DE19717510C1 - Vorrichtung zur Abblendung von Galvanisiergut in Durchlaufanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Randabblendung von ebenem Galvanisiergut in vertikalen oder horizontalen Durchlaufanlagen. Vorzugsweise findet die Vorrichtung Anwendung bei der Galvanisierung von Leiterplatten und Leiterfolien.

In Durchlaufgalvanisieranlagen wird im allgemeinen ein verschieden breites Behandlungsgut produziert. Die Anoden der Anlage müssen für die größte zu produzierende Breite des Behandlungsgutes dimensioniert sein. Wird ein quer zur Transportrichtung schmäleres Behandlungsgut galvanisiert, so werden im Randbereich desselben infolge der Feldlinienkonzentration erheblich dickere Schichten erzeugt. Bei vorgegebenen Schichtdickentoleranzen bedeutet dies eine Verringerung des praktisch nutzbaren Bereiches des galvanisierten Behandlungsgutes. Bei der Leiterplattengalvanisierung sind aus Gründen der nachfolgenden Bearbeitung nur geringe Schichtdickentoleranzen zulässig. Desweiteren handelt es sich bei Leiterplatten in der Regel immer um teure Werkstoffe. Deshalb wird eine maximale Ausnutzung der galvanisierten Rohleiterplatte, die auch als Nutzen bezeichnet wird, angestrebt. Hierzu soll eine gleichmäßige Schichtdicke bis in den Randbereich erzielt werden. Eine bekannte Maßnahme zur Beeinflussung der Schichtdicke im Randbereich des Galvanisier­ gutes ist das Abblenden mittels einer elektrisch nichtleitenden Blende.

In der Patenschrift DE 39 37 926 C2 wird eine verstellbare Blendvorrichtung beschrieben. Die Fig. 2 und 3 zeigen Blenden, die in sich individuell einstellbar sind. Durch Drehung um eine Achse kann die Blendwirkung jeder Blende vergrößert oder verkleinert werden. Bei genügend schmalen und damit vielen einzelnen Blenden kann die Randabdeckung optimal eingestellt werden. Als Nachteil ist in Kauf zu nehmen, daß eine Restablendung über der gesamten Leiterplatte verbleibt. Ferner ist der konstruktive Realisierungsaufwand beträchtlich. Deshalb wird in der Praxis eine ebene Blende zwischen den Anoden und dem Behandlungsgutrand bevorzugt, so wie sie in der Fig. 4 derselben Patentschrift dargestellt ist. Die optimale profilartige Blendung ist hier jedoch nicht möglich. Ein größerer Randverlust auf dem Nutzen ist die Folge. Nachteilig ist ebenfalls der technische Aufwand zur Realisierung. Der Galvanisierbetrieb erfordert robuste Konstruktionen. Deshalb hat sich in der Praxis eine flache verschiebbare Blende durchgesetzt, ähnlich wie sie aus JP 62-151 593 (A) in Patents Abstracts of Japan Vol. 11 Number 381 (C-464) bekannt ist. Die Blenden werden von einem linear wirkenden Antrieb zwischen die Anoden und das Behandlungsgut in den Randbereich desselben geschoben. Diese und ähnliche flach ausgebildete Blenden reduzieren die Feldlinienkonzentration im Randbereich des Behandlungsgutes in Abhängigkeit von der Überdeckung des Behandlungsgutes und vom Abstand der Blende von der Anode beziehungsweise von der Oberfläche des Behandlungsgutes. In diesem Zusammenhang ist auch der gesamte Anoden/Kathodenabstand von Bedeutung, ferner die anodische und kathodische Stromdichte des Galvanisierprozesses. Die Blendenstellung beim Galvanisieren ist ein Kompromiß aus diesen Parametern, der in aufwendigen Versuchen ermittelt werden muß. Ziel ist es, eine große nutzbare Fläche innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches ohne Kantenanbrennungen bei hohen Stromdichten zu erreichen. Bei Feinleiterplatten und mittleren Stromdichten ist der nicht nutzbare Rand in der Praxis etwa 30 Millimeter breit. Bei Stromdichten im Bereich bis zu 15 A/dm² ist der nicht nutzbare Rand mit der bekannten Blende etwa 50 Millimeter breit.

