專利名稱：用于電解處理工件的方法和傳送系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于電解處理工件的方法與傳送系統，更具體而言，涉及一種用于處理印刷電路板及其他電路載體的方法與傳送系統。
現有技術用于印刷電路板技術中的傳送系統基本上包含例如一電鍍槽，該電鍍槽中填入電解液及配置陽極與陰極。一輸送裝置將欲處理的工件傳送通過設備，在板狀工件的情況下工件被維持于一垂直或水平方位，輸送裝置可為一使用輸送輥或輸送夾的裝置。在電解蝕刻中，工件為陽極性而對電極為陰極性，在電解金屬-電鍍中，工件為陰極性，而對電極為陽極性。工件的電解式接觸可以通過接觸輪或接觸夾達成。例如德國專利DE3632545A1揭露了一個電鍍裝置，其中接觸輪用于電接觸以水平方位傳送且以水平輸送方向被傳送通過傳送系統的電子印刷電路板，此外，德國專利DE3645319C2揭露了一個電解處理電子印刷電路板的設備，其中該板是利用亦被傳送通過設備的接觸夾做電接觸，在此例子中，工件可以具有或不具有板的形狀，工件亦可以利用接觸輥做電接觸。在板狀工件的例子中，接觸輥延伸在橫向于輸送方向的工件的整個寬度。為了達成電接觸，已知可使用滑過板狀工件例如電子印刷電路板的邊緣的分段式及非分段式接觸輪。
為了方便操作人員操作及構造，傳送系統通常包含數個隔開的對電極。在蝕刻期間，需經常拆除這些對電極以去除金屬沉積物。當可溶性陽極被用于電解金屬-電鍍法時，其通常需被拆除以做維修，特別是為了清潔及更換金屬時。以輸送方向觀之，可溶性陽極通常亦包括不連續部分。
由于經濟的原因，實施時位于工件相對的一側的對電極是利用一整流器供給電流的，位于工件另一側的對電極則通過另一整流器供給電流。在印刷電路板技術中，不同尺寸的板及膜即在此傳送系統中電解處理，其在一列中相隔或緊鄰地輸送一小段距離。為了避免工件邊緣處的電流密度過高(即邊緣效應在印刷電路板邊緣處增加的電場線密度)，已知的是使用技術上極為復雜、可調整、電絕緣的遮蔽物。
基于此目的，例如世界專利WO9849375A2揭露了一個用于電解處理印刷電路板的裝置，其中屏蔽物處于電子印刷電路板的輸送平面與對電極之間，各屏蔽物的配置可形成至少兩個基本上平行的平坦部分，一屏蔽部分被配置為與輸送平面相對而另一屏蔽部分則被配置為與對電極相對。屏蔽物可在基本上橫向于傳送方向上滑動地載送，但是使用此屏蔽物的成本很高。
這些屏蔽物的另一缺點在于，盡管這些屏蔽物可在電解金屬-電鍍期間甚至于在電子印刷電路板的側向邊緣區域中得到均一的涂層厚度，但是橫向于輸送方向延伸的印刷電路板前緣與后緣無法受到屏蔽物的保護，因為其是連續性地被輸送通過設備且被電解處理的。
在生產過程的起點處，電鍍設備中并無印刷電路板，由于邊緣效應，進入設備的第一印刷電路板前緣以過高的電流密度被處理，結果，此第一印刷電路板的其他區域，以及可能的后續第二印刷電路板，就會以過低的電流密度被處理。造成其表面上有涂層厚度分布的瑕疵，該瑕疵在使用WO9849375A2所揭露的可滑動屏蔽物時也是不能避免的。
為了避免通過設備的印刷電路板前緣與后緣處的邊緣效應，用于電解金屬-電鍍印刷電路板的設備在實施時需先裝入模型(模型不適用于生產的印刷電路板，用于替代生產材料)。只有這時用于供給電流的整流器才可進行操作并且生產板可以流動，依此可避免生產板上的前緣燒灼及涂層厚度瑕庇。在電解金屬-電鍍期間，燒灼會導致穿孔成粉狀金屬沉積物。其偶而會在所用的電解液電流密度過高時發生。在使用模型的情況下并不期望形成粉末，因為在模型的金屬-電鍍期間，在模型通過設備時由經過模型的紊流而使金屬粉末脫離其表面且被攜入工作區的電解液內。隨后，這些粒子亦會被攜至生產板的表面，形成共同沉積，而造成不利的表面粗糙度，盡管可利用復雜的電解液過濾器減低此粗糙度，但是無法一起免除。因此，在細線印刷電路技術中必須徹底避免在印刷電路板的電解金屬-電鍍期間發生的燒灼以避免廢品的產生。