專利名稱：用于電解處理相互分開的板材塊和箔材塊的可導(dǎo)電表面的方法和裝置以及該方法的應(yīng)用的制作方法
說明本發(fā)明涉及一種用于電解處理相互分開的板材塊和箔材塊的可導(dǎo)電表面的方法和裝置以及該方法的應(yīng)用，特別是用于制造印制電路板和導(dǎo)電薄片。
為了生產(chǎn)印制電路板和導(dǎo)電薄片使用電鍍工藝，以沉積金屬或進(jìn)行其它電解處理，例如金屬蝕刻。多年來為此使用所謂的連續(xù)式設(shè)備，材料被沿水平方向輸送通過這些設(shè)備，并且在輸送過程中與處理液接觸。
例如在DE 36 234 481 A1中對這種連續(xù)式設(shè)備進(jìn)行了描述。該設(shè)備具有陽極、用于向待鍍層的印制電路板供應(yīng)電流的裝置及輸送裝置。輸送裝置作為一列連續(xù)回轉(zhuǎn)的受驅(qū)動(dòng)夾子構(gòu)成，它們牢固夾住印制電路板的側(cè)向邊緣并沿輸送方向移動(dòng)。電流通過這些夾子供應(yīng)給印制電路板。為此，這些夾子通過電刷裝置供給電流。
在DE 32 36 545 C3中公開了印制電路板在連續(xù)式設(shè)備內(nèi)的另一種電接觸及輸送方式。在這種情況下使用接觸輪代替夾子，這些輪在移動(dòng)的印制電路板上滾動(dòng)并且以此方式產(chǎn)生與印制電路板的電接觸。
為了能夠?qū)⒂袝r(shí)出現(xiàn)的大的金屬化電流傳送給印制電路板，這兩種設(shè)備的構(gòu)造很復(fù)雜。對于極高的金屬化電流仍然沒有令人滿意的解決方法，因?yàn)樵瓌t上在接觸件(夾子、接觸輪)上產(chǎn)生接觸電阻，因此接觸點(diǎn)有時(shí)會(huì)因電流而變熱使接觸的金屬表面可能受損。這種缺點(diǎn)特別是出現(xiàn)在這種情況下，即待處理材料如在印制電路板和導(dǎo)電薄片中一樣，在一個(gè)絕緣的核心層上具有一個(gè)非常薄的導(dǎo)電層，其大多用銅制成。該薄的層在使用足夠大的電流時(shí)容易被“燒穿”。DE 36 32 545C3的裝置還有另外的缺點(diǎn)金屬也會(huì)沉積在接觸輪上，并且運(yùn)動(dòng)表面上的金屬層會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生問題。只有拆去接觸輪然后除去沉積的金屬層才能解決該問題。
該裝置的一個(gè)根本性缺點(diǎn)在于，只能對整體面積的導(dǎo)電表面進(jìn)行電解處理，而不能處理互相電絕緣的結(jié)構(gòu)。
作為對于后一個(gè)問題的一種解決方法，在WO 97/37062 A1中給出一種用于對印制電路板上的相互電絕緣的區(qū)域進(jìn)行電化學(xué)處理的方法。為此，被帶動(dòng)與處理溶液接觸的印制電路板連續(xù)地與靜止的刷式電極接觸，這些電極由一個(gè)電流源供電，因而能在各個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上作用一個(gè)電位。在最好用金屬絲構(gòu)成的這些電刷與安置在電刷之間的陽極之間作用一個(gè)電位。
該裝置的缺點(diǎn)在于，電刷在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)完全被金屬覆蓋，因?yàn)榇蠹s90％的金屬沉積在電刷上而僅有10％的金屬沉積在待金屬化的區(qū)域上。因此必須僅在短暫的工作時(shí)間之后就再對電刷進(jìn)行清除金屬。為此，電刷必須再次被從裝置上拆下并被清除金屬，或者設(shè)置復(fù)雜地構(gòu)成的裝置，借助這些裝置通過使待再生電刷電化學(xué)極性反轉(zhuǎn)使電刷上的金屬被去除。此外，電刷尖容易損壞印制電路板上的細(xì)微結(jié)構(gòu)。在此，電刷材料同樣磨損很快，脫落下細(xì)微的顆粒，它們進(jìn)入電解液內(nèi)并在金屬化過程中造成故障。特別是在待金屬化的結(jié)構(gòu)極小時(shí)，例如寬度或長度為0.1mm，必須使用具有極細(xì)金屬絲的電刷。這種電刷磨損得特別快。來自磨損電刷的顆粒進(jìn)入電解液內(nèi)并且然后進(jìn)入印制電路板的孔內(nèi)，造成明顯干擾。
在另外的用于使印制電路板材料上的電絕緣結(jié)構(gòu)金屬化的已知方法中，使用了無電流的金屬化過程。但這些方法緩慢、難以實(shí)行并且費(fèi)用昂貴，因?yàn)楹挠么罅康幕瘜W(xué)物質(zhì)。所使用的物質(zhì)經(jīng)常是對環(huán)境有害的。因此為處理這些物質(zhì)需要更大的費(fèi)用。此外，不能保證只有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)被金屬化。在這種情況下經(jīng)常能觀察到金屬也沉積在位于其間的電絕緣表面上，從而導(dǎo)致產(chǎn)生廢品。
已知用于電解蝕刻、酸洗和使金屬帶及金屬絲金屬化的方法，其中不與金屬帶和金屬絲電接觸在EP 0 093 681 B1中描述了一種用于連續(xù)涂覆用鋁鎳合金制成的金屬絲、管及其它半成品的方法。在此方法中，首先將半成品輸送至一個(gè)第一電解浴容器內(nèi)，然后送至一個(gè)第二電解浴容器內(nèi)。該半成品在該第一電解浴容器內(nèi)被引導(dǎo)經(jīng)過一個(gè)負(fù)極化電極，在該第二電解浴容器內(nèi)被引導(dǎo)經(jīng)過一個(gè)正極化電極。一個(gè)金屬化電解浴處于這些電解浴容器內(nèi)。由于該半成品可導(dǎo)電并且同時(shí)與兩種金屬化電解液接觸，因此與一個(gè)電源連接的這兩個(gè)電極之間的電路是封閉的。相對于第一電解浴容器內(nèi)的負(fù)極化電極，該半成品被陽極化。相對于第二電解浴容器內(nèi)的正極化電極，該半成品被陰極化，因而可以在那里沉積金屬。
在EP 0 838 542 A1中描述了一種用于電解酸洗金屬帶、特別是優(yōu)質(zhì)鋼帶、用鈦、鋁或鎳制成的帶的方法，其中在金屬帶與電極之間沒有導(dǎo)電接觸的情況下電流通過電解液。電極與金屬帶相對安置并且被陰極化或陽極化。
在EP 0 395 542 A1中描述了一種用于對用石墨、鋁或其合金制成的基體連續(xù)涂鍍金屬的方法，該基體被引導(dǎo)先后通過兩個(gè)容器，這兩個(gè)容器相互連接并且容納一個(gè)活化電解浴或金屬化電解浴，其中一個(gè)陰極安置在第一容器內(nèi)，一個(gè)陽極安置在第二容器內(nèi)。利用該方法可以將桿、管、線、帶及其它半成品作為基體進(jìn)行涂鍍。
最后，在日本專利摘要C-315，1985年11月20日，第9卷，第293號(hào)，JP60-135600A中公開一種裝置，其用于電解處理鋼帶。為此，該鋼帶在相反極性的電極之間被引導(dǎo)通過電解槽。為了避免在相對安置的相反極性電極之間產(chǎn)生電流，在鋼帶被引導(dǎo)的平面內(nèi)，在電極之間設(shè)置屏蔽板。
因此，本發(fā)明要解決的問題是，避免已知電解處理方法中的缺點(diǎn)，特別是找出一種裝置及方法，借助它們可以低成本地連續(xù)電解處理互相分開的板材塊和箔材塊的可導(dǎo)電表面，特別是用于制造印制電路板和導(dǎo)電薄片，同時(shí)要保證設(shè)備成本低并且該方法能夠以足夠的效率實(shí)施。該方法及裝置特別是應(yīng)適合于電解處理被電絕緣的金屬結(jié)構(gòu)。
該問題通過權(quán)利要求1所述的方法、權(quán)利要求15、16和18所述的該方法的應(yīng)用以及權(quán)利要求19所述的裝置來解決。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明方法及裝置用于電解處理互相分開的板材塊和箔材塊的可導(dǎo)電表面，特別是用于制造印制電路板和導(dǎo)電薄片，其中這些導(dǎo)電表面不直接電接觸。因此，既可以處理材料塊上的大面積區(qū)域，也可以處理互相電絕緣的結(jié)構(gòu)區(qū)域。既可以處理印制電路板的外部區(qū)域，也可以處理印制電路板內(nèi)的孔壁。