In der Patentschrift US 3,862,891 ist eine Gestell-Galvanisiervorrichtung beschrieben, bei der zum Erreichen einer gleichmäßigeren Stromdichte mehrere feststehende Blenden, zwischen dem Behandlungsgut am Warenträger und der Anode vorgeschlagen werden. Die Blenden sind an den Seitenwänden fixiert, z. B. in den Führungen verschraubt. Nachteilig bei dieser Ausführung ist die zeitaufwendige Verstellung für die Anpassung an unterschiedliches Behandlungsgut, z. B. mit unterschiedlicher Länge. Betriebsmäßige Anpassungen der Blenden für unterschiedlich breites Behandlungsgut sind nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, für Durchlaufgalvanisieranlagen oder für elektrolytische Durchlaufätzanlagen eine während der Produktion jederzeit veränderbare, auf wechselnde Breiten des Behandlungsgutes anpaßbare Vorrichtung anzugeben, die auch bei hohen Stromdichten das präzise Galvanisieren oder Ätzen von flachen Gegenständen bis in den Randbereich er­ möglicht.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Vor­ richtung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 für den Einsatz in einer elektrolytischen Anlage erläutert.

Die Fig. 1a zeigt den Schichtdickenverlauf ohne Blende gemäß dem Stand der Technik

Die Fig. 1b u. 1c zeigen die Wirkung einer flachen Blende nach dem Stand der Technik

Die Fig. 2a zeigt eine Doppelblende im Querschnitt

Die Fig. 2b zeigt eine Doppelblende aus der Sicht vom Behandlungsgut in Richtung zur Anode.

Die Fig. 3 zeigt Begrenzungen der Blenden.

Der Schichtdickenverlauf im Randbereich eines flachen Behandlungsgutes ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Fig. 1a zeigt die Schichtdicke d einer nicht ab­ geblendeten Kante. Die relative Schichtdicke d = 1, in der Praxis z. B. 0,03 mm wird im Mittenbereich eines Nutzens erzielt. Dies ist zugleich die Sollschicht­ dicke. Die Position des Behandlungsgutes 1, zum Beispiel eine Leiterplatte, zur Anode 2 ist im Querschnitt quer zur Transportrichtung dargestellt. Im Bereich 3 befindet sich die nicht dargestellte elektrische Kontaktierung der Leiterplatten. Desgleichen sind die bekannten Transport- und Führungselemente der Leiter­ platten in einer Durchlaufgalvanisieranlage nicht dargestellt. Weil sich die Schichtdickenverläufe an der Unterseite der Leiterplatte 1 spiegelbildlich zur Oberseite verhalten, ist hier nur eine Anode dargestellt. Der Anoden/Kathodenabstand, das heißt die Entfernung von der Anodenoberfläche zur Oberfläche des Behandlungsgutes beträgt bei Durchlaufgalvanisieranlagen in der Praxis 60 Millimeter bis 120 Millimeter. Der Schichtdickenverlauf 4 erreicht erst bei einem Abstand a = 1 von der Leiterplattenkante 5 die relative Soll­ schichtdicke d = 1. An der Leiterplattenkante 5 konzentrieren sich die Feldlinien nicht nur von dem überstehenden Anodenbereich 6 sondern auch vom Anoden­ bereich über der Leiterplatte 1. Deshalb kommt es zum störenden Schicht­ dickengraben 7. Die größte Stromdichte tritt hier an der Leiterplattenkante 5 auf. Um Anbrennungen, das heißt eine pulverförmige Abscheidung zu vermeiden, muß diese Spitzenstromdichte unterhalb der Anbrennungsgrenze liegen. Ent­ sprechend niedrig muß bei einer nicht abgeblendeten Leiterplattenkante die mittlere Stromdichte sein.

