專(zhuān)利名稱(chēng)：輸送式電鍍線及電解金屬電鍍工件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電解金屬電鍍(electrolytically metal plating)工件的輸送式電鍍線(conveyorized plating line)，且涉及一種在輸送式電鍍線中電解金屬電鍍工件的方法。
現(xiàn)有技術(shù)德國(guó)專(zhuān)利DE 36 24 481 A1描述了一種這種類(lèi)型的輸送式電鍍線。將帶有陽(yáng)極與充當(dāng)陰極的工件的電解池放置在一個(gè)槽內(nèi)。電解液盛放在一個(gè)存儲(chǔ)槽內(nèi)，并通過(guò)泵輸送至工作區(qū)域。所述傳輸部件是夾鉗。在工作區(qū)域內(nèi)，布置在一條傳動(dòng)帶上的環(huán)形回轉(zhuǎn)夾鉗執(zhí)行電流供給及輸送印刷電路板和印刷電路箔的功能。
在其它電鍍線中，通過(guò)動(dòng)接觸輪將電流供給工件。該接觸輪也可以用來(lái)通過(guò)電鍍線來(lái)輸送工件。德國(guó)專(zhuān)利DE 32 36 545 A1描述了這種帶有接觸輪的電鍍線。
水平輸送式電鍍線也是已知的，其中，利用夾鉗該工件垂直懸在回轉(zhuǎn)傳輸裝置之上(美國(guó)專(zhuān)利No.3,643,670)。
因?yàn)橹恍枰苌俚牟僮?，已知的電鍍線具有能高效生產(chǎn)印刷電路板的優(yōu)勢(shì)。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在印刷電路板中形成的孔中，在這種電鍍線中電解沉積在印刷電路板的孔的孔壁上的銅層中有空洞形成。當(dāng)采用例如用于制造這些印刷電路板的連續(xù)累積(sequential build-up)技術(shù)對(duì)印刷電路板的整個(gè)外表面進(jìn)行電解鍍銅時(shí)，空洞也以同樣的方式出現(xiàn)。采用這種技術(shù)，首先在印刷電路板材料的無(wú)銅層的外側(cè)非電解鍍上一薄層銅，隨后對(duì)如此獲得的銅層進(jìn)行電解加固。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是在電鍍線上制造工件，更確切地說(shuō)是制造印刷電路板及其他電路載體，而電解金屬層中不會(huì)出現(xiàn)這種空洞。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電解金屬電鍍的輸送式電鍍線，以及根據(jù)權(quán)利要求14所述的輸送式電鍍線上電解金屬電鍍的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。從屬權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的輸送式電鍍線用于工件(機(jī)件)的電解金屬電鍍，該工件更確切地說(shuō)是印刷電路板及其他電路載體，譬如混合集成電路載體，更具體地說(shuō)是多芯片模塊。在電鍍線中，通過(guò)適當(dāng)?shù)妮斔脱b置，可以將工件一個(gè)接一個(gè)地輸送，更具體地是沿水平方向傳輸，且優(yōu)選是沿水平傳輸面(或者也可能沿垂直傳輸面)。該電鍍線設(shè)置有使工件在通過(guò)電鍍線輸送的過(guò)程中與一種電解液接觸的裝置。此外，連同至少一個(gè)電流供給(電流源)一起，提供至少一個(gè)用于工件的電接觸設(shè)備，以及優(yōu)選，優(yōu)選布置為與輸送軌道基本平行的陽(yáng)極。
當(dāng)用于工件的電解金屬電鍍的輸送式電鍍線處于工作中時(shí)，通過(guò)輸送裝置將所述工件送入輸送它們的電鍍線，更具體地是沿傳輸?shù)乃椒较騺?lái)輸送，然后再度離開(kāi)電鍍線。當(dāng)通過(guò)所述電鍍線被輸送時(shí)，所述工件與一電解液接觸，并且通過(guò)至少一個(gè)電接觸部件連接到一個(gè)電流源。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)正在通過(guò)電鍍線輸送的相鄰(在電鍍線中彼此緊隨)工件之間會(huì)產(chǎn)生電壓(電位差)。當(dāng)提供用于降低、更確切地是最小化所述電壓的裝置時(shí)，這種輸送式電鍍線就適合于防止在電解金屬電鍍過(guò)程中形成所述空洞。
下述本發(fā)明的說(shuō)明中將僅以印刷電路板為參考。然而，本發(fā)明同樣適合適宜用這種輸送式電鍍線來(lái)加工的其他電路載體和其他工件。在這個(gè)范圍內(nèi)的，更一般性的術(shù)語(yǔ)“工件”可以在本說(shuō)明書(shū)中替代術(shù)語(yǔ)“印刷電路板”。
例如，印刷電路板可以通過(guò)例如夾鉗或接觸輪等的裝置來(lái)置于電接觸狀態(tài)。這些電接觸部件也能夠通過(guò)電鍍線來(lái)同時(shí)輸送印刷電路板。印刷電路板與陰極相連接，以便電鍍。
當(dāng)印刷電路板進(jìn)入這樣的輸送式電鍍線的一個(gè)加工臺(tái)時(shí)，它們將通過(guò)四個(gè)不同的區(qū)域A區(qū)將印刷電路板送入無(wú)電解液介質(zhì)中的電鍍線。印刷電路板通常順次而快速地進(jìn)入電鍍線，彼此之間間隔一小段距離。沿輸送方向來(lái)看，相鄰印刷電路板之間的典型間隔約為10mm。
