Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen Behandeln von Behandungsgut mit einer Behandlungsflüssigkeit sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Herstellung von Leiterplatten müssen an deren Oberflächen leitfähige Strukturen, die Leiterzüge, gebildet werden. Diese stellen gegenseitig isolierte Inseln dar, die selektiv zu behandeln sind.

Die Strukturen auf Behandlungsgut, beispielsweise auf Leiterplatten, müssen zur Behandlung jedoch jeweils eine elektrisch leitfähige Verbindung zur Badstromquelle aufweisen, da eine elektrochemische Behandlung von Behandlungsgut grundsätzlich voraussetzt, daß die zu behandelnden Oberflächen elektrisch leitfähig sind. Bei bekannten elektrochemischen

Verfahren wird zur Behandlung von Strukturen auf Leiterplatten daher von einer vollflächig metallisierten und gegebenenfalls durchkontaktierten und elektrolytisch mit Kupfer verstärkten Leiterplatte ausgegangen. Auf die derartig vorbereiteten Leiterplatten werden die Strukturen durch Bedrucken oder auf photographischem Wege, zum Beispiel mit negativer Struktur¬ abbildung, aufgebracht. Anschließend werden die nicht abgedeckten elektrisch leitfähigen Flächen selektiv elektrochemisch behandelt. In der Regel sind hierzu mehrere Prozeßschritte erforderlich. Zuletzt muß die elektrisch leitfähige

ERSATZBLAπ ( REGEL 26)

Schicht zwischen den Strukturen durch Atzen vollständig entfernt werden Das Atzverfahren wird vorzugsweise in chemischen Badern unter Anwen düng der Spritz- und Spruhtechnik durchgeführt

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das Behandlungsgut zweimal in eine naßchemische Behandlungsstraße eingefahren werden muß Zunächst werden die Leiterplatten durchkontaktiert. Danach werden die Platten außerhalb des Naßbereiches mit dem Strukturbild bedruckt und anschlie¬ ßend werden sie erneut zum Behandeln der Strukturen in eine naßche- mische Behandlungsstraße eingefahren. Entsprechende Spul- und Trock¬ nungsprozesse sind nötig. Ferner ist es nachteilig, daß die leitende Basis- schicht zwischen den Strukturen erst nach Fertigstellung der Leiterzuge entfernt werden kann. Hierzu müssen die Oberflachen der Leiterzuge mit einem zusatzlichen Schutz versehen werden, um beim Atzprozeß nicht beschädigt zu werden.

Ähnlich verhalt es sich bei der Herstellung von Innenlagen von Multilayer- schaltungen. Zur Vermeidung eines zweimaligen Einfahrens in naßche¬ mische Behandlungsstraßen (elektrochemische vollflachige Behandlung der Oberflache, Ausfahren, Bedrucken und anschließend Weiterbehandeln mit naßchemischen Methoden) können auch zuerst die unbehandelten voll- flachigen Kupferoberflachen bedruckt werden. Danach werden das Atz¬ verfahren und die weitere selektive Oberflachenbehandlung auf chemischem Wege durchgeführt. Die verbleibenden Kupferoberflachen, die nach dem Atzen elektrisch isolierte Inseln darstellen, werden zur Verbesserung der Haftfestigkeit beim Verpressen mehrerer derartiger Innenlagen mit bekann¬ ten Verfahren an den Oberflachen schwarz oder braunoxidiert Anschlie¬ ßend werden die Oberflächen zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften chemisch reduziert. Diese chemischen Prozesse sind zeitaufwendig und infolge eines fortlaufenden hohen Chemikahenverbrauches und der Entsor¬ gung großer Mengen verbrauchter Chemikalien sehr teuer Im Gegensatz

dazu weisen die elektrochemischen Verfahren zur Oxidation bzw Reduktion der Kupferoberflachen im Vergleich zur rein chemischen Behandlung erhebli ehe Vorteile auf.

