Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR ELECTROLYTICALLY TREATING BOARD-SHAPED WORKPIECES, ESPECIALLY PRINTED CIRCUITS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/034881
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a device for electrolytically treating board-shaped workpieces, especially printed circuits. The board-shaped workpieces (W) are guided in a vertical position through a treatment cell (BZ) that contains a treatment bath and the end walls of which are provided with vertical slots for the workpieces (W) to enter and to be discharged. The bath liquid escaping from the treatment cell (BZ) is collected and is returned to the treatment cell (BZ) via a pump and at least partially via spray tubes (SR). Said spray tubes (SR) are located at both sides of the workpieces (W) and are horizontally aligned in the direction of transport.

Inventors:
DENYS WILFRIED (BE)
Application Number:
PCT/DE2000/003884
Publication Date:
May 17, 2001
Filing Date:
November 06, 2000
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
DENYS WILFRIED (BE)
International Classes:
C25D5/00; C25D7/00; C25D5/08; C25D17/00; H05K3/24; (IPC1-7): C25D5/00
Foreign References:
US5897756A1999-04-27
US4401522A1983-08-30
US4459183A1984-07-10
DE3419819A11985-11-28
US5827410A1998-10-27
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 09, 13. Oktober 2000 (2000-10-13) & JP 2000 178784 A (KEMITORON:KK), 27. Juni 2000 (2000-06-27) -& DATABASE WPI Derwent Publications Ltd., London, GB; AN 2000-479027 XP002168681
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 024 (C-399), 23. Januar 1987 (1987-01-23) & JP 61 195996 A (HITACHI CABLE LTD), 30. August 1986 (1986-08-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 125 (C-283), 30. Mai 1985 (1985-05-30) & JP 60 013096 A (SAWA HIYOUMEN GIKEN KK), 23. Januar 1985 (1985-01-23)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 05, 14. September 2000 (2000-09-14) & JP 2000 064088 A (EBARA YUUJIRAITO KK), 29. Februar 2000 (2000-02-29)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von platten förmigen Werkstücken (W), insbesondere von Leiterplatten mit Kontaktierund Transportmitteln (KT), welche die Werk stücke (W) anodisch oder kathodisch kontaktieren und in vertikaler Lage auf einem horizontalen Transportweg (TW) durch mindestens ein Behandlungsbad führen, einer Behandlungszelle (BZ) zur Aufnahme des Behandlungs bades, zu beiden Seiten des Transportweges (TW) in den Behand lungszellen (BZ) angeordneten Elektroden mit der entgegen gesetzten Polarität der Kontaktierund Transportmittel (KT), vertikalen Schlitzen (S) in den Stirnwänden der Behand lungszelle für den Durchtritt der Werkstücke (W), einer Auffangwanne (AW) für die aus der Behandlungszelle (BZ) austretende Badflüssigkeit und mit mindestens einer Pumpe (P) zur kontinuierlichen Rückfüh rung von Badflüssigkeit aus der Auffangwanne (AW) in die Behandlungszelle (BZ), dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Badflüssigkeit zumindest teilweise über Sprühr re (SR) erfolgt, die zumindest im oberen Bereich der Werkstücke (W) zu beiden Seiten des Transportweges (TW) in der Be handlungszelle (BZ) angeordnet sind, wobei die Sprührohre (SR) sich in Richtung des Transportweges (TW) erstrecken und zur Horizontalen (H) geneigt ausgerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührohre (SR) derart angeordnet sind, daß sie eine Führung für die Werk stücke (W) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung von Badflüssigkeit in die Behandlungszelle (BZ) teilweise über eine in deren Bodenbereich gebildete Verteilkammer (VK) und über zu beiden Seiten des Transportweges (TW) angeordnete Öffnungen (0) der Verteilkammer (VK) erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Werkstücke (W) zu beiden Seiten des Transportweges (TW) Leit vorrichtungen (LV) in der Behandlungszelle (BZ) angeordnet sind, welche die aus der Verteilkammer (VK) nach oben strö mende Badflüssigkeit zur Oberfläche der Werkstücke (W) hin umleiten.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührohre (SR) um ihre Längsachse (LA) drehbar angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührohre (SR) zur Horizontalen (H) um einen Winkel (a) zwischen 5° und 30° ge neigt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührohre (SR) zur Horizontalen (H) um einen Winkel (a) zwischen 5° und 15° ge neigt sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprührohre (SR) an zwischen den Werkstücken (W) und löslichen Anoden (A2) ange ordneten Trägern (T) angebracht sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (T) durch mit durchlässigem Tuch oder Vlies (V) bespannte Rahmen gebil det sind.
Description:
folgt hier über zwei zu beiden Seiten des Transportweges an- geordnete Reihen von vertikal ausgerichteten Sprührohren, die jeweils in Längsrichtung mit einer Reihe von auf die Werk- stücke gerichteten Sprühöffnungen versehen sind. Die Versor- gung der Sprührohre erfolgt über eine im Bodenbereich der Be- handlungszelle gebildete Verteilkammer, die ihrerseits über die Pumpe mit Badlösung aus der Auffangwanne versorgt wird.