B區(qū)印刷電路板將經(jīng)過(guò)例如隔斷墻中提供的入口狹縫，密封滾軸或其他密封裝置，到達(dá)電解液(入口區(qū))。在該區(qū)中，印刷電路板的表面可發(fā)生電解反應(yīng)。
C區(qū)印刷電路板被置于電接觸狀態(tài)，并連接到一個(gè)電鍍電流源(過(guò)渡區(qū))的一個(gè)電極。
D區(qū)印刷電路板到達(dá)陽(yáng)極區(qū)(加工區(qū))。在該處與陽(yáng)極共同形成電解池，以用于想要做的處理。
試驗(yàn)顯示，在傳統(tǒng)的輸送式電鍍線中，印刷電路板的銅質(zhì)表面在入口區(qū)受到電化腐蝕，這種情況較為不利，在該區(qū)中，印刷電路板已經(jīng)與電解液接觸，但沒(méi)有被置于電連接狀態(tài)，且還沒(méi)有到達(dá)陽(yáng)極區(qū)。在目前所用的所有電解液中，都可觀察到這種腐蝕侵害，而且這幾乎與陽(yáng)極的類(lèi)型無(wú)關(guān)。當(dāng)所用的銅質(zhì)層很薄時(shí)，該侵害尤為不利。在印刷電路板的一些區(qū)中，電鍍所必需的銅質(zhì)層完全溶解。因而可能在生產(chǎn)中產(chǎn)生廢料。
可以在一個(gè)接著另一個(gè)輸送的電路板之間觀察到這種效應(yīng)。試驗(yàn)顯示，一塊印刷電路板的邊緣區(qū)與一塊相鄰電路板的邊緣區(qū)的關(guān)系導(dǎo)致在所述相鄰電路板之間產(chǎn)生一個(gè)干擾電位差。因而，在B區(qū)至D區(qū)中，可在兩塊相鄰電路板之間形成一個(gè)具有不同電解池電壓的局部電解池。
因此，兩塊相鄰印刷電路板其中一塊的陽(yáng)極極化邊緣區(qū)域受到電化腐蝕，腐蝕率基本上是電解池電壓、相鄰電路板之間的間隔以及印刷電路板加工時(shí)間，即電路板的傳輸速度的函數(shù)。電場(chǎng)的峰值效應(yīng)使得該電路板邊緣區(qū)的邊沿將比該邊緣區(qū)的平面區(qū)腐蝕得更多。這種邊沿在印刷電路板上形成諸如通孔和盲孔的入口。
在電解電鍍之前，通過(guò)一種外部無(wú)電流的化學(xué)(非電鍍)方法給這些鉆孔鍍上金屬層，并且因此使其具有導(dǎo)電性。與電解金屬電鍍相比，這些化學(xué)金屬電鍍方法在技術(shù)上復(fù)雜而且昂貴。有人設(shè)法在化學(xué)金屬電鍍中只使用很薄的層?；瘜W(xué)鍍銅的典型層厚是例如0.2μm。印刷電路板表面的基底金屬層通常厚得多，例如有5-17μm厚。這些層在電鍍線的入口區(qū)內(nèi)暴露于電化腐蝕侵害時(shí)沒(méi)有危險(xiǎn)。然而，使用SBU技術(shù)沉積在整個(gè)表面上的薄化學(xué)銅質(zhì)鍍層至少在B區(qū)與C區(qū)也同樣受到該腐蝕侵害的影響。并不是在印刷電路板到達(dá)實(shí)際電解池的D區(qū)之前，印刷電路板就被完全電鍍。通常，印刷電路板在該區(qū)中不被腐蝕。
在更加詳細(xì)地參考

圖1和2之后，這里將描述在現(xiàn)有技術(shù)的電鍍線中實(shí)施電鍍工藝的情況，這將在之后用于解釋本發(fā)明的操作。
圖1是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的輸送式電鍍線前部的橫截面示意圖；圖2是根據(jù)圖1的視圖，表示了相鄰電路板之間的電壓降。
圖1示出了一種輸送式電鍍線的一個(gè)電鍍槽1，其電解區(qū)2充滿一種電解液，在電鍍線上通過(guò)密封滾軸3和密封壁4來(lái)匯集該電解液。通過(guò)傳輸滾軸8，印刷電路板5、6、7沿箭頭所示的傳輸方向輸送至輸送式電鍍線并且通過(guò)此處。輸入的印刷電路板5、6、7到達(dá)密封滾軸3的區(qū)域的電解區(qū)2的。在第一接觸部件9處，電路板5、6、7通過(guò)一個(gè)金屬觸頭第一次被置于與該圖右上方空白處示出的電鍍電流源的負(fù)極電連接。向印刷電路板5、6、7供應(yīng)電鍍電流的另外的電接觸部件16沿輸送軌道排列。
數(shù)字10標(biāo)示出用于向印刷電路板5、6、7的表面輸送電解液的部件。這種輸送部件可以是例如流量噴嘴、噴射管或噴霧嘴。數(shù)字11進(jìn)一步標(biāo)示出陽(yáng)極，該陽(yáng)極在本例中基本上布置得與傳輸印刷電路板5、6、7的輸送軌道平行，并且其至少延伸至輸送軌道的整個(gè)寬度。所用陽(yáng)極11可以是常規(guī)的陽(yáng)極箱，該陽(yáng)極箱帶有用于沉積銅的諸如銅球的可溶性陽(yáng)極材料，或者可以是由鈦、特種鋼或另外材料制成的不可溶性陽(yáng)極。
根據(jù)圖1，印刷電路板5在電鍍線上處于最遠(yuǎn)的位置，它處在電解液輸送部件10(例如流量噴嘴)的區(qū)內(nèi)，以及陽(yáng)極11的區(qū)內(nèi)。電鍍線的該區(qū)稱(chēng)為D區(qū)(加工區(qū))。在D區(qū)內(nèi)，印刷電路板5被完全置于電接觸狀態(tài)。同時(shí)，該印刷電路板5完全處在由該印刷電路板5以及陽(yáng)極11形成的電解池內(nèi)。電路板5的整個(gè)表面都被電鍍，既在一外側(cè)，也在另一外側(cè)上被電鍍，因?yàn)樵谟∷㈦娐钒?的輸送軌道的兩側(cè)都提供了陽(yáng)極11。
