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CN1824842A - 用于在通过式设备中电化学处理构件的方法和装置 - Google Patents

用于在通过式设备中电化学处理构件的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于通过式处理设备中电解处理平坦构件—如印刷电路板和印刷电路膜—的一种方法和一种装置。在完全面或形成表面上和通孔与盲孔中对这种处理物体进行均匀的处理。还要对盲孔进行填充。为了实现这个目的，与脉冲电流和确定电解液流动方向相结合，本发明采用特别大的、上至600mm的阳极/阴极距离(20，21)。

Description

用于在通过式设备中电化学处理构件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在具有水平或竖直构件运输装置的通过式设备中电镀和电解蚀刻平坦构件、特别是印刷电路板和印刷电路膜的一种方法和一种装置。下面也将所述构件称为处理物体。不仅处理构件表面上的完整面(Vollflche)，而且也处理具有例如具有约10μm的小宽度的非常细的导线通道的形成结构的表面。完全面或形成结构的印刷电路板中，多数都有通孔和/或盲孔。在电镀时，所述孔的壁部也要处理。必须使电解离析的金属-对于印刷电路板主要是铜-进入孔中。对于盲孔越来越多地出现必须完全被金属填满的情况。这称为盲孔填充或简短地称为填充。
背景技术
在用于这种电解处理的设备，以水平或垂直走向运输处理物体通过填充有电解液的电解池。按相对于处理物体相同的走向，在电解池中在单侧或双侧地布置有与处理物体面平行地相对的电极。所述电极形成处理物体可导电的表面的对应电极。作为对应电极既可以使用在电解液中可溶的也可以使用不可溶的电极。本发明既涉及电解金属化/电镀，也涉及电解蚀刻。在对处理物体进行金属化时，对应电极形成阳极，处理物体是阴极。在电解蚀刻时，电极具有相反的极性。为了简化说明，下面只借助于电镀对本发明进行说明。和适用于单极脉冲电源或双极脉冲电源一样，本发明适于采用直流电源作为电解池电源。对于单极脉冲电流，池电流周期性地中断。由于电流间断(Stromlücke)电流平均值比电流的峰值小。
当采用双极脉冲电流时，池电流发生周期性的极性变换。在极性变换时，不是进行电镀，而是进行电解蚀刻。为了可以进行电镀，电镀电量-即电流乘以时间-必须大于蚀刻电量。简而言之，池电流必须占优势，即，与阳极相比，待电镀的构件必须主要极化为阴极。下面在说明极性时是指占优势的极性。
对于处理物体，在表面上会出现完整的/完全导电的面，所谓的完整面。对于另外的处理物体，在表面上只需对结构-例如导体通道-进行电镀。不需要处理的区域用电绝缘的保护层覆盖。对于完整面的情况，处理物体的棱边由于在这里出现的场线集中而比内部面更强烈地被处理。对于形成结构的表面，结构图形(Strukturbild)内部的结构棱边也会优先被电镀。
为了降低在通过式设备中处理时出现的边缘效应或者说尖端效应，已知各种措施。与实践中出现的具有20mm至75mm的阳极/阴极距离的通过式电镀设备相比，这些措施主要是以采用小的或非常小的阳极/阴极距离为基础。在文献DE4417551C2中建议的装置采用小于结构尺寸的30倍的电极距离进行电镀。由此可降低作用在结构的棱边上的尖端作用。对于孔和盲孔电镀在该文献中没有说明。文献DE4417550C1说明了还要小的阳极/阴极距离。这里在结构电镀时，电绝缘保护层用作间距保持件。对于这种方法对孔和盲孔电镀的作用没有说明。在这两个发明中，与阴极面相比，由阳极辊限定的较小阳极面证明是不利的。在文献DE10043814C1中说明的发明避免了这个缺点。当阳极/阴极距离非常小时，对处理物体的表面进行电解处理。一种非常薄的离子可透过的绝缘材料用作间距保持件。这使得可以对表面上的结构进行精确的电镀。
总体上由所述现有技术可知，为了对构件进行精确处理要求阳极/阴极距离小或非常小。但当所述距离小时对通孔和盲孔的电镀的影响却没有说明。在所述现有技术中，必须支出的专门设备技术上的更多花费是不利的。
发明内容
本发明的目的是，对完全面的或形成结构的表面的表面进行精确的处理，其中特别还包括通孔和盲孔以及没有或具有填充物的盲孔。这里与已知的通过式设备相比，设备技术上的花费应该不会明显提高。
所述目的通过根据权利要求1至7的方法和根据权利要求8至11装置来实现。
在试验中出人意料地证明，如果同时采用双极脉冲电流，即使在阳极/阴极距离大或非常大时也能实现非常均匀的电解处理。在这种情况下，与已知的具有20mm至75mm的阳极/阴极距离的用于电解处理印刷电路板的通过式电镀设备相比，可采用接近相同大小的平均电流密度。通过双极脉冲电流和大的阳极/阴极距离，还可以实现非常好的孔电镀。对于通孔和盲孔都是这样。如果同时用来自喷洒管的电解液冲流盲孔，利用非常大的阳极/阴极距离和利用双极脉冲电流，在根据本发明的电解池中对盲孔的填充也出人意料地好。这里电解液朝处理物体流动的流入角必须具有从垂直方向偏离10°至45°的角度。