In der Offenlegungsschrift DE 43 37 988 A1 wird ein Verfahren zur Her¬ stellung von Multilayer-Innenlagen beschrieben. Es wird vorgeschlagen, die oxidierten Kupferoberflächen in einer horizontalen Durchlaufanlage elektro¬ chemisch zu reduzieren. Als Elektrolyt soll beispielsweise eine Salzlosung eingesetzt werden. Über ein oder zwei Walzenpaare pro Multilayer-Lage werden die oxidierten Oberflachen mit kathodischer Polarität elektrisch kontaktiert, indem die Strukturen mit der Badstromquelle über die Walzen elektrisch verbunden werden. Die Anoden sind so angeordnet, daß das Behandlungsgut zwischen diesen hindurchtransportiert werden kann. Durch Elektrolyse entsteht an den kathodisch gepolten Flachen des Gutes Wasser stoff in atomarer Form, der das Kupferoxid reduziert Der Aufwand hierfür ist im Vergleich zur chemischen Reduktion gering.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Kontaktzeit an den Walzen wahrend des Durchlaufes sehr klein ist Ein Leiterzug oder ein isoliertes Lotauge mit einer Abmessung von einem Millimeter in Transportrichtung der Leiterplatten wird bei einer Transportgeschwindigkeit von 1 m/min nur wahrend des sehr kurzen Zeitraums von etwa 0,06 Sekunden kontaktiert. Diese kurze Zeitspanne ist zum elektrochemischen Behandeln jedoch viel zu gering. Andere Leiterzuge auf der Leiterfohe, die parallel zur Transport richtung ausgerichtet sind, haben entsprechend ihrer Lange eine wesentlich größere Kontaktzeit. Die Folge ist, daß die wirksame Behandlungszeit von der Ausrichtung der Strukturen auf dem Behandlungsgut abhangig ist Nachteilig ist ferner, daß die Kontaktwalzen sehr präzise ausgebildet sein müssen, um alle gegenseitig isolierten Kupferflachen entlang der Mantellinie zu kontaktieren und damit behandeln zu können. Bei kathodischer Schal¬ tung der Walzen neigen diese des weiteren zur Anlagerung von Verunreini

gungen, die teilweise sehr fest haften. Dadurch wird das gleichmäßige Kontaktieren des Behandlungsgutes weiter erschwert. Handelt es sich bei dem elektrochemischen Verfahren um ein Galvanisierverfahren, so werden die Walzen ebenfalls sehr stark metallisiert, so daß ein kontinuierlicher Dauerbetrieb mit diesem Verfahren nicht möglich ist.

Grundsätzlich ist die Walzenkontaktierung auch dann ungeeignet, wenn die Strukturen nur partiell elektrochemisch behandelt werden sollen. In diesem Falle sind die nicht zu behandelnden Flächen zum Beispiel mit Lötstopplack abgedeckt. Die dann tiefer liegenden zu behandelnden Flächen können von den Kontaktwalzen nicht erreicht werden.

Ein anderes Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung ist aus US-A 51 1 4 558 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung zur Her- Stellung feiner Leiterzüge auf Leiterplatten mit geringem Abstand vonein ^¬ ander beschrieben. Diese Vorrichtung enthält in einer Ausführungsform zur Kontaktierung der Leiterzüge eine Vielzahl von in zwei Ebenen angeordneten Bürstenfasern, die senkrecht zu einer Transportrichtung der Leiterplatten an beiden Seiten der Leiterplatten anliegen. Diese Bürsten sind mit einer Stromquelle verbunden und beim Ätzen der Strukturen aus ganzflächiger Kaschierung anodisch gepolt. Eine Gegenelektrode ist von der Leiterplatten ^¬ ebene aus gesehen jenseits der Bürstenanordnung vorgesehen, die ebenfalls mit der Stromquelle verbunden und in der gezeigten Anordnung kathodisch gepolt ist. Diese Vorrichtung ist jedoch nicht geeignet, mit ausreichend hohen Strömen eine elektrochemische Behandlung der metallischen Flächen an den Leiterplatten durchzuführen, da die Gegenelektrode durch die Bürsten vollständig abgeschirmt wird. Es ist sogar zu vermuten, daß mit dieser Anordnung an den Leiterplatten überhaupt kein elektrischer Strom erzeugt werden kann. Vielmehr spielen sich alle elektrochemischen Prozesse innerhalb eines Spaltes zwischen den Gegenelektroden und den Bürsten ab.