Aus der US-A-5 827 410 ist eine weitere Vorrichtung zur elek- trolytischen Behandlung von plattenförmigen Werkstücken, ins- besondere von Leiterplatten, bekannt, bei welcher die plat- tenförmigen Werkstücke mit Hilfe von Kontaktier-und Trans- portmitteln in vertikaler Lage auf einem horizontalen Trans- portweg durch eine ein Behandlungsbad enthaltende Behand- lungszelle geführt werden, deren Stirnwände vertikale Schlit- ze für den Durchtritt der Werkstücke besitzen. Die aus der Behandlungszelle austretende Badflüssigkeit wird in einer Auffangwanne aufgefangen und mit Hilfe einer Pumpe derart in die Behandlungszelle zurückgeführt, daß sich zu beiden Seiten des Transportweges eine zumindest weitgehend vertikale Strö- mungsrichtung ergibt. Durch zu beiden Seiten des Transportwe- ges in der Behandlungszelle angeordnete Leitvorrichtungen wird die Badflüssigkeit zur Oberfläche der Werkstücke hin um- geleitet. Durch die Leitvorrichtungen wird im Bereich der Werkstücke ein verbesserter Ionenaustausch bewirkt. Somit kann beispielsweise bei der galvanischen Behandlung von Lei- terplatten die Metallabscheidung mit relativ hohen Stromdich- ten vorgenommen werden. Die Leitvorrichtungen sind dabei der- art angeordnet, daß sie eine Führung für die Werkstücke bil- den.

Bei der aus der US-A-5 827 410 bekannten Vorrichtung kann die zu beiden Seiten der Werkstücke aufsteigende Badflüssigkeit teilweise seitlich wegströmen. Je nach Höhe der plattenförmi- gen Werkstücke kann es hierdurch im oberen Bereich der Werk- stücke zu einer unzureichenden seitlichen Anströmung und da- mit zu einem unzureichenden Ionenaustausch kommen. Wird dann

die Stromdichte nicht reduziert, so führt der unzureichende Ionenaustausch zu Verbrennungen im oberen Bereich der Werk- stücke. Demzufolge kann beispielsweise beim Galvanisieren oh- ne starke Luft-oder Gaseinblasung nicht mit hohen Stromdich- ten gefahren werden. Durch die starke Turbulenz, zu der die Plattenanströmung mit zusätzlicher starker Luft-oder Gasein- blasung führt, können dünne Werkstücke sich verbiegen und ggf. in den Leitvorrichtungen hängenbleiben. Eine andere ne- gative Folge von starker Luft-oder Gaseinblasung ist ein stark erhöhter Verbrauch an Additiven.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu- grunde, eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von vertikal ausgerichteten plattenförmigen Werkstücken zu schaf- fen, bei welcher mit einfachen Mitteln beide Seiten der durchlaufenden Werkstücke ganzflächig und uniform angeströmt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde- re darin, daß im Bereich der Sprührohre eine von anderen Ein- flüssen völlig unabhängige seitliche Anströmung der durchlau- fenden Werkstücke gewährleistet ist. Durch die Neigung der Sprührohre zur Horizontalen wird einerseits eine streifenför- mige Abdeckung der Feldlinien zwischen Elektroden und Werk- stücken vermieden und andererseits eine besonders gleichmäßi- ge Anströmung der Werkstücke gewährleistet. Durch den mit dieser gleichmäßigen Anströmung verbesserten Ionenaustausch können dann die Stromdichten der elektrolytischen Behandlung auch bei höheren Werkstücken erheblich gesteigert werden. Au- ßerdem kann auf eine zusätzliche Luft-oder Gaseinblasung in den meisten Fällen vollständig verzichtet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teransprüchen angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ermöglicht die gleichzeiti- ge Verwendung der Sprührohre als Führung für die plattenför- migen Werkstücke.