為了實(shí)施本發(fā)明方法，材料塊被輸送通過處理設(shè)備并且在此與處理液接觸。一種可能是，沿水平輸送方向輸送材料塊。在這種情況下輸送平面可以豎直直立，也可以水平定向。這種安置在所謂的連續(xù)式設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備例如常用于制造印制電路板和導(dǎo)電薄片。為此，材料塊借助印制電路板技術(shù)中的已知裝置被輸送，例如借助滾子或輥。
本發(fā)明裝置具有以下特點(diǎn)a.至少一個(gè)用于使材料塊與處理液接觸的裝置，例如一個(gè)處理容器，材料塊可被導(dǎo)入其中，或者合適的噴嘴，借助它們可將液體輸送到材料表面上；b.用于輸送相互分開的材料塊通過處理設(shè)備的合適的輸送裝置，優(yōu)選在一個(gè)輸送平面內(nèi)沿水平輸送方向輸送，例如滾子、輥或其它固定元件如夾子；c.至少一個(gè)電極裝置，其分別由至少一個(gè)陰極化電極和至少一個(gè)陽極化電極組成，其中該至少一個(gè)陰極化電極和至少一個(gè)陽極化電極可與處理液接觸；這些電極可以為了對材料塊進(jìn)行單面處理而只安置在輸送線的一側(cè)，或者也可以為了進(jìn)行雙面處理而安置在兩側(cè)；一個(gè)電極裝置的電極被定向在輸送平面的一側(cè)；d.至少一個(gè)絕緣壁，其位于電極裝置內(nèi)的相反極性電極之間；e.至少一個(gè)電流/電壓源，其與電極裝置電連接以產(chǎn)生一個(gè)通過電極裝置的電極的電流，其中可使用一個(gè)電流整流器或一個(gè)可比較的電流/電壓源或一個(gè)用于產(chǎn)生單極或雙極電流脈沖的電流/電壓源作為所述電流/電壓源。
為了實(shí)施本發(fā)明方法，材料塊在被輸送通過處理設(shè)備期間與處理液接觸并且被引導(dǎo)從至少一個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過，所述電極裝置分別由至少一個(gè)陰極化電極和至少一個(gè)陽極化電極組成。這些陰極化和陽極化電極也與處理液接觸并且與一個(gè)電流/電壓源連接，這樣，當(dāng)材料塊上的一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域同時(shí)與這兩個(gè)電極相面對時(shí)，一方面在陰極化電極與該區(qū)域之間流過一個(gè)電流，另一方面在陽極化電極與材料塊上的同一導(dǎo)電區(qū)域之間流過一個(gè)電流。一個(gè)電極裝置的電極這樣安置，使它們定向于材料塊的一側(cè)。在電極之間安置至少一個(gè)絕緣壁。
如果希望對材料塊進(jìn)行雙面處理，電極必須安置在材料的兩側(cè)。在單面處理的情況下將電極安置在材料的一側(cè)就已足夠。
這些電極例如與一個(gè)電流整流器電連接。如果使用多個(gè)電極裝置，可以將所有電極裝置與同一個(gè)電流整流器連接。但在一定條件下將各個(gè)電極裝置各自分別與一個(gè)電流整流器連接也可以是有利的。這些電流整流器可以作為電流源或作為電壓源運(yùn)行。在處理互相電絕緣的結(jié)構(gòu)時(shí)，電流整流器優(yōu)選為電壓調(diào)節(jié)式，在處理整體表面上的層時(shí)優(yōu)選為電流調(diào)節(jié)式。
由于材料塊上的同時(shí)與陰極化電極及陽極化電極相對的表面區(qū)域上的待處理導(dǎo)電層而存在一種可導(dǎo)電的連接，由此，這些表面區(qū)域相對于這些電極分別被陽極化及陰極化。因此，在這些位置上發(fā)生電化學(xué)過程。為了在材料塊內(nèi)產(chǎn)生電流，材料塊的電接觸并非必須要求的。這些材料塊起到中間導(dǎo)體的作用。一個(gè)電極和材料塊上的與該電極相對的表面區(qū)域可以被看作為分電解池。該分電解池的兩個(gè)電極中的一個(gè)由材料塊本身構(gòu)成，另一個(gè)由電極裝置的電極構(gòu)成。由于材料塊與一個(gè)陰極化電極和一個(gè)陽極化電極相對安置，由此得到由兩個(gè)此類型分電解池組成的串聯(lián)電路，這些分電解池由一個(gè)電流/電壓源、例如一個(gè)電流整流器供電。
與已知的用于印制電路板技術(shù)中的方法及裝置相比較，本發(fā)明方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)為，用于在待處理材料塊內(nèi)產(chǎn)生電流的設(shè)備成本遠(yuǎn)比已知方法及裝置低得多。在這種情況下不需要設(shè)置任何接觸元件。材料塊被無接觸地極化。因此可以非常經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行特別是層厚小的金屬沉積。此外，這種安置能夠非常簡單地實(shí)施。
因此，本發(fā)明方法及裝置能夠以低成本實(shí)現(xiàn)特別是互相電絕緣的金屬島(結(jié)構(gòu))的電解處理。
相對于過去所提出的印制電路板技術(shù)中以刷式裝置金屬化互相絕緣安置的金屬島的方法，本發(fā)明方法及裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，只有少量金屬無益地沉積在陰極化電極上。必須再從陰極化電極上去除金屬的周期在從幾天到幾周的范圍內(nèi)。此外，不存在這樣的問題，即電刷裝置在與待金屬化的表面接觸時(shí)發(fā)生磨損，磨屑將處理液污染。
由于一個(gè)電極裝置的相反極性的電極被相互屏蔽使得基本上沒有電流能直接在這些電極間流過，因此，相對于已知方法及裝置，本方法的效率提高數(shù)倍，因?yàn)殡娊庑蚀蟠筇岣?。只有根?jù)本發(fā)明在電極裝置的相反極性電極之間安置絕緣壁，才能在電絕緣的結(jié)構(gòu)上也達(dá)到凈效率，其手段是，電極間的間距根據(jù)待處理結(jié)構(gòu)的大小調(diào)整，其中保持了本方法的充分的效率在結(jié)構(gòu)小的情況下要求小的間距；在結(jié)構(gòu)較大的情況下該間距也可以較大。在此，通過絕緣壁阻止了相反極性電極間的直接電流(短路電流)，并且同樣阻止了從一個(gè)電極到待處理基體上與另一電極相對的區(qū)域的直接電流，或者相反。
也有利的是，可以將極大電流無困難地傳送至待處理的材料塊上而不會(huì)使材料塊的導(dǎo)電表面層過熱和受損或完全損壞，因?yàn)椴恍枰魏谓佑|裝置。印制電路板材料和導(dǎo)電薄片材料大多具有處于外部的金屬復(fù)合層，它們具有例如約18μm的厚度。近來為了制造非常復(fù)雜的電子電路也使用具有薄得多的金屬外層的材料，例如層厚約為0.5μm。這樣的層在傳統(tǒng)接觸技術(shù)中很容易“燒穿”，而在本發(fā)明方法中不存在這種危險(xiǎn)，因?yàn)樵趯觾?nèi)可形成一種更均勻的電流分布。通過周圍處理液對待鍍層材料塊的有效冷卻，可以使待處理金屬層內(nèi)的單位電流負(fù)載被調(diào)整得非常高，例如至100A/mm2。
本發(fā)明方法及裝置能用于進(jìn)行任何電解過程電鍍，蝕刻，氧化，還原，清理，電解支持其本身為非電解的過程，如啟動(dòng)一個(gè)無電流的金屬化過程。例如在材料塊表面上也可以產(chǎn)生氣體，即在陰極反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣和/或在陽極反應(yīng)中產(chǎn)生氧氣。也可以使上述各個(gè)過程與其它方法、如金屬化過程或其它電化學(xué)過程同時(shí)進(jìn)行。