在生產過程的終點處，若印刷電路板列中有間隙或當產品有變化時，如印刷電路面積及/或電流密度變化時，模型亦需以相同于生產過程起點處所述方式處理，因為在這種情況下，若未使用模型板，則橫向于輸送方向延伸的印刷電路板邊緣區域會以增高的電流密度處理，而板上的鄰近區域則以減低的電流密度處理。當欲處理的產品經常改變時，將模型載入設備內尤其不經濟，大多數原因是設備內需取得足量模型。由于成本的原因，模型被多次使用，因此當其用于金屬-電鍍設備時會有增加厚度的金屬層形成于其上。因此，涂層厚度經常遠大于欲生產的印刷電路板上的初始涂層厚度，使得金屬層的導電率為生產板上電解處理層的導電率的10至1000倍。結果，模型的電解處理增加了生產板的缺點。通常，模型僅在其由于金屬結塊而造成大涂層厚度或過為銳利的邊緣使得其變得過重而危及設備時才報廢。基于上述原因，應用模型來避免邊緣效應是不經濟的而且也是傳送系統的操作人員所不期望的。
在連續生產期間，在一列相同印刷電路板中從一個印刷電路板至下一個印刷電路板的距離應小一些，在理想情況下，該距離應為零。實施時，在平均電流密度下(例如6A/dm2)，當印刷電路板上的可用面積僅在距其邊緣20毫米的距離開始時，則可容許從一個印刷電路板到下一個印刷電路板具有15毫米的距離。現在對于較高電流密度(例如12A/dm2)及較窄、不可使用邊緣面積的要求會增加邊緣效應所引起的問題。因此，從一個印刷電路板至下一個印刷電路板的間隔需更小并更準確。
DE3939681A1揭露了一種在傳送電鍍設備中控制運作的方法，其中先后傳送通過設備的電子印刷電路板之間的間距被直接檢測或通過印刷電路板的位置而檢測，及其中陽極的電流依據此檢測結果而導通或切斷，以致于電場線密度在印刷電路板的所有區域中大致上皆相同。感應器檢測連續的印刷電路板之間的距離。若在連續的板中有過大的間距，其下方及上方的陽極通常被切斷，即在印刷電路板輸送通過設備期間位于連續的板之間的間隙下方或上方的陽極在該瞬間被切斷。場線集中及生成于印刷電路板前緣與后緣上的增加沉積物可因而避免。實施時，也有此情況，可以輕易了解的是，當陽極對一一切斷時，不僅通過被切斷的陽極的印刷電路板的邊緣未做電解金屬-電鍍，而且以輸送方向視之，在大致相對應于已切斷的陽極的長度上的印刷電路板的全部區域亦未做電解金屬-電鍍。因此，位于前緣后面及后緣前方的印刷電路板區域未做電解金屬-電鍍，或者在前及/或后緣產生過高的電流密度。此外，當陽極依此方式切斷時，切斷的陽極的電流流入導通的陽極，使得金屬-電鍍因而以不必要的較高電流密度來執行，此方法仍可避免燒灼及沉積金屬生成的粗糙度，其亦用于此目的。但是，此技術無法使位于印刷電路板列中一間隙前方及后方的至少兩個印刷電路板免于報廢。當印刷電路板因為細線印刷電路技術及SBU技術(依序組立)而日益昂貴時，這種廢品是不容許的。
在SBU技術中，使用欲做電解金屬-電鍍的例如0.5微米厚度無電銅的所有層。相較于5-17.5微米厚度的現有印刷電路板技術的電解銅層，此薄層具有一高歐姆電阻。如上所述，至少一部分設備需在印刷電路板進入前先填充模型，以容許生產板的電解金屬-電鍍沒有廢品。相較于由無電銅構成的SBU層，這些模型的導電率大約要高1000倍。若SBU板是在模型之后送入設備中或若其在模型之前離開設備，陽極的電解電流就無法關于表面積而成比例地被分布于相鄰板上。電流基本上流至高導電性的模型板上。實際上SBU板并未做電解金屬-電鍍。若在化學蝕刻電解液中使用不可溶的陽極，特別是當電解液含有氧化還原電偶化合物時，例如Fe2+/Fe3+化合物，則遠離接點的SBU板區域有遭蝕刻的危險，換言之為完全受到破壞。優選為，模型后方或前方的第二或第三SBU板可在這些條件下使用。否則報廢這些昂貴的SBU板是不可接受的。
為了按照理想方式調整用于浸入電解液內的第一工件的電解金屬-電鍍電流，日本專利JP61133400A的摘要中建議了一種電鍍裝置，其備有一長形電鍍電池以用于欲處理的工件，其含有電鍍液及備有排成列的陽極板，且分別供以電流，工件以一端沉入電鍍液，整流器的供給電流則隨著工件沉入電鍍液的速度而逐漸增加，故可避免燒灼。