在C區(qū)(過(guò)渡區(qū))中，印刷電路板6已經(jīng)通過(guò)接觸部件9和16被置于電接觸狀態(tài)。然而因?yàn)樵搮^(qū)沒(méi)有陽(yáng)極11，所以在該區(qū)中流到該印刷電路板6上的電鍍電流無(wú)效。
在B區(qū)(入口區(qū))中，印刷電路板6同樣已經(jīng)通過(guò)接觸部件9被置于電接觸狀態(tài)，且其運(yùn)行如同在C區(qū)中的一樣。
與之相比，印刷電路板7的前部已經(jīng)處在電解區(qū)2中的B區(qū)內(nèi)，但還沒(méi)有象印刷電路板6一樣被置于電接觸狀態(tài)。
在A區(qū)中沒(méi)有電解液。該區(qū)沒(méi)有電解作用。
當(dāng)印刷電路板5、6、7被輸送經(jīng)過(guò)所述各區(qū)時(shí)，不同的電位將施加到所述電路板上。這種差異將分別在相鄰的印刷電路板5和6之間以及印刷電路板6和7之間產(chǎn)生電壓(電位差)。也就是說(shuō)，在兩塊與電解液接觸的相應(yīng)印刷電路板間將形成局部電解池。這些局部電解池的電壓是上述產(chǎn)生的電壓，不同局部的該電壓可能不同。
圖2示出在這種電鍍線中產(chǎn)生的電位差。
在這個(gè)例子中，第一印刷電路板5的邊緣區(qū)12與第二印刷電路板6的邊緣區(qū)13相鄰。兩塊印刷電路板5和6之間的間隔例如達(dá)到約10mm。在分隔這兩塊印刷電路板的距離上，同時(shí)也在印刷電路板6和7之間的距離上產(chǎn)生電壓U(s)。這些電壓U(s)沿印刷電路板5、6、7在輸送式電鍍線中所覆蓋的距離s而變化。該電壓U(s)在上述B區(qū)與C區(qū)中尤為不同。
B區(qū)內(nèi)電解區(qū)2中的電解液在印刷電路板7與陽(yáng)極11之間建立起微弱的導(dǎo)電連接。作為其結(jié)果，在印刷電路板7的邊緣區(qū)15形成一個(gè)陽(yáng)極電位，該電路板7的一部分位于B區(qū)內(nèi)。與之相比，印刷電路板6已經(jīng)通過(guò)第一接觸部件9和一個(gè)附加的電接觸部件16被置于低阻抗電接觸狀態(tài)。作為其結(jié)果，該印刷電路板6接近于地電位，即大約在0伏特。這導(dǎo)致在印刷電路板6和7之間將產(chǎn)生電壓U(s)。與地電位相比，電路板7的邊緣區(qū)15的電位為正。這將導(dǎo)致印刷電路板7的陽(yáng)極區(qū)被電化學(xué)腐蝕。
當(dāng)電路板經(jīng)過(guò)密封或隔斷墻4且經(jīng)過(guò)密封滾軸3時(shí)，相鄰電路板6和7之間的電壓U(s)最開(kāi)始很小，并且等于例如約50毫伏。該電壓隨著印刷電路板7在電鍍線上的輸送而增加，直到所述電路板7到達(dá)第一接觸部件9，在該處電壓值達(dá)到約500毫伏。印刷電路板7的腐蝕率也逐步增加。
在C區(qū)中，相鄰的印刷電路板5和6通過(guò)接觸部件9和16被置于低阻抗電接觸狀態(tài)。作為其結(jié)果，這兩塊電路板5和6之間的電壓U(s)在電鍍線的該區(qū)內(nèi)趨于零。因此，在印刷電路板5的邊緣區(qū)12和印刷電路板6的邊緣區(qū)13，金屬很難被電化學(xué)腐蝕。
相比較而言，在B區(qū)中的腐蝕侵害非常嚴(yán)重，這可能導(dǎo)致在輸送式電鍍線的電解處理中產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。因此，電路板在接觸部件9和16處是怎樣被置于電接觸狀態(tài)的，就變得無(wú)關(guān)緊要。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在通過(guò)滾軸、輪子或夾鉗等類(lèi)似物來(lái)建立接觸時(shí)，將發(fā)生干擾腐蝕侵害。
因此，輸送式電鍍線中每對(duì)相鄰印刷電路板中的一塊形成由這兩塊電路板形成的電解池的陽(yáng)極，且另一塊形成陰極。該對(duì)電路板的陽(yáng)極被電化學(xué)腐蝕，也就是說(shuō)，去除最上層金屬層。該層是上文所述利用一種外部無(wú)電流的化學(xué)方法已經(jīng)沉積的金屬鍍銅層。腐蝕侵害將導(dǎo)致印刷電路板邊緣區(qū)的化學(xué)銅質(zhì)層中形成局部空洞。本發(fā)明的一個(gè)目的就是為了避免這種情況。
這一目的的解決方法是減少/最小化電鍍線上相鄰印刷電路板之間的電壓，目標(biāo)是達(dá)到0伏電壓U(s)。
實(shí)施方式在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，因此，輸送式電鍍線在印刷電路板進(jìn)入電鍍線的入口區(qū)中至少提供有一個(gè)保護(hù)電極，原則上，也可以在印刷電路板退出電鍍線的出口區(qū)中提供一個(gè)保護(hù)電極，以便減少或最小化同樣產(chǎn)生在該區(qū)域中的電位差的干擾作用。該保護(hù)電極用來(lái)減少或最小化電鍍線上相鄰印刷電路板之間電壓。優(yōu)選，該保護(hù)電極電連接到地電位(0伏)。以這樣的方式在輸送式電鍍線中布置該保護(hù)電極，使其實(shí)質(zhì)上將入口區(qū)與印刷電路板的加工區(qū)分界。印刷電路板的加工區(qū)是容納陽(yáng)極的區(qū)域。過(guò)渡區(qū)位于入口區(qū)與加工區(qū)之間。在該過(guò)渡區(qū)中，工件盡管尚未到達(dá)陽(yáng)極區(qū)，但是可能已經(jīng)被置于電接觸狀態(tài)。