本發(fā)明方法及裝置的應(yīng)用領(lǐng)域如下—薄金屬層的沉積；—對結(jié)構(gòu)的選擇性電鍍(島式電鍍)；—將板或薄片內(nèi)金屬制成的表面層從一個(gè)犧牲區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)區(qū)域，例如以便用從犧牲區(qū)獲得的金屬強(qiáng)化表面層；
—通過腐蝕使結(jié)構(gòu)變?。弧ㄟ^腐蝕將整體表面上的層去除和變薄，例如在對印制電路板材料進(jìn)行通孔敷鍍(同時(shí)對鉆孔電解去毛刺)之前從表面上去除數(shù)微米的一層；—對結(jié)構(gòu)的選擇性腐蝕(島式腐蝕)；—大面積或選擇性脈沖腐蝕；借助脈沖電流在大表面上或在小結(jié)構(gòu)上沉積金屬；金屬表面的電解氧化和還原；—通過陽極或陰極反應(yīng)電解清理(例如在電解生成氫氣或氧氣的條件下)；—借助電解支持的腐蝕清理；以及電解支持對其有利的其它過程。
本發(fā)明方法及裝置可以特別好地用于沉積薄金屬層，例如厚度至5μm的層。在使用傳統(tǒng)連續(xù)式設(shè)備時(shí)這種層的沉積很昂貴，因?yàn)檫@些設(shè)備所要求的接觸非常費(fèi)事。
為了進(jìn)行本發(fā)明方法首先提出以下邊界條件—構(gòu)成侍處理材料塊的基礎(chǔ)導(dǎo)電層的材料類型；—鍍層金屬的類型；—電解過程的類型和參數(shù)，例如電流密度；—處理液的成分；—處理裝置的幾何尺寸，例如在輸送方向上的電極空間寬度。
通過優(yōu)化選擇上述參數(shù)的組合可以控制電解處理。例如，通過選擇一定的金屬沉積電解浴能使已沉積的金屬不再被蝕除，因?yàn)樵谶@種情況下金屬溶解過程被阻止。同樣可以通過適當(dāng)選擇腐蝕電解浴達(dá)到，該電解浴內(nèi)的金屬沉積被阻止。
為了進(jìn)行用于腐蝕材料塊上的金屬表面的方法，材料塊被引導(dǎo)首先從至少一個(gè)陽極化電極旁邊經(jīng)過、然后從至少一個(gè)陰極化電極旁邊經(jīng)過。
本發(fā)明方法及裝置能夠用于金屬化整體表面上的金屬層，其中材料塊被引導(dǎo)首先從至少一個(gè)陰極化電極旁邊經(jīng)過、然后從至少一個(gè)陽極化電極旁邊經(jīng)過。同樣，與許多已知方法及裝置相反，可以無困難地在設(shè)置了互相電絕緣的金屬島的材料塊上沉積金屬。為了電解金屬化最好使用具有在電解金屬化過程中不溶解的表面的材料塊。例如可以借助本發(fā)明方法和裝置在印制電路板和導(dǎo)電薄片上形成金屬制成的最終層，如在銅上形成一個(gè)鍍錫層。
本發(fā)明方法及裝置的另一種有利的應(yīng)用是，將印制電路板材料上通常約18μm厚的外置銅層在后續(xù)處理前減薄。例如覆蓋了僅3至5μm厚銅層的印制電路板材料特別適合于制造精細(xì)印制電路。由此降低了印制電路板制造過程中激光鉆孔時(shí)和腐蝕時(shí)的成本。借助本發(fā)明方法及裝置可以無困難地通過金屬化生成這樣的薄銅層。通過腐蝕而從層厚較大的銅層上去除銅也可以是質(zhì)優(yōu)而經(jīng)濟(jì)的。通過形成一個(gè)較薄的銅層可以避免銅結(jié)構(gòu)在接下來的腐蝕過程中腐蝕不足。本發(fā)明方法及裝置相對于已知技術(shù)具有明顯優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@類材料難以用已知方法及裝置生產(chǎn)。即在這種情況下必須處理相應(yīng)薄而且非常昂貴的銅箔。
本發(fā)明方法及裝置的另一種應(yīng)用在于，對印制電路板材料和導(dǎo)電薄片材料在鉆孔后利用電解腐蝕去毛刺。迄今所用的去毛刺裝置涉及機(jī)械方法，例如用轉(zhuǎn)動(dòng)的刷子去除毛刺。但這類機(jī)械方法完全不可用于箔材，因?yàn)椴臅?huì)因機(jī)械式處理而損壞。
以下參照


本發(fā)明方法及裝置的原理，圖示為圖1 本發(fā)明裝置的示意圖；圖2 本發(fā)明方法的原理示意圖。
在圖1中示出一個(gè)電解浴容器1，它裝有一種合適的處理液3直至液面2。一個(gè)印制電路板或?qū)щ姳∑牧蠅KLP，例如一個(gè)設(shè)置有印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)4和鉆孔并已金屬化的多層層合件(多層板)，借助合適的輸送裝置、例如滾子或輥(未示出)被沿水平方向5′或5″引導(dǎo)通過處理液3。此外，在該電解浴容器內(nèi)有兩個(gè)電極6和7，它們與一個(gè)電流/電壓源8連接。電極6為陰極極性，電極7為陽極極性。一個(gè)絕緣壁9(例如用塑料制成)安置在這兩個(gè)電極6和7之間，它將這兩個(gè)電極垂直于輸送方向相互電屏蔽。壁9最好這樣緊密地向材料塊LP貼近，使得該壁在材料塊LP經(jīng)過時(shí)與其接觸或至少到達(dá)該材料塊上。
材料塊LP在從電極6和7旁邊經(jīng)過時(shí)被極化，確切地說在與陰極電極6相對的區(qū)域4*a內(nèi)陽極化，在與陽極電極7相對的區(qū)域4*k內(nèi)陰極化。
如果材料塊LP例如沿方向5′被引導(dǎo)從電極6和7旁邊經(jīng)過，則結(jié)構(gòu)4被腐蝕。在這種情況下，在圖1所示位置中結(jié)構(gòu)4*的左邊區(qū)域4*a被陽極化，這樣，金屬被從印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中腐蝕掉。相反，該結(jié)構(gòu)4*的右邊區(qū)域4*k被朝向陽極化電極7定向，因而被負(fù)極化。如果處理液3不含有其它電化學(xué)活性氧化還原偶，則在該區(qū)域4*k內(nèi)產(chǎn)生氫氣。這樣，總的來說，金屬從結(jié)構(gòu)4中脫離。對于單個(gè)結(jié)構(gòu)4，只要該結(jié)構(gòu)同時(shí)處于兩個(gè)相反極性的電極6和7的有效區(qū)域內(nèi)，該過程就會(huì)進(jìn)行。
如果要將材料塊LP金屬化，則必須將其沿方向5″輸送。在這種情況下使用一種金屬化電解浴作為處理液3。材料塊LP的右邊緣首先進(jìn)入陰極化電極6的區(qū)域內(nèi)然后進(jìn)入陽極化電極7的區(qū)域內(nèi)。在圖1所示位置中結(jié)構(gòu)4*的右部4*k與陽極化電極7相對，因而被陰極化。相反，結(jié)構(gòu)4*的左部4*a與陰極化電極6相對，因此該部分被陽極化。如果例如一個(gè)印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)以銅作為基礎(chǔ)導(dǎo)電層制成，其要用含錫離子的含水鍍錫電解液3做錫處理，則在結(jié)構(gòu)4*的左部4*a只產(chǎn)生氧氣。相反，在右部4*k上沉積錫。因此，總結(jié)來說，錫沉積在銅結(jié)構(gòu)上。
在圖2中示出與圖1所示相同的裝置，具有一個(gè)帶有電解液3的電解浴容器1。電解液3的液面標(biāo)示為2。補(bǔ)充圖1，此處示意示出電極6和7的電場對材料塊LP的作用。一個(gè)絕緣壁9位于電極6和7之間。金屬結(jié)構(gòu)4*a和4*k相互電連接。在與陰極化電極6相對的金屬結(jié)構(gòu)4*a上產(chǎn)生一個(gè)更加正的電位，使該結(jié)構(gòu)的該區(qū)域被陽極化。在結(jié)構(gòu)4*k上由于與陽極化電極7相對而在該結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一個(gè)更加負(fù)的電位，使該區(qū)域被陰極化。在所示出的裝置中，當(dāng)電解液3為一個(gè)金屬化的浴時(shí)，結(jié)構(gòu)4*k被金屬化。同時(shí)，在陽極化的結(jié)構(gòu)4*a上發(fā)生一個(gè)陽極化過程。如果電解液3為一個(gè)鍍錫浴并且該結(jié)構(gòu)用銅制成，則銅不會(huì)溶解。代之在結(jié)構(gòu)4*a上產(chǎn)生氧氣。