為了避免在電子印刷電路板上的電路跡線在電解處理期間的點效應而導致變化的電場線密度且造成不同寬度的電路線圖有不同的局部處理效果，DE4417551C2建議利用電絕緣距離構件以保持印刷電路板與陽極之間的固定距離，該距離最大為30倍于窄電路線圖的標稱寬度。
發明內容
因此本發明的一個目的是提供一種方法與傳送系統，應用該方法和系統可避免上述缺點。
更具體而言，本發明的目的是容許連續工件，尤其是在傳送系統內的電子印刷電路板及其他電路載體的電解處理，其被依序間隔開任何距離而無上述邊緣效應發生及在電解金屬-電鍍處理期間不會產生燒灼。
此外，本發明的另一目的是實現即使在未使用模型及屏蔽物時，尤其是在工件進入及離開系統時及在產品更換期間，及當用于電流密度的電鍍指令數據在處理期間改變時，仍不致發生這些問題。
本發明的另一目的在于由施加到工件上的過高或過低的局部電流密度所致的處理瑕疵不會在上述生產條件下發生。
此目的的解決方案通過權利要求1所述的方法及權利要求16所述的傳送系統來實現。
一種傳送系統裝置是指其中工件以水平輸送方向被傳送且同時電鍍，水平傳送系統指其中工件是在輸送期間呈水平方位而垂直傳送系統指工件呈垂直方位。
使用印刷電路板的這種電子電路載體是指其包括板狀疊層，其可包含若干介電質及金屬層且可具有孔(通孔、隱埋孔及盲孔)，其亦可包括以下結構，即非板狀且用于被固定及電接觸于這些電路載體上的電子組件的電連接。該印刷電路板也可以是備有電路線圖結構的三維配置。此外，使用印刷電路板的其他電路載體是指例如包括混合系統在內的芯片載體。原則上工件不僅可解釋為印刷電路板，亦可為用于其他目的的任意產品。
在下文及權利要求中指出工件被配置于對電極的對面，這就意味著對電極與工件被配置為具有一定的距離間隔，優選為當對電極與工件皆呈板狀時對電極與工件位于平行的平面內。易言之，當對電極與工件被配置為具有一復雜的三維形狀時，對電極與工件可因此被配置為具有一個預定的距離間隔，對電極與工件的某些表面相互面對且間隔一均值的距離。
在下文及權利要求中，對于這些工件(瞬間)位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的這些電流被設定為若干數值，該數值以這些工件欲電解處理的表面積為函數，這就意味著不同電流值實質上可表示為(瞬間)位于各不同對電極正對面的這些工件欲電解處理的表面積的函數。其并未排除不同電流值可另外地依賴于其他影響因素。欲電解處理的表面積是由工件表面上的導電性區域形成的，非導電性區域并不構成欲電解處理的表面積。據此，工件的欲電解處理的表面積可對應于工件的全部或僅一部分表面積。
在下文及權利要求中，只要工件與對電極基本上平行，就可確定工件與一對電極之間的相對重疊，且意味著該對電極向工件的表面具有垂直方向的突出。
本發明的方法涉及本發明的傳送系統涉及工件的電解處理，更具體而言涉及印刷電路板及其他電路載體的電解處理。
在該方法中，工件在輸送方向上呈前后設置地被引導經過該系統。當這些工件被引導通過對電極時，利用源自輸送方向上呈前后設置的對電極的電流對這些工件進行電解處理。根據本發明，對于這些工件位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的電流被設定為若干數值，該數值以這些工件欲被電解處理的表面積為函數。此外，可以確定的是這些工件被引導經過對電極的最大距離為50毫米，優選為2-15毫米。
根據本發明的傳送系統包含a.用于在輸送平面及輸送方向上輸送這些工件通過該系統的裝置，b.在輸送方向中彼此前后設置且沿著輸送平面配置的至少兩個對電極，這些對電極相隔于輸送平面的最大距離為50毫米，優選為2-15毫米，c.用于各對電極至少一電流供給單元，及d.用于獨立地控制每個單個的電流供給單元的裝置，該裝置的配置使得對于這些工件(瞬間)位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的電流可分別設定為若干數值，該數值以這些工件欲被電解處理的表面積為函數。