布置在該區(qū)中的保護(hù)電極將一個(gè)特定陰極電位施加給恰好處于該區(qū)內(nèi)的印刷電路板，所以相對(duì)于前一電路板而言，所述電壓降低或被最小化了。更具體地，該保護(hù)電極布置在B區(qū)與C區(qū)之間的過(guò)渡區(qū)，且從傳輸方向來(lái)看，優(yōu)選直接位于用于印刷電路板的第一電接觸部件之前(印刷電路板在B區(qū)內(nèi)首次被置于電接觸狀態(tài))。
在電鍍線中，優(yōu)選以這樣一種方式來(lái)布置該保護(hù)電極，使該保護(hù)電極在印刷電路板通過(guò)電鍍線傳輸時(shí)不接觸這些電路板。因此可以避免對(duì)印刷電路板的損害。此外，在這種情況下，保護(hù)電極沒(méi)有磨損，因而幾乎無(wú)需維護(hù)。
與陽(yáng)極相反，該保護(hù)電極是陰極極化，并且為了這個(gè)目的，可以連接到電流源的負(fù)極。其結(jié)果是，從傳輸方向來(lái)看，電解區(qū)中位于保護(hù)電極前的區(qū)域(B區(qū))被有效地與處理區(qū)相隔離，同時(shí)B區(qū)中的電位可以通過(guò)保護(hù)電極的陰極電位進(jìn)行調(diào)節(jié)。
為更好地調(diào)節(jié)電解區(qū)中B區(qū)保護(hù)電極的陰極電位，可通過(guò)至少一個(gè)限制電阻器將保護(hù)電極連接到用于電解金屬電鍍的電流源的負(fù)極。若所述限制電阻器是可調(diào)節(jié)的，則B區(qū)中的陰極電位甚至可以更精確地調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)限制電阻器不僅意味著校準(zhǔn)所述電阻元件，并且意味著選擇一個(gè)具有適當(dāng)?shù)碾娮柚档南拗齐娮杵鳌＿@能更具體地夠使得在B區(qū)和C區(qū)中的印刷電路板的電位更加均衡。
通過(guò)選擇保護(hù)電極的數(shù)目、外形、空間排列和/或尺寸，可以進(jìn)一步均衡保護(hù)電極區(qū)中從一塊印刷電路板到另一塊電路板的陰極電位，從而進(jìn)一步降低或最小化相鄰印刷電路板之間電壓。
更具體地，保護(hù)電極可以用一種對(duì)所用的化學(xué)品也有抵抗力的導(dǎo)電材料在制成。
最小化相鄰印刷電路板之間電壓的另一種可能性在于，向相應(yīng)接觸部件，更具體地說(shuō)是在過(guò)渡區(qū)(C區(qū))與D區(qū)的第一區(qū)中，提供一個(gè)比接下來(lái)的D區(qū)中的接觸部件所帶的電壓更低的電壓。為了這個(gè)目的，更具體地，在相應(yīng)的一個(gè)接觸部件和電鍍電流源的負(fù)極之間連接一個(gè)電阻。例如，可以在從該電流源到該接觸部件的電流供給線路上并聯(lián)這些補(bǔ)償電阻器。也可以在通向接觸點(diǎn)的電流通路上的接觸部件之間串聯(lián)該補(bǔ)償電阻器。更具體地，在并聯(lián)情況下，優(yōu)選這些補(bǔ)償電阻器的電阻值隨各接觸點(diǎn)而變化。
其結(jié)果是，可以調(diào)節(jié)接觸部件的電位。由于這些補(bǔ)償電阻器的電阻值的可調(diào)性，也就是說(shuō)其尺寸可增大或減小，接觸部件的電位甚至可以更加精確地調(diào)節(jié)，從而可以降低或最小化相鄰印刷電路板之間電壓。通過(guò)調(diào)整一個(gè)補(bǔ)償電阻器的電阻值不僅意味著校準(zhǔn)一個(gè)電阻器元件，而且意味著選擇一個(gè)具有適當(dāng)?shù)碾娮柚档难a(bǔ)償電阻器。
通常，輸送式電鍍線上配備有多個(gè)接觸部件，例如，一排夾鉗，從傳輸方向來(lái)看，它們以間隔的關(guān)系一個(gè)接一個(gè)地布置在一個(gè)由滾軸支撐的環(huán)行回轉(zhuǎn)帶上，并且該夾鉗夾持住印刷電路板，或者是若干個(gè)接觸滾軸，它們也是以間隔的關(guān)系一個(gè)接一個(gè)地來(lái)布置，并且沿印刷電路板的邊沿滾動(dòng)，或者是若干個(gè)接觸滾軸，從傳輸?shù)姆较騺?lái)看，它們也是以間隔的關(guān)系一個(gè)接一個(gè)地來(lái)布置，并且在印刷電路板上滾動(dòng)。
在這種情況下，可以將一個(gè)補(bǔ)償電阻器分配給過(guò)渡區(qū)內(nèi)的相應(yīng)的一個(gè)接觸部件，優(yōu)選，該相應(yīng)的補(bǔ)償電阻器串聯(lián)在并聯(lián)的相鄰接觸部件之間的電流供給路線上。在這種情況下，不同的補(bǔ)償電阻器的尺寸可以調(diào)節(jié)。作為其結(jié)果，分配給單個(gè)接觸部件的補(bǔ)償電阻器內(nèi)的電壓降可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)。因此，通過(guò)至少一個(gè)補(bǔ)償電阻器，相鄰印刷電路板之間的電壓可以進(jìn)一步最小化，從而印刷電路板的陰極電位可以被校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)，同時(shí)考慮到輸送式電鍍線的不同幾何情況以及不同格局與印刷電路板的其它參數(shù)，諸如銅質(zhì)覆層厚度、電路圖案(即將電鍍金屬的區(qū)域大小)和鍍金屬的類(lèi)型(可能考慮到在印刷電路板的表面上將發(fā)現(xiàn)的其他金屬)。