In der weiteren Druckschrift DE 41 23 985 C2 ist eine Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung von Leiterplatten, insbesondere zur elek¬ trolytischen Beschichtung mit Kupfer, offenbart. Zur Lösung des dort beschriebenen Problems, daß sich üblicherweise elektrolytisch abgeschiede- nes Metall an der Kontaktierungstelle zu den Leiterplatten bildet, wird ebenfalls vorgeschlagen, Bürsten zur Kontaktierung der Leiterplatten zu verwenden. Diese werden auf den Rand der Leiterplattenoberflächen aufgesetzt, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Stromquelle und der mit ganzflächigen Metallschichten überzogenen Leiterplatte zu bilden. Allerdings besteht mit dieser Vorrichtung nicht die Möglichkeit, auch elektrisch voneinander isolierte metallische Bereiche auf Leiterplattenober- flachen zu kontaktieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrochemischen Be¬ handeln von elektrisch gegeneinander isolierten elektrisch leitfähigen Bereichen auf Behandungsgut, insbesondere auf Leiterplatten, mittels einer Behandlungsflüssigkeit bereitzustellen. Vor allem sollen das Verfahren und die Vorrichtung dazu geeignet sein, die Leiterplatten in Durchlaufanlagen, in denen die Leiterplatten in horizontaler oder vertikaler Lage gehalten werden, zu behandeln und eine Behandlung von Strukturen, die aus sehr kleinen isolierten Flächen bestehen, und/oder nur eine partielle Behandlung von elektrisch leitfähigen Strukturen zu ermöglichen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfndung betrifft ferner das Problem, daß sich auf Kontaktierelementen bei der elektrolytischen Metallabscheidung das Metall auch auf den Kontak¬ tierelementen niederschlägt, so daß geeignete Maßnahmen getroffen werden müssen, um auch dieses Problem zu losen.

Gelöst werden diese Probleme durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 1 0. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprü¬ chen angegeben.

Mit dem erfindungsmäßen Verfahren und der Vorrichtung kann Behand¬ lungsgut mittels geeigneter Transporteinrichtungen auf einer Transportbahn durch die Vorrichtung befördert werden. Ferner sind weitere geeignete Einrichtungen zum Führen oder Aufnehmen der Behandlungsflüssigkeit vorgesehen, die so angeordnet sind, daß das Gut beim Befördern durch die Vorrichtung mit der Behandlungsflüssigkeit zumindest zeitweise in Kontakt gebracht wird, beispielsweise durch Eintauchen oder Beschwallen. Es werden alle elektrisch gegeneinander isolierten elektrisch leitfähigen Berei¬ che auf dem Behandlungsgut, beispielsweise den Leiterplatten, mit stationä- ren, von einer Stromquelle über elektrische Verbindungen gespeisten

Bürstenelektroden zumindest nacheinander in Kontakt gebracht, so daß an den Bereichen ein elektrisches Potential anliegt, während die Bereiche mit der Behandlungsflüssigkeit in Kontakt stehen. Ferner sind ebenfalls in der Nähe der Transportbahn angeordnete und von der Stromquelle über elek- trische Verbindungen mit umgekehrter Polarität gespeiste Gegenelektroden vorgesehen und so angeordnet, daß ein elektrischer Strom zwischen den Bereichen und den Gegenelektroden fließen kann. Dadurch wird gewähr¬ leistet, daß alle elektrisch leitfähigen Bereiche bei gleichzeitigem Kontakt mit dem flüssigen Behandlungsmittel nacheinander elektrochemisch behandelt werden. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung ist es auch möglich, sehr kleine elektrisch leitfähige Bereiche nur partiell zu behandeln. Ferner ist vorgesehen, bei der elektrochemischen Behandlung auf den Bürstenelek ^¬ troden abgeschiedenes Metall von angelagertem Metall wieder zu befreien.

Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, Leiterplatten in

kontinuierlicher Weise in einer Durchlaufanlage zu behandeln. Hierzu werden die Platten mittels geeigneter Transporteinrichtungen, beispielsweise Walzen oder Rädern, in horizontaler Transportrichtung durch die Anlage befördert und gelangen dabei beispielsweise in ein Bad der Behandlungs- flüssigkeit oder werden durch geeignete Einrichtungen beschwallt oder besprüht. Die Leiterplatten können dabei horizontal oder vertikal gelagert sein. Die Bürstenelektroden und Gegenelektroden zur elektrochemischen Behandlung befinden sich vorzugsweise an beiden Seiten der Transport¬ bahn, d.h. beispielsweise oberhalb und unterhalb der Transportebene. Daher werden die Platten zwischen den Elektroden hindurchbefördert. Die Elek¬ troden können natürlich auch ausschließlich auf einer Seite der Leiterplatten angeordnet sein. Um eine optimale Verteilung der elektrischen Feldlinien in dem Raum zwischen den Elektroden und der Transportbahn zu erreichen, werden die Bürstenelektroden und die Gegenelektroden in der Nähe der Transportbahn in Transportrichtung oder einer anderen Richtung gesehen vorzugsweise abwechselnd angeordnet, so daß die Gegenelektroden zwischen den auf einer Seite des Behandlungsgutes nebeneinanderliegend angeordneten Bürstenelektroden angeordnet sind.

