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WO2003038158A2 - Electroplating device and electroplating system for coating already conductive structures - Google Patents

Electroplating device and electroplating system for coating already conductive structures Download PDF

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Publication number
WO2003038158A2
WO2003038158A2 PCT/DE2002/003916 DE0203916W WO03038158A2 WO 2003038158 A2 WO2003038158 A2 WO 2003038158A2 DE 0203916 W DE0203916 W DE 0203916W WO 03038158 A2 WO03038158 A2 WO 03038158A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electroplating
electrically conductive
substrate
contacting unit
electroplating device
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/003916
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2003038158A3 (en
Inventor
Andreas MÜLLER-HIPPER
Ewald Simmerlein-Erlbacher
Andreas Karl
Original Assignee
Infineon Technologies Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10234705A external-priority patent/DE10234705B4/en
Application filed by Infineon Technologies Ag filed Critical Infineon Technologies Ag
Publication of WO2003038158A2 publication Critical patent/WO2003038158A2/en
Priority to US10/916,308 priority Critical patent/US20050061661A1/en
Publication of WO2003038158A3 publication Critical patent/WO2003038158A3/en

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/18—Electroplating using modulated, pulsed or reversing current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
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    • C25D7/0614—Strips or foils
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    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0393—Flexible materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
    • H05K3/241—Reinforcing the conductive pattern characterised by the electroplating method; means therefor, e.g. baths or apparatus

Definitions

  • Electroplating device and electroplating system for coating structures that are already conductive are already conductive.
  • the invention relates to an electroplating device and an electroplating system for the electroplating of an electrically conductive layer on a substrate.
  • Electroplating devices or electroplating systems are used to produce conductor structures or full-surface conductor layers. For example, antenna coils, printed circuit boards, chip card modules or the like are manufactured with such devices. So far, such conductor structures have been produced using subtractive processes.
  • a metal cylinder continuously switched as a cathode is at least partially immersed in an electrolyte bath in which an electrolyte is located and rotated.
  • An anode device is located in the electrolyte bath.
  • a metal layer is deposited on the slowly rotating cathode, which is laminated outside the electrolyte onto a non-conductive film called a substrate
  • the method in which a single-sided metal layer can be produced on the carrier substrate is limited in terms of the metal thickness that can be achieved downwards, since the metal foil, which is generally made of copper, is peeled off from the cathode and onto that of plastic existing film is applied.
  • the film thickness is limited to about 17 ⁇ m by the subsequent further processing because of possible crack formation.
  • the invention is therefore based on the object of providing a galvanizing device and an electroplating system which, compared with the prior art, permits faster, simpler and more cost-effective production of an electrically conductive layer on a substrate.
  • the electrically conductive layer is produced by means of the electroplating device according to the invention on a substrate that has structures that are already conductive.
  • the conductive structures preferably consist of conductive particles applied to a surface of the substrate and fixed to the substrate.
  • the conductive particles are "exposed", that is to say without an embedding material surrounding them, applied to the surface of the substrate.
  • the conductive particles are applied, for example, by inflation, spraying, spraying, rolling up or brushing on.
  • the particles can have been applied to the carrier body thermally and / or statically and / or magnetically and / or by means of an adhesive layer.
  • the conductive particles can consist, for example, of metal, preferably of copper, iron, nickel, gold, silver, aluminum, brass or an alloy, of graphite or of conductive polymer particles.
  • the particles are preferably in powder form when applied to the substrate.
  • the substrate preferably consists of a non-conductive material, the surface of the substrate having adhesive properties.
  • the adhesive properties of the surface can be activated, for example, by softening the surface or by applying an adhesive.
  • the softening of the surface can be done by means of thermal radiation,
  • the surface can be treated with a solvent beforehand, ie before the conductive particles are applied.
  • the conductive particles can also be pretreated with a solvent before they are applied to the carrier body.
  • the conductive particles are applied to the substrate, that is to say before the actual electroplating process, the desired conductor structure, which of course can also be full-surface, is already established.
  • the pretreatment of the substrate ensures that the conductive particles only adhere to the substrate at those points at which an adhesion promoter is provided.
  • the electroplating device or the electroplating system thus serves to galvanically reinforce the conductive particles.
  • Electroplating device on a supply belt - the film described in the introduction - can be dispensed with, since only the actually desired layout, that is e.g. B. a conductor structure is galvanized.
  • the galvanizing device according to the invention for the electrodeposition of an electrically conductive layer on the substrate has an electrolyte bath, in which an anode device and at least one contacting unit is arranged, o- each contacting unit has a plurality of electrically conductive areas, at least one of which is cathodically or respectively is switched anodically.
  • the galvanizing device In contrast to the prior art, in which the contacting device consists of an exclusively cathodically connected element (metal cylinder), the galvanizing device according to the invention has a contacting unit which can be switched both cathodically and anodically.
  • the galvanizing device defined thereby is therefore self-regenerating. This means that the galvanizing device no longer has any downtimes that are necessary in conventional devices for the anodic cleaning of the cathodically connected roller. As a result, significantly higher throughput rates can be achieved, which also reduces the unit costs of the conductor structures to be manufactured.
  • the conductive particles attached to a cathodically connected electrically conductive area can only be used partially for the galvanic reinforcement of the conductive particles on the substrate, the electrically conductive areas become contaminated over time. Since each of the electrically conductive areas is anodically switched at least once after the cathodic circuit, the contacting unit is self-cleaning.
  • the object to be electroplated serves as the auxiliary cathode.
  • each electrically conductive region of a contacting device can be switched both as a cathode or anode.
  • the conductive areas are connected cathodically or anodically depending on their position. In particular, various of the electrically conductive areas can be switched cathodically or anodically at the same time.
  • the electroplating device can run continuously.
  • the conductor structures are, for example, the antenna coils or chip modules mentioned at the beginning.
  • the cost-effective production is also made possible by the fact that after the galvanic reinforcement with the electroplating device, no further processing steps are necessary, apart from the separation of respective conductor structures.
  • the procedure according to the invention is therefore an additive or semi-additive method for producing a conductor structure.
  • the qualitative metal structure of the electrically conductive layer also achieves precisely controllable and extremely homogeneous thickness.
  • the electroplating device according to the invention it is possible to use the electroplating device according to the invention to produce metallization on the substrate. For this it is necessary that the substrate has been provided with the conductive particles in a structured manner on both sides before processing with the electroplating device.
  • the self-generating formation of electrical plated-through holes is also possible. Together with the associated conductor structures on the opposite main sides of the substrate, these form a metallic unit with more or less the same layer thickness.
  • Another advantage is that different layer thicknesses can be produced in one operation in the electroplating device by varying the current strength of the electroplating device and / or the throughput speed of the substrate in the electroplating device.
  • an electrically conductive area is connected cathodically or anodically.
  • the galvanic amplification of the substrate to be galvanized can be accelerated.
  • a plurality of electrically conductive regions which are not necessarily arranged next to one another, can also be connected anodically at the same time.
  • the or the electrically conductive areas of the contacting unit connected as anode are preferably arranged in the vicinity of the electrically conductive area connected as the cathode.
  • the electrically conductive areas connected as anode then represent an auxiliary anode.
  • the contacting unit can in principle have any shape and in particular be adapted to the substrates to be electroplated. Not only can two-dimensionally designed substrates be galvanically reinforced, but also substrates in three-dimensional form. In a further development of the invention, the contacting unit can moreover be switched using the pulse method.
  • the contacting unit is preferably cylindrical. staltet.
  • the electrically conductive areas then extend on the jacket of the cylindrical contacting unit from one base area in the direction of the other base area.
  • the electrically conductive regions are designed to be wave-shaped, zigzag-shaped or inclined at a distance from one another.
  • the electrically conductive areas can also be straight.
  • the wave-shaped, zigzag-shaped or inclined shape has the advantage that the areas of the substrate to be galvanized can be reached uniformly with a high degree of certainty, which ensures a uniform growth of the conductive layer.
  • the cathodically connected electrically conductive areas are opposite the anode device, e.g. with a shielding device, are shielded. Those sections are to be shielded which are not in the immediate vicinity of the substrate and are therefore not necessary for power transmission.
  • the shielding device can be designed in the form of wing-like profiles above the cathodically switched areas and avoids deposits directly on the cathodically switched electrical area.
  • a device is preferably provided which presses the substrate onto the at least one contacting unit.
  • the device can be a non-conductive roller.
  • the device can also be designed as a further contacting unit.
  • the substrate to be electroplated is applied to the cathode by the device. switched electrically conductive areas of a respective contact unit pressed.
  • the contacting can have slides that are provided for contacting areas of the substrate that are to be galvanized.
  • poorly accessible, for. B. undercut areas of a three-dimensionally formed substrate can be achieved.
  • the slides can be removed from the object to be electroplated and replaced again using pneumatic or hydraulic control devices. Depending on the position of a respective slide, it is then connected cathodically or anodically.
  • the contacting unit has pins which can be controlled differently and are movable relative to a base plate, the pins being connected cathodically or anodically depending on their position.
  • the contacting unit described is particularly suitable for the galvanic reinforcement of printed circuit boards.
  • the pins are spaced from one another in a grid. According to the conductor structure to be electroplated, the pins are "extended" from the base plate, so that cathodic switching is possible at the locations of the conductor structures. By moving the pins into the base plate, they are switched anodically, so that the previously cathodically switched pins are cleaned.
  • the base plate is constructed in two layers and the first layer is connected anodically and the second layer is connected cathodically. Depending on the end position in which the pins are straight, they are therefore connected anodically or cathodically.
  • the retraction and extension of the pins can be done using common techniques, e.g. B. Pneumatics, hydraulics or electrical control.
  • the electroplating system according to the invention has at least one electroplating device of the type described above, a feed device which feeds the substrate to be electroplated to the at least one electroplating device and a receiving device which receives the finished electroplated substrate.
  • the substrate can be fed to the at least one electroplating unit in an endless form. This enables efficient, inexpensive and reliable production, especially since the electroplating device does not have any downtimes.
  • the electroplating unit is preferably arranged in a collecting container into which an electrolyte displaced in the electrolyte bath by a filtered electrolyte can overflow, so that a self-regenerating electrolyte is present in the electrolyte bath.
  • the collecting container is equipped with an electrolyte bath of the electroplating device via an overflow.
  • the collecting container has a pump and a filter that pumps the processed electrolyte back into the electrolyte bath.
  • the electroplating system according to the invention has at least two electroplating units which are connected in series and which are operated with the same or a different electrolyte.
  • the electroplating system according to the invention can thus have a modular structure.
  • the working or throughput speed is then solely due to the number of modules.
  • Another advantage of the electroplating device according to the invention is that it can be operated with different current intensities in the same electrolyte, in particular the anode device and the Auxiliary anodes can be operated with different currents.
  • FIG. 1 shows a basic exemplary embodiment of an electroplating device according to the invention in cross section
  • FIG. 2 shows the structure and mode of operation of the contacting unit used in the galvanizing device
  • FIG. 3 shows a section through the first exemplary embodiment of the galvanizing device according to the invention
  • FIG. 4 shows an electroplating system which comprises the electroplating device described in FIGS. 1 to 3,
  • FIGS. 5 and 6 different arrangements of contacting units for galvanizing an endless substrate
  • FIG. 7 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of an electroplating device
  • FIG. 8 shows a section through the electroplating device of FIG. 7,
  • FIGS. 9 and 10 each show a detail which shows the configuration of the electrically conductive areas of the second exemplary embodiment
  • FIG. 11 shows a third exemplary embodiment of an electroplating device in which the electrically conductive
  • FIG. 12 shows the arrangement of shielding devices above the cathodically switched areas of a contacting unit according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an electroplating device 10 according to the invention.
  • an electrolyte bath 14 in which a trough 26 is filled with an electrolyte, there are merely, by way of example, five contacting units 16 arranged next to one another. These are circular in cross section.
  • Electrodes 28 of an anode device 30 are also shown by way of example only between or next to a respective contacting unit 16.
  • the arrangement of the anodes 28 of the anode device 30 can in principle be of any type.
  • a roller 18 made of non-conductive material is arranged above each contact unit 16 and represents the device for pressing the substrate onto the contact unit.
  • the substrate to be electroplated (and not shown in FIG. 1) would each be transported between a roller 18 and a contact unit 16. The substrate could be in endless form and introduced into the electrolyte bath 14 from above and carried out again on the other side.
  • the structure of the contacting unit 16 can be seen better from FIG. 2. It is clear from this figure that the jacket of the cylindrical contact unit is provided with electrically conductive regions 20 spaced apart from one another along its entire circumference.
  • the contact unit - either driven by a motor or moved by the substrate itself - is set in rotation.
  • the electrically conductive regions 20 which are brought into contact with a cathode device 22 and which are denoted by 20k in FIG. 2 are then connected cathodically, while the electrically conductive regions 20 (which are brought into contact with the two anode devices 24 shown by way of example) than 20a) are anodically connected for cleaning the contacting unit.
  • each conductive region 20 is switched at least once as a cathode and twice as an anode.
  • the cathode device 22 and the anode devices 24 can be designed, for example, in the form of wheels or rollers which are placed on the contacting device 16.
  • the cathode device and the anode devices 24 are arranged opposite one another.
  • the anode devices 24 can be arranged at any desired location and, in contrast to the drawing, are preferably connected shortly after the cathode as a supporting anode (auxiliary anode). “Shortly after the cathode” is to be understood as an angular offset of at most 90 °. The preferred offset is approximately 90 ° offset compared to cathode 22.
  • the galvanizing device can be operated continuously.
  • the conductive particles deposited on the cathodically connected electrically conductive regions 20k are automatically cleaned by the anodic circuit by means of the anode device 24. This procedure enables the galvanizing device to be operated continuously without interruption or standstill.
  • FIG. 12 shows the contacting unit 18 of FIG. 2 in a modification, an anode device 28 and the substrate 12 to be metallized first being shown by way of example.
  • the main difference from FIG. 2 are the shielding devices 25 arranged above the cathodically switched regions 20 k. These are intended to avoid metallic deposits on the sections of the regions 20 k which are not required for current transmission. These sections are identified by the reference symbol 21 and face away from the point of contact of the regions 20 k and the substrate 12.
  • the shielding devices 25 are particularly expedient when the electrically conductive regions 20 have a strongly pronounced wave-shaped or zigzag-shaped profile or these are strongly inclined.
  • the shielding devices 25 have, for example, the wing-like profile shown in FIG. 12 and force an ion flow, indicated by the arrows, between the substrate 12 to be metallized (the conductive structures previously formed on the substrate are denoted by 13 a, the layer formed after the galvanization with 13 b) and the shielding device 25.
  • the arrangement of the cathode and anode devices 22, 24 with respect to the electrolyte bath 14 and the contact unit 16 is again illustrated in FIG.
  • Both the cathode device 22 and the anode devices 24 are, for example, arranged outside the electrolyte bath 14.
  • Different conductive regions 20 are switched anodically or cathodically by the rotation.
  • the non-conductive roller 18 is arranged above the contacting unit 16.
  • the substrate to be electroplated is guided through the slot which is formed and clearly recognizable between the roller 18 and the contacting unit 16, the roller 18 ensuring the necessary contact pressure of the already preconfigured substrate on the cathodically connected electrically conductive areas.
  • the electroplating device can only consist of a single contacting unit 16.
  • the arrangement of a plurality of contacting units 16 in an electrolyte bath increases the speed of the galvanic growth of an electrically conductive layer on the substrate already provided with conductive particles.
  • FIG. 4 shows an electroplating system according to the invention, which is constructed using the electroplating device described in FIGS. 1 to 3.
  • the electroplating device 10 is arranged in a collecting container 46.
  • An overflow 48 protruding into the electrolyte bath 14 transports overflowing electrolytes into the collecting container 46.
  • the collecting container 46 has a pump with a filter 50 which pumps processed electrolytes back into the electrolytic bath 14.
  • the electroplating system shown in FIG. 4 is particularly suitable for processing a substrate which is in endless form.
  • the substrate which is already in structured form with conductive particles, is wound on a drum-shaped feed device 42.
  • the substrate is guided in the direction of the arrow from the feed device 42 into the electroplating device 10 between the respective contacting devices 16 and rollers 18 and is then guided out of the electroplating device 10 again on the left-hand side.
  • the galvanically reinforced substrate is dried on a doctor blade 52 in order to prevent electrolyte carryover.
  • the substrate, which is still in endless form is introduced into a flushing device 56 via a deflection roller 54.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which the roller 18 generating the contact pressure is replaced by a further contacting device 16.
  • two contacting units 16 are arranged opposite each other, so that the substrate can again be guided in between.
  • the electrolyte bath and the anode device 30 have been omitted in FIG. 5.
  • contacting units 16 are arranged offset from one another in four rows.
  • the substrate 12 is thus guided in a meandering manner between the contacting units 16.
  • the necessary contact pressure is guaranteed by the offset arrangement.
  • double-sided metallized substrates can be produced, even if they have no through-plating. If the substrate has a plated-through hole and has been provided with electrically conductive structures in the form described above before the treatment in the galvanizing device according to the invention, it is sufficient to connect only one side of the substrate to a contacting unit 16. Nevertheless, it is ensured that two-sided metallization is possible, since plated-through holes are automatically enriched with electrically conductive material, as a result of which they form a metallic unit with the associated conductor structures on the side facing away from the contacting unit 16. This creates a line structure with more or less the same layer thickness.
  • Extramotoun- conditions and associated conductors then form a metallic unit.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a contacting unit 16 according to the invention. This is now flat. It has a multiplicity of pins 36 which are arranged spaced apart from one another and can be countersunk in the base plate 34. The pins 36 can be moved from the base plate 34 into an end position by means of control mechanisms (not shown in FIG. 7), in which a substrate is galvanized can.
  • the base plate 34 consists of two layers 38, 40, the first layer 38 being connected as the anode and the second layer 40 as the cathode.
  • the first and second layers 38, 40 are of course electrically separated from one another. The position of a pin 36 alone determines whether it is connected cathodically or anodically.
  • FIGS. 9 and 10 This can be seen better from FIGS. 9 and 10, in which a pin 36 is shown once in its end position outside the base plate 34 (FIG. 9) and once in its end position inside the base plate 34 (FIG. 10).
  • the pin 36 has a length, which is greater than the thickness of the second layer 40, via an insulation 82.
  • a conductive region 80 which corresponds to the diameter of the pin 36, is in contact with the walls of the recess in which he is moved. If the pin 36 is in its end position according to FIG. 9, it is connected cathodically. However, if the pin 36 is completely sunk into the base plate 34, it is connected anodically.
  • the contacting unit 16 shown in FIGS. 7 to 10 is particularly suitable for the galvanic amplification of a PCB with any conductor structure. Since the pins 36 are arranged at regular intervals from one another, in principle any conductor structure can be simulated by moving the steps 36 into their end position according to FIG. 9. Regular movement into its end position according to FIG. 10 ensures that the electrically conductive region 80 connected to the substrate to be electroplated is regularly anodically cleaned.
  • FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of a contacting unit 16.
  • the contacting unit 16 is constructed in the form of a conveyor belt, along which a plurality of lamellae 90 are arranged.
  • the slats 90 are connected to the conveyor belt via a joint 96.
  • the slats only have an electrically conductive region 94 in their end facing away from the joint 96. Otherwise, they have insulation 92.
  • the electrically conductive areas 94 are alternately connected cathodically or anodically by setting the conveyor belt in rotation.
  • the fins 90 are in contact with the substrate 12 to be electroplated, they are connected cathodically, which is to be indicated by the designation K.
  • the contacting unit can in particular be adapted to the shape of the substrate to be galvanized, so that galvanizing of undercut areas is also possible.
  • the electroplating device described can also be operated in the known pulse method.
  • the device can be used with all known, customary electrolytes.
  • the electroplating device according to the invention is extremely cost-effective Manufacturing enables the highest possible, constant quality and with high throughput speeds.
  • One advantage is that only that which is required to produce the desired conductor structure has to be galvanized.
  • Another advantage lies in the simple manufacture and maintenance of the electroplating device described, since all the control-relevant devices can be arranged outside the electrolyte bath.