在提供至少兩個(gè)帶有電補(bǔ)償電阻器的接觸部件的情況下，可以進(jìn)一步證明有利于調(diào)節(jié)(或選擇)補(bǔ)償電阻器，從而，從傳輸方向上來(lái)看，分配給第一接觸部件的補(bǔ)償電阻器內(nèi)的電壓降最大。作為其結(jié)果，通常產(chǎn)生在從C區(qū)到D區(qū)的過(guò)渡區(qū)內(nèi)分離的電路板之間的電位差被最小化。
在一個(gè)尤為有利的實(shí)施例中，電流源通過(guò)電流線路并通過(guò)一個(gè)滑動(dòng)接觸軌道或通過(guò)電刷電連接到用于工件的電接觸部件，該電流通路在電鍍線的入口區(qū)附近被分成彼此電絕緣的段，即在面向入口區(qū)的電流通路的末端，更具體地是在C區(qū)，一個(gè)補(bǔ)償電阻器和一個(gè)接觸部件被分配給離散段中的相應(yīng)的一段。因此可以獲得一個(gè)串聯(lián)連接，其中，即使多個(gè)離散電阻值同等地高，所述接觸部件上的電壓在朝著過(guò)渡區(qū)A的方向上穩(wěn)步降低。
優(yōu)選是在電鍍線上的過(guò)度區(qū)內(nèi)以及位于處理區(qū)的開(kāi)始處，但不在處理區(qū)的其余區(qū)內(nèi)，所述補(bǔ)償電阻器被分配給接觸元件，或分配給接觸軌道段。
通常，在通過(guò)電鍍線輸送印刷電路板時(shí)，通過(guò)引導(dǎo)其進(jìn)入充滿電解液的電解區(qū)，使該印刷電路板在電解區(qū)內(nèi)與電解液接觸。為了這個(gè)目的，印刷電路板進(jìn)入電解液積聚的區(qū)域，且一旦其被輸送穿過(guò)電鍍線即離開(kāi)所述區(qū)域。通常，為了這個(gè)目的在印刷電路板的入口與出口處配備有密封裝置，以便將電解液保留于電解區(qū)內(nèi)。這種類(lèi)型的密封裝置是例如槽壁上相當(dāng)狹窄的狹縫，印刷電路板經(jīng)過(guò)該狹縫出入所述槽，以及緊挨著布置在所述狹縫后面的密封滾軸。這種密封滾軸將電解區(qū)密封，而與外部區(qū)域隔開(kāi)，并且在很大程度上阻止電解液泄漏出電解區(qū)。通常，該密封滾軸緊密地一個(gè)疊放在另一個(gè)之上，而且僅被通過(guò)該密封滾軸的印刷電路板推開(kāi)。
圖3到圖5用來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖3是一種根據(jù)本發(fā)明具有一個(gè)保護(hù)電極的電鍍線前區(qū)的橫截面示意圖，而且示出了隨之能夠獲得的相鄰印刷電路板之間電位差的降低或最小化；圖4是一種采用一種附加發(fā)明方法的電鍍線前區(qū)的橫截面示意圖，而且示出了隨之能夠獲得的電位差的均衡化；
圖5是一種電鍍線前區(qū)的橫截面示意圖，其中保護(hù)電極通過(guò)補(bǔ)償電阻器與一個(gè)電流源連接，同時(shí)該補(bǔ)償電阻器也作為限制電阻器。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一種輸送式電鍍線的前區(qū)具有用于存放于電解區(qū)2的電解液的一個(gè)槽1。印刷電路板5、6、7通過(guò)固定傳輸滾軸8在電鍍線上輸送。它們經(jīng)過(guò)密封墻4中而且在密封滾軸3之間的一個(gè)入口狹縫，進(jìn)入電鍍線。所選密封墻4中的狹縫應(yīng)該盡可能狹窄，以使電解液的泄漏降到最低。密封滾軸3進(jìn)一步將電解區(qū)2密封，而與外面的區(qū)域隔開(kāi)，從而僅有少量的電解液能夠泄漏到外面的區(qū)域。輸入的印刷電路板5、6、7將兩個(gè)密封滾軸3之中靠上的一個(gè)抬起以進(jìn)入電解區(qū)2。印刷電路板5、6、7緊鄰著順序通過(guò)電鍍線來(lái)輸送。兩塊印刷電路板之間的間隔為例如大約10mm。
為努力避免印刷電路板5、6、7上的金屬層受到腐蝕侵害，如圖3所示根據(jù)本發(fā)明在電解區(qū)2的B區(qū)內(nèi)至少安裝一個(gè)保護(hù)電極17、18。優(yōu)選，這種保護(hù)電極17、18布置在輸送印刷電路板5、6、7的傳輸路徑的上側(cè)和下側(cè)。保護(hù)電極17、18是由抗化學(xué)腐蝕材料制成并且至少該保護(hù)電極的表面部分導(dǎo)電。某些特種鋼、鈦或其他抗酸、導(dǎo)電的材料比較適合充當(dāng)這種材料。
當(dāng)B區(qū)內(nèi)的印刷電路板5、6、7正在電鍍線上傳輸時(shí)，上、下保護(hù)電極17、18使得印刷電路板5、6、7在通過(guò)接觸部件9、16電連接到電流源之前處于陰極電位，這樣一來(lái)電路板就處在0伏地電位。
為了這個(gè)目的，所述印刷電路板5、6、7按照一個(gè)箭頭所示出的方向通過(guò)電鍍線來(lái)輸送。在圖3所示的瞬態(tài)圖中，印刷電路板5已被輸送到電鍍線的最遠(yuǎn)處，而且已經(jīng)通過(guò)接觸部件16被置于電接觸狀態(tài)。相比較而言，印刷電路板7只有其前區(qū)在電解區(qū)2內(nèi)。該印刷電路板7的后區(qū)仍處在電鍍線的外部區(qū)域。已經(jīng)進(jìn)入電鍍線的印刷電路板6位于兩塊電路板5和7之間并且是在B區(qū)和C區(qū)內(nèi)。該印刷電路板6的中心區(qū)通過(guò)接觸部件9已經(jīng)被置于電接觸狀態(tài)，而且其前區(qū)是通過(guò)接觸部件16被置于電接觸狀態(tài)。所述印刷電路板6也剛剛要通過(guò)保護(hù)電極17、18。