此外傳送系統優選為包含用于電接觸工件的裝置，及用于將處理流體與工件和對電極接觸的裝置。
與DE3939681A1中所述的方法相比，當通過工件的間隙時不同對電極的電流被不完全切斷，且當通過后即再次導通。在此，每個單一的對電極的電流被獨立地控制及設定，瞬間通過各對電極的工件欲被電解處理的表面也被加以考慮以用于其控制。結果，電流可在工件通過時依需要而準確地調整，從而避免橫向于輸送方向延伸的工件邊緣上的不利邊緣效應。據此，當工件進入或離開設備或在工件之間隙時，例如當工件在不同生產條件期間先后處理時，不再需要使用模型。據此，任意尺寸的間隙可以提供于先后通過系統的工件之間，且即使在這些間隙內無模型時亦無邊緣效應。電流是在控制系統中以I＝J·A(I電流，J電流密度，A面積)計算的。
在不同對電極上的電流I亦按照通過的工件表面積A而獨立地設定，當實施DE3939681C2中所述的方法時造成的缺失就可克服，亦即當一個對電極的電流減低時另一對電極的電流則自動增高，反之亦然。為了容許不同對電極的電流按照本發明而獨立地設定，所有對電極的電流彼此獨立地設定及控制。基于此目的，為每個對電極及裝置提供了至少一個電流供給單元用于獨立計算、控制及設定每個單一的電流供給單元。
在本發明的優選實施例中，源自單一對電極的電流的設置方式為對于這些工件位于各對電極的正對面的情況，可確定這些工件欲被電解處理的表面積，且從電流與已確定的這些工件欲被電解處理的表面積的總和的直接關聯性得到該對電極的電流。基于此目的，提供了用于獨立地控制及設定每個單一電流供給單元的裝置，該裝置的配置使得源自各對電極的電流可被設置為這些工件欲被電解處理的表面積以及這些工件與該對電極的相對重疊度的函數。
對于這些工件位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的電流與工件表面積總和的上述直接關聯性具體是指對于這些工件位于各對電極的正對面的情況，這些電流成正比于這些工件欲被電解處理的表面積。
對于這些工件位于單一的對電極的正對面的情況，這些工件欲被電解處理的表面積就可由這些工件欲被電解處理的總表面積以及這些工件與對電極的相對重疊度來確定。
工件與單一對電極的相對重疊度具體地可通過確定該工件相對于對電極的實際位置及通過計算其重疊度，考慮到該工件的形狀與該對電極的形狀來確定。為了確定工件在傳送系統中的實際位置，可先確定該工件通過傳送系統的預定位置時的瞬時時間。隨后在傳送系統中自此位置起邏輯式追蹤該工件。在傳送系統中，具體地是通過確定以時間積分這些工件的瞬間輸送速度所涵蓋的距離，或通過添加一增量式或絕對式位移編碼器的脈沖，而進行邏輯式追蹤工件的。位移編碼器的一個脈沖例如相當于在輸送方向上由工件涵蓋的1毫米的距離。
為了確定工件在傳送系統中的實際位置，提供了用于檢測該工件在系統內的位置的裝置。該用于檢測位置的裝置包含至少一個用于確定工件通過該感應器的瞬間的感應器，及用于從感應器的位置起邏輯地追蹤該工件的裝置。用于邏輯地追蹤工件的裝置優選為用于以時間積分該工件的瞬間輸送速度的裝置，或一增量式或絕對式位移編碼器。
在傳送系統內的工件的實際位置可以優選為以最大高達20秒的時間間隔來確定，或在該工件已于輸送方向上前進最大60毫米后來確定。較特別的是當輸送速度低時，例如0.3米/分的速度，則時間間隔加長時確定該位置。
在源自不同對電極的電流的控制及設定期間，對工件可能有不同導電率的事實加以考慮，例如由于工件是由具有極薄電金屬涂層的非導電性材料構成的，例如依SBU方法處理的印刷電路板，則源自不同對電極的電流另可由一校正因數調整，該因數以通過各對電極的工件導電率為函數，這種方式可避免金屬沉積物燒灼。例如，若不考慮這種情況，則低導電性的工件就無法令人滿意地被處理，例如薄金屬涂層會由過高的電流損傷。
電流通過乘以一小于1的校正因數而分別處理，就可得到電解處理的緩和處理條件。在金屬電鍍期間，此校正因數是隨著金屬沉積物厚度的增加而自一小值開始持續或逐漸增加至1。結果，電解沉積于工件上的金屬厚度是在工件自一對電極行進至另一個的輸送方向中增加，在某些條件下，一校正因數可選擇大于1，例如當電解處理已由低于電流密度給定值的電流密度執行后，某個工件的電流升高至電流密度給定值以上時，可補償降低的現有電解處理的效果。