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Abstract

The invention relates to an electroplating device (10) for electrodepositing an electroconductive layer onto a substrate (12). Said device comprises an electrolyte bath (14) in which an anode device (30) and at least one contacting unit (16) are disposed. Every contacting unit (16) has a plurality of electroconductive areas (20) of which at least one is connected to the cathode or the anode.

Description

Beschreibungdescription

Galvanisiereinrichtung und Galvanisiersystem zum Beschichten von bereits leitfähig ausgebildeten Strukturen.Electroplating device and electroplating system for coating structures that are already conductive.

Die Erfindung betrifft eine Galvanisiereinrichtung sowie ein Galvanisiersystem zur galvanischen Abscheidung einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Substrat.The invention relates to an electroplating device and an electroplating system for the electroplating of an electrically conductive layer on a substrate.

Galvanisiereinrichtungen bzw. Galvanisiersysteme werden zur Herstellung von Leiterstrukturen oder vollflächigen Leiterschichten verwendet. Beispielsweise werden Antennenspulen, Leiterplatten, Chipkartenmodule oder dergleichen mit solchen Einrichtungen gefertigt . Die Fertigung derartiger Leiter- Strukturen erfolgt bislang nach substraktiven Verfahren.Electroplating devices or electroplating systems are used to produce conductor structures or full-surface conductor layers. For example, antenna coils, printed circuit boards, chip card modules or the like are manufactured with such devices. So far, such conductor structures have been produced using subtractive processes.