Die Bürsten bestehen aus feindrähtigen, elektrisch leitfähigen Fasern. Sie werden vorzugsweise innerhalb der Behandlungsflüssigkeit unter dem Badspiegel angeordnet und sind bevorzugt in Form von parallel zueinander ausgerichteten Reihen ausgebildet. Diese Reihen können in' einem Winkel größer als Null zur Transportrichtung des Behandlungsgutes, vorzugsweise senkrecht zur Transportrichtung, und parallel zu der vorzugsweise in Form einer Transportebene ausgebildeten Transportbahn angeordnet sein.

Zum Schutz gegen chemische und elektrochemische Angriffe bestehen die Bürsten aus resistenten Werkstoffen wie zum Beispiel Titan, Niob, Tantal, Edelmetallen oder Edelstahl. Die Fasern der Bürste, zum Beispiel mit einem Faserdurchmesser von 0,01 mm, sind sehr elastisch. Sie passen sich der zu

behandelnden Oberfläche sehr gut an. Dies ermöglicht auch die partielle Behandlung von Strukturen, die tiefer liegen als isolierende Schichten neben diesen Bereichen (beispielsweise einem Lötstopplack) . Die Faserbuschel erreichen auch kleinste Flächenbereiche zwischen diesen Isolationen. Die feindrähtigen Fasern verursachen auf den zu behandelnden Oberflächen infolge ihrer Elastizität keine Beschädigungen. In Verbindung mit einer großen Anzahl von Fasern je Bürste ergibt sich bei entsprechender An¬ ordnung von vielen Bürsten quer zur Transportrichtung des Behandlungs¬ gutes eine lange Kontaktzeit der einzelnen Strukturen. Entsprechend lang ist auch die elektrochemische Behandlung. Bei elektrochemischen Prozessen, bei denen kein Metall abgeschieden wird, kann die Kontaktzeit nahezu 1 00 Prozent erreichen, weil die Gegenelektroden dicht neben den Bürsten angeordnet werden können. Das bedeutet, daß jede isolierte Struktur während des Durchlaufes durch das elektrochemische Bad trotz der durch die Gegenetektroden bedingten Abstände der Bürstenelektroden voneinander stets im elektrischen Kontakt mit der Badstromquelle steht. Derartige elektrochemischen Prozesse sind zum Beispiel das elektrolytische Reinigen, Oxidieren, Reduzieren und Ätzen (Entgraten). Je nach eingesetztem Verfah¬ ren werden die Bürsten und über diese das Behandlungsgut anodisch oder kathodisch gepolt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für solche elektrochemischen Prozesse, bei denen Metalle auf dem Behandlungsgut abgeschieden werden. Beispiele hierfür sind das selektive Abscheiden von Kupfer, Gold, Nickel, Zinn sowie Zinn/Blei-, Kupfer/Zinn- und Kupfer/Zink- Legierungen auf strukturierte Leiterplatten. Ferner eignen sich das Verfahren und die Vorrichtung auch zur volladditiven Herstellung von Leiterplatten durch elektrochemische Metallabscheidung, insbesondere durch Kupfer- abscheidung. Bei der elektrolytischen Metallabscheidung sind die Bursten- elektroden kathodisch geschaltet. Dies bedeutet, daß die elektrisch nicht isolierten Oberflächenbereiche der Bürsten, wie auch das Behandlungsgut

selbst, galvanisiert werden. Daher müssen sie von Zeit zu Zeit entmetalli- siert werden. Zur weitgehenden Vermeidung der Fasergalvanisierung kann jede Einzelfaser wie ein isolierter Feindraht mit einer Isolation versehen sein. Zur Erhaltung der Elastizität der Faser und wegen der geringen Abmessun- gen sind Lackisolationen und resistente Passivschichten aus Oxiden der verwendeten Metalle sowie mittels Elektrotauchlackierung aufgebrachte Schichten besonders geeignet. Nur die kontaktgebende Spitze der Faser ist in diesem Fall von der Isolation nicht bedeckt. Als Anoden können sowohl beim Abscheideprozeß lösliche als auch unlösliche Elektroden verwendet werden. Unlösliche Anoden haben den Vorteil, daß sie sich den konstrukti¬ ven Gegebenheiten der Anlage besser anpassen lassen.