工件通過對電極的距離優選為以工件的電流密度為函數而選定，例如若設定一高電流密度，則該距離被調整為小于當選定的電流密度較小時的距離。通過調整工件傳送的輸送平面與對電極之間的一較小距離，邊緣效應可以減小，這是因為相對于工件上導電性表面積之間的間隙的距離減小了。由于邊緣效應在高電流密度時特別明顯，故其特別需要在這些條件下減小間距。
當對電極與工件傳送的輸送平面間的距離較小且可調整至一極低值時，其優點在于提供了可供電場線穿透的處于輸送平面與對電極之間的電絕緣，以防止對電極與工件之間短路。
應用本發明的方法及本發明的傳送系統，工件可以在不使用模型的情況下處理，本發明在需以不同方式處理的工件被先后處理時也是可行的。在這種情況下，可以依順序處理工件而在輸送路徑中無大間隙。由于在這種情況下，源自對電極的電流經常需在一種工件更換成另一種時改變，當工件通過傳送系統時必須被相互隔開一個在輸送方向上延伸的間隙，該間隙至少等長于輸送方向上的對電極的延伸。在這種情況下使用傳統方法時，需在這些間隙中放置模型，以避免邊緣效應。由于對于工件位于各對電極的正對面的情況，源自對電極的電流可設定為工件欲電解處理的表面積的函數，因為不需要使用模型，上述問題就不會發生。
若在傳送系統內的工件欲以不同方式電解處理，則需隨著其通過傳送系統來改變工件的傳送速度。當變速處理的工件在系統內已經在總處理時間的一部分時間內被處理時，并且當在系統內連續的這些工件且欲以不同傳送速度處理的其他工件已在系統內時，工件的傳送速度最好改變。在這種情況下，源自對電極的電流需被補償以調整與參考條件相關的工件處理條件。
為了容許源自對電極的電流做單獨地調整，電流控制式電流供給單元例如電解液電池整流器或單極或雙極式脈沖產生器優選為用于供給電流。
對電極優選為在輸送方向中彼此前后設置，較特別的是彼此電隔絕，以防止電流流動于對電極之間，因為對電極可能因電流控制而有不同電位。
由于提供給工件的電流會在工件的金屬涂層中造成電位降，位于距工件接電位置有一個大距離的涂層區域可能無法再以充足的處理電位進行處理，因此處理這些區域將不可行。在基本上橫向于輸送方向分割至少一些對電極時，電位降即可通過適當地控制各分段的電流而補償。在本發明的優選實施例中，至少一些對電極因而在基本上橫向于輸送方向上被分割為至少一些對電極段，各對電極段的電流可以各別設定，這種分段與源自這些段的電流的獨立控制及設定可容許進一步均勻化通過設備內工件輸送方向的電流密度。這種方式在處理具有一極薄金屬涂層的工件時特別有利，因為對電極若未分段則涂層的導電率太低以致于無法均勻供給電流于涂層。同時在這種情況下，有利的是令對電極分段彼此電隔絕，以防止電流流動于對電極段之間。
為了簡化說明，在下文中僅針對應用直流電的電解金屬-電鍍來描述本發明，優選地應用傳送系統內的印刷電路板技術的例子，這些印刷電路板以水平方位被輸送通過該傳送系統。原則上本發明亦涉及電解蝕刻及其他電解處理方法，以下的附圖可用于闡述本發明。
圖1是一水平傳送的金屬-電鍍系統的橫截面側視簡圖，圖2是圖1所示系統的橫截面前視簡圖，圖3是圖1所示系統的頂視簡圖。
圖中所示相同的參考編號具有相同意義，依此，閱讀者亦可參考文后的編號表。
具體實施例方式
圖1中所示的傳送系統1備有一電鍍槽1，該電鍍槽1填注以電解液2，電解液2由泵浦(圖中未示)循環及輸送至板狀工件3。此傳送系統優選為使用于印刷電路板技術，在以下的實例中，工件3為印刷電路板或印刷電路膜。但是，本發明并不限于印刷電路板技術。