Hierzu wird ein kontinuierlich als Kathode geschalteter Me- tallzylinder zumindest teilweise in ein Elektrolytbad, in welchem sich ein Elektrolyt befindet, eingetaucht und in Dre- hung versetzt. In dem Elektrolytbad befindet sich eine Anodeneinrichtung. An der sich langsam drehenden Kathode schlägt sich - je nach verwendeten Elektrolyt - eine Metallschicht ab, die außerhalb des Elektrolyten auf eine als Substrat bezeichnete, nicht leitende Folie auflaminiert wirdFor this purpose, a metal cylinder continuously switched as a cathode is at least partially immersed in an electrolyte bath in which an electrolyte is located and rotated. An anode device is located in the electrolyte bath. Depending on the electrolyte used, a metal layer is deposited on the slowly rotating cathode, which is laminated outside the electrolyte onto a non-conductive film called a substrate

Dem Verfahren, bei dem sich auf dem Trägersubstrat eine nur einseitige Metallschicht fertigen läßt, sind Grenzen bei der nach unten erzielbaren Metallstärke gesetzt, da die Metallfolie, die in der Regel aus Kupfer gefertigt wird, von der Ka- thode abgeschält und auf die aus Kunststoff bestehende Folie aufgebracht wird. Die Folienstärke wird durch die spätere Weiterverarbeitung wegen dann möglicher auftretender Rißbildungen auf etwa 17 μm nach unten beschränkt.The method in which a single-sided metal layer can be produced on the carrier substrate is limited in terms of the metal thickness that can be achieved downwards, since the metal foil, which is generally made of copper, is peeled off from the cathode and onto that of plastic existing film is applied. The film thickness is limited to about 17 μm by the subsequent further processing because of possible crack formation.

Nachdem auf die Folie eine flächige Metallschicht auflaminiert ist, die eine Metallstärke im Bereich zwischen 17 μm und 75 μm aufweist, wird auf die Metallschicht ein Ätzre- sistlack aufgebracht, der anschließend photolithographisch belichtet wird. Mit dem nachfolgenden Ätzschritt werden diejenigen Bereiche der ganzflächigen Metallschicht weggeätzt, die für eine Leiterzugstrukturierung nicht benötigt werden. Nach dem Entfernen des auf der strukturierten Metallisierung verbleibenden Ätzresistlacks ist die gewünschte Leiterstruktur fertig gestellt. Das beschriebene Verfahren, das sich des eingangs genannten substraktiven Prinzips bedient, weist zum einen den Nachteil auf, daß nur geringe Durchsatzraten er- zielbar sind, ein hoher Chemikalienverbrauch notwendig ist und große Teile der eingesetzten Rohmaterialien (Metallschicht) auf Grund des substraktiven Verfahrens verschwendet werden.After a flat metal layer having a metal thickness in the range between 17 μm and 75 μm is laminated onto the film, an etching coating is applied to the metal layer. sistlack applied, which is then exposed photolithographically. With the subsequent etching step, those areas of the full-surface metal layer are etched away that are not required for patterning the conductor track. After the etching resist varnish remaining on the structured metallization has been removed, the desired conductor structure is finished. The process described, which uses the subtractive principle mentioned at the outset, has the disadvantage, on the one hand, that only low throughput rates can be achieved, high chemical consumption is necessary and large parts of the raw materials used (metal layer) are wasted due to the subtractive process ,

Nachteilig ist zum anderen auch die Tatsache, daß in regelmäßigen Abständen eine anodische Abreinigung der zylinderförmi- gen Kathode erfolgen muß. Die anodische Abreinigung kann entweder mit Salpetersäure erfolgen, so daß ein vollständiges Ablassen des Elektrolyten aus dem Elektrolytband notwendig ist. Während dieser Zeit kann die Galvanisiereinrichtung nicht zur Produktion verwendet werden. Alternativ ist zur Abreinigung eine kathodisch-anodische Pulsschaltung bekannt. Bei einer derartigen Einrichtung werden jedoch sehr hohe Anforderungen an den Gleichrichter gestellt, da dieser im Puls- verfahren für sehr kurze Zeiträume sehr hohe Ströme aufbringen muß. Eine derartige Anlage ist deshalb in den Anschaf- fungs- und Unterhaltskosten sehr teuer.Another disadvantage is the fact that anodic cleaning of the cylindrical cathode must take place at regular intervals. The anodic cleaning can be done either with nitric acid, so that a complete draining of the electrolyte from the electrolyte strip is necessary. During this time, the electroplating equipment cannot be used for production. Alternatively, a cathodic-anodic pulse circuit is known for cleaning. In such a device, however, very high demands are placed on the rectifier, since the rectifier has to apply very high currents for very short periods of time. Such a system is therefore very expensive in terms of acquisition and maintenance costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Galva- nisiereinrichtung sowie ein Galvanisiersystem bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik eine schnellere und einfachere sowie kostengünstigere Fertigung einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Substrat erlaubt.The invention is therefore based on the object of providing a galvanizing device and an electroplating system which, compared with the prior art, permits faster, simpler and more cost-effective production of an electrically conductive layer on a substrate.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 (Galvanisiereinrichtung) sowie mit den Merkmalen des Anspruches 13 (Galvanisiersysteme) gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the features of claim 1 (electroplating device) and with the features of claim 13 (Electroplating systems) solved. Advantageous refinements result from the dependent claims.

Die Herstellung der elektrisch leitenden Schicht mittels der erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung erfolgt dabei auf einem Substrat, das bereits leitfähig ausgebildete Strukturen aufweist. Die leitfähigen Strukturen bestehen dabei vorzugsweise aus auf einer Oberfläche des Substrates aufgebrachten leitfähigen Partikeln, die an dem Substrat fixiert sind. Die leitfähigen Partikel sind "freiliegend", also ohne ein diese umgebendes Einbettungsmaterial, auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht. Das Aufbringen der leitfähigen Partikel erfolgt beispielsweise durch Aufblasen, Aufspritzen, Aufsprühen, Aufrollen oder Aufpinseln. Um eine ausreichende Haftung der leitfähigen Partikel auf der Oberfläche des Substrates zu erzielen, können die Partikel thermisch und/oder statisch und/oder magnetisch und/oder mittels einer Haftschicht .auf den Trägerkörper aufgebracht worden sein. Die leitfähigen Partikel können beispielsweise aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, Eisen, Nickel, Gold, Silber, Aluminium, Messing oder einer Legierung, aus Graphiten oder aus leitfähigen Polymerpartikeln bestehen. Die Partikel liegen beim Aufbringen auf das Substrat bevorzugt in einer Pulverform vor.The electrically conductive layer is produced by means of the electroplating device according to the invention on a substrate that has structures that are already conductive. The conductive structures preferably consist of conductive particles applied to a surface of the substrate and fixed to the substrate. The conductive particles are "exposed", that is to say without an embedding material surrounding them, applied to the surface of the substrate. The conductive particles are applied, for example, by inflation, spraying, spraying, rolling up or brushing on. In order to achieve sufficient adhesion of the conductive particles on the surface of the substrate, the particles can have been applied to the carrier body thermally and / or statically and / or magnetically and / or by means of an adhesive layer. The conductive particles can consist, for example, of metal, preferably of copper, iron, nickel, gold, silver, aluminum, brass or an alloy, of graphite or of conductive polymer particles. The particles are preferably in powder form when applied to the substrate.

Das Substrat besteht vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material, wobei die Oberfläche des Substrates adhäsive Eigenschaften aufweist. Die Aktivierung der adhäsiven Eigenschaften der Oberfläche kann beispielsweise durch Erweichen desselben oder durch Aufbringen eines Klebers erfolgen. Das Er- weichen der Oberfläche kann mittels thermischer Strahlung,The substrate preferably consists of a non-conductive material, the surface of the substrate having adhesive properties. The adhesive properties of the surface can be activated, for example, by softening the surface or by applying an adhesive. The softening of the surface can be done by means of thermal radiation,

Ultraschall oder eines Lösungsmittels erfolgen. Die Oberfläche kann hierzu vorab, d. h. vor dem Aufbringen der leitfähigen Partikel, mit einem Lösungsmittel behandelt sein. Alternativ oder zusätzlich können die leitfähigen Partikel auch mit einem Lösungsmittel vorbehandelt werden, bevor sie auf den Trägerkörper aufgebracht werden. Mit dem Aufbringen der leitfähigen Partikel auf das Substrat, also vor dem eigentlichen Galvanisiervorgang, ist die erwünschte Leiterstruktur, die natürlich auch vollflächig sein kann, bereits festgelegt. Durch die Vorbehandlung des Sub- strates ist sichergestellt, daß die leitfähigen Partikel nur an solchen Stellen an dem Substrat haften bleiben, an denen ein Haftvermittler vorgesehen ist . Die Galvanisiervorrichtung bzw. das Galvanisiersystem dient somit zur galvanischen Verstärkung der leitfähigen Partikel. Bereits aus dieser Be- Schreibung ist ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßenUltrasound or a solvent. For this purpose, the surface can be treated with a solvent beforehand, ie before the conductive particles are applied. Alternatively or additionally, the conductive particles can also be pretreated with a solvent before they are applied to the carrier body. When the conductive particles are applied to the substrate, that is to say before the actual electroplating process, the desired conductor structure, which of course can also be full-surface, is already established. The pretreatment of the substrate ensures that the conductive particles only adhere to the substrate at those points at which an adhesion promoter is provided. The electroplating device or the electroplating system thus serves to galvanically reinforce the conductive particles. Already from this description it can be seen that in the invention

Galvanisiereinrichtung auf ein Versorgungsband - die einleitend beschriebene Folie - verzichtet werden kann, da nur das tatsächlich erwünschte Layout, also z. B. eine Leiterstruk- tur, galvanisiert wird.Electroplating device on a supply belt - the film described in the introduction - can be dispensed with, since only the actually desired layout, that is e.g. B. a conductor structure is galvanized.