大的阳极/阴极距离对于电解池的构造是很有利的。存在大的可供支配的构造空间，以布置在输送方向上细长而且为此尺寸很大的喷洒管。在本发明的范围内，大的阳极/阴极距离至少为100mm，而非常大的阳极/阴极距离(至少)为500mm。
根据处理物体提出的要求和根据当前采用的电解液来调整脉冲电源的待调节参数。由此可得到较宽的周期性重复的待调节的脉冲时间和脉冲幅值的范围。在实践中，所述(时间)参数对于正向电流(电镀)在0.5ms至200ms的范围内，优选在4ms至100ms的范围内。反向电流(电解蚀刻)在0.05ms至30ms的范围内，优选在1ms至10ms的范围内。在实践中，对于确定的应用场合，正向电流还附加地周期性中断，以例如避免短时间的过电流/溢出。中断时间处于用于反向电流的时间范围内。中断也可以不超过50ms。对于也可用于本发明的双极脉冲电流，周期性电流中断也位于上述时间范围内。在这种情况下，当瞬时电流密度为1A/dm2至15A/dm2时，将平均电流密度调节到10A/dm2或更小。
正向电流的幅值Iv和反向电流的幅值Ir具有确定的比例关系。这种比例关系在Iv∶Ir＝1∶0.1至1∶15的范围内，优选为1∶4。对于商业上可获得的脉冲整流器，都可以调节到所有上述参数。所设定的脉冲图形周期性地重复。通过实验可获得对于相应的产品最优的参数组。在采用具有大或非常大的阳极/阴极距离的电解池时，这里脉冲电流已经证明在填充具有微盲孔的处理物体时是非常有效的。“非常大”理解为例如500mm的阳极/阴极距离。100mm至150mm的所述距离就已经证明对盲孔的填充是高效的。
在实践中当采用双极脉冲电流时，对于正向电流，用于相应处理物体的设定的瞬时电流密度为1A/dm2至20A/dm2，优选为3A/dm2至10A/dm2。对于反向电流，电流密度为4A/dm2至40A/dm2，优选8A/dm2至25A/dm2。由此可以得出15A/dm2或更小平均优选电流密度。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明的实施例。
图1示意性示出根据本发明的通过式设备的一个局部的侧视图。
具体实施方式
处理物体1由旋转的上部和下部输送辊8、9和由接触辊10、11输送穿过上部和下部电解池2、3。通过接触辊向处理物体输送池电流。也可以采用其它的向处理物体的电流输送装置，例如夹子，所述夹子在一个或两个边缘上夹持并接触待输送穿过所述设备的处理物体。对于本发明也可以采用在侧向在处理物体上滚动的接触轮。方向箭头19指示输送方向。
电解池由电解液6填充，其中液面7位于上部阳极4的上方。上部阳极4通过阳极接头12与至少一个未示出的整流器相连。优选采用脉冲整流器。但也可以采用直流整流器。在电镀时，主要是整流器的负极通过阴极接头14、15与接触辊10、11电连接。上部阳极4与处理物体一起形成上部电解池2，而下部阳极5(与处理物体一起)形成下部电解池3。作为阳极，可采用在电解液中可溶的电极，也可以采用不可溶的电极。在所述电解池2、3中，在处理物体1和阳极之间，横向于输送方向布置有上部和下部喷洒管16、17。通过所述喷洒管，借助于未示出的泵和过滤器推动回路/循环中的电解液通过电解池2、3。优选在处理孔、特别是在填充盲孔时，电解液以一确定的电解液喷出角18流出。所述角度18相对于处理物体的垂直方向为10°至45°。在这种情况下，可以在孔中进行特别强烈的物质交换。这是采用高电流密度的前提条件。对于正向电流，高电流密度例如理解为12A/dm2。对于非常小的孔和盲孔，例如直径为0.1mm而深度大于0.1mm，用较小的平均电流密度-例如6A/dm2-进行电镀是适宜的。
双箭头20表示上部的阳极/阴极距离。双箭头21表示下部的阳极/阴极距离。通常在通过式设备中这两个距离选择为具有相同的大小。在实践中，会出现这样的处理物体，所述处理物体在上侧和下侧具有不同的结构和孔，或者要形成不同厚度的层。如果情况总是这样，则可以使阳极/阴极距离与要求相匹配，即选择不同的尺寸。在这种情况下有利的是，将上部的阳极/阴极距离选择得较小，以保持电解液的液面7较低。此时电解液不必填充的很高，这会实现结构上简单的设备。在相应的位置输送处理物体穿过所述通过式设备。
                         参考标号表
1     处理物体，构件
2     上部电解池
3     下部电解池
4     电极，上部阳极
5     电极，下部阳极
6     电解液
7     电解液面
8     上部输送辊
9     下部输送辊
10    上部接触辊
11    下部接触辊
12    上部阳极接头
13    下部阳极接头
14    上部阴极接头
15    下部阴极接头
16    上部喷洒管
17    下部喷洒管
18    电解液喷出角
19    输送方向箭头
20    上部阳极/阴极距离
21    下部阳极/阴极距离