在電解過程中既可用可溶的也可用不可溶的電極作為電極使用。可溶電極通常用在金屬化方法中，以便通過溶解重新形成在金屬化過程中消耗掉的金屬溶液中的金屬。因此，使用以所要沉積的金屬制成的電極。不可溶的電極在處理液內(nèi)在通電流的情況下也是惰性的。例如可以使用鉛電極、鍍鉑鈦電極、帶有氧化銥涂層的鈦電極或貴金屬電極。
如果使用這種電解金屬化的方法及裝置，則使用一個(gè)含有金屬離子的金屬化浴。在使用可溶陽極化電極時(shí)，金屬離子由這些電極的溶解來補(bǔ)充提供。相反，如果使用不可溶的電極，則必須通過單獨(dú)添加合適的化學(xué)物質(zhì)補(bǔ)充金屬離子或者使用例如在WO 9518251 A1中所描述的裝置，在該裝置中金屬部分通過金屬化電解浴中所包含的氧化還原偶的附加離子溶解。在這種情況下在銅電解浴內(nèi)含有Fe2+/Fe3+或其它的氧化還原偶。
在該方法及裝置的一種變型中，一個(gè)電解裝置的電極可以這樣安置，使得它們只被定向在材料塊的一側(cè)。為了在這種情況下避免兩電極間產(chǎn)生直接電流，有利的是，在電極之間安置至少一個(gè)絕緣壁(例如用50μm厚的聚酸亞胺薄膜制成)，該絕緣壁很緊密地向材料塊靠近。絕緣壁優(yōu)選這樣安置，使得在將材料塊輸送通過電解浴時(shí)它們與材料塊接觸或至少直接到達(dá)材料塊的表面上。由此達(dá)到特別好地將陽極電極與陰極電極屏蔽。
由于小的待金屬化的結(jié)構(gòu)為了被電解處理必須不僅與至少一個(gè)陰極電極相對、而且與至少一個(gè)陽極電極相對，因此在結(jié)構(gòu)的尺寸一定時(shí)，電極間的間距不允許超過一定值。由此也為絕緣壁的厚度確定了一個(gè)上限。作為經(jīng)驗(yàn)定律可以認(rèn)為，絕緣壁的厚度應(yīng)最大相當(dāng)于待金屬化的結(jié)構(gòu)延伸尺寸的大約一半，其中最好是將分別沿材料輸送方向的尺寸進(jìn)行比較。對于約100μm寬的結(jié)構(gòu)，絕緣壁的厚度應(yīng)不超過50μm。對于更窄的結(jié)構(gòu)應(yīng)使用相應(yīng)薄的絕緣壁。
此外可以在各個(gè)電極裝置之間安置另外的絕緣壁，以避免其它前后安置的電極裝置的電極間產(chǎn)生直接電流。
在另一個(gè)可替代的方法及裝置變型中，電極裝置的電極也可以安置成在材料塊的不同側(cè)定向。在這種情況下材料塊本身起到電極間絕緣壁的作用，這樣，在電極不突出于材料塊之外時(shí)，可以放棄使用電極裝置的電極間另外的絕緣壁。當(dāng)材料塊兩側(cè)上的可導(dǎo)電區(qū)域相互電連接時(shí)可以使用此方法及裝置變型。
該裝置例如適合用于處理一側(cè)有功能的通孔鍍敷的印制電路板和導(dǎo)電薄片。通過例如使用在與功能側(cè)相對的另一側(cè)面上具有整體面積的可導(dǎo)電層的材料塊，可以將陰極化的電極與該可導(dǎo)電層相對安置并將陽極化的電極與功能側(cè)相對，以便在功能側(cè)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上沉積金屬。在此同時(shí)，自相對側(cè)的可導(dǎo)電層上溶解金屬。
在實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)要注意，在電極裝置的陰極化電極與陽極化電極之間不能有直接電流流過。為此，如果電極裝置的相反極性的電極定向于材料塊的不同側(cè)，則可以或者使用上述絕緣壁或者使用材料塊本身。避免直接電流的第三種可能為，材料塊不浸入處理液內(nèi)，而是借助于合適的噴嘴與處理液接觸。在這種情況下，如果與各個(gè)電極接觸的處理液區(qū)域相互間并不接觸，則可以完全放棄使用在材料塊一側(cè)定向的電極裝置電極間的絕緣壁。
電極裝置可以垂直或傾斜于材料塊在處理設(shè)備內(nèi)的輸送方向最好在輸送平面的整個(gè)處理寬度上延伸。在輸送方向上看的電極裝置空間延伸尺寸對電解處理的持續(xù)時(shí)間起決定性作用。對于整體表面的處理可以使用長的電極裝置。相反，在處理非常細(xì)微的結(jié)構(gòu)時(shí)則必須使用很短的電極裝置。
參照圖1可以對此作詳細(xì)說明如果材料塊LP由左向右移動(dòng)(輸送方向5″；狀態(tài)電鍍)，一個(gè)結(jié)構(gòu)4*的處于前面的右邊緣比該結(jié)構(gòu)的處于后面的區(qū)域電鍍時(shí)間更長。因此獲得不均勻的金屬層厚度。該鍍層的最大厚度主要取決于電極裝置在輸送方向5′，5″上的長度，此外還取決于輸送速度、電流密度和結(jié)構(gòu)4在輸送方向5′，5″上的尺寸。如果以絕對值衡量，在輸送方向5′，5″上的長的電極裝置和同時(shí)長的結(jié)構(gòu)4在起始層厚大的情況下導(dǎo)致大的金屬層厚度差異。而在電極裝置在輸送方向5′和5″上的長度較小時(shí)，金屬層厚度差異變得較小。同時(shí)，處理時(shí)間縮短。因此，電極裝置的尺寸應(yīng)與要求相適應(yīng)。對于極細(xì)微的印制導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，例如0.1mm大的焊點(diǎn)或50μm寬的導(dǎo)線組，電極裝置的長度應(yīng)在低的毫米范圍(unteren Millimeter-Bereich)內(nèi)。
為了使本方法的效果增倍，可以在一個(gè)處理設(shè)備內(nèi)設(shè)置至少兩個(gè)電極裝置，材料塊被引導(dǎo)先后從這兩個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過。這些電極裝置的電極可以縱長延伸地構(gòu)成并且基本上與輸送平面平行地安置。這些電極可以基本上與輸送方向垂直地定向或者與輸送方向成一個(gè)α≠90°的角度。這些電極最好在由材料塊所占據(jù)的輸送平面的整個(gè)寬度上延伸。
借助電極與輸送方向成一角度α≠90°的安置可達(dá)到，平行于輸送方向定向和垂直于輸送方向定向的電絕緣金屬結(jié)構(gòu)都比在α≈90°(±25°)時(shí)更長時(shí)間承受所期望的電解反應(yīng)。如果角度α≈90°，則在給定的輸送速度和給定的電極長度下，沿輸送方向定向的導(dǎo)線組被電解處理充分長的時(shí)間，而垂直于輸送方向定向的導(dǎo)線組僅在電極裝置內(nèi)被短時(shí)間處理。這是因?yàn)?，只有在該結(jié)構(gòu)同時(shí)與電極裝置的陽極化電極和陰極化電極相對時(shí)才可能進(jìn)行電解處理。對于平行于電極裝置及電極定向的結(jié)構(gòu)，該接觸時(shí)間是短昝的。當(dāng)電極裝置平行于輸送方向定向時(shí)(α≈0°(±25°))，情況相反。
本發(fā)明裝置也可以具有多個(gè)帶有縱長延伸電極的電極裝置，其中不同電極裝置的電極與輸送方向成不同角度。特別有利的是，安置至少兩個(gè)縱長延伸的電極裝置，其中，電極裝置與材料塊在處理設(shè)備內(nèi)的輸送方向之間的角度為α≠90°并且這些電極裝置大致相互垂直地安置。最好是α1≈45°(第一電極裝置)、特別是20°至70°，α2≈135°(第二電極裝置)、特別是110°至160°。
在一種特別優(yōu)選的方式中，電極基本上平行于輸送平面振蕩式運(yùn)動(dòng)。