Die erfindungsgemäße Galvanisiereinrichtung zur galvanischen Abscheidung einer elektrisch leitenden Schicht auf dem Substrat weist ein Elektrolytbad, in dem eine Anodeneinrichtung und zumindest eine Kontaktiereinheit angeordnet ist, auf, o- bei jede Kontaktiereinheit eine Mehrzahl an elektrisch leitenden Bereichen aufweist, von denen jeweils zumindest einer kathodisch bzw. anodisch geschalten ist.The galvanizing device according to the invention for the electrodeposition of an electrically conductive layer on the substrate has an electrolyte bath, in which an anode device and at least one contacting unit is arranged, o- each contacting unit has a plurality of electrically conductive areas, at least one of which is cathodically or respectively is switched anodically.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei der die Kontak- tiereinrichtung aus einem ausschließlich kathodisch geschalteten Element (Metalizylinder) besteht, weist die erfindungsgemäße Galvanisiereinrichtung eine Kontaktiereinheit auf, die sowohl kathodisch als auch anodisch schaltbar ist. Die dadurch definierte Galvanisierungseinrichtung ist deshalb selbst regenerierend. Dies bedeutet, die Galvanisierungseinrichtung weist keinerlei Stillstandszeiten mehr auf, die bei üblichen Einrichtungen für die anodische Abreinigung der kathodisch geschalteten Rolle notwendig sind. Dadurch bedingt lassen sich wesentlich höhere Durchsatzraten erzielen, wo- durch auch die Stückkosten der zu fertigenden Leiterstrukturen sinken. Da die sich an einem kathodisch geschaltenen elektrisch leitenden Bereich anlagernden leitenden Partikel nur teilweise zur galvanischen Verstärkung der leitfähigen Partikel auf dem Substrat verwenden lassen, erfolgt im Laufe der Zeit eine Verunreinigung der elektrisch leitenden Bereiche. Da jeder der elektrisch leitenden Bereiche nach der kathodischen Schaltung zumindest einmal anodisch geschalten wird, erfolgt eine Selbstreinigung der Kontaktiereinheit. Als Hilfskathode dient dabei der zu galvanisierende Gegenstand.In contrast to the prior art, in which the contacting device consists of an exclusively cathodically connected element (metal cylinder), the galvanizing device according to the invention has a contacting unit which can be switched both cathodically and anodically. The galvanizing device defined thereby is therefore self-regenerating. This means that the galvanizing device no longer has any downtimes that are necessary in conventional devices for the anodic cleaning of the cathodically connected roller. As a result, significantly higher throughput rates can be achieved, which also reduces the unit costs of the conductor structures to be manufactured. Since the conductive particles attached to a cathodically connected electrically conductive area can only be used partially for the galvanic reinforcement of the conductive particles on the substrate, the electrically conductive areas become contaminated over time. Since each of the electrically conductive areas is anodically switched at least once after the cathodic circuit, the contacting unit is self-cleaning. The object to be electroplated serves as the auxiliary cathode.

Auf das anodische Abreinigen der Kontaktiereinrichtung in der bislang bekannten Weise kann somit verzichtet werden, da jeder elektrisch leitende Bereich einer Kontaktiereinrichtung sowohl als Kathode oder Anode schaltbar ist . Die leitenden Bereiche werden dabei in Abhängigkeit ihrer Stellung kathodisch oder anodisch geschalten. Insbesondere sind verschiedene der elektrisch leitenden Bereiche gleichzeitig kathodisch bzw. anodisch schaltbar.Anodic cleaning of the contacting device in the manner known hitherto can thus be dispensed with, since each electrically conductive region of a contacting device can be switched both as a cathode or anode. The conductive areas are connected cathodically or anodically depending on their position. In particular, various of the electrically conductive areas can be switched cathodically or anodically at the same time.

Da es dann immer zumindest einen elektrisch leitenden Bereich gibt, der jeweils kathodisch bzw. anodisch geschalten ist, kann die Galvanisiereinrichtung kontinuierlich durchlaufen.Since there is then always at least one electrically conductive area, which is respectively connected cathodically or anodically, the electroplating device can run continuously.

Bei den Leiterstrukturen handelt es sich beispielsweise um die eingangs genannten Antennenspulen oder Chipmodule. Die kostengünstige Fertigung wird auch dadurch ermöglicht, daß nach der galvanischen Verstärkung mit der Galvanisiereinrichtung keine weiteren Verarbeitungsschritte mehr notwendig sind, außer dem Vereinzeln jeweiliger Leiterstrukturen. Bei dem erfindungsgemäßen Vorgehen handelt es sich somit um ein additives bzw. semiadditives Verfahren zur Herstellung einer Leiterstruktur .The conductor structures are, for example, the antenna coils or chip modules mentioned at the beginning. The cost-effective production is also made possible by the fact that after the galvanic reinforcement with the electroplating device, no further processing steps are necessary, apart from the separation of respective conductor structures. The procedure according to the invention is therefore an additive or semi-additive method for producing a conductor structure.

Darüber hinaus erreicht auch der qualitative Metallaufbau der elektrisch leitenden Schicht eine genau steuerbare und äußerst homogene Stärkengleichheit. Weiterhin ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung eine zwei- seitige Metallisierung auf dem Substrat herzustellen. Dazu ist es notwendig, daß das Substrat vor dem Bearbeiten mit der Galvanisiereinrichtung beidseitig mit den leitfähigen Partikeln in strukturierter Weise versehen wurde. Neben dem Vor- teil einer gleichzeitigen Ausbildung einer zweiseitigen Metallschicht, ist dann auch die selbsterzeugende Ausbildung elektrischer Durchkontaktierungen möglich. Diese bilden zusammen mit den dazugehörigen Leiterstrukturen auf den gegenüberliegenden Hauptseiten des Substrates eine metallische Einheit mit mehr oder weniger gleicher Schichtstärke.In addition, the qualitative metal structure of the electrically conductive layer also achieves precisely controllable and extremely homogeneous thickness. Furthermore, it is possible to use the electroplating device according to the invention to to produce metallization on the substrate. For this it is necessary that the substrate has been provided with the conductive particles in a structured manner on both sides before processing with the electroplating device. In addition to the advantage of a simultaneous formation of a double-sided metal layer, the self-generating formation of electrical plated-through holes is also possible. Together with the associated conductor structures on the opposite main sides of the substrate, these form a metallic unit with more or less the same layer thickness.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einem Arbeitsgang in der Galvanisiereinrichtung auch unterschiedliche Schicht- dicken hergestellt werden können, indem die Stromstärke der Galvanisiereinrichtung und/oder die Durchlaufgeschwindigkeit des Substrates in der Galvanisiereinrichtung variiert wird.Another advantage is that different layer thicknesses can be produced in one operation in the electroplating device by varying the current strength of the electroplating device and / or the throughput speed of the substrate in the electroplating device.

Es ist ausreichend, wenn jeweils ein elektrisch leitender Bereich kathodisch bzw. anodisch geschalten ist. Denkbar ist jedoch auch, benachbarte elektrisch leitende Bereiche gleichzeitig kathodisch zu schalten. Hierdurch kann die galvanische Verstärkung des zu galvanisierenden Substrates beschleunigt werden. In entsprechender Weise können auch mehrere - nicht unmittelbar zwingend nebeneinander angeordnete - elektrisch leitende Bereiche gleichzeitig anodisch geschalten sein. Vorzugsweise ist der oder sind die als Anode geschalteten elektrisch leitenden Bereiche der Kontaktiereinheit in der Nähe des als Kathode geschalteten elektrisch leitenden Bereichs angeordnet. Die als Anode geschalteten elektrisch leitenden Bereiche stellen dann eine Hilfsanode dar.It is sufficient if an electrically conductive area is connected cathodically or anodically. However, it is also conceivable to simultaneously switch adjacent electrically conductive areas cathodically. As a result, the galvanic amplification of the substrate to be galvanized can be accelerated. Correspondingly, a plurality of electrically conductive regions, which are not necessarily arranged next to one another, can also be connected anodically at the same time. The or the electrically conductive areas of the contacting unit connected as anode are preferably arranged in the vicinity of the electrically conductive area connected as the cathode. The electrically conductive areas connected as anode then represent an auxiliary anode.

Die Kontaktiereinheit kann prinzipiell jede beliebige Form aufweisen und insbesondere den zu galvanisierenden Substraten angepaßt sein. Es lassen sich nämlich nicht nur zweidimensio- nal ausgebildete Substrate galvanisch verstärken, sondern ebenso Substrate in dreidimensionaler Form. Die Kontaktierungseinheit kann darüberhinaus in einer Weiterbildung der Erfindung im Impulsverfahren geschaltet sein.The contacting unit can in principle have any shape and in particular be adapted to the substrates to be electroplated. Not only can two-dimensionally designed substrates be galvanically reinforced, but also substrates in three-dimensional form. In a further development of the invention, the contacting unit can moreover be switched using the pulse method.

Vorzugsweise ist die Kontaktiereinheit zylinderfδrmig ausge-. staltet. Die elektrisch leitenden Bereiche erstrecken sich dann auf dem Mantel der zylinderförmigen Kontaktiereinheit von einer Grundfläche in Richtung der anderen Grundfläche.The contacting unit is preferably cylindrical. staltet. The electrically conductive areas then extend on the jacket of the cylindrical contacting unit from one base area in the direction of the other base area.

Bevorzugt ist es, wenn die elektrisch leitenden Bereiche von einander beabstandet wellenförmig, zick-zack-förmig oder schräglaufend ausgestaltet sind. Die elektrisch leitenden Bereiche können ebenso gerade ausgestaltet sein. Die wellenförmige, zick-zack-förmige oder schräg laufende Form weist jedoch den Vorteil auf, daß die zu galvanisierenden Bereiche des Substrates mit hoher Sicherheit gleichmäßig erreicht werden, wodurch ein gleichmäßiges Aufwachsen der leitfähigen Schicht sichergestellt ist.It is preferred if the electrically conductive regions are designed to be wave-shaped, zigzag-shaped or inclined at a distance from one another. The electrically conductive areas can also be straight. However, the wave-shaped, zigzag-shaped or inclined shape has the advantage that the areas of the substrate to be galvanized can be reached uniformly with a high degree of certainty, which ensures a uniform growth of the conductive layer.

Bei einem ausgeprägten wellenförmigen, zick-zack-förmigen oder schräg laufenden Verlauf der elektrisch leitenden Bereiche ist es zweckmäßig, wenn Abschnitte der kathodisch ge- schaltenen elektrisch leitenden Bereiche gegenüber der Anodeneinrichtung, z.B. mit einer Abschirm-Einrichtung, abgeschirmt sind. Abgeschirmt sollen dabei diejenigen Abschnitte sein, die nicht in unmittelbarer Nähe zu dem Substrat gelegen sind und somit nicht zur Stromübertragung notwendig sind. Die Abschirmeinrichtung kann in Form von flügelartigen Profilen oberhalb der kathodisch geschaltenen Bereiche ausgeführt sein und vermeidet Ablagerungen direkt an dem kathodisch geschal- tenen elektrischen Bereich.In the case of a pronounced wave-shaped, zigzag-shaped or obliquely running course of the electrically conductive areas, it is expedient if sections of the cathodically connected electrically conductive areas are opposite the anode device, e.g. with a shielding device, are shielded. Those sections are to be shielded which are not in the immediate vicinity of the substrate and are therefore not necessary for power transmission. The shielding device can be designed in the form of wing-like profiles above the cathodically switched areas and avoids deposits directly on the cathodically switched electrical area.