Bei Verfahren, bei denen Metall auf den elektrisch leitfähigen Bereichen abgeschieden wird, müssen die Bürstenelektroden regelmäßig vom Metall wieder befreit werden. In einer Ausführungsform werden die Bürsten aus der Vorrichtung entfernt und in einer separaten Vorrichtung durch che¬ misches oder elektrochemisches Abätzen von angelagertem Metall befreit. Hierzu müssen die Bürstenelektroden so ausgebildet sein, daß sie leicht austauschbar sind. Durch zyklischen Austausch der Bürsten durch von Metall befreite Bürsten und Entmetallisierung der zu regenerierenden Bür¬ sten in getrennten Bädern kann ein fortlaufender Betrieb der Durchlauf¬ anlage aufrechterhalten werden.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die kathodisch polarisierten Bürstenelektroden elektrochemisch in dem Galvanisierbad selbst entmetallisiert. In diesem Falle wird mit unlöslichen Anoden ge¬ arbeitet. Mindestens zwei in Form von vorzugsweise parallel angeordneten Reihen der Bürstenelektroden sind quer oder in einem beliebigen Winkel zur Transportrichtung der Leiterplatten angeordnet. Vorzugsweise erstrecken sich diese Reihen über die gesamte Breite der Transportbahn bzw. der von dem Behandlungsgut in Anspruch genommenen Breite oder zumindest über

die Breite, die von den elektrisch leitfähigen Bereichen überstrichen wird Zur Entmetalhsierung werden einzelne der Burstenelektroden oder Bürsten elektrodenreihen mittels geeigneter Einrichtungen von den Leiterplattenober flachen abgehoben, indem ein Abstand zwischen den Elektroden und der Transportbahn hergestellt wird, so daß sie zu den Leiterplatten keinen Kontakt mehr haben Dabei werden die Burstenelektroden mittels weiterer geeigneter Einrichtungen zumindest zeitweise elektrisch umgepolt Dadurch wirkt ein Teil der Burstenelektroden beispielsweise beim Metallisieren als kathodische Kontaktierung für die Leiterplatten und der andere Teil als unlösliche Anoden. Des weiteren sind die umgepolten Burstenelektroden in diesem Zustand auch anodisch gegenüber den anderen Bürsten gepolt Die abgehobenen Bürsten werden elektrochemisch entmetalhsiert, die anderen Bürsten führen das Kathodenpotential an die Oberflachen der zu behandeln¬ den Strukturen. Diese Strukturen und die letztgenannten Bürsten werden metallisiert Nach einer vorwählbaren Zeit werden die Schaltzustande der Bürsten gewechselt. Die metallisierten Bürsten werden als Anoden geschal¬ tet, und die entmetallisierten Bürsten werden als Kathoden geschaltet Entsprechend wird entmetalhsiert und metallisiert. Das beschriebene Wech¬ selspiel der Bürsten kann abwechselnd mit vielen Burstenreihen in der Anlage erfolgen, so daß eine lange effektive kathodische Kontaktierzeit erzielt wird.

Die abgeschiedene Metallmenge auf den Leiterplattenoberflächen muß in dem Bad fortlaufend ergänzt werden. Dies geschieht mit bekannten Mitteln und Methoden, zum Beispiel durch Zugabe von Metallsalzen

