleichrichtern gespeist werden. Insbesondere bei großen Stromdichten nimmt auch die Größe des Stromes pro Kontakt zu. In diesem Falle ist es wichtig, dass sich der elektrolytische Behandlungsstrom eines gemeinsamen Gleichrichters auf alle der jeweils beteiligten Kontakte gleichmäßig verteilt, um Beschädigungen der Oberfläche des Gutes und/oder der Kontakte zu vermeiden. Besonders wichtig ist dies, wenn die Kontaktspur(en) im Nutzbereich über die Endprodukte hinweg verläuft oder verlaufen. Mit abnehmender Zahl von Kontakten, die einem Gleichrichter 8 zugeordnet sind, nimmt auch die Möglichkeit einer Überlastung einzelner Kontakte ab. Der günstigste Fall ist dann gegeben, wenn jedem einzelnen Kontakt ein Gleichrichter 8 zugeordnet ist. Der stromgeregelte Gleichrichter begrenzt den Behandlungsstrom auf den vorgesehenen Sollstrom. Eine Überlastung des Kontaktes wird dadurch sicher vermieden.
Die Figur 3 zeigt in der Draufsicht beispielhaft ein Gut 1 , dessen Layout zum Galvani- sieren von zahlreichen Endprodukten 14 in einer erfindungsgemäßen Durchlaufanlage oder Bandanlage ausgeführt ist. Die äußeren Abmessungen des Gutes betragen z. B. 610 mm x 610 mm. Die Strich-Doppelpunkt umrandete Nutzfläche 17, auf der sich die Endprodukte und die mindestens eine Kontaktspur 15 befinden, ist um die schmalen Randflächen 13 kleiner. Der Transportrichtungspfeil 16 kennzeichnet die Transport- richtung des Gutes durch die Galvanisieranlage. Im Gut können sich auch zu galvanisierende Durchgangslöcher und Sacklöcher, die mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen sind, befinden.
Die für die Endprodukte 14, z. B. BGAs, nutzbare Fläche ist kleiner, z. B. 580 mm x 580 mm. Die Ränder 13 sind für die Endprodukte 14 nicht nutzbar. In der Mitte des Gutes 1 oder annähernd in der Mitte verläuft hier die gesondert freigehaltene Kontaktspur 15. Diese ist in der Regel für die Endprodukte 14 nicht oder nur bedingt nutzbar. Insbesondere bei kleinen Endprodukten 14 bietet es sich jedoch auch an, im Layout die gesamte Nutzfläche mit den Endprodukten zu belegen und keine Kontaktspur auf dem Gut auszuweisen. Die elektrische Kontaktierung erfolgt im Bereich der Mitte des Gutes 1 auf den dort befindlichen Endprodukten 14. Falls diese vergleichsweise wenigen Endprodukte infolge der Kontaktierung fehlerhaft werden, können sie später nach der Trennung aus dem Nutzen aussortiert werden. Dieses Vorgehen vereinfacht die Gestaltung des Layouts des Gutes 1. Außerdem ist es dann völlig unkritisch, wie die tatsächliche Kontaktspur beim Galvanisieren auf dem Gut verlief. Bei kleinen Endprodukten ist die Ausbeute je Nutzen in beiden Fällen, d. h. mit oder ohne ausgewiesener Kontaktspur, etwa gleich groß. In diesem Falle erübrigt sich auch eine technisch aufwändige Richtstation vor der Durchlaufanlage, die ansonsten zur exakten seitlichen Ausrichtung des Gutes erforderlich ist. Die Erfindung eignet sich auch zum Galvanisieren von Strukturen, die von einem strukturierten Resist auf dem Gut gebildet werden. In diesem Falle ist die Kontaktspur wie auch die anderen zu galvanisierenden Flächen frei von Resist zu halten. Das Format des Gutes ist erfindungsgemäß nicht an die Rechteckform gebunden. Es kann z. B. vieleckige oder runde Konturen aufweisen. In besonderen Fällen kann dies zur Einsparung von Basismaterial führen. Bezugszeichenliste
1 Gut, Leiterplatte, Nutzen
2 Kontaktmittelm, Transportportmittel
3 Kontakt, Kontaktring, Kontaktrad, Kontaktwalze
4 Basisschicht
5 Randbereich 6 Anode, Elektrode
7 Elektrolyt
8 elektrolytische Stromquelle, Gleichrichter
9 Drehkontakt, Schleifkontakt
10 galvanisierte Schicht, Ätzschicht 11 Abscheidungsknochen
12 Teil-Nutzfläche, Teil-Nutzbereich
13 Rand, Randfläche
14 Endprodukt
15 Kontaktspur 16 Transportrichtungspfeil
17 Nutzfläche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Galvanisieren oder zum elektrolytischen Ätzen von plattenfbrmigem oder bandförmigem Gut (1) in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen von Rolle zu Rolle mit Transport- und Kontaktmitteln (2) entlang einer Transportbahn, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrolytische Strom zum Gut mittels Kontakten (3) auf den Transport- und Kontaktmitteln (2) über mindestens eine Kontaktspur (15) ein- gespeist wird, die innerhalb der Nutzfläche (17) des Gutes (1) verläuft.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung und Einspeisung des elektrolytischen Stromes zum Gut, quer zur Transportrichtung gesehen, im Mittenbereich desselben erfolgt.
3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Gut (1) mit unterschiedlichen Konturen und/oder unterschiedlicher Größe in beliebiger Reihenfolge in der Durchlaufanlage durch die elektrische Kontaktierung mittels mindestens einer Kontaktspur (15) innerhalb der Nutzfläche (17) elektrisch kontaktiert wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Strukturgalvanisierung oder Strukturätzung die Einleitung des elektrolytischen Stromes über mindestens eine resistfreie Kontaktspur (15) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleitung des elektrolytischen Stromes über mindestens eine Kontaktspur (15) erfolgt, die im Layout des Gutes von Endprodukten (14) freigehalten ist oder über mindestens eine Kontaktspur (15), die im Layout des Gutes über die Endprodukte
(14) hinweg verläuft.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontakt (3) von einem zugeordneten individuellen Gleichrichter (8) oder mehrere Kontakte (3) von einem gemeinsamen Gleichrichter (8) mit elektrolyti- schem Strom gespeist wird oder werden.
7. Vorrichtung zum Galvanisieren oder zum elektrolytischen Ätzen von plattenförmi- gem oder bandförmigem Gut in Durchlaufanlagen oder Bandanlagen mit Transport- und Kontaktmitteln (2) entlang der Transportbahn unter Verwendung des Verfah- rens nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich quer zur Transportrichtung gesehen die Lage des mindestens einen Kontaktes (3) auf jedem Transport- und Kontaktmittel (2) und die mindestens eine korrespondierende Kontaktspur (15) auf dem Gut (1) innerhalb der Nutzfläche (17) des Gutes (1) befinden.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich quer zur Transportrichtung die Lage des Kontaktes (3) auf jedem Transport- und Kontaktmittel (2) und die korrespondierende Kontaktspur (15) auf dem Gut (1) annähernd oder genau in der Mitte der Transportbahn befinden.
9. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der nutzbare Bereich des Gutes (1) für die Endprodukte (14) auch im Bereich der Kontaktspur(en) (15) befindet.
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