此外，也可以設(shè)置多個(gè)相互平行且相鄰的電極裝置，它們具有縱長延伸構(gòu)成的電極及分別安置在電極間的絕緣壁，相鄰電極分別由一個(gè)單獨(dú)的電流/電壓源供電。在這種情況下，如果例如使用一種金屬化溶液，首先在材料塊的絕緣的結(jié)構(gòu)上沉積金屬。由于該結(jié)構(gòu)在輸送過程中處于前面的區(qū)域比后面的結(jié)構(gòu)更長時(shí)間處于金屬化區(qū)域內(nèi)，在前者上的金屬層厚度較大。如果材料塊在此之后經(jīng)過第二電極裝置，該電極裝置在第一種裝置中由第二電極組成或在第二種裝置中由一個(gè)第三電極與另一個(gè)相反極性電極組成，則材料塊前部區(qū)域上的許多金屬又溶解，在后部結(jié)構(gòu)上則沉積的金屬比溶解的多。因此總的來說，在兩個(gè)電極裝置內(nèi)處理時(shí)這些結(jié)構(gòu)上的金屬層厚度得以均勻化。
為了借助這種裝置達(dá)到特別均勻的金屬層厚度，可以將與第一電極裝置相對的結(jié)構(gòu)上的電流密度調(diào)整為大約等于與第二電極裝置相對的結(jié)構(gòu)上的電流密度的兩倍的值。
在一種優(yōu)選方式中，材料塊也可以在被引導(dǎo)從至少一個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過之后圍繞一個(gè)垂直于輸送平面的軸線旋轉(zhuǎn)180°并且被輸送給該同一電極裝置或另一個(gè)電極裝置。由此，在電解處理任意定向的結(jié)構(gòu)時(shí)得到更均勻的金屬層厚度分布。
在另一優(yōu)選方式中，電極裝置此外被絕緣壁包圍。如果使用多個(gè)相鄰的電極裝置，這些絕緣壁安置在電極裝置之間。通過這些包圍電極裝置的絕緣壁和安置在電極之間的絕緣壁形成朝輸送方向指向的開口。
這些開口可以根據(jù)所提出的要求具有不同大小的寬度。例如在輸送方向上看這些開口分別具有一個(gè)這樣的寬度，使得在將該方法用于對材料塊沉積金屬時(shí)與陰極化電極對應(yīng)的開口小于與陽極化電極對應(yīng)的開口，或者在將該方法用于腐蝕材料塊金屬表面時(shí)與陰極化電極對應(yīng)的開口大于與陽極化電極對應(yīng)的開口。
借助這種實(shí)施形式可以達(dá)到，待處理材料塊上與陰極化電極相對的區(qū)域上的電流密度不同于與陽極化電極相對的區(qū)域上的電流密度。通過這種差異可以在這些區(qū)域上調(diào)整成不同的電位，以有利于一定的電解過程并抑制其它電解過程。因此例如有可能，使金屬的沉積相對于競爭的金屬溶解而加速，以便以此方式也能夠在材料塊上沉積較大厚度的金屬。由于在這種情況下與陰極化電極相對的材料塊區(qū)域上的電流密度及電位被提高，在那里作為競爭反應(yīng)發(fā)生水分解(產(chǎn)生氧氣)。因此，和在與陽極化電極相應(yīng)的材料表面上的金屬沉積相比，金屬溶解較少。當(dāng)然在用于腐蝕金屬時(shí)情況相反。
為了避免金屬沉積在陰極化電極上，可以借助對離子敏感的薄膜將這些電極屏蔽，以形成包圍陰極化電極的電解空間。如果不使用對離子敏感的薄膜，則必須按日或按周有規(guī)律地再去除沉積在陰極化電極上的金屬。為此例如可以安置一個(gè)陰極化扁平電極以去除這些電極的金屬，在這種情況下被金屬化的電極被陽極化。這些除金屬電極可以在生產(chǎn)停頓當(dāng)中代替待處理的材料塊裝入電極裝置內(nèi)。與陰極化電極的外部去除金屬的循環(huán)交替也非常簡單。
此外，對于處理材料塊有利的可以是，這樣調(diào)制作用在電極裝置的電極上的電壓，使得在電極上流過一個(gè)單極的或雙極的電流脈沖序列。
下面的附圖用于進(jìn)一步解釋本發(fā)明。圖中詳細(xì)示出圖3 一個(gè)電極裝置的構(gòu)造示意圖；圖4 一個(gè)結(jié)構(gòu)在圖3所示裝置中處理后的金屬層厚度變化曲線；圖5 一個(gè)電極裝置的兩個(gè)電極的示意圖；圖6 從屬于不同電極裝置的多個(gè)電極的示意圖；圖7 多個(gè)電極裝置沿材料塊在連續(xù)式設(shè)備內(nèi)輸送路線的一種特殊安置；圖8a 具有垂直輸送平面的連續(xù)式設(shè)備的一個(gè)剖面圖；圖8b 具有垂直輸送平面的連續(xù)式設(shè)備的俯視圖；圖9 一個(gè)連續(xù)式設(shè)備的側(cè)剖視圖，其中材料塊在一個(gè)水平的輸送平面內(nèi)輸送；圖10 以正視圖示出一個(gè)密封膜的示意圖；圖11 具有銅結(jié)構(gòu)的材料塊和多個(gè)電極裝置的電極的投影的俯視圖；圖12 多個(gè)電極裝置沿材料塊在連續(xù)式設(shè)備內(nèi)輸送路線的另一種特殊安置。
圖1和2所示的電極裝置特別適合用于處理大面積的金屬表面。電極在輸送方向上的長度與輸送速度一起決定用電極裝置進(jìn)行電解處理的持續(xù)時(shí)間。對于大的待處理表面或大的結(jié)構(gòu)，選擇在輸送方向上大的電極長度，至少對決定處理過程的電極而言基本如此。
如果要通過合適的過程參數(shù)使得起先在第一電極上達(dá)到的處理效果不由于在電極裝置的第二電極上的處理而再被降低或至少不在實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)降低，可以將多個(gè)本發(fā)明電極裝置沿輸送方向前后安置，也就是說，一個(gè)材料塊被引導(dǎo)先后從多個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過。借助各個(gè)電極裝置所達(dá)到的各個(gè)處理結(jié)果相互累積。電極裝置在輸送方向上的長度必須與待處理結(jié)構(gòu)的大小適應(yīng)。在處理小的結(jié)構(gòu)時(shí)，這些長度也必須選擇得小。對于所要求的處理結(jié)果，電極裝置的數(shù)量必須相應(yīng)地選擇得較大。先決條件永遠(yuǎn)是，處理結(jié)果不由于電極裝置的相應(yīng)后繼電極而再被降低。例如一個(gè)已涂覆的金屬層在經(jīng)過一個(gè)后繼的陰極化電極時(shí)不應(yīng)再被去除。
對于很小的待處理結(jié)構(gòu)，對待處理結(jié)構(gòu)首先或最后被引導(dǎo)從電極旁邊經(jīng)過的邊緣區(qū)域的處理受到重視。不過這些邊緣區(qū)域也應(yīng)盡可能均勻地被電解處理。為此有利地利用這種可能性，即在電極裝置內(nèi)可以有目的地進(jìn)行電化學(xué)“方向相反”的反應(yīng)(如金屬化，去金屬)。參照圖3來說明對即使極小結(jié)構(gòu)(寬度0.1mm)的這種很均勻的電解處理。
在圖3中示出一種裝置，具有兩個(gè)電極裝置，這些電極裝置分別具有陽極化電極和陰極化電極6′，7′，6″，7″。一個(gè)材料塊LP具有結(jié)構(gòu)4、例如銅制成的導(dǎo)線組結(jié)構(gòu)，材料塊LP被引導(dǎo)沿輸送方向5通過這里未示出的電解液。在本例中用一個(gè)鍍錫電解浴作為電解液。
陰極化電極6′，6″通過對離子敏感的隔膜16與周圍電解空間屏蔽開。因此阻止了電解液中的錫沉積在電極6′，6″上。各一個(gè)絕緣壁9′及9″分別位于電極6′與7′之間及6″與7″之間。一個(gè)絕緣壁17安置在這兩個(gè)電極裝置之間。也可以省去隔膜16。在這種情況下陰極化電極應(yīng)經(jīng)常被去除金屬。