In Fig. 1b ist eine bekannte flache Blende 8, die verschiebbar in Anodennähe angeordnet ist, eingezeichnet. Sie kann jedoch am grundsätzlichen Verlauf der Schichtdicke nichts ändern. Auch hier bildet sich ein abgeschwächter Schicht­ dickengraben aus. Insgesamt wird der nutzbare Bereich der Leiterplatte 1 größer. In der gleichen Größenordnung liegt dieser Bereich in der Anordnung gemäß Fig. 1c. Hier ist die Blende 8 nahe an der Oberfläche des Behandlungsgutes 1 angeordnet. Mit zunehmender Nähe wirkt die Blendenkante 9 feldlinienkonzen­ trierend auf die Leiterplatte. An dieser Stelle tritt infolgedessen eine Schicht­ dickenüberhöhung 10 auf. Diese Überhöhung setzt sich bis zur Leiterplatten­ kante 5 fort. Der nutzbare Bereich der Leiterplatte 1 ist auch bei diesem Abstand der Blende von der Leiterplatte nicht größer, als bei der Anordnung nach Fig. 1b.

Die Fig. 2a zeigt die erfindungsgemäße Doppelblende 11. Sie besteht aus einer anodennahen Blende 12 und aus einer kathodennahen Blende 13. Beide Blenden sind mittels vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Konstruktionselementen 14 miteinander verbunden. Diese Konstruktionselemente erlauben das Verän­ dern der Positionen der Blenden 12, 13 zueinander und in ihrer Lage zur Anode und Kathode. Das heißt, der Abstand 15 sowie die Lage der Vorderkanten 16 und 17 der Blenden 12 und 13 sind justierbar. Somit ist die Überdeckung 18 der Blende 12 über der Blende 13 einstellbar. Die Doppelblende 11 ist quer zur Transportrichtung verschiebbar gelagert in Lagern 19.

Die Doppelblende 11 kompensiert bei richtig eingestellten Blendenparametern den Schichtdickengraben 7 und die Schichtdickenüberhöhung 10 der Fig. 1b und 1c nahezu vollständig. Justierbare Blendenparameter sind der Abstand 15, die Überdeckung 18 und die Lage der Doppelblende 11 zwischen der Anode 2 und dem Behandlungsgut 1. Da zweckmäßigerweise die Parameter "Abstand der Anodenblende 12 zu den Anoden" und der Parameter "Abstand der Kathodenblende 13 zum Behandlungsgut 1" nach Montage der Anlage unverändert bleiben, muß die Justierung des Abstandes 15 und der Überdeckung 18 in der Regel nur einmal manuell bei der Inbetriebnahme durchgeführt werden. Ein nicht dargestellter steuerbarer Antrieb bewirkt die Blendenbewegung 20 der Doppelblende 11 und/oder 12 quer zur Transportrichtung, was mit den Pfeilen angedeutet ist. Bei zu produzierenden Leiterplatten mit konstanter Breite erfolgt diese Blendeneinstellung zur Leiterplattenüberdeckung 21 einmalig von Hand. Die Leiterplattenüberdeckung 21 ist der bei jeder anderen Leiterplattenbreite wieder einzustellen. Dies geschieht bei ständig wechselnden Breiten motorisch mit bekannten Mitteln der Steuerungs- und Antriebstechnik. Die Länge der Blenden quer zur Transportrichtung des Behandlungsgutes muß so lang bemessen sein, daß auch bei den schmalsten zu produzierenden Leiterplatten eine ausreichende Randabblendung erfolgt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Blenden 12 und 13 nicht fest miteinander zu verbinden, sondern individuell einzeln quer zur Transportrichtung zu verschieben. Vorteilhaft ist dies besonders dann, wenn in einer Galvanoanlage mit großen Stromdichteunterschieden von einem Behandlungsgut zu einem anderen produziert wird. Die kathodennahe Blende 13 kann dann zur Vermeidung von Kantenanbrennungen optimal eingestellt werden.