Vorzugsweise ist eine Vorrichtung vorgesehen, die das Substrat an die zumindest eine Kontaktiereinheit anpreßt. Bei der Vorrichtung kann es sich um eine nicht leitend ausgeführ- te Walze handeln. Ebenso kann die Vorrichtung als eine weitere Kontaktiereinheit ausgebildet sein. Das zu galvanisierende Substrat wird durch die Vorrichtung an die als Kathode ge- schalteten elektrisch leitenden Bereiche einer jeweiligen Kontaktiereinheit angepreßt.A device is preferably provided which presses the substrate onto the at least one contacting unit. The device can be a non-conductive roller. The device can also be designed as a further contacting unit. The substrate to be electroplated is applied to the cathode by the device. switched electrically conductive areas of a respective contact unit pressed.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Kontaktierung Schieber aufweisen, die zur Kontaktierung zu galvanisierender Bereiche des Substrates vorgesehen sind. Insbesondere können mittels der Schieber schlecht zugängliche, z. B. unterschnit- tene Bereiche eines dreidimensional ausgebildeten Substrates erreicht werden. Die Schieber können über pneumatische oder hydraulische Steuerungseinrichtungen von dem zu galvanisierenden Gegenstand entfernt und wieder aufgesetzt werden. Je nach Stellung eines jeweiligen Schiebers ist dieser dann kathodisch oder anodisch geschalten.In an alternative embodiment, the contacting can have slides that are provided for contacting areas of the substrate that are to be galvanized. In particular, poorly accessible, for. B. undercut areas of a three-dimensionally formed substrate can be achieved. The slides can be removed from the object to be electroplated and replaced again using pneumatic or hydraulic control devices. Depending on the position of a respective slide, it is then connected cathodically or anodically.

In einer anderen Ausgestaltung verfügt die Kontaktierungsein- heit über wahlweise unterschiedlich ansteuerbare, gegenüber einer Grundplatte bewegliche Stifte, wobei die Stifte in Abhängigkeit ihrer Stellung kathodisch oder anodisch geschalten sind. Die beschriebene Kontaktierungseinheit eignet sich ins- besondere zur galvanischen Verstärkung von Leiterplatten. Die Stifte sind in einem Raster beabstandet zu einander angeordnet. Entsprechend der zu galvanisierenden Leiterstruktur werden die Stifte aus der Grundplatte "ausgefahren", so daß an den Stellen der Leiterstrukturen eine kathodische Schaltung ermöglicht ist. Durch das Einfahren der Stifte in die Grundplatte werden diese anodisch geschaltet, so daß eine Reinigung der vormals kathodisch geschaltenen Stifte erfolgt.In another embodiment, the contacting unit has pins which can be controlled differently and are movable relative to a base plate, the pins being connected cathodically or anodically depending on their position. The contacting unit described is particularly suitable for the galvanic reinforcement of printed circuit boards. The pins are spaced from one another in a grid. According to the conductor structure to be electroplated, the pins are "extended" from the base plate, so that cathodic switching is possible at the locations of the conductor structures. By moving the pins into the base plate, they are switched anodically, so that the previously cathodically switched pins are cleaned.

Ermöglicht wird dies dadurch, daß die Grundplatte zweischich- tig aufgebaut ist und die erste Schicht anodisch und die zweite Schicht kathodisch geschalten ist. Abhängig davon, in welcher Endstellung die Stifte gerade sind, sind diese somit anodisch oder kathodisch geschalten.This is made possible by the fact that the base plate is constructed in two layers and the first layer is connected anodically and the second layer is connected cathodically. Depending on the end position in which the pins are straight, they are therefore connected anodically or cathodically.

Das Ein- und Ausfahren der Stifte, die die elektrisch leitenden Bereiche darstellen, kann mittels gängiger Techniken, z. B. Pneumatik, Hydraulik oder elektrischer Ansteuerung, erfolgen.The retraction and extension of the pins, which represent the electrically conductive areas, can be done using common techniques, e.g. B. Pneumatics, hydraulics or electrical control.

Das erfindungsgemäße Galvanisiersystem weist zumindest eine Galvanisiereinrichtung der oben beschriebenen Art, eine Zuführeinrichtung, die der zumindest einen Galvanisiereinrichtung das zu galvanisierende Substrat zuführt und einer Auf- nahmeeinrichtung, die das fertig galvanisierte Substrat aufnimmt. Insbesondere kann das Substrat der zumindest einen Galvanisiereinheit in endloser Form zugeführt werden. Hierdurch ist eine effiziente, kostengünstige und zuverlässige Fertigung möglich, zumal die Galvanisiereinrichtung keinerlei Stillstandszeiten aufweist.The electroplating system according to the invention has at least one electroplating device of the type described above, a feed device which feeds the substrate to be electroplated to the at least one electroplating device and a receiving device which receives the finished electroplated substrate. In particular, the substrate can be fed to the at least one electroplating unit in an endless form. This enables efficient, inexpensive and reliable production, especially since the electroplating device does not have any downtimes.

Bevorzugt ist die Galvanisiereinheit in einem Auffangbehälter angeordnet, in den ein in dem Elektrolytbad durch einen gefilterten Elektrolyt verdrängter Elektrolyt überlaufen kann, so daß in dem Elektrolytbad ein sich selbst regenerierender Elektrolyt vorhanden ist. Der Auffangbehälter ist zu diesem Zweck über einen Überlauf mit dem Elektrolytbad der Galvanisiereinrichtung ausgestattet. In entsprechender Weise verfügt der Auffangbehälter über eine Pumpe, sowie einen Filter, der den aufbereiteten Elektrolyten zurück in das Elektrolytbad pumpt .The electroplating unit is preferably arranged in a collecting container into which an electrolyte displaced in the electrolyte bath by a filtered electrolyte can overflow, so that a self-regenerating electrolyte is present in the electrolyte bath. For this purpose, the collecting container is equipped with an electrolyte bath of the electroplating device via an overflow. In a corresponding manner, the collecting container has a pump and a filter that pumps the processed electrolyte back into the electrolyte bath.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Galvanisiersystem zumindest zwei Galvanisiereinheiten auf, die hintereinander geschalten sind und die mit dem gleichen oder einem anderen Elektrolyten betrieben werden.In a preferred embodiment, the electroplating system according to the invention has at least two electroplating units which are connected in series and which are operated with the same or a different electrolyte.

Das erfindungsgemäße Galvanisiersystem kann somit modular aufgebaut werden. Die Arbeits- bzw. Durchsatzgeschwindigkeit ist dann einzig und alleine durch die Anzahl der Module bedingt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Galvani- siereinrichtung besteht darin, daß diese mit unterschiedlichen Stromstärken im gleichen Elektrolyt betrieben werden kann, insbesondere können die Anodeneinrichtung und die Hilfsanoden mit unterschiedlichen Stromstärken betrieben werden.The electroplating system according to the invention can thus have a modular structure. The working or throughput speed is then solely due to the number of modules. Another advantage of the electroplating device according to the invention is that it can be operated with different current intensities in the same electrolyte, in particular the anode device and the Auxiliary anodes can be operated with different currents.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher er- läutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the following figures. Show it:

Figur 1 ein prinzipielles Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung im Querschnitt,FIG. 1 shows a basic exemplary embodiment of an electroplating device according to the invention in cross section,

Figur 2 den Aufbau und die Funktionsweise der in der Galvanisiereinrichtung verwendeten Kontaktiereinheit,FIG. 2 shows the structure and mode of operation of the contacting unit used in the galvanizing device,

Figur 3 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung,FIG. 3 shows a section through the first exemplary embodiment of the galvanizing device according to the invention,

Figur 4 ein Galvanisiersystem, das die in den Figuren 1 bis 3 beschriebene Galvanisiereinrichtung umfaßt,FIG. 4 shows an electroplating system which comprises the electroplating device described in FIGS. 1 to 3,

Figuren 5 und 6 verschiedene Anordnungen von Kontaktiereinheiten zur Galvanisierung eines endlosen Substrates,FIGS. 5 and 6 different arrangements of contacting units for galvanizing an endless substrate,

Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Galvanisiereinrichtung,FIG. 7 shows a perspective view of a second exemplary embodiment of an electroplating device,

Figur 8 einen Schnitt durch die Galvanisiereinrichtung der Figur 7,FIG. 8 shows a section through the electroplating device of FIG. 7,

Figur 9 und 10 jeweils einen Ausschnitt, der die Ausgestaltung der elektrisch leitenden Bereiche des zweiten Ausführungsbeispieles zeigt,FIGS. 9 and 10 each show a detail which shows the configuration of the electrically conductive areas of the second exemplary embodiment,

Figur 11 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Galvani- siereinrichtung, bei der die elektrisch leitendenFIG. 11 shows a third exemplary embodiment of an electroplating device in which the electrically conductive

Bereiche in Form von Lamellen ausgebildet sind, und Figur 12 die Anordnung von Abschirmeinrichtungen oberhalb der kathodisch geschaltenen Bereiche einer Kontaktiereinheit gemäß Figur 2.Areas are in the form of lamellae, and FIG. 12 shows the arrangement of shielding devices above the cathodically switched areas of a contacting unit according to FIG. 2.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung 10. In einem Elektrolytbad 14, bei dem eine Wanne 26 mit einem Elektrolyten gefüllt ist, lediglich befinden sich beispielhaft fünf nebeneinander angeordnete Kontaktiereinheiten 16. Diese sind im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Ebenfalls lediglich beispielhaft sind zwischen bzw. neben einer jeweiligen Kontaktiereinheit 16 Elektroden 28 einer Anodeneinrichtung 30 dargestellt. Die Anordnung der Anoden 28 der Anodeneinrichtung 30 kann prinzipiell beliebiger Art sein. Jeweils über einer Kontaktierein- heit 16 ist eine aus nicht-leitendem Material bestehende Walze 18 angeordnet, die die Vorrichtung zum Anpressen des Substrates an die Kontaktiereinheit darstellt. Das zu galvanisierende (und in der Figur 1 nicht dargestellte Substrat) würde jeweils zwischen einer Walze 18 und einer Kontak- tiereinheit 16 transportiert werden. Das Substrat könnte dabei in endloser Form vorliegen und von oben in das Elektrolytbad 14 eingeführt und auf der anderen Seite wieder ausgeführt werden.FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an electroplating device 10 according to the invention. In an electrolyte bath 14, in which a trough 26 is filled with an electrolyte, there are merely, by way of example, five contacting units 16 arranged next to one another. These are circular in cross section. Electrodes 28 of an anode device 30 are also shown by way of example only between or next to a respective contacting unit 16. The arrangement of the anodes 28 of the anode device 30 can in principle be of any type. A roller 18 made of non-conductive material is arranged above each contact unit 16 and represents the device for pressing the substrate onto the contact unit. The substrate to be electroplated (and not shown in FIG. 1) would each be transported between a roller 18 and a contact unit 16. The substrate could be in endless form and introduced into the electrolyte bath 14 from above and carried out again on the other side.