所述保護(hù)電極17、18與該圖右上方空白處所示電流源的地電位電接觸。
在保護(hù)電極17、18與所述電流源間的電連接當(dāng)中，裝有限制電阻器19、20，保護(hù)電極17、18的陰極電位可通過(guò)所述電阻器的電阻值來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
當(dāng)限制電阻器19、20具有約等于0ohm的電阻值時(shí)，保護(hù)電極17、18的作用最大。此時(shí)，保護(hù)電極17、18的陰極極化如此之高使得印刷電路板6和7之間電壓U(s)的極性發(fā)生反轉(zhuǎn)。在這種情況下，印刷電路板7相對(duì)于印刷電路板6處在陰極電位，從而在這兩塊印刷電路板之間形成一個(gè)電解池。在這種情況下，相對(duì)于印刷電路板7的邊緣區(qū)15，印刷電路板6的邊緣區(qū)14被陽(yáng)極極化。因此，在這種情況下存在印刷電路板6被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)插入限制電阻器19、20并且通過(guò)適當(dāng)調(diào)整這些補(bǔ)償電阻器的值，或者通過(guò)適當(dāng)選擇具有合適的電阻值的限制電阻器，和/或通過(guò)減少保護(hù)電極17、18的有效表面，可以避免這種過(guò)度補(bǔ)償。在這種情況下，限制電阻器由電解質(zhì)形成。優(yōu)選，限制電阻器19、20的值設(shè)置在從10到100毫歐姆的范圍內(nèi)。其尺寸使得保護(hù)電極17、18的電位產(chǎn)生一個(gè)約等于U(s)的電壓降，以伏特為單位，而且與印刷電路板6和7之間的電壓U(s)相反，從而均衡了印刷電路板6和7的電位。
如果只利用兩個(gè)保護(hù)電極17或18其中的一個(gè)，陰極電位也被均衡，盡管這種作用更小。
用這種方法配備的輸送式電鍍線使得這些恰巧處于B區(qū)內(nèi)的印刷電路板可以免受腐蝕侵害。
一旦印刷電路板6在第一接觸部件9處被首次置于低阻抗電接觸并且進(jìn)入C區(qū)，則沒(méi)有電鍍電流流向印刷電路板6，因?yàn)樵撚∷㈦娐钒?仍然在B區(qū)內(nèi)并且還沒(méi)有到達(dá)陽(yáng)極11的區(qū)域。因此，僅有微小電流流經(jīng)接觸部件9。在接觸部件9處沿路徑s方向的電壓降較小。
已經(jīng)到達(dá)D區(qū)的印刷電路板5的情況則不同。在此，經(jīng)過(guò)接觸部件16的電流較大。在這些接觸部件16處的電壓降也相應(yīng)較高。在印刷電路板5和6的邊緣區(qū)12和13之間建立起一個(gè)電壓U(s)。相對(duì)于印刷電路板16的邊緣區(qū)域13，印刷電路板5的邊緣區(qū)12被正極化。因此，邊緣區(qū)12在C區(qū)內(nèi)被電化學(xué)腐蝕。
這種腐蝕侵害可以通過(guò)參考圖4來(lái)描述的措施加以避免。分配給接觸9、16的補(bǔ)償電阻器21插入所述接觸部件9、16的電流通路。所述補(bǔ)償電阻器21由R1、R2和R3來(lái)表示。補(bǔ)償電阻器21的數(shù)量取決于局部的條件，更具體地是取決于C區(qū)和D區(qū)中接觸部件9、16的數(shù)量。這里，補(bǔ)償電阻器R1、R2和R3串聯(lián)連接。通過(guò)在每一個(gè)接觸部件9、16的電流通路上插入一個(gè)補(bǔ)償電阻器21，并且通過(guò)為每一個(gè)電阻器選擇適宜的電阻值可獲得同樣的效果。
確定補(bǔ)償電阻器21的大小，使得根據(jù)流經(jīng)接觸部件9、16的電鍍電流(在C區(qū)仍較小)而產(chǎn)生的電壓降大致等于分配給D區(qū)中接觸部件16的補(bǔ)償電阻器21處所產(chǎn)生的電壓降。結(jié)果，印刷電路板5和6之間的電壓U(s)在該區(qū)也很低。因此，在該區(qū)也不會(huì)發(fā)生腐蝕侵害。在常規(guī)電鍍線上，R1、R2、R3的補(bǔ)償電阻值的范圍介于約100毫歐姆和約1毫歐姆之間。因?yàn)榻?jīng)過(guò)接觸部件9、16的電流增加了，所以優(yōu)選，有效補(bǔ)償電阻值沿著印刷電路板5、6、7的傳輸方向減小。
最后，圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中可以不再需要根據(jù)圖4的實(shí)施例中所用的限制電阻器19和20。因而使一個(gè)更簡(jiǎn)單的電鍍線結(jié)構(gòu)成為可能。為了容許在本例中也可以調(diào)節(jié)保護(hù)電極17、18的陰極電位，檢測(cè)根據(jù)圖4的電鍍線所示出的補(bǔ)償電阻器21之間的一個(gè)適宜的電位。此連接試驗(yàn)示出，補(bǔ)償電阻器21的大小變化如此微小，以致于實(shí)際上始終能夠找到一個(gè)合適的連接點(diǎn)來(lái)使相應(yīng)的保護(hù)電極17、18中的一個(gè)置于電接觸狀態(tài)，以便于將保護(hù)電極17、18的陰極電位調(diào)節(jié)到一個(gè)可以使相鄰印刷電路板之間，更具體地是在電鍍線的入口區(qū)的相鄰電路板之間的電壓降為0的數(shù)值。
在本例中，檢測(cè)所述補(bǔ)償電阻器R1和R2之間的保護(hù)電極17、18的電位。例如當(dāng)保護(hù)電極連接在電阻器R1和R2之間，如果電壓過(guò)低，則能夠如圖5中虛線所示在R2和R3之間建立連接。