Gemäß Anspruch 3 kann die Rückführung von Badflüssigkeit in die Behandlungszelle teilweise über die Sprührohre und teil- weise über eine im Bodenbereich der Behandlungszelle gebilde- te Verteilkammer vorgenommen werden. In diesem Fall können dann auch gemäß Anspruch 4 im unteren Bereich der Werkstücke zu beiden Seiten des Transportweges Leitvorrichtungen in der Behandlungszelle angeordnet werden, welche die aus der Ver- teilkammer nach oben strömende Badflüssigkeit zur Oberfläche der Werkstücke hin umleiten. Auf die Anordnung von Sprühroh- ren im unteren Bereich der Werkstücke kann in diesem Fall dann verzichtet werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 5 ermöglicht eine flexible Einstellung der Anströmwinkel der aus den Sprührohren auf die Werkstücke gerichteten Flüssigkeitsströmung. Hierdurch kann für jedes Werkstück eine optimale Einstellung der Anströmwin- kel erzielt werden.

Für die Neigung der Sprührohre zur Horizontalen haben sich gemäß Anspruch 6 Neigungswinkel zwischen 5° und 30° als be- sonders geeignet erwiesen. Bei Neigungswinkeln zwischen 5° und 15° gemäß Anspruch 7 werden optimale Ergebnisse und eine besonders gleichmäßige Anströmung der Werkstücke erzielt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 8 ermöglicht eine besonders einfache Befestigung der Sprührohre innerhalb des Behand- lungsbades. Die für die Befestigung der Sprührohre verwende- ten Träger können dann gemäß Anspruch 9 mit einem für die Badflüssigkeit durchlässigen Tuch oder Vlies bespannt werden.

Hierdurch kann im Bereich zwischen Trägern und Werkstücken eine besonders effiziente Elektrolytbewegung realisiert wer- den.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar- gestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen Figur 1 und Figur 2 in stark vereinfachter schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von plattenförmigen Werkstücken in der Draufsicht bzw. im Querschnitt, Figur 3 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Behandlungszelle einer Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2, Figur 4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Behandlungszelle einer Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 und Figur 5 eine Draufsicht auf die schräg angeordneten Sprührohre der in Figur 4 dargestellten Behand- lungszelle.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in der Draufsicht bzw. im Quer- schnitt eine in einer Auffangwanne AW angeordnete, ein elek- trolytisches Behandlungsbad enthaltende Behandlungszelle BZ, durch welche an Kontaktier-und Transportmitteln KT senkrecht hängende plattenförmige Werkstücke W auf einem horizontalen Transportweg TW hindurchgeführt werden. An den beiden Stirn- wänden der Behandlungszelle BZ befinden sich Schleusenkammern SK, in welchen durch kreiszylindrische Kunststoffrohre gebil- dete Dichtungen D paarweise und in vertikaler Ausrichtung lo- se angeordnet sind. Diese Dichtungen D werden dabei durch den Druck der Badflüssigkeit gegeneinander oder gegen das jeweils durchlaufende Werkstück W gedrückt. Die Stirnwände der Be- handlungszellen BZ, der Schleusenkammern SK und der Auffang- wanne AW, sind mit vertikalen Schlitzen S versehen, durch welche die plattenförmigen Werkstücke W unbehindert hindurch- geführt werden können. Die aus der Behandlungszelle BZ im Be- reich der Schleusenkammern SK austretende und ggf. auch über die Wände der Behandlungszelle BZ überlaufende Badflüssigkeit wird in der Auffangwanne AW aufgefangen und über eine Pumpe P

kontinuierlich in die Behandlungszelle BZ zurückgeführt, so wie es in Figur 2 durch einen Pfeil PF1 angedeutet ist.

Zu beiden Seiten des Transportweges TW sind in der Behand- lungszelle BZ in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellte Elek- troden angeordnet, welche die entgegengesetzte Polarität der Kontaktier-und Transportmittel KT aufweisen. Im Falle einer galvanischen Metallabscheidung auf die Werkstücke W werden diese über die Kontaktier-und Transportmittel KT kathodisch kontaktiert, während es sich bei den anhand der Figuren 3 und 4 noch näher zu erläuternden Elektroden um Anoden handelt. Im Falle eines gepulsten Galvanisierbetriebes werden die Elekro- den abwechselnd als Anoden oder Kathoden geschaltet.