Der Aufbau der Kontaktiereinheit 16 ist besser aus der Figur 2 ersichtlich. Aus dieser Figur wird deutlich, daß der Mantel der zylinderförmig ausgebildeten Kontaktiereinheit entlang seines gesamten Umfanges mit von einander beabstandeten elektrisch leitfähigen Bereichen 20 versehen ist. Während des Be- triebes der Galvanisiereinrichtung wird die Kontaktiereinheit - entweder angetrieben durch einen Motor oder durch das Substrat selbst bewegt - in Rotation versetzt. Die mit einer Kathodeneinrichtung 22 in Kontakt gebrachten elektrisch leitfähigen Bereiche 20, die in Figur 2 mit 20k bezeichnet sind, sind dann kathodisch geschalten, während die mit den beispielhaft dargestellten zwei Anodeneinrichtungen 24 in Kontakt gebrachten elektrisch leitenden Bereiche 20 (bezeichnet als 20a) anodisch geschalten sind zur Abreinigung der Kontaktiereinheit .The structure of the contacting unit 16 can be seen better from FIG. 2. It is clear from this figure that the jacket of the cylindrical contact unit is provided with electrically conductive regions 20 spaced apart from one another along its entire circumference. During the operation of the electroplating device, the contact unit - either driven by a motor or moved by the substrate itself - is set in rotation. The electrically conductive regions 20 which are brought into contact with a cathode device 22 and which are denoted by 20k in FIG. 2 are then connected cathodically, while the electrically conductive regions 20 (which are brought into contact with the two anode devices 24 shown by way of example) than 20a) are anodically connected for cleaning the contacting unit.

Bei einer Drehung der Kontaktiereinheit 16 um 360 Grad wird jeder leitfähige Bereich 20 zumindest einmal als Kathode und zweimal als Anode geschalten. Die Kathodeneinrichtung 22 sowie die Anodeneinrichtungen 24 können beispielsweise in Form von Rädern oder Walzen, die auf die Kontaktiereinrichtung 16 aufgesetzt sind, ausgestaltet sein.When the contacting unit 16 is rotated through 360 degrees, each conductive region 20 is switched at least once as a cathode and twice as an anode. The cathode device 22 and the anode devices 24 can be designed, for example, in the form of wheels or rollers which are placed on the contacting device 16.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind die Kathodeneinrichtung und die Anodeneinrichtungen 24 gegenüberliegend angeordnet. Die Anodeneinrichtungen 24 können prinzipiell an jeder gewünschten Stelle angeordnet sein und werden im Gegensatz zur zeichnerischen Darstellung vorzugsweise kurz nach der Kathode als unterstützende Anode (Hilfsanode) geschaltet. Als „kurz nach der Kathode" ist ein Winkelversatz von maximal 90° zu verstehen. Der bevorzugte Versatz liegt bei ca. 90° Versatz gegenüber der Kathode 22.In the present exemplary embodiment in FIG. 2, the cathode device and the anode devices 24 are arranged opposite one another. In principle, the anode devices 24 can be arranged at any desired location and, in contrast to the drawing, are preferably connected shortly after the cathode as a supporting anode (auxiliary anode). “Shortly after the cathode” is to be understood as an angular offset of at most 90 °. The preferred offset is approximately 90 ° offset compared to cathode 22.

Dadurch, daß die Kontaktiereinheit 16 über eine Mehrzahl an elektrisch leitenden Bereichen 20 verfügt, von denen gleichzeitig unterschiedliche leitende Bereiche anodisch oder kathodisch geschalten sind, kann die erfindungsgemäße Galvani- siereinrichtung kontinuierlich betrieben werden. Die sich an den kathodisch geschalteten elektrisch leitenden Bereichen 20k ablagernden leitfähigen Partikel werden durch die anodische Schaltung mittels der Anodeneinrichtung 24 automatisch abgereinigt. Diese Vorgehensweise ermöglicht den kontinuier- liehen Betrieb der Galvanisiereinrichtung ohne Unterbrechung oder Stillstand.Because the contacting unit 16 has a plurality of electrically conductive areas 20, of which different conductive areas are simultaneously connected anodically or cathodically, the galvanizing device according to the invention can be operated continuously. The conductive particles deposited on the cathodically connected electrically conductive regions 20k are automatically cleaned by the anodic circuit by means of the anode device 24. This procedure enables the galvanizing device to be operated continuously without interruption or standstill.

Figur 12 zeigt die Kontaktiereinheit 18 der Figur 2 in einer Abwandlung, wobei zunächst beispielhaft eine Anodeneinrich- tung 28 und das zu metallisierende Substrat 12 dargestellt ist. Die Tatsache, daß die Kathodeneinrichtung 22 und die Anodeneinrichtung.30 entlang des inneren Umfangs der zylinder- förmigen Kontakteinheit 16 angeordnet sind, stellt lediglich eine konstruktive Ausgestaltung dar, die für die Erfindung ohne Belang ist. Der wesentliche Unterschied zu Figur 2 sind die oberhalb der kathodisch geschaltenen Bereiche 20 k ange- ordneten Abschirmeinrichtungen 25. Diese sollen metallische Ablagerungen an den Abschnitten der Bereiche 20 k vermeiden, die zur Stromübertragung nicht benötigt werden. Diese Abschnitte sind mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet und sind vom Berührungspunkt der Bereiche 20 k und dem Substrat 12 abgewandt. Die Abschirmeinrichtungen 25 sind vor allem dann zweckmäßig, wenn die elektrisch leitenden Bereiche 20 ein stark ausgeprägtes wellen- oder zick-zack-förmiges Profil aufweisen oder diese stark schräg laufend sind. Die Abschirmeinrichtungen 25 weisen beispielsweise das in Figur 12 gezeigte flügelartige Profil auf und erzwingen einen durch die Pfeile angedeuteten Ionenfluß zwischen dem zu metallisierenden Substrat 12 (die vorher bereits auf dem Substrat ausgebildeten leitfähigen Strukturen sind mit 13 a bezeichnet, die nach der Galvanisierung entstandene Schicht mit 13 b) und der Abschirmeinrichtung 25.FIG. 12 shows the contacting unit 18 of FIG. 2 in a modification, an anode device 28 and the substrate 12 to be metallized first being shown by way of example. The fact that the cathode device 22 and the anode device .30 along the inner circumference of the cylindrical Shaped contact unit 16 are arranged, is only a structural design that is irrelevant to the invention. The main difference from FIG. 2 are the shielding devices 25 arranged above the cathodically switched regions 20 k. These are intended to avoid metallic deposits on the sections of the regions 20 k which are not required for current transmission. These sections are identified by the reference symbol 21 and face away from the point of contact of the regions 20 k and the substrate 12. The shielding devices 25 are particularly expedient when the electrically conductive regions 20 have a strongly pronounced wave-shaped or zigzag-shaped profile or these are strongly inclined. The shielding devices 25 have, for example, the wing-like profile shown in FIG. 12 and force an ion flow, indicated by the arrows, between the substrate 12 to be metallized (the conductive structures previously formed on the substrate are denoted by 13 a, the layer formed after the galvanization with 13 b) and the shielding device 25.

Aus 'der Figur 3 wird die Anordnung der Kathoden- sowie Anodeneinrichtungen 22, 24 hinsichtlich des Elektrolytbades 14 und der Kontakt!ereinheit 16 nochmals verdeutlicht. Sowohl die Kathodeneinrichtung 22 als auch die Anodeneinrichtungen 24 sind beispielhaft außerhalb des Elektrolytbades 14 angeordnet. Durch die Drehung werden jeweils unterschiedliche leitende Bereiche 20 anodisch bzw. kathodisch geschalten. Oberhalb der Kontaktiereinheit 16 ist die nicht-leitende Wal- ze 18 angeordnet. In dem zwischen der Walze 18 und der Kontaktiereinheit 16 gebildeten und gut erkennbaren Schlitz wird das zu galvanisierende Substrat hindurchgeführt, wobei die Walze 18 für den notwendigen Anpreßdruck des bereits vorkonfigurierten Substrates an die kathodisch geschaltenen elek- trisch leitenden Bereiche sorgt. Prinzipiell kann die Galvanisiereinrichtung lediglich aus einer einzigen Kontaktiereinheit 16 bestehen. Die Anordnung mehrerer Kontaktiereinheiten 16 in einem Elektrolytbad erhöht jedoch die Geschwindigkeit des galvanischen AufWachsens einer elektrisch leitfähigen Schicht auf dem bereits mit leitfähigen Partikeln versehenen Substrat.The arrangement of the cathode and anode devices 22, 24 with respect to the electrolyte bath 14 and the contact unit 16 is again illustrated in FIG. Both the cathode device 22 and the anode devices 24 are, for example, arranged outside the electrolyte bath 14. Different conductive regions 20 are switched anodically or cathodically by the rotation. The non-conductive roller 18 is arranged above the contacting unit 16. The substrate to be electroplated is guided through the slot which is formed and clearly recognizable between the roller 18 and the contacting unit 16, the roller 18 ensuring the necessary contact pressure of the already preconfigured substrate on the cathodically connected electrically conductive areas. In principle, the electroplating device can only consist of a single contacting unit 16. The arrangement of a plurality of contacting units 16 in an electrolyte bath, however, increases the speed of the galvanic growth of an electrically conductive layer on the substrate already provided with conductive particles.

Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Galvanisierungssystem, das unter Verwendung der in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Galvanisiereinrichtung aufgebaut ist. Die Galvanisiereinrichtung 10 ist in einem Auffangbehälter 46 angeordnet. Ein in das Elektrolytbad 14 hineinragender Überlauf 48 transportiert überlaufenden Elektrolyten in den Auffangbehälter 46. Der Auffangbehälter 46 verfügt über eine Pumpe mit Filter 50, der aufbereiteten Elektrolyten in das Elektrolytbad 14 zurück pumpt .FIG. 4 shows an electroplating system according to the invention, which is constructed using the electroplating device described in FIGS. 1 to 3. The electroplating device 10 is arranged in a collecting container 46. An overflow 48 protruding into the electrolyte bath 14 transports overflowing electrolytes into the collecting container 46. The collecting container 46 has a pump with a filter 50 which pumps processed electrolytes back into the electrolytic bath 14.