Claims (11)

1.一种在通过式处理设备中电解处理平坦构件的方法，按水平或垂直走向在电解池(2，3)的电极之间输送所述构件，其中构件表面设有导电的、完整面的或形成结构的待电解处理的层，所述层设有要进行电解金属化或填充的通孔和/或盲孔，其特征在于，在具有大于100mm的阳极/阴极距离(20，21)的电解池(2，3)中进行处理；以及，向所述电解池输送单极或双极脉冲电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了进行电解处理和盲孔填充，在电解池中以相对于垂直方向10°至45°的角度对处理物体的表面进行冲流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在采用单极脉冲电流时，在电解池中将平均电流密度调节为小于10A/dm2。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在采用双极脉冲电流时，在电解池中将平均电流密度调节为小于15A/dm2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使用1A/dm2至15A/dm2的瞬时电流密度，以利用单极脉冲电流进行电解处理。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于，使用脉冲电流进行电解处理，其中，对于正向电流，电流密度为1A/dm2至20A/dm2，对于反向电流，电流密度为4A/dm2至40A/dm2，而对于正向电流，脉冲时间为0.5ms至200ms，对于反向电流，脉冲时间为0.05ms至30ms，以及，正向电流的中断为0.05ms至50ms。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，作为电解池的电极，使用可溶的或不可溶的阳极。
8.用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法以用于在通过式处理设备中电解处理平坦构件的装置，按水平或垂直走向在电解池(2，3)的电极之间输送所述构件，其中构件表面设有导电的、完整面的或形成结构的待电解处理的层，所述层设有要进行电解金属化或填充的通孔和/或盲孔，其特征在于电解池(2，3)的阳极/阴极距离(20，21)大于100mm；以及，设有至少一个用于向电解池供给池电流的单极或双极脉冲电源。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在电解池中设有电解液喷洒管(16、17)，所述喷洒管具有相对于处理物体表面的垂直方向为10°至45°的电解液喷出角(18)。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，设有至少一个具有下列调节可能性的双极脉冲电源：
正向电流Iv的时间：      0.5ms至200ms
反向电流Ir的时间：      0.05ms至30ms
正向电流幅值与反向电流幅值之比：Iv∶Ir＝1∶(0.1至15)
正向电流Iv的中断：0.05ms至50ms
11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，设有至少一个用于向电解池供电的单极脉冲电源，所述脉冲电源具有和双极脉冲电源的时间相当的脉冲时间。
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