Die Fig. 2b zeigt Doppelblenden 11 mit Blick auf die Anoden. Zwischen den Doppelblenden befinden sich die Lager 19. Sie tragen zugleich die Anoden. Die Anoden müssen segmentiert und gegenseitig elektrisch isoliert sein, damit beim Einlauf des Behandlungsgutes in die Durchlaufanlage ein individuelles Zuschalten der Anoden und beim Auslauf ein Abschalten der Anoden in Transportrichtung möglich ist. Diese Funktion ist in der Patentschrift DE 39 39 681 beschrieben. Auf diese Schrift wird verwiesen. Die Breite 22 der Doppelblende 11 richtet sich zweckmäßigerweise nach der Breite eines Anodensegmentes. Die Transportrichtung des Behandlungsgutes 1 zeigt der Pfeil 23. Die Fig. 3 zeigt Beispiele zur Modifizierung der Blenden 12, 13. Durch das Perforieren der Vorderkanten 16, 17 wird der Kanteneffekt etwas verringert. Diese Maßnahme ist als Feinjustierung für die Doppelblende gut geeignet.

Alle erfindungsgemäßen Maßnahmen bewirken zusammen, daß auch bei der Feinleitertechnik der nutzbare Bereich der Leiterplatte in der Praxis mindestens bis zu 12 mm an die Leiterplattenkante 5 heranreicht. Eine andere Feinjustierung kann mit einer dritten Blende, die zwischen den Blenden 12, 13 angeordnet ist, erfolgen. Vorteilhaft und mit geringem Aufwand ist diese Blende realisierbar, wenn in der Galvanoanlage nur eine Leiterplattenbreite produziert wird. In diesem Fall erfolgen alle Justierungen nur einmalig. Ein motorischer Antrieb ist nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde für das Galvanisieren von Behand­ lungsgut beschrieben. Sie eignet sich uneingeschränkt auch für das elektroly­ tische Ätzen. Hierbei wird die Anode zur Kathode und das Behandlungsgut zur Anode. Deshalb hat die Erfindung für diesen Vorgang die gleiche vorteilhafte Wirkung.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Abblendung des Randbereiches von aufeinanderfolgend transportiertem, ebenem Galvanisiergut beziehungsweise Ätzgut in horizontalen oder vertikalen Durchlaufanlagen, gekennzeichnet durch eine Doppelblende, mit Konstruktionselementen zur Einstellung des Abstandes der anodennahen Blende von der Anode und/oder der kathodennahen Blende vom Behandlungsgut sowie zur Einstellung der Überdeckung (18) beider Blenden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verschiebemechanismus der Blenden (12, 13) zur getrennten Verschiebung jeder der beiden Blenden (12, 13) quer zur Transportrichtung des Behandl­ ungsgutes und somit zur Anpassung der Abstände (18) und (21) individuell an jedes Behandlungsgut.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verschiebemechanismus der Blenden (12, 13) zur gemeinsame Verschiebung derselben quer zur Transportrichtung des Behandlungsgutes.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen gesteuerten Antrieb zur Verschiebung der Blenden (12 und/oder 13).

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine getrennte manuelle Verschiebeeinrichtung der Blenden (12 und/oder 13).

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch Durchbrüche in mindestens einer der Blenden an der Vorderkante derselben.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch Aussparungen in mindestens einer der Blenden an der Vorderkante derselben.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Länge der Doppelblenden quer zur Transportrichtung des Behandlungsgutes, die so groß ist, daß auch ein schmales Behandlungsgut im Randbereich sicher abgeblendet wird.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Breite der Doppelblende in Transportrichtung, die der Breite der Anodensegmente entspricht.