在具有電極6′和7′的第一電極裝置中結(jié)構(gòu)4被金屬化。由于結(jié)構(gòu)4被引導(dǎo)自左向右從該電極裝置旁邊經(jīng)過，結(jié)構(gòu)4的右邊緣比左邊緣較長時(shí)間承受電解反應(yīng)，因此右邊緣上的金屬沉積量和金屬層厚度比左邊緣上的更大。為了至少部分地平衡這種失衡，材料塊LP在經(jīng)過第一電極裝置之后被引導(dǎo)從第二電極裝置旁邊經(jīng)過。在該裝置中，陰極化電極6″與陽極化電極7″的排列順序相對于第一電極裝置內(nèi)的電極6′和7′的極性交換，使得結(jié)構(gòu)4的左邊緣分別比對應(yīng)右邊緣更長時(shí)間承受電極7″的電化學(xué)(電鍍)作用。結(jié)構(gòu)4的右邊緣在經(jīng)過陰極化的電極6″時(shí)被陽極化，因而比結(jié)構(gòu)4的左邊緣更長時(shí)間承受陽極反應(yīng)，這樣，在這種情況下，最好使右邊緣上的金屬再度溶解。結(jié)果是，沉積了相當(dāng)均勻的錫層。
這種結(jié)果可以借助圖4所示的曲線圖來理解，在該圖中將所得到的金屬層厚度d作為待鍍層結(jié)構(gòu)4的長度延伸量a的函數(shù)示出。該曲線圖在這樣的邊界條件下給出，即第二電極裝置內(nèi)的電流是第一電極裝置內(nèi)的電流的一半，電化學(xué)反應(yīng)(金屬溶解，金屬沉積)的電解效率近乎100％。
在材料塊穿過第一電極裝置之后測得的金屬層厚度分布用曲線I表示出。在結(jié)構(gòu)4的左邊緣上(a＝0)實(shí)際上沒有金屬沉積，而在右邊緣上(a＝A)金屬層厚度達(dá)到D。在經(jīng)過第二電極裝置時(shí)發(fā)生兩個(gè)過程在左邊緣上實(shí)際上只沉積金屬(用曲線II表示的子過程)。因此，在該區(qū)域內(nèi)金屬層厚度達(dá)到D/2。此外在右邊緣上實(shí)際上只有金屬溶解(用曲線III表示的子過程)。因此，該位置上的金屬層厚度從原先的d＝D減小為d＝D/2。該結(jié)構(gòu)上位于中間的區(qū)域同樣基本上具有d＝D/2的金屬層厚度。所實(shí)現(xiàn)的金屬層厚度分布用曲線IV給出。
通過將處理浴優(yōu)化，還可以再改善金屬化通過將一個(gè)不允許金屬溶解的電解浴用于金屬沉積，可以總體達(dá)到更大的金屬層厚度。在這種情況下第一電極裝置和第二電極裝置的電流必須相等大小。在這種情況下，圖4所示曲線III與橫座標(biāo)重合，因?yàn)闆]有金屬溶解。因此得到層厚度D，該厚度在金屬結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上都一樣(曲線IV′)。
對圖3所示裝置的進(jìn)一步簡化這樣達(dá)到，即將具電極7′，7″的中央?yún)^(qū)域合并成一個(gè)具有一個(gè)電極的區(qū)域。在這種情況下也要求用兩個(gè)電流/電壓源對電極供電，借助它們可以在兩個(gè)分電極裝置上產(chǎn)生不同的電流，兩個(gè)分電極裝置中一個(gè)由電極6′和電極7′，7″組成，另一個(gè)由電極7′，7″和電極6″組成。在這種情況下省去分隔壁17。在這種情況下電極裝置的機(jī)械構(gòu)造特別簡單。
在圖5中示意示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中電極裝置的結(jié)構(gòu)。在電極裝置的下方示出具有結(jié)構(gòu)4的材料塊LP(位于材料塊LP下側(cè)面上的結(jié)構(gòu)4被材料塊下側(cè)的一個(gè)第二電極裝置電解處理)。材料塊LP被沿輸送方向5引導(dǎo)。該電極裝置由電極6(陰極)和電極7(陽極)組成。在電極6與7之間有一個(gè)絕緣壁9，在這種情況下該絕緣壁貼靠在材料塊LP上并且對由電極6和7發(fā)出的場力線產(chǎn)生有效的電屏蔽作用。電極6和7被陰極空間10和陽極空間11包圍，電解液3位于此空間內(nèi)。兩個(gè)空間10和11朝向輸送平面敞開，材料塊LP在該輸送平面中被引導(dǎo)。通過兩個(gè)小的開口12k和12a達(dá)到電極對材料塊LP的一個(gè)小區(qū)域上的作用的聚焦，這兩個(gè)開口通過側(cè)面絕緣壁13，14和電極6與7之間的絕緣壁9形成。這是有利的，因?yàn)橛纱耸剐〗Y(jié)構(gòu)4的電解處理均勻化。與此相反，在選用大的開口12a和12k的情況下對小結(jié)構(gòu)進(jìn)行的電解處理是不均勻的。
如從圖5中同樣可看到的，電解液3被從上面送入電極裝置內(nèi)(用箭頭15表示)。高的流動(dòng)速度可使電化學(xué)反應(yīng)加速。
在圖6中示出本發(fā)明的另一個(gè)裝置，具有多個(gè)相鄰的電極6，7′，7″。電極6，7′，7″與電流/電壓源8′，8″、例如電流整流器連接。絕緣壁9位于這些電極之間。一個(gè)待處理的材料塊LP在輸送平面內(nèi)沿輸送方向5移動(dòng)。包圍電極6和7的各個(gè)電解空間具有朝向輸送平面定向的開口12a，12k，這些開口由絕緣壁9形成。這些開口12a和12k大小不同。因此，在材料塊LP的與開口12a和12k相對的區(qū)域4，4*上產(chǎn)生不同大小的電流密度并從而產(chǎn)生不同的電位。
對于在一種金屬沉積溶液中處理具有金屬區(qū)域4的材料塊LP的情況，出現(xiàn)以下情形由于在陰極化電極6上的開口12k比在陽極化電極7上的開口12a小，與被處理區(qū)4*的與陽極化電極7′，7″相對的區(qū)域4*k相比，在與陰極化電極6相對的區(qū)域4*a上出現(xiàn)更大的電流密度和更高的電位。因此，在陰極化電極6的區(qū)域內(nèi)的陽極子過程中，除了金屬溶解之外還發(fā)生競爭的氧氣產(chǎn)生，使得在該區(qū)域4*a內(nèi)溶解的金屬比在區(qū)域4*k內(nèi)沉積的金屬少。因此總的來說形成一個(gè)金屬層。
在圖7中以俯視圖示出多個(gè)電極裝置18沿著材料塊在一個(gè)連續(xù)式設(shè)備中的輸送路徑的一種特殊安置。其中用實(shí)線和虛線示意示出圖1所示裝置中的電極。電極裝置18沿輸送方向5略微傾斜并且以相應(yīng)的長度在電解設(shè)備內(nèi)延伸。每個(gè)電極裝置18僅用于處理待處理材料塊的表面的一部分。因此處理時(shí)間明顯加長。如果電解設(shè)備的長度例如為1.40m且寬度為0.20m，則在圖中所示裝置具有四個(gè)電極裝置18時(shí)得到處理時(shí)間的加長量為1400mm×4/200mm＝28。這樣在電極裝置18的有效長度為1mm時(shí)，在輸送速度為例如0.1m/min的情況下得到處理時(shí)間為大約17sec。在平均沉積電流密度為10A/dm2時(shí)，所沉積的銅的層厚度約為0.6μm。如果使用多個(gè)電極來處理材料塊的局部區(qū)域，則層厚度隨著電極裝置的數(shù)量增加而增倍。
在圖8a中示出一個(gè)連續(xù)式設(shè)備的剖面圖。在這種情況下材料塊LP通過一個(gè)夾持機(jī)構(gòu)19、例如一個(gè)夾子或通過未示出的輥被輸送并保持垂直。材料塊LP從側(cè)面導(dǎo)入一個(gè)容器1中，該容器包含處理浴，例如金屬化溶液3。該溶液通過合適的管路20借助一個(gè)泵21被連續(xù)地抽出，并且在其被再次送回容器1內(nèi)之前經(jīng)過一個(gè)過濾器22。此外，為了使溶液3產(chǎn)生渦流，通過管路23向容器1內(nèi)導(dǎo)入空氣。
在圖8b中以俯視圖示出圖8a所示設(shè)備，其中僅部分地示出了內(nèi)裝物。材料塊LP被沿輸送方向5引導(dǎo)。處理液3位于容器1內(nèi)，在這種情況下其為一種適合于電解腐蝕的溶液。材料塊LP經(jīng)由開口24并通過擠出輥25進(jìn)入容器內(nèi)并且從擠出輥26之間并穿過開口27從該容器中出去。
在容器1內(nèi)有多個(gè)電極裝置前后順序安置并且安置在材料塊LP的輸送平面兩側(cè)，這些電極裝置分別由陰極化電極6′，6″，6…和陽極化電極7′，7″，7……構(gòu)成。絕緣壁9位于這些電極之間。這些絕緣壁9具有彈性密封膜31，這些密封膜在材料塊LP經(jīng)過時(shí)與材料表面接觸，由此可以將各個(gè)電極空間的電場完全相互屏蔽。電極6′，6″，6……，7′，7″，7，…與一個(gè)電流整流器8連接，其中圖8b中右邊的電極與整流器的連接在圖中未示出。每個(gè)電極裝置也可以由單獨(dú)的整流器供電。