In einer weiteren Verfahrensvariante können die Burstenelektroden auch mittels eines Entmetallisierungssubstrats, vorzugsweise in Form einer Platte, die ebenso wie das Behandlungsgut auf der Transportbahn durch die Anlage transportiert wird, von angelagertem Metall befreit werden Diejeni¬ gen Bürstenelektroden oder Burstenelektrodenreihen, an denen diese Platte

vorbeitransportiert wird, werden durch geeignete Einrichtungen individuell von der Plattenoberflache abgehoben und durch Umpolen anodisch geschal tet Zur Steuerung dieses Ablaufes dient eine weitere Einrichtung, mit der der Transport des Substrats in der Vorrichtung verfolgt werden kann Je nach dem jeweiligen Ort, an dem sich das Substrat befindet, werden die Einrichtungen zum Abheben und Umpolen der Burstenelektroden angesteu¬ ert Die Platte selbst ist vorzugsweise kathodisch geschaltet. Auf ihr wird das von den Bürsten elektrolytisch abgelöste Metall abgeschieden. Wahrend eine Stromquelle zur Metallisierung der Leiterplatten dient und mit den Burstenelektroden verbunden ist, die elektrischen Kontakt zu den Leiter¬ platten haben, kann eine weitere Stromquelle zur Entmetallisierung der umgepolten und von den Leiterplatten abgehobenen Burstenelektroden vorgesehen sein. Dadurch kann der Strom für die Entmetallisierung un¬ abhängig vom Entmetalhsierungsstrom eingestellt werden Insbesondere kann an den umgepolten Bürstenelektroden eine höhere Stromdichte eingestellt werden als an den Burstenelektroden, die mit den Leiterplatten in Kontakt stehen.

Die Burstenelektroden müssen dagegen nicht von der Transportebene abgehoben werden, wenn das Entmetallisierungssubstrat mit einem Dia¬ phragma überzogen ist, das einen elektrischen Kurzschluß der Badstrom¬ quelle verhindert. Auch in diesem Fall werden diejenigen Burstenelektroden, die vorzugsweise in Form von Reihen ausgebildet sind, zum Entfernen von angelagertem Metall vom Behandlungsgut, insbesondere den Leiterplatten, elektrisch umgepolt, an denen das Entmetallisierungssubstrat vorbeitrans¬ portiert wird.

Vorzugsweise kann das Entmetallisierungssubstrat auf einer Endlosbahn in der Vorrichtung befordert werden. Auf einem Teil der Bahn dient das Substrat zur Entmetallisierung der Burstenelektroden in der angegebenen Weise. Auf einem anderen Teil der Bahn, vorzugsweise auf dem Ruckweg

zum Ausgangspunkt des ersten Teils der Bahn, wird das Entmetallisierungs substrat selbst wieder entweder chemisch oder elektrochemisch von dem abgeschiedenen Metall befreit, indem es in ein geeignetes Entmetalhsie rungsbad, gegebenenfalls mit weiteren Elektroden zur elektrochemischen Entmetallisierung, eintaucht

Anhand der schematischen Figuren 1 bis 3 werden das Verfahren und die Vorrichtung erläutert.

Figur 1 . Vorrichtung mit austauschbarer Burstenleiste mit da zwischenliegender Gegenelektrode, Figur 2 Vorrichtung mit beweglicher Burstenelektrodenanord- nung zur Metallisierung und Entmetallisierung in der

Galvanisierzelle; Figur 3- Vorrichtung mit beweglicher Burstenelektrodenanord- nung und Entmetallisierungsplatte

In Figur 1 befinden sich auf der Leiterplatte 1 beidseitig Strukturen 2, die elektrochemisch behandelt, hier galvanisiert, werden sollen. Die Strukturen sind elektrisch leitfahig. Sie können zum Beispiel durch Atzen entstanden sein und haben keine elektrische Verbindung untereinander Somit ist ein Kontaktieren der Strukturen an einer einzigen Stelle der Leiterplatte, wie es von den bekannten Verfahren zur Leiterplattenherstellung her üblich ist, nicht möglich. Zur Kontaktierung der Strukturen 2 in der vorliegenden Vorrichtung dienen die metallischen Fasern 3 der Bürsten 4 Die Fasern 3 liegen auf den zu behandelnden Oberflachen der Strukturen 2 leicht auf Sie stellen somit zusammen mit den Leitungen 6 die elektrische Verbindung von den Oberflachen über die Bürsten 4 zur Badstromquelle 7 her Der andere Pol der Badstromquelle 7 ist mit der Gegenelektrode 8 verbunden Diese Elektrode befindet sich elektrisch isoliert zwischen den Bürsten 4 Die aktive Elektrodenflache 9 befindet sich in der Nahe der elektrisch kontaktierten

Strukturen 2. In Figur 1 ist die Badstromquelle 7 so gepolt dargestellt, daß sich die Vorrichtung zum Beispiel zum elektrochemischen Entmetalhsieren der Leiterplatten eignet. Von Zeit zu Zeit ist die Gegenelektrode 8 zu entmetalhsieren. Dies kann durch zyklischen Elektrodenaustausch erfolgen, indem die Elektroden der Vorrichtung entnommen und in einer separaten Vorrichtung entmetalhsiert werden. Beim elektrochemischen Reduzieren ohne gelöstes Metall in der Behandlungslösung entfallt der Austausch der Bürsten, weil auf ihnen nichts abgeschieden wird.