至于其它的、在這里沒(méi)有更加詳細(xì)描述的圖5中裝置的特點(diǎn)，與圖3和圖4所示的相應(yīng)裝置的特點(diǎn)相一致。
所有產(chǎn)生在離散區(qū)的補(bǔ)償措施的電位與電壓降隨著電流密度的增加而增加，并且反之亦然。由于更大的電流密度需要更強(qiáng)的補(bǔ)償措施，所以本發(fā)明幾乎與所用的電流密度無(wú)關(guān)。
本發(fā)明在提供無(wú)磨損電鍍線元件時(shí)尤為有利。只使用無(wú)源元件，更具體地，不使用滑動(dòng)接觸，以避免印刷電路板之間的干擾電壓。
令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)陰極保護(hù)電極只被最小程度地金屬電鍍。一種具有輕微化學(xué)腐蝕性的電解液足以防止保護(hù)電極被鍍金屬。如果沒(méi)有起到防止的作用，則通過(guò)在保護(hù)電極17與陽(yáng)極11之間，或者在保護(hù)電極18與陽(yáng)極11之間安裝一塊具有不導(dǎo)電表面的隔板來(lái)有效地防止保護(hù)電極17被金屬電鍍，該隔板的一側(cè)始于印刷電路板附近，且另一側(cè)止于槽液面(bath level)或槽底。在這種情況下，本發(fā)明的方法完全無(wú)須維護(hù)。
應(yīng)該理解，在這里描述的例子和實(shí)施例只是用于說(shuō)明的目的，而且根據(jù)這些例子和實(shí)施例的各種修改和變化以及本申請(qǐng)案所述的特征的結(jié)合將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員具有啟發(fā)性，并且將被包括在所述發(fā)明的精神及范圍之內(nèi)，以及包括在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。上述所有公開(kāi)案、專(zhuān)利案及專(zhuān)利申請(qǐng)案是以引用的方式并入本文中。
圖中數(shù)字符號(hào)說(shuō)明1電鍍槽2電解區(qū)3密封滾軸4密封壁5、6、7 印刷電路板8傳輸滾軸9接觸部件10 輸送電解液的部件(例如流量噴嘴)11 陽(yáng)極12 印刷電路板5的邊緣區(qū)13、14 印刷電路板6的邊緣區(qū)
15 印刷電路板7的邊緣區(qū)16 接觸部件17 上保護(hù)電極18 下保護(hù)電極19 保護(hù)電極17的限制電阻器20 保護(hù)電極18的限制電阻器21 接觸部件9、16的補(bǔ)償電阻器U(s) 印刷電路板兩個(gè)邊緣區(qū)之間的電壓s印刷電路板5、6、7通過(guò)輸送式電鍍線傳輸?shù)穆窂?br> 權(quán)利要求
1.一種用于電解地金屬電鍍工件的輸送式電鍍線，其中提供裝置(17、18、21)用于降低建立在通過(guò)所述電鍍線輸送的相鄰工件(5、6、7)之間的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的輸送式電鍍線，其中所述裝置至少是一個(gè)配備在電鍍線中工件(5、6、7)入口區(qū)的保護(hù)電極(17、18)。
3.如權(quán)利要求2所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)基本上將入口區(qū)與其中布置有陽(yáng)極(11)的工件(5、6、7)加工區(qū)分界。
4.如權(quán)利要求2和3其中之一所述的輸送式電鍍線，其中以這樣的方式布置所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)，使得工件(5、6、7)在電鍍線上輸送時(shí)所述保護(hù)電極不觸及這些工件。
5.如權(quán)利要求2到4其中之一所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)相對(duì)于陽(yáng)極(11)可被陰極極化。
6.如權(quán)利要求2到5其中之一所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)通過(guò)至少一個(gè)限制電阻器(19、20)連接到一個(gè)用于電解金屬電鍍的電流源。
7.如權(quán)利要求6所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)限制電阻器(19、20)是可調(diào)節(jié)的。
8.如權(quán)利要求2到7其中之一所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)的數(shù)量、外形、空間安排和/或大小，是為了減小電鍍線上相鄰工件(5、6、7)之間電壓來(lái)確定。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的輸送式電鍍線，其中至少配備一個(gè)提供流向所述工件(5、6、7)的電流的電流源，其中配備有用于所述工件(5、6、7)的電接觸部件(9、16)，并且其中在從所述電流源通往所述接觸部件(9、16)的電流通路上至少配備一個(gè)電補(bǔ)償電阻器(21)。