通過使材料塊LP例如首先被引導(dǎo)從一個(gè)陽極化電極旁邊經(jīng)過、然后從一個(gè)陰極化電極旁邊經(jīng)過，可以電解去除金屬。
在圖9中以側(cè)剖視圖示出一個(gè)臥式設(shè)備(具有水平輸送面的連續(xù)式設(shè)備)。容器1包含處理液3。待處理的材料塊LP在處理液3中沿水平輸送方向5被引導(dǎo)從電極裝置旁邊經(jīng)過。這些電極裝置也分別由陰極化電極6′，6″，6，…和陽極化電極7′，7″，7，…組成。這些電極裝置安置在材料塊LP的輸送平面兩側(cè)，材料塊LP在該輸送平面內(nèi)被引導(dǎo)。
在這種情況下，為了使電極6′，6″，6，…，7′，7″，7…相互絕緣，使用具有密封唇的絕緣輥28。也可以使用具有密封膜31的絕緣壁9代替絕緣輥28。
在圖9的右部示出另以一種實(shí)施形式和電極6，7相對于帶有密封膜31的絕緣壁9的安置。
在圖10中以正視圖示出一個(gè)電極裝置的電極間絕緣的細(xì)節(jié)。為了在處理較厚的印制電路板LP時(shí)達(dá)到可靠的密封，可以將密封膜31羽毛式覆蓋在絕緣壁上。由此避免在所經(jīng)過的印制電路板LP側(cè)面產(chǎn)生空隙。
圖11示出在一個(gè)連續(xù)式設(shè)備中輸送的一個(gè)已具有結(jié)構(gòu)的材料塊的俯視圖，其例如為一個(gè)印制電路板層壓板LP，具有金屬犧牲區(qū)29和設(shè)置了金屬結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)未示出)的區(qū)域30，這些結(jié)構(gòu)相互電連接。通過使材料塊LP與處理液接觸并被引導(dǎo)從本發(fā)明電極裝置旁邊經(jīng)過，可以例如在一個(gè)臥式設(shè)備中處理該材料塊。電極裝置的電極6和7在圖中通過在材料塊LP上的投影示出。陽極化電極7對準(zhǔn)已具有結(jié)構(gòu)的區(qū)域30定向并用“”標(biāo)記，陰極化電極6對準(zhǔn)由金屬形成的犧牲區(qū)29定向并用“Θ”標(biāo)記。在電極6和7之間安置了絕緣壁9。絕緣壁9及電極6和7在圖11中只簡單示出，該細(xì)節(jié)是圖11的圖示平面的剖視圖。
材料塊被沿輸送方向5′和5″中之一引導(dǎo)。在此，用金屬制成的犧牲區(qū)29連續(xù)地從陰極化電極6旁邊經(jīng)過并且因此溶解。相反，已具有結(jié)構(gòu)的區(qū)域30因被引導(dǎo)從陽極化電極7旁邊經(jīng)過而金屬化。借助這種安置可以沉積與形成具有結(jié)構(gòu)的區(qū)域30的金屬相同的金屬。
在圖12中示意性示出本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選裝置。材料塊被沿輸送方向5引導(dǎo)從電極裝置旁邊經(jīng)過，這些電極裝置分別由縱長延伸的電極6′，6″，6…和7′，7″，7…組成。這些電極裝置以其電極相對于輸送方向5形成一個(gè)角度α1或一個(gè)角度α2。因此使得對相對于輸送方向5不同地定向的結(jié)構(gòu)的處理時(shí)間的影響得到平衡。由于在印制電路板中導(dǎo)線組通常平行或垂直于板的一個(gè)側(cè)邊緣延伸并因而平行或垂直于輸送方向5，只要這些導(dǎo)線組具有相同的長度，通過圖中所示電極裝置的取向可以使兩個(gè)方向上的導(dǎo)線組達(dá)到相同長的處理時(shí)間。
參考標(biāo)號(hào)1 電解浴容器2 處理液3的液面3 處理液4 材料塊LP上的金屬結(jié)構(gòu)/表面4*處理后的金屬結(jié)構(gòu)44*a陽極處理后金屬結(jié)構(gòu)44*k陰極處理后金屬結(jié)構(gòu)45，5′，5″ 輸送方向6，6′，6″，6 陰極化電極7，7′，7″，7 陽極化電極8，8′，8″ 電流/電壓源9 絕緣壁10陰極空間11陽極空間12電極裝置朝向電解浴容器的開口12k陰極化電極上的開口12a陽極化電極上的開口13 電極裝置的絕緣側(cè)壁14 電極裝置的絕緣側(cè)壁15 處理液3的流動(dòng)方向16 隔膜17 兩個(gè)電極裝置之間的絕緣壁18 電極裝置19 夾子20 電解液管路21 泵22 過濾器23 空氣管路24 入口25 擠出輥26 擠出輥27 出口28 絕緣輥29 犧牲區(qū)30 具有結(jié)構(gòu)的區(qū)域31 密封膜32 板材塊/箔材塊
權(quán)利要求
1.用于電解處理互相分開的板材塊和箔材塊(LP)的可導(dǎo)電表面(4)的方法，其中這些材料塊(LP)a.被輸送通過一個(gè)處理設(shè)備并且在那里與處理液(3)接觸；b.在被輸送期間中被引導(dǎo)從至少一個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過，所述電極裝置分別由至少一個(gè)陰極化電極(6)和至少一個(gè)陽極化電極(7)組成，其中該至少一個(gè)陰極化電極(6)和至少一個(gè)陽極化電極(7)與處理液(3)接觸并且與一個(gè)電流/電壓源(8)連接，從而，一個(gè)電流流過這些電極(6，7)和該可導(dǎo)電的表面(4)；c.其中，一個(gè)電極裝置的電極(6，7)這樣安置，使它們被定向于材料塊(LP)的一側(cè)，并且，在這些電極(6，7)之間安置至少一個(gè)絕緣壁(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該至少一個(gè)絕緣壁(9)這樣安置，使得在材料塊(LP)被輸送通過處理設(shè)備時(shí)其與材料塊(LP)接觸或者其至少直接到達(dá)該材料塊(LP)上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，這些材料塊(LP)被引導(dǎo)先后從至少兩個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，這些材料塊(LP)被沿一個(gè)輸送方向(5)并且在一個(gè)輸送平面內(nèi)輸送，這些電極(6，7)縱長延伸地構(gòu)成并且基本上平行于該輸送平面安置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，這些電極(6，7)基本上垂直于輸送方向(5)大約在材料塊(LP)的整個(gè)寬度上延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，這些電極(6，7)與所述輸送方向(5)成一個(gè)角度α≠90°。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的方法，其特征在于，這些材料塊(LP)被引導(dǎo)從至少兩個(gè)具有縱長延伸地構(gòu)成的電極(6，7)的電極裝置旁邊經(jīng)過，其中不同電極裝置的電極(6，7)與輸送方向(5)成不同的角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7之一所述的方法，其特征在于，這些電極(6，7)基本上平行于該輸送平面振蕩式運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的方法，其特征在于，這些電極裝置被絕緣壁(13，14)包圍，電極裝置上朝向材料塊(LP)表面定向的開口(12k，12a)通過這些絕緣壁(13，14)和安置在電極(6，7)之間的絕緣壁(9)形成，這些開口(12k，12a)在輸送方向(5)上看分別具有一個(gè)這樣的寬度，使得當(dāng)該方法用于向材料塊(LP)上沉積金屬時(shí)，與陰極化電極(6)對應(yīng)的開口(12k)小于與陽極化電極(7)對應(yīng)的開口(12a)，或者當(dāng)該方法用于腐蝕材料塊(LP)上的金屬表面(4)時(shí)，與陰極化電極(6)對應(yīng)的開口(12k)大于與陽極化電極(7)對應(yīng)的開口(12a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的方法，其特征在于，材料塊(LP)在從至少一個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過之后繞一個(gè)垂直于輸送平面的軸線旋轉(zhuǎn)180°。