In Figur 2 sind die Bürsten 10, 1 1 , 1 2, 1 3 beweglich angeordnet. Jeweils zwei Bürsten werden von einer Wippe 1 4 getragen. Die vorzugsweise stromgeregelte Badstromquelle 7 ist hier für die Bürsten 1 0 und 1 2 so gepolt, wie es zum Galvanisieren nötig ist. Die Bürsten 1 0 und 1 2 haben über den Umschalter 1 5 daher kathodisches Potential. Über sie werden die Strukturen 2 auf der Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Die durch die Wippe 1 4 abgehobenen Bürsten 1 1 und 1 3 sind über den Umschalter 1 5 anodisch gepolt. Sie wirken als Anoden. Zugleich werden sie entmetalhsiert, wenn sie zuvor galvanisiert wurden. Zur Fokusierung des Metalhsierungs- und Ent- metallisierungsvorganges auf die Leiterplatte und auf die Fasern der Bürsten befindet sich zwischen jeweils zwei Bürsten eine Trennwand 1 6, die elektrisch isolierend wirkt, so daß ein direkter Stromfluß zwischen den unterschiedlich gepolten Bürstenelektroden weitgehend verhindert wird.

Nach Abschluß der Entmetallisierung der Bürsten 1 1 und 1 3 werden diese mittels der Wippen 14 an die Leiterplattenoberfläche gebracht, wahrend gleichzeitig die Bürsten 10 und 1 2 von der Oberflache abgehoben werden Die Polarität der Bürsten ändert sich dabei entsprechend der Darstellung. In der Praxis können die Bürsten vorzugsweise in geringerem Abstand an¬ geordnet werden, als es in Figur 2 dargestellt ist. Das Heben und Senken der Bürsten kann auch mit anderen mechanischen Mitteln erfolgen. Es beschrankt sich nicht auf Wippen. Das Umschalten der Polaritäten der

Bürsten ist auch mit elektronischen Schaltern realisierbar Die von Durch laufanlagen bekannten Transportwalzen oder -rader 1 7 sind nur in Figur 2 dargestellt Derartige Transportorgane können auch in den Vorrichtungen der Figuren 1 und 3 eingesetzt werden, um die Leiterplatten entlang der durch den dargestellten Pfeil gekennzeichneten Transportrichtung durch die Vorrichtung zu befordern. Darüber hinaus können Walzen auch dazu genutzt werden, um oberhalb der Transportebene befindliche Behandlungsflussigkeit am Einlauf in die und am Auslauf aus der Vorrichtung daran zu hindern auszutreten

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungform der Erfindung gezeigt In Durch¬ laufrichtung des Behandlungsgutes sind abwechselnd Anoden 20 und Bürsten 21 angeordnet. Sie erstrecken sich quer zur Transportrichtung, die mit dem Pfeil 22 angedeutet ist, über die gesamte Anlage, so daß alle auf den Leiterplatten vorhandenen Strukturen an den Bürsten- und Gegenelek¬ troden vorbeibefordert werden. Die Burstenelektroden 21 sind beweglich Sie können durch einen nicht dargestellten Antrieb individuell von der zu behandelnden Leiterplatte 23 beziehungsweise von einer metallischen Entmetallisierungsplatte 24 abgehoben werden. Über der durchlaufenden Platte 24 sind die Bürsten 21 abgehoben Auf der Leiterplatte 23 aufliegen de Fasern der Bürsten stellen die elektrische Verbindung von den zu be handelnden Strukturen über Leitungen 25 zum Umschalter 26 her. Über ihn ist der Minuspol der Badstromquelle 27 momentan mit den galvanisierenden Bürsten verbunden. Der Galvanisierstrom wird automatisch entsprechend der gewählten Stromdichte in Abhängigkeit von der Anzahl der jeweils kathodisch geschalteten Bürsten eingestellt. Hierzu werden das Behand¬ lungsgut, die Leiterplatte 23 beziehungsweise die Leiterplatten vom Steue ^¬ rungssystem der Durchlaufanlage verfolgt. Das Zu- und Abschalten der Bürsten geschieht individuell in zeitlich richtiger Reihenfolge. Die Bürsten können in analoger Weise so, wie es in der Patentschrift DE 39 39 681 C2 zum Schalten von Anoden in Durchlaufanlagen beschrieben ist, geschaltet

werden. Hinsichtlich der Art und der Durchfuhrung dieser Steuerung wird auf diese Druckschrift verwiesen.