電解液2的高度4延伸至欲用于電解處理印刷電路板3上側的上陽極5.x(5.1、5.2、5.3、5.4)以外，下陽極6.x(6.1、6.2、6.3、6.4)則用于并行地電解處理印刷電路板3下側，上及下陽極5.X、6.x可為可溶性或不可溶性陽極。利用輸送輥7或輸送輪通過一槽形開口將印刷電路板3送入電鍍槽1，輸送輥7由輥驅動馬達8的軸及齒輪驅動。位置感應器9掃描印刷電路板的行進列及檢測每一印刷電路板3的長度，從而檢測兩個印刷電路板3之間的間隙10的長度。在用于印刷電路板3的電解金屬-電鍍系統中，輸送速度通常為0.15-3米/分。在電鍍槽1內，印刷電路板3在進入系統、電接觸并被傳送通過系統時由環形回轉夾具11夾持。夾具驅動馬達12用于被成一排放置在一皮帶23、齒輪帶或鏈條上的夾具的輸送，每個夾具的滑動式接點13用于電接觸夾具11，這些滑動式接點13在一共用的滑動軌道14上滑動，該滑動軌道電連接于上電解液電池整流器15.x(15.1、15.2、15.3、15.4)的一極及下電解液電池整流16.x(16.1、16.2、16.3、16.4)的相對應的極。電解液電池整流器15.x、16.x的另一級則僅電連接于一個相關聯的陽極5.x、6.x。電解液電池整流器15.x，16.x因而可向一上或下陽極5.x、6.x供電。當輸送方向(如箭頭所示)上的陽極5.x、6.x的長度選為較小時，亦可向一組上或下陽極5.x、6.x或陽極組件供電。
在日益增加應用的細線技術中，需要與涂層厚度相關的極高的精確度，此可通過在傳送系統內形成多個電解電池來實現，這些電池各包括一個單一陽極5.x、6.x及位于上方或下方的陰極印刷電路板3。將被獨立供應電流的陽極5.x、6.x的長度調整成，例如從印刷電路板3輸送方向所看到的將要被處理的最短印刷電路板3的長度是特別有利的。從而可對以不同方式處理且同時處于傳送系統內的印刷電路板3實現其電解處理過程中的關于生產可行性、靈活性及精確度的最佳化。在印刷電路板3的輸送方向測量時，陽極5.x、6.x實際上可具有例如長400毫米的尺寸，其獨立地由一電解液電池整流器15.x、16.x供給電流，電解液電池整流器可視為一直流電源、一單極脈沖電流源或一雙極脈沖電流源。
當陽極5.x、6.x與印刷電路板3之間的間距小時，一平面配置的離子可穿透絕緣體17可被安裝于陽極5.x、6.x與印刷電路板3之間以防止短路，該絕緣體可防止電流短路，特別是當陽極-陰極的間距小時。更具體而言，在薄印刷電路板(印刷電路膜)3的電解金屬-電鍍期間，可能有電解液流造成膜3偏移，從而導致其接觸到陽極5.x、6.x的危險。絕緣體例如可為有孔或槽形塑膠板、塑膠網或布料。
陽極5.x、6.x內的電位可能不同，其是由獨立地電流供給所致，因此，建議亦將陽極5.x、6.x彼此隔離，以防止相鄰陽極5.x、6.x彼此往復性地電解金屬-電鍍及蝕刻，配置于陽極5.x、6.x之間的隔離條18即用于此目的。
電解水平傳送系統由一主控制單元19控制，在此以“控制”表示。利用系統的配置數據(輸送速度、感應器9的位置、陽極5.x、6.x的尺寸與位置)、欲生產的印刷電路板3的數據的給定值(尺寸、欲電解處理的表面、電流密度)及設備內的印刷電路板3的實際位置數據，控制單元19針對各電流源15.x、16.x計算實際的單獨的參考電流。在各計算后，該參考電流以電信號型式，經過由SET表示的控制線20被傳送至相對應的電解液電池整流器15.x、16.x。在電解液電池整流器15.x、16.x中，各自的控制裝置可確保單獨計算的電流流過構成該電池邊界的陽極5.x、6.x與印刷電路板3形成的金屬電鍍電流型式的各電解液電池21。
在一預定的電流密度，每個電解液電池21所需的處理電流取決于當時處于電解液電池內的印刷電路板3的欲處理表面積，首先，當第一印刷電路板3由傳送系統送入一電解液電池21時，此表面積并非固定，因為其亦取決于印刷電路板3的移動。當印刷電路板3前進時，當時處于設備中的印刷電路板的表面積從零開始增加，直到其完全占據每個電解液電池。處理電流需隨表面積的增加而增加。表面積一詞可視為欲被電解處理的表面積。在印刷電路板3的圖樣化期間，此面積明顯不同于幾何表面積，因為僅有電路線與焊錫及/或焊盤進行處理且未電絕緣于例如以一抗焊劑涂布的區域的表面區域，當輸送速度固定且對電極在輸送方向上未分段或被分段時，電解電池內單位時間的表面積增加量是固定的。由簡易的幾何考慮可以推斷，當對電極并未在輸送方向上分段而是與輸送方向呈一角度時，單位時間的表面積增加量不是固定的。