10.如權(quán)利要求9所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)電流源通過(guò)電流線和一個(gè)接觸軌道或接觸刷電連接到用于所述工件(5、6、7)的所述電接觸部件(9、16)，至少一個(gè)電補(bǔ)償電阻器串聯(lián)安裝在所述電鍍線的入口區(qū)附近，并且所述接觸部件與所述至少一個(gè)補(bǔ)償電阻器的任意一端連接。
11.如權(quán)利要求9和10其中之一所述的輸送式電鍍線，其中所述至少一個(gè)補(bǔ)償電阻器(21)是可調(diào)節(jié)的。
12.如權(quán)利要求9到11其中之一所述的輸送式電鍍線，其中，如果配備至少兩個(gè)接觸部件(9、16)，則補(bǔ)償電阻器(21)的可調(diào)方式使得從傳輸方向上來(lái)看分配給第一個(gè)接觸部件(9)的補(bǔ)償電阻器(21)上的電壓降最大。
13.如上述權(quán)利要求之一所述的輸送式電鍍線，其中，為了使工件(5、6、7)在電鍍線上輸送時(shí)接觸電解液，提供了一個(gè)電解液積蓄的空間，工件(5、6、7)可進(jìn)入此空間，而且工件(5、6、7)一旦被輸送通過(guò)所述電鍍線即可再度退出此空間。
14.一種用于在輸送式電鍍線中電解金屬電鍍工件的方法，包括輸送工件至電鍍線、通過(guò)該電鍍線來(lái)輸送工件并使工件再度退出所述電鍍線、以及降低在電鍍線上輸送時(shí)建立在相鄰工件(5、6、7)之間的電壓。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中通過(guò)配備在電鍍線中的至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)來(lái)降低電鍍線中相鄰工件(5、6、7)之間的電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中基于所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)基本上將電鍍線中的入口區(qū)與其中布置有陽(yáng)極(11)的區(qū)域分界的事實(shí)，通過(guò)所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)來(lái)降低所述電壓。
17.如權(quán)利要求15和16其中之一所述的方法，其中以這樣的方式在電鍍線中布置至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)，使得工件(5、6、7)在電鍍線上輸送時(shí)所述保護(hù)電極不觸及所述工件。
18.如權(quán)利要求15到17其中之一所述的方法，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)連接到一個(gè)提供流向工件(5、6、7)的電流的電流源的負(fù)極。
19.如權(quán)利要求15到18其中之一所述的方法，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)的電位可以通過(guò)至少一個(gè)電連接到所述電流源負(fù)極的限制電阻器(19、20)來(lái)進(jìn)行陰極調(diào)節(jié)。
20.如權(quán)利要求15到19其中之一所述的方法，其中所述至少一個(gè)保護(hù)電極(17、18)的數(shù)量、外形、空間安排和/或大小是為了所述電壓的降低來(lái)確定。
21.如權(quán)利要求14到20其中之一所述的方法，其中，電鍍線中相鄰工件(5、6、7)之間的電壓通過(guò)至少一個(gè)補(bǔ)償電阻器(21)來(lái)分別調(diào)節(jié)，所述補(bǔ)償電阻器分配給用于所述工件(5、6、7)的所述接觸部件(9、16)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中以使相鄰工件(5、6、7)之間的電壓最小化的方式來(lái)調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)補(bǔ)償電阻器(21)的電阻。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，如果至少配備二個(gè)接觸部件(9、16)，以這樣的方式來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電阻器(21)，使得從傳輸方向上來(lái)看分配給第一個(gè)接觸部件(9)的補(bǔ)償電阻器(21)上的電壓降最大。
24.如權(quán)利要求14到23其中之一所述的方法，其中當(dāng)工件(5、6、7)在電鍍線上輸送時(shí)所述工件與電解液接觸，通過(guò)使所述工件進(jìn)入一個(gè)積蓄電解液的區(qū)域，并且一旦電路板已經(jīng)被輸送通過(guò)電鍍線即退出該區(qū)域來(lái)使所述工件通過(guò)所述電鍍線。
全文摘要
為避免印刷電路板的孔中的金屬層中出現(xiàn)空洞，提供了一種輸送式電鍍線及一種電解金屬電鍍印刷電路板的方法，提供了一種措施用來(lái)將建立在通過(guò)電鍍線傳輸?shù)南噜徲∷㈦娐钒逯g的電壓降低。
文檔編號(hào)C25D17/00GK1643186SQ03807253
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者伊高·荷貝爾 申請(qǐng)人:埃托特克德國(guó)有限公司