Die Anoden 20 sind vorzugsweise unlöslich. Das im Elektrolyten geloste Metall wird nicht nur auf den Strukturen der Leiterplatte 23, sondern auch auf den Fasern beziehungsweise Faserspitzen der Bürsten abgeschieden Sie müssen von Zeit zu Zeit entmetalhsiert werden. In Figur 3 ist der Übergang von der Metallisierung zur Entmetallisierung dargestellt. Zur Entmetalhsie rung werden die Bürsten 21 angehoben und zugleich über Umschalter 26 an ein anodisches Potential gelegt. Zum Entmetalhsieren dient die individuell einstellbare zweite Stromquelle 28. Der Minuspol der Stromquelle 28 ist mit der Entmetallisierungsplatte 24 elektrisch verbunden. Zur Kontaktierung der wie die Leiterplatten durch die Anlage zu transportierenden Entmetalhsie- rungsplatten 24 dienen Schleifkontakte 29 oder Klammern, wie sie von horizontalen Galvanisier-Durchlaufanlagen bekannt sind.

Auf den Entmetalhsierungsplatten 24 scheidet sich das Metall, das sich auf den Fasern der Bürsten befindet, nieder Die Bürsten arbeiten praktisch bis zur vollständigen Metallablosung als lösliche Anoden, die zur Metallauflo- sung eine um etwa 0,8 Volt geringere Badspannung als unlösliche Anoden erfordern. Daraus ergibt sich, daß die unlöslichen Anoden 20 wegen des für sie zu niedrigen Potentiales nicht anspringen und keinen Galvanisierstrom fuhren. Nach vollständiger Ablösung des Metalles von den Fasern stellen diese ebenfalls unlösliche Anoden dar. Der Anodenstrom sinkt dann auf Werte von etwa Null ab. Dieser Umstand kann zur Einleitung der Um¬ steuerung der Bürsten genutzt werden. Werden lösliche Anoden 20 verwen¬ det, so ist es zweckmäßig, diese elektrisch mittels eines nicht gezeichneten Schalters vom positiven Potential der Schiene 30 zu trennen, wenn in diesem Bereich gerade entmetalhsiert wird

Die Entmetallisierungsplatte 24 und die Schleifkontakte 29 oder Klammern können im Rucklauf zur Anlagenbeschickung chemisch oder elektroche misch entmetalhsiert werden Die Platten können auch einer anderweitigen Metallruckgewinnung zugeführt werden

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann auf das Abheben der Bürsten 21 beim Entmetalhsieren verzichtet werden. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses der Badstromquelle 28 wird die Entmetallisierungsplatte 24 allseitig mit einem dünnen, elektrisch nichtleitenden Diaphragma bespannt Ausgenommen hiervon sind nur die seitlichen Bereiche zur Kontaktierung der Platte Diese Bereiche werden von den Bürsten nicht erfaßt Das Diaphragma kann ein chemisch resistentes Tuch sein Geeignet hierfür ist zum Beispiel ein Gewebe aus Polypropylen Die anodisch geschalteten Bürsten werden über das Diaphragma entmetalhsiert Der Eπtmetalhsie rungsprozeß ist wegen des besonders geringen Anoden-/Kathodenabstandes hochwirksam. Dies erlaubt es, die Lange der momentanen Entmetallisie rungsstrecke im Vergleich zur Metalhsierungsstrecke kurz zu halten Die mit dem Diaphragma bespannten Entmetalhsierungsplatten werden ebenfalls durch das Diaphragma hindurch in einem separaten Teil der Transportbahn entmetalhsiert. Vorzugsweise kann diese Entmetallisierung auch elektroche ^¬ misch durchgeführt werden

Zur beidseitigen Behandlung der Leiterplatten kann auch die Vorrichtung der Figur 3 spiegelbildlich aufgebaut sein.