為了追蹤通過電解液電池21的印刷電路板3，用于輸送輥或輪7的驅動馬達8及用于夾具11的驅動馬達12被耦合于驅動感應器22，例如增量位移編碼器。再者，至少一個位置感應器9通過印刷電路板3的邊緣及其與其他印刷電路板3隔開的距離來檢測印刷電路板3的位置。在控制單元19中，位置感應器9及驅動感應器22的信號經過邏輯處理，以致于載以印刷電路板3的傳送系統的準確的瞬時圖像可以全程取得。欲計算印刷電路板3的實際傳送速度，可以選擇地考慮其長度(產品數據)及自一印刷電路板3前緣通過起至其后緣通過為止感應器9所檢測到的信號的時間差。通過計算到的瞬間表面積，用于每個電解液電池21的控制單元19產生瞬間的電流給定值以用于電解液電池整流器15.x、16.x。為了計算這些給定值，除了所需的電流密度之外，還需考慮印刷電路板3的尺寸或其相關于電鍍的表面積，特別是橫向于輸送方向的寬度。
實施時，印刷電路板3通常比陽極5.x、6.x要窄。在這種情況下，陽極5.x、6.x伸出至印刷電路板的側向邊緣外。在印刷電路板3的此側向區域中，需避免因為電場線濃度造成過高電流密度所致的燒灼(點效應)。但是，基于此目的，沒有使用習知的技術復雜、可調整式屏蔽物。根據本發明，改以傳送印刷電路板3的輸送平面與陽極5.x、6.x之間的一小段距離(陽極-陰極間距)提供于電解液電池21中。最大50毫米的此小間距不僅可在平行于輸送方向的該印刷電路板3的側面避免電場線濃度過高，而且可在印刷電路板3的所有邊緣避免電場線濃度過高，特別是在印刷電路板3的前緣與后緣。結果，一列印刷電路板3之間的間隙即可為任意尺寸，而無發生于前緣與后緣的前述燒灼。
為了在整個表面上提供有效于整個表面的電流密度，電流需持續計算及做可能地調整，因為欲做電解處理的表面的尺寸會不斷地因為陽極5.x、6.x下方的板3的輸送而改變。此目標的解決辦法是不斷地對傳送系統中的印刷電路板3做邏輯式追蹤，如上所述，及不斷地計算當前正在陽極5.x、6.x處理的表面積。用于電流供給單元15.x、16.x的控制單元19計算且持續地改變各陽極5.x、6.x的單獨的電解液電池整流器15.x、16.x的電流的實際給定值。通過將金屬-電鍍電流給定值的此持續性計算與金屬-電鍍電流的調整及陽極-陰極的小間距相結合，可以在一列印刷電路板3中制成具有任意尺寸的間隙的印刷電路板3，而無上述缺點發生。
在約12A/dm2的陰極電流密度時，應設定一2-15毫米的陽極-陰極間隙，若選定一更小的約5A/dm2的陰極電流密度時，陽極-陰極的間隙可選擇更大，例如20-50毫米。在這些情況下，可以使用如WO9849375A2所述的屏蔽物，其用于更大陽極-陰極間隙的情況。
當印刷電路板3進入電解液電池21時，處理電流如上所述地持續增加，從而使一個基本上不變的陰極電流密度一直作用于印刷電路板3的表面，此電流增加亦稱為正電流斜度。當一印刷電路板列的最后一個印刷電路板3離開傳送系統時，在每個電解液電池21內就需要一個減小的電流，以符合所需的處理電流密度。這些負電流斜度亦在控制單元19內計算，且以一電信號型式傳送至電解液電池整流器15.x、16.x，以據此設定電流。
在一傳送系統中，例如陽極可被提供于電解金屬-電鍍印刷電路板的水平輸送平面上方及下方。在一隨機選擇的時間，設備內具有兩個印刷電路板一第一板A及一第二板B。第一板A將仍有20％的表面積在電解電池內，該電解電池是由陽極中的一個、板A的此表面積部分及板B的60％表面積部分形成的，所述板B已經有60％的表面積在所述的電池內。板A處于離開電解電池的點，而板B正進入該電池。