Die bereits erwähnte Rückführung von Badflüssigkeit in die Behandlungszelle BZ erfolgt teilweise über eine Verteilkammer VK, so wie es in Figur 2 durch den Pfeil PF1 angedeutet ist.

Diese im Bodenbereich der Behandlungszelle BZ durch einen Zwischenboden ZB gebildete Verteilkammer VK ist mit zwei Rei- hen von Öffnungen 0 versehen, die zu beiden Seiten des Trans- portweges TW in den Zwischenboden ZB eingebracht sind. Durch diese Öffnungen 0 strömt dann die von der Pumpe P zum Teil in die Verteilkammer geförderte Badflüssigkeit mit einer verti- kalen Strömungsrichtung zu beiden Seiten der Werkstücke W nach oben, so wie es in Figur 2 durch die Pfeile ST angedeu- tet ist. Die nach oben strömende Badflüssigkeit wird dann durch in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellte Leitvorrich- tungen oder auch durch Sprührohre zur Oberfläche der Werk- stücke W hin umgeleitet. Verschiedene Möglichkeiten für die Ausgestaltung der Behandlungszellen BZ und für die Anordnung der Leitvorrichtungen und Sprührohre in den Behandlungszellen BZ werden im folgenden anhand der Figuren 3 und 4 näher be- schrieben.

Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Behandlungs- zelle BZ, mit zu beiden Seiten des Transportweges TW (vgl.

Figur 1) der Werkstücke W angeordneten Elekroden, bei welchen

es sich um lösliche Anoden A1 handelt. Im Falle einer galva- nischen Kupferabscheidung bestehen die löslichen Anoden Al beispielsweise aus Titankörben und darin untergebrachten Kup- ferkugeln. Auf den den Werkstücken zugewandten Seiten der löslichen Anoden Al sind Leitvorrichtungen LV angebracht, die durch im vertikalen Abstand zueinander angeordnete und zur Horizontalen jeweils um einen Winkel von 10° geneigte, halb- kreisförmige Profile gebildet sind. Die beispielsweise aus hochmolekularem PE bestehenden Leitvorrichtungen LV sind in vertikaler Richtung gesehen alternierend zu beiden Seiten der Werkstücke W angeordnet, d. h. jede Leitvorrichtung LV einer Seite befindet sich genau auf halber Höhe zwischen zwei Leit- vorrichtung LV der gegenüberliegenden Seite. Außerdem ist der Abstand zwischen den Leitvorrichtungen LV beider Seiten der- art bemessen, daß eine Führung für die durchlaufenden plat- tenförmigen Werkstücke W gebildet wird.

Im Bodenbereich der Behandlungszelle BZ befindet sich in der durch den Zwischenboden ZB gebildeten Verteilkammer VK ein horizontal ausgerichtetes Verteilrohr VR, welches druckseitig an die Pumpe P (vgl. Figur 2) angeschlossen ist. Dieses Ver- teilrohr VR ist auf seiner Unterseite mit im Abstand zueinan- der angeordneten Löchern versehen, aus welchen die Badflüs- sigkeit austritt, so wie es in Figur 3 durch die Pfeile PF2 angedeutet ist. Wie bereits in Zusammenhang mit Figur 2 er- läutert wurde, strömt die Badflüssigkeit dann mit einer ver- tikalen Strömungsrichtung ST zu beiden Seiten der durchlau- fenden Werkstücke W nach oben in die Behandlungszelle BZ. Die nach oben strömende Badflüssigkeit wird dann durch die Leit- vorrichtungen LV wiederholt zur Oberfläche der Werkstücke W hin umgeleitet. Insgesamt entsteht zu beiden Seiten der Werk- stücke W jeweils eine mäanderförmige Strömung mit jeweils im Bereich einer Leitvorrichtung LV auf die Oberfläche der Werk- stücke W gerichteten horizontalen Strömungskomponenten. Durch die alternierende Anordnung der Leitvorrichtungen LV werden bei der Behandlung gelochter Leiterplatten deren Durchkontak- tierungslöcher sehr gut durchströmt.