Das in Figur 4 gezeigte Galvanisiersystem ist insbesondere zur Verarbeitung eines in endloser Form vorliegenden Substra- tes geeignet. Das bereits mit leitfähigen Partikel in strukturierter Form vorliegende Substrat ist auf einer trommeiförmigen Zuführvorrichtung 42 aufgewickelt. Das Substrat wird in Pfeilrichtung von der Zuführvorrichtung 42 in die Galvanisiereinrichtung 10 zwischen jeweiligen Kontaktiereinrichtun- gen 16 und Walzen 18 hindurch geführt und anschließend auf der linken Seite wieder aus der Galvanisiereinrichtung 10 herausgeführt. An einer Rakel 52 wird das galvanisch verstärkte Substrat getrocknet, um eine Elektrolytverschleppung zu verhindern. Über eine Umlenkrolle 54 wird das nach wie vor in endloser Form vorliegende Substrat in eine Spülvorrichtung 56 eingeführt. Umgelenkt über zwei Umlenkrollen 58 wird dieses über eine weitere Rakel 60, eine weitere Umlenkrolle 62 sowie eine Sprühspülung 64 in eine Passivierung 68 eingeführt . Nach dem Durchlaufen einer weiteren Rakel 72 und dem Vorbeiführen an einem Trockengebläse 74 wird das Substrat schließlich auf einer trommeiförmigen Aufnahmevorrichtung 44 wieder aufgewickelt. Die galvanisch verstärkten Substrate können nun in einem weiteren Schritt vereinzelt werden. Es ist nochmals zu betonen, daß die Leiterstrukturen bereits in ihrer entgültigen Form vorliegen, d. h. daß keinerlei Ätzvorgang oder weiterer StrukturierungsVorgang mehr stattzufinden braucht .The electroplating system shown in FIG. 4 is particularly suitable for processing a substrate which is in endless form. The substrate, which is already in structured form with conductive particles, is wound on a drum-shaped feed device 42. The substrate is guided in the direction of the arrow from the feed device 42 into the electroplating device 10 between the respective contacting devices 16 and rollers 18 and is then guided out of the electroplating device 10 again on the left-hand side. The galvanically reinforced substrate is dried on a doctor blade 52 in order to prevent electrolyte carryover. The substrate, which is still in endless form, is introduced into a flushing device 56 via a deflection roller 54. Deflected via two deflection rollers 58, this is introduced into a passivation 68 via a further doctor blade 60, a further deflection roller 62 and a spray rinse 64. After passing through a further doctor blade 72 and passing a drying fan 74, the substrate is finally wound up again on a drum-shaped receiving device 44. The galvanically reinforced substrates can now be separated in a further step. It should be emphasized again that the conductor structures are already in their final form, ie that no etching process or further structuring process needs to take place.

In der Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die den Anpreßdruck erzeugende Walze 18 durch eine weitere Kontaktiereinrichtung 16 ersetzt ist. Dabei sind je- weils zwei Kontaktiereinheiten 16 gegenüberliegend angeordnet, so daß wiederum zwischendurch das Substrat geführt werden kann. Der Einfachheit halber wurde das Elektrolytbad sowie die Anodeneinrichtung 30 in der Figur 5 weggelassen.FIG. 5 shows an embodiment in which the roller 18 generating the contact pressure is replaced by a further contacting device 16. In this case, two contacting units 16 are arranged opposite each other, so that the substrate can again be guided in between. For the sake of simplicity, the electrolyte bath and the anode device 30 have been omitted in FIG. 5.

Gleiches gilt für die Figur 6. Dort sind beispielhaft in vier Reihen Kontaktiereinheiten 16 versetzt gegeneinander angeordnet. Das Substrat- 12 wird somit mäanderförmig zwischen den Kontaktierungseinheiten 16 hindurchgeführt . Der notwendige Anpreßdruck wird jeweils durch die zueinander versetzte An- Ordnung gewährleistet.The same applies to FIG. 6. There, for example, contacting units 16 are arranged offset from one another in four rows. The substrate 12 is thus guided in a meandering manner between the contacting units 16. The necessary contact pressure is guaranteed by the offset arrangement.

Mittels den in der Figur 5 und 6 dargestellten Anordnungen von Kontaktiereinheiten 16 können zweiseitig metallisierte Substrate hergestellt werden, auch wenn diese über keine Durchkontaktierung verfügen. Verfügt das Substrat über eine Durchkontaktierung und ist vor der Behandlung in der erfindungsgemäßen Galvanisiereinrichtung mit elektrisch leitenden Strukturen in der vorab beschriebenen Form versehen- worden, ist es ausreichend, lediglich eine Seite des Substrates mit einer Kontaktiereinheit 16 in Verbindung zu bringen. Nichts desto trotz ist sichergestellt, daß eine zweiseitige Metallisierung möglich ist, da Durchkontaktierungen automatisch mit elektrisch leitfähigem Material angereichert werden, wodurch diese mit den dazugehörigen Leiterstrukturen auf der von der Kontaktiereinheit 16 abgewandten Seite eine metallische Einheit bilden. Hierdurch entsteht eine LeitungsStruktur mit mehr oder weniger gleicher Schichtstärke. Durchkontaktierun- gen und dazugehörige Leiter bilden dann eine metallische Einheit .By means of the arrangements of contacting units 16 shown in FIGS. 5 and 6, double-sided metallized substrates can be produced, even if they have no through-plating. If the substrate has a plated-through hole and has been provided with electrically conductive structures in the form described above before the treatment in the galvanizing device according to the invention, it is sufficient to connect only one side of the substrate to a contacting unit 16. Nevertheless, it is ensured that two-sided metallization is possible, since plated-through holes are automatically enriched with electrically conductive material, as a result of which they form a metallic unit with the associated conductor structures on the side facing away from the contacting unit 16. This creates a line structure with more or less the same layer thickness. Durchkontaktierun- conditions and associated conductors then form a metallic unit.

Die Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer er- findungsgemäßen Kontaktiereinheit 16. Diese ist nun flächig ausgebildet. Sie verfügt über eine Vielzahl beabstandet benachbart zueinander angeordneter, in der Grundplatte 34 versenkbarer Stifte 36. Die Stifte 36 können über in der Figur 7 nicht näher dargestellte Steuermechanismen aus der Grundplat- te 34 in eine Endstellung verfahren werden, in der die Galvanisierung eines Substrates erfolgen kann.FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a contacting unit 16 according to the invention. This is now flat. It has a multiplicity of pins 36 which are arranged spaced apart from one another and can be countersunk in the base plate 34. The pins 36 can be moved from the base plate 34 into an end position by means of control mechanisms (not shown in FIG. 7), in which a substrate is galvanized can.

Dies ist besser aus der Figur 8 ersichtlich, in der sechs Stifte 36 in ihre Endstellung aus der Grundplatte 34 verfah- ren worden sind. Die Grundplatte 34 besteht aus zwei Schichten 38, 40, wobei die erste Schicht 38 als Anode und die zweite Schicht 40 als Kathode verschalten ist. Die erste und die zweite Schicht 38, 40 sind selbstverständlich elektrisch voneinander getrennt. Allein durch die Stellung eines Stiftes 36 ist bestimmt, ob dieser kathodisch oder anodisch geschalten ist.This can be seen better from FIG. 8, in which six pins 36 have been moved out of the base plate 34 into their end position. The base plate 34 consists of two layers 38, 40, the first layer 38 being connected as the anode and the second layer 40 as the cathode. The first and second layers 38, 40 are of course electrically separated from one another. The position of a pin 36 alone determines whether it is connected cathodically or anodically.

Dies ist besser aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich, in der ein Stift 36 einmal in seiner Endstellung außerhalb der Grundplatte 34 (Figur 9) und einmal in seiner Endstellung innerhalb der Grundplatte 34 (Figur 10) dargestellt ist. Der Stift 36 verfügt über eine Länge, die größer als die Dicke der zweiten Schicht 40 ist, über eine Isolierung 82. Ein leitender Bereich 80, der dem Durchmesser des Stiftes 36 ent- spricht, steht in Berührung mit den Wänden der Ausnehmung, in der er bewegt wird. Befindet sich der Stift 36 in seiner Endstellung gemäß Figur 9, so ist dieser kathodisch geschalten. Ist der Stift 36 hingegen vollständig in der Grundplatte 34 versenkt, so ist dieser anodisch geschalten.This can be seen better from FIGS. 9 and 10, in which a pin 36 is shown once in its end position outside the base plate 34 (FIG. 9) and once in its end position inside the base plate 34 (FIG. 10). The pin 36 has a length, which is greater than the thickness of the second layer 40, via an insulation 82. A conductive region 80, which corresponds to the diameter of the pin 36, is in contact with the walls of the recess in which he is moved. If the pin 36 is in its end position according to FIG. 9, it is connected cathodically. However, if the pin 36 is completely sunk into the base plate 34, it is connected anodically.

Die in den Figuren 7 bis 10 dargestellte Kontaktiereinheit 16 eignet sich insbesondere zur galvanischen Verstärkung einer Leiterplatte mit beliebiger Leiterstruktur. Da die Stifte 36 in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind, kann prinzipiell eine beliebige Leiterstruktur durch Verfahren der Stufte 36 in ihre Endstellung gemäß Figur 9 nachgebildet wer- den. Durch regelmäßiges Einfahren in ihre Endposition gemäß Figur 10 ist sichergestellt, daß der mit dem zu galvanisierenden Substrat in Verbindung stehende elektrisch leitende Bereich 80 regelmäßig anodisch gereinigt wird.The contacting unit 16 shown in FIGS. 7 to 10 is particularly suitable for the galvanic amplification of a PCB with any conductor structure. Since the pins 36 are arranged at regular intervals from one another, in principle any conductor structure can be simulated by moving the steps 36 into their end position according to FIG. 9. Regular movement into its end position according to FIG. 10 ensures that the electrically conductive region 80 connected to the substrate to be electroplated is regularly anodically cleaned.

Figur 11 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Kontaktiereinheit 16. Die Kontaktiereinheit 16 ist in Form eines Förderbandes aufgebaut, entlang dessen eine Vielzahl von Lamellen 90 angeordnet ist. Die Lamellen 90 sind über ein Gelenk 96 mit dem Förderband verbunden. Lediglich in ihrem von dem Gelenk 96 abgewandten Ende weisen die Lamellen einen elektrisch leitenden Bereich 94 auf. Ansonsten verfügen diese über eine Isolierung 92. Die elektrisch leitenden Bereiche 94 werden abwechselnd kathodisch bzw. anodisch geschalten, indem das Förderband in Rotation versetzt wird. So lange die Lamel- len 90 einen Kontakt mit dem zu galvanisierenden Substrat 12 aufweisen, sind diese kathodisch geschalten, was durch die Bezeichnung K angedeutet sein soll . Sobald eine Lamelle eine vorgegebene Position entlang des Förderbandes erreicht, wird diese anodisch geschalten (A) und dadurch abgereinigt.FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of a contacting unit 16. The contacting unit 16 is constructed in the form of a conveyor belt, along which a plurality of lamellae 90 are arranged. The slats 90 are connected to the conveyor belt via a joint 96. The slats only have an electrically conductive region 94 in their end facing away from the joint 96. Otherwise, they have insulation 92. The electrically conductive areas 94 are alternately connected cathodically or anodically by setting the conveyor belt in rotation. As long as the fins 90 are in contact with the substrate 12 to be electroplated, they are connected cathodically, which is to be indicated by the designation K. As soon as a slat reaches a predetermined position along the conveyor belt, it is switched anodically (A) and thereby cleaned.