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)相互平行安置、具有縱長延伸地構(gòu)成的電極(6，7)的相鄰電極裝置，彼此相鄰的電極(6，7)各自分別與一個(gè)電流/電壓源(8)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，與第一電極裝置相對的結(jié)構(gòu)(4)上的電流密度被調(diào)整成大致為與第二電極裝置相對的結(jié)構(gòu)(4)上的電流密度的兩倍大。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，包圍陰極化電極(6)的電解空間(10)被對離子敏感的薄膜(16)屏蔽。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，這樣調(diào)制電流，使得一個(gè)單極或雙極的電流脈沖序列流過電極(6，7)和表面(4)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述方法的應(yīng)用，用于電解處理設(shè)置了相互電絕緣的可導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(4)并且相互分開的板材塊和和箔材塊(LP)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述方法的應(yīng)用，用于在材料塊(LP)上沉積金屬，其中這些材料塊(LP)被引導(dǎo)首先從至少一個(gè)陰極化電極(6)旁邊經(jīng)過，然后從至少一個(gè)陽極化電極(7)旁邊經(jīng)過。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的應(yīng)用，用于在材料塊(LP)上的銅表面(4)上沉積錫。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述方法的應(yīng)用，用于腐蝕材料塊(LP)上的金屬表面(4)，其中材料塊(LP)被引導(dǎo)首先從至少一個(gè)陽極化電極(7)旁邊經(jīng)過，然后從至少一個(gè)陰極化電極(6)旁邊經(jīng)過。
19.用于電解處理互相分開的板材塊和箔材塊(LP)上的可導(dǎo)電表面(4)的裝置，具有以下特征a.至少一個(gè)用于使材料塊(LP)與處理液(3)接觸的裝置；b.合適的輸送裝置，用于將互相分開的材料塊(LP)沿一個(gè)輸送方向(5)并且在一個(gè)輸送平面內(nèi)輸送通過一個(gè)處理設(shè)備；c.至少一個(gè)電極裝置，分別由至少一個(gè)陰極化電極(6)和至少一個(gè)陽極化電極(7)組成，其中該至少一個(gè)陰極化電極(6)和至少一個(gè)陽極化電極(7)可與處理液(3)接觸；d.其中，一個(gè)電極裝置的陰極化電極(6)和陽極化電極(7)被定向于輸送平面的一側(cè)；e.至少一個(gè)絕緣壁(9)，其位于電極裝置內(nèi)的相反極性電極(6)和(7)之間；及f.至少一個(gè)電流/電壓源(8)，其與電極裝置電連接以產(chǎn)生一個(gè)通過電極裝置的電極(6，7)的電流。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，該至少一個(gè)絕緣壁(9)這樣安置，使得在材料塊(LP)被輸送通過電解設(shè)備期間其與材料塊(LP)接觸或者其至少直接到達(dá)材料塊(LP)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，這些電極(6，7)縱長延伸地構(gòu)成并且基本上平行于輸送平面安置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，這些電極(6，7)基本上垂直于輸送方向(5)大約在由材料塊(LP)所占據(jù)的輸送平面的整個(gè)寬度上延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，這些電極(6，7)與輸送方向(5)成一個(gè)角度α≠90°。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置至少兩個(gè)具有縱長延伸地構(gòu)成的電極(6，7)的電極裝置，其中不同電極裝置的電極(6，7)與輸送方向(5)成不同的角度。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24之一所述的裝置，其特征在于，這些縱長延伸的電極(6，7)這樣構(gòu)成，使得它們可基本上平行于該輸送平面振蕩式運(yùn)動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至25之一所述的裝置，其特征在于，這些電極裝置被絕緣壁(13，14)包圍，電極裝置上朝向輸送平面定向的開口(12k，12a)通過這些絕緣壁(13，14)和安置在電極(6，7)之間的絕緣壁(9)形成，這些開口(12k，12a)在輸送方向(5)上看分別具有一個(gè)這樣的寬度，使得當(dāng)該裝置用于向材料塊(LP)上沉積金屬時(shí)，與陰極化電極(6)對應(yīng)的開口(12k)小于與陽極化電極(7)對應(yīng)的開口(12a)，或者當(dāng)該裝置用于腐蝕金屬表面(4)時(shí)，與陰極化電極(6)對應(yīng)的開口(12k)大于與陽極化電極(7)對應(yīng)的開口(12a)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19至26之一所述的裝置，其特征在于，包圍陰極化電極(6)的電解空間(10)被對離子敏感的薄膜(16)屏蔽。
28.根據(jù)權(quán)利要求19至27之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置多個(gè)相互平行安置、具有縱長延伸地構(gòu)成的電極(6，7)的相鄰電極裝置，彼此相鄰的電極(6，7)分別與一個(gè)單獨(dú)的電流/電壓源(8)連接。
全文摘要
為了電解處理印制電路板和導(dǎo)電薄片LP,使用一種方法和裝置,其中這些板和薄片被輸送通過一個(gè)處理設(shè)備,在那里與處理液3接觸。這些板和薄片在被輸送期間被引導(dǎo)從至少一個(gè)電極裝置旁邊經(jīng)過,所述電極裝置分別由陰極化電極6和陽極化電極7組成,其中這些陰極化電極和陽極化電極同樣與處理液接觸。這些陰極化電極和陽極化電極與一個(gè)電流/電壓源8連接,從而一個(gè)電流流過這些電極和可導(dǎo)電的表面4。
文檔編號(hào)C25D19/00GK1382232SQ00814609
公開日2002年11月27日 申請日期2000年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月20日
發(fā)明者埃貢·許爾貝 申請人:埃托特克德國有限公司