Um nun auch im oberen Bereich der durchlaufenden Werkstücke W einen effektiven Ionenaustausch zu erzielen, sind dort an- stelle der Leitvorrichtungen LV Sprührohre SR zu beiden Sei- ten des Transportweges TW (vgl. Figur 1) angeordnet. Auch diese Sprührohre SR sind in gleicher Weise wie die Leitvor- richtungen LV jeweils um einen Winkel von 10° geneigt. Die druckseitig ebenfalls an die Pumpe P (vgl. Figur 2) ange- schlossenen Sprührohre SR sind mit einer Vielzahl von in Fi- gur 3 nicht erkennbaren Ausströmöffnungen versehen, aus wel- chen die Badflüssigkeit gegen die Werkstücke W strömt, so wie es in Figur 3 durch Pfeile PF3 angedeutet ist. Aus Figur 3 ist auch ersichtlich, daß die beispielsweise aus PVC beste- henden Sprührohre SR derart angeordnet sind, daß sie in glei- cher Weise wie die Leitvorrichtungen LV eine Führung für die durchlaufenden plattenförmigen Werkstücke W bilden.

Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Behandlungs- zelle BZ mit zu beiden Seiten des Transportweges TW (vgl. Fi- gur 1) der Werkstücke W angeordneten Elekroden. Bei den in Figur 4 lediglich durch Striche A2 angedeuteten Elektroden handelt es sich wieder um lösliche Anoden, die den in Figur 3 dargestellten Anoden A1 entsprechen. Zwischen den löslichen Anoden A2 und den durchlaufenden Werkstücken W befinden sich Träger T, an deren einander zugewandten Innenseiten Sprühroh- re SR angebracht sind. Hierzu wird ergänzend auf die Figur 5 verwiesen, aus welcher auch die mit gleichmäßigem Teilungsab- stand angeordneten Sprühöffnungen SO der Sprührohre SR und die zur Horizontalen geneigte Anordnung der Sprührohre SR hervorgehen. Der mit a bezeichnete Neigungswinkel beträgt beispielsweise 10°. Der Träger T ist mit einem aus Figur 5 ersichtlichen Vlies V bespannt, welches für die Badflüssig- keit durchlässig ist.

Die einzelnen Sprührohre SR sind jeweils paarweise auf glei- cher Höhe zu beiden Seiten der durchlaufenden Werkstücke W angeordnet. Dabei sind die einzelnen Sprührohre SR jeder Sei-

te über nicht näher erkennbare T-Stücke an mittig angeordnete und vertikal ausgerichtete Zuführrohre ZR angeschlossen, die ihrerseits druckseitig mit der Pumpe P (vgl. Figur 2) verbun- den sind. Diese Zufuhr von Badflüssigkeit von der Pumpe her ist in Figur 5 durch einen Pfeil PF4 angedeutet.

In der Verteilkammer VK der in Figur 4 dargestellten Behand- lungszelle BZ ist neben dem Verteilrohr VR ein Luftzufuhrrohr LR angeordnet, durch welches gegebenenfalls Druckluft einge- leitet werden kann und dann zwischen den Sprührohren SR und dem Werkstück W nach oben steigt. Die aus dem Verteilrohr VR geförderte Badflüssigkeit steigt in Richtung der Pfeile ST nach oben und wird dann über die als Leitvorrichtungen die- nenden Sprührohre SR zur Oberfläche der Werkstücke W hin um- geleitet. Ein Teil der nach oben strömenden Badflüssigkeit wird durch das Vlies V (vgl. Figur 5) hindurch seitlich abge- leitet, so wie es in Figur 4 durch Pfeile PF5 angedeutet ist.

Die aus den Sprührohren SR austretende und auf die Oberfläche der Werkstücke W strömende Badflüssigkeit ist auch in Figur 4 wieder durch Pfeile PF3 angedeutet. Die Sprührohre SR sind auch hier wieder derart angeordnet, daß sie eine Führung für die durchlaufenden Werkstücke W bilden.

Um auch bei der elektrolytischen Behandlung unterschiedlicher Werkstücke W die Anströmung der Werkstückoberflächen über die Sprührohre SR optimieren zu können, sind die einzelnen Sprührohre SR um ihre Längsachsen LA drehbar. Diese Ver- drehmöglichkeit der Sprührohre SR ist in den Figuren 4 und 5 durch Doppelpfeile PF6 angedeutet.