Bezüglich der Ausgestaltung einer Kontaktiereinheit bestehen prinzipiell keinerlei Einschränkungen. Die Kontaktiereinheit kann insbesondere an die Form des zu galvanisierenden Substrates angepaßt werden, so daß auch eine Galvanisierung un- terschnittener Bereiche möglich ist.In principle, there are no restrictions with regard to the design of a contacting unit. The contacting unit can in particular be adapted to the shape of the substrate to be galvanized, so that galvanizing of undercut areas is also possible.

Die beschriebene Galvanisiereinrichtung kann auch im bekannten Pulsverfahren betrieben werden. Die Einrichtung ist mit allen bekannten, marktüblichen Elektrolyten einsetzbar.The electroplating device described can also be operated in the known pulse method. The device can be used with all known, customary electrolytes.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich geworden, daß die erfindungsgemäße Galvanisiervorrichtung eine enorm kostengünstige Fertigung ermöglicht, bei höchstmöglicher, gleichbleibender Qualität und mit hohen Durchsatzgeschwindigkeiten. Ein Vorteil besteht darin, daß lediglich das galvanisiert werden muß, was zur Herstellung der gewünschten Leiterstruktur auch benötigt wird. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen Herstellung und Wartung der beschriebenen Galvanisiereinrichtung, da alle steuerrelevanten Einrichtungen außerhalb des Elektrolytbades angeordnet werden können.From the description it can be seen that the electroplating device according to the invention is extremely cost-effective Manufacturing enables the highest possible, constant quality and with high throughput speeds. One advantage is that only that which is required to produce the desired conductor structure has to be galvanized. Another advantage lies in the simple manufacture and maintenance of the electroplating device described, since all the control-relevant devices can be arranged outside the electrolyte bath.

Insbesondere lassen sich mehrere der in Figur 4 gezeigten Galvanisiersysteme hintereinander anordnen. Die Arbeitsgeschwindigkeit ist dann einzig und alleine von der Anzahl der Module und von der benötigten Auftragsstärke der leitfähigen Schicht abhängig. Es können dabei sowohl im Stand- als auch im Endlosverfahren Substrate mit bisher nicht gekannter Qualität und Gleichmäßigkeit bei gleichzeitig niedrigstmöglichen Kosten realisiert werden. In particular, several of the electroplating systems shown in FIG. 4 can be arranged one behind the other. The working speed is then solely dependent on the number of modules and the required thickness of the conductive layer. In this way, substrates with previously unknown quality and uniformity at the same time as possible at the lowest possible costs can be realized both in the stationary and in the continuous process.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Galvanisiereinrichtung10 electroplating device

12 Substrat12 substrate

13a, b leitende Schicht 14 Elektrolytbad13a, b conductive layer 14 electrolyte bath

16 Kontaktiereinheit16 contact unit

18 Walze18 roller

20, 20a, 20k, 21 Elektrisch leitender Ber20, 20a, 20k, 21 electrically conductive area

22 Kathodeneinrichtung22 cathode device

24 Anodeneinrichtung24 anode device

25 Abschirmeinrichtung25 shielding device

26 Wanne/Becken26 tub / basin

30 Anodeneinrichtung30 anode device

32 Schieber32 sliders

34 Grundplatte34 base plate

36 Stifte36 pens

38 erste Schicht (Anode)38 first layer (anode)

40 zweite Schicht (Kathode)40 second layer (cathode)

42 Zuführvorrichtung42 feed device

44 Aufnahmevorrichtung44 holding device

46 Auffangbehälter46 collecting container

48 Überlauf48 overflow

50 Pumpe/Filter50 pump / filter

52, 60, 72 Rakel52, 60, 72 squeegees

54, 58, 70 Umlenkrolle54, 58, 70 pulley

56 Spülvorrichtung56 flushing device

64 Sprühspülung64 spray rinsing

68 Kupfer-Passivierung68 Copper passivation

74 Trockengebläse74 drying fans

80 leitender Bereich80 leading area

82 Isolierung82 insulation

90 Lamelle90 slats

92 Isolierung92 insulation

94 leitender Bereich94 senior management

96 Ge1enkvorrichtung 96 articulation device

Claims

Patentansprüche claims 1. Galvanisiereinrichtung (10) zur galvanischen Abscheidung einer elektrisch leitenden Schicht auf einem Substrat (12) mit einem Elektrolytbad (14) , in dem eine Anodeneinrichtung1. Galvanizing device (10) for the galvanic deposition of an electrically conductive layer on a substrate (12) with an electrolyte bath (14), in which an anode device (30) und zumindest eine Kontaktiereinheit (16) angeordnet ist, wobei jede Kontaktiereinheit (16) eine Mehrzahl an elektrisch leitenden Bereichen (20) aufweist, von denen jeweils zumindest einer kathodisch bzw. anodisch geschalten ist.(30) and at least one contacting unit (16) is arranged, each contacting unit (16) having a plurality of electrically conductive areas (20), at least one of which is connected cathodically or anodically. 2. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß verschiedene der elektrisch leitenden Bereiche (20) gleichzeitig kathodisch bzw. anodisch schaltbar sind.2. Electroplating device according to claim 1, so that various of the electrically conductive areas (20) can be switched cathodically or anodically at the same time. 3. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder elektrisch leitende Bereich (20) einer Kontaktiereinheit (16) als Kathode oder Anode schaltbar ist.3. Electroplating device according to claim 1 or 2, so that each electrically conductive area (20) of a contacting unit (16) can be switched as a cathode or anode. 4. Galvanisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der oder die als Anode geschalteten elektrisch leitende Be- reich oder leitenden Bereiche (20) der Kontaktiereinheit (16) in der Nähe des als Kathode geschalteten elektrisch leitenden Bereichs (20) angeordnet ist oder sind und eine Hilfsanode darstellt oder darstellen.4. Electroplating device according to one of the preceding claims, characterized in that the or the electrically conductive region or regions (20) of the contacting unit (16) connected as the anode is arranged in the vicinity of the electrically conductive region (20) connected as the cathode or are and represent or represent an auxiliary anode. 5. Galvanisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß die Kontaktiereinheit (16) zylinderförmig ausgestaltet ist.5. Electroplating device according to one of the preceding claims, that the contacting unit (16) is cylindrical. 6. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die elektrisch leitenden Bereiche (20) auf dem Mantel der zylinderförmigen Kontaktiereinheit (16) von einer Grundfläche in Richtung der anderen Grundfläche erstrecken.6. Electroplating device according to claim 5, characterized in that the electrically conductive areas (20) on the jacket of the cylindrical contacting unit (16) extend from one base surface in the direction of the other base surface. 7. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrisch leitenden Bereiche (20) von einander beabstandet wellenförmig, zick-zack-förmig oder schräglaufend ausgestaltet sind.7. Electroplating device according to claim 5 or 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the electrically conductive regions (20) are designed spaced apart from each other wave-shaped, zigzag-shaped or inclined. 8. Galvanisierungseinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, daß Abschnitte der kathodisch geschaltenen elektrisch leitenden Bereiche (20) gegenüber der Anodeneinrichtung (30) abge- schirmt sind.8. Galvanizing device according to claim 7, so that sections of the cathodically connected electrically conductive areas (20) are shielded from the anode device (30). 9. Galvanisiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die das Substrat (12) an die zumindest eine Kontaktiereinheit (16) preßt.9. Electroplating device according to one of the preceding claims, that a device is provided that presses the substrate (12) onto the at least one contacting unit (16). 10. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung eine weitere Kontaktiereinheit (16) oder eine nicht-leitende Walze (18) ist.10. Electroplating device according to claim 9, so that the device is a further contacting unit (16) or a non-conductive roller (18). 11. Galvanisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktiereinheit (16) Schieber aufweist, die zur Kontaktierung zu galvanisierender Bereiche des Substrates (12) vorgesehen sind.11. Galvanizing device according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the contacting unit (16) has slides, which are provided for contacting to be galvanized areas of the substrate (12). 12. Galvanisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kontaktiereinheit (16) über wahlweise unterschiedlich ansteuerbare, gegenüber einer Grundplatte (34) bewegliche Stif- te (36) verfügt, wobei die Stifte in Abhängigkeit ihrer Stellung kathodisch oder anodisch geschalten sind.12. Electroplating device according to one of claims 1 to 4, since you rchgek characterized in that the contact unit (16) via optionally differently controllable, relative to a base plate (34) movable pin te (36), the pins being connected cathodically or anodically depending on their position. 13. Galvanisiereinrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Grundplatte (34) zweischichtig aufgebaut ist und die erste Schicht (38) anodisch und die zweite Schicht (40) kathodisch geschalten ist.13. Electroplating device according to claim 12, so that the base plate (34) is constructed in two layers and the first layer (38) is anodically and the second layer (40) is connected cathodically. 14. Galvanisiersystem mit zumindest einer Galvanisiereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, einer Zuführeinrichtung (42) , die der zumindest einen Galvanisiereinrichtung (10) ein zu galvanisierendes Substrat (12) zuführt und einer Aufnahmeeinrichtung, die das fertig galvanisierte Substrat (12) aufnimmt.14. Electroplating system with at least one electroplating device (10) according to one of claims 1 to 10, a feed device (42) that feeds the at least one electroplating device (10) to be electroplated substrate (12) and a receiving device that the finished electroplated substrate ( 12) records. 15. Galvanisiersystem nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat (12) der zumindest einen Galvanisiereinrichtung (10) in endloser Form zuführbar ist.15. Electroplating system according to claim 14, so that the substrate (12) of the at least one electroplating device (10) can be fed in an endless form. 16. Galvanisiersystem nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Galvanisiereinrichtung (10) in einem Auffangbehälter (46) angeordnet ist, in den ein in dem Elektrolytbad (14) durch gefilterten Elektrolyt verdrängter Elektrolyt überlaufen kann, so daß in dem Elektrolytbad (14) ein sich selbst regenerierender Elektrolyt gegeben ist.16. Electroplating system according to claim 14 or 15, characterized in that the electroplating device (10) is arranged in a collecting container (46) into which an electrolyte displaced by filtered electrolyte in the electrolyte bath (14) can overflow, so that in the electrolyte bath (14 ) there is a self-regenerating electrolyte. 17. Galvanisiersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest zwei Galvanisiereinrichtungen (10) hintereinander geschalten sind, die mit dem gleichen oder einem anderen Elektrolyten betreibbar sind. 17. Electroplating system according to one of claims 14 to 16, so that at least two electroplating devices (10) are connected in series, which can be operated with the same or a different electrolyte.
PCT/DE2002/003916 2001-10-25 2002-10-16 Electroplating device and electroplating system for coating already conductive structures WO2003038158A2 (en)

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US10/916,308 US20050061661A1 (en) 2001-10-25 2004-08-11 Electrodeposition device and electrodeposition system for coating structures which have already been made conductive

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