根據10.5dm2(30厘米×35厘米)的板A的電解活性(有效)總面積計算來自陽極的電流，該板縱向通過該設備(前緣具有30厘米的長度)。板B的電解活性表面積部分為6dm2(20厘米×30厘米)，該板亦縱向通過該設備(前緣具有20厘米長度)。在10A/dm2的電流密度給定值時，來自陽極的電流量為I＝(10A/dm2·20％·10.5dm2)+(10A/dm2·60％·6dm2)＝57A對于各陽極，電流以例如1秒的短間隔重復計算。在兩個印刷電路板A、B為2米/分的輸送速度時，這些板在此時間間隔內行進3.3厘米。行進3.3厘米后，板A的大約10.5％仍在電解電池內，而約(3.3厘米/35厘米＝)9.5％的此板已離開該電池。現在，板B的約71.1％在電池內，因為約(3.3厘米/30厘米＝)11.1％的此板表面積部分已在此時進入電池。結果，陽極的實際電流為I＝(10A/dm2·10.5％·10.5dm2)+(10A/dm2·71.1％·6dm2)＝53.7A結果，此陽極的電流需在1秒內從57安培向下降至53.7安培。
以上已說明了所有印刷電路板具有相同電流密度給定值的一列印刷電路板3的電解處理，該印刷電路板間隔任意距離而不在列的前方或后方使用模型，且亦不使用屏蔽物。本發明可以進一步符合實施中所遇到的需求，根據該技術的狀態，這些需求在先前的傳送系統中沒有被實現，其包括在一個傳送系統中同時電解處理具有不同電流密度的兩列或多列印刷電路板3，且在從第一列到第二列印刷電路板3的過渡處不使用模型。
最后，在產品改變的情況下，印刷電路板的輸送速度亦可以改變，而不需要如以往般先空載地運轉傳送系統，且不需要添加模型于印刷電路板列的任一端。在所有情況下，所需的涂層厚度準確地配合所有印刷電路板，此可參考其他的附圖而更詳細地說明于后。
圖2是水平傳送系統的橫截面簡圖，在此，印刷電路板3以直角被傳送進入到該圖的平面內，由此可測量到陽極5、6(橫向于輸送方向)比已由夾具11夾持并電接觸的印刷電路板3更寬。由于陽極-陰極間距減小，因此不需要屏蔽物。用于檢測各印刷電路板3以及兩個印刷電路板3之間的間隙的實際位置的位置感應器9優選為設置于印刷電路板3輸送路徑的邊界區域內，同時感應器9可辨識印刷電路板3是否定向正確，以利于由夾具11夾持。
圖2所示為兩列夾具11循環地在一輸送帶23、齒輪帶或鏈條上回轉，每個夾具11備有滑動式接點13且鄰靠于右列夾具11中的滑動軌道14上，右列夾具11則隨著其夾持進入該附圖平面內的印刷電路板3而移動，印刷電路板3因此通過滑動軌道14、滑動式接點13及夾具11供給電流。左側上的夾具11并未夾持印刷電路板3且移出了該附圖的平面，夾具11不僅用于供給印刷電路板3電流且還用于傳送印刷電路板3。為了充分了解，在圖2中偏向下方處還顯示了一個外輸送輪軸7。實施時，用于支持及輸送印刷電路板3的輪位于欲輸送印刷電路板3的輸送平面的正下方。
圖3是一水平傳送系統的頂視簡圖，為了簡要起見，該設備僅以4枚上對電極5.x(5.1、5.2、5.3、5.4)及相關的電解電池整流器15.x(15.1、15.1、15.3、15.4)表示。實施時，此系統則包括高達20枚上對電極及20枚下對電極15.x、16.x，即20對陽極。在圖3所示的系統中，有三種不同的印刷電路板3.x(3.1、3.2、3.3)，即不同的印刷電路板列3.x，另一印刷電路板3.4則在設備前方，印刷電路板3.x以輸送方向(如箭頭所示)被傳送通過該設備。
由此可測量到在傳送系統內有多種規格并被間隔開不同距離的印刷電路板3.x，即印刷電路板3.x之間的間隙10有不同尺寸。與各陽極5.x重疊的各電解有效表面積Ax(A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7)以陰影線表示，這些表面積為目前位于陽極5.x下方的表面積Ax，這些投影構成一瞬間視圖，其不斷地改變向前進給的功能。表面積不斷地重復計算，例如在2.5-60毫米的向前進給后或在500毫秒-20秒的時間間隔內重復計算。
當前位于陽極區內的表面積Ax的總和乘以電流密度給定值產生浸液電流，電解液電池整流器15.x需在此瞬間設定。在實施中，可證明在大約10毫米的向前進給后是更新浸液電流的極佳值。據此，在2米/分的輸送速度下，所有整流器電流在一秒內更新3次，此可用現有控制系統以低成本來實現。電流以小節距變化，利用以上的計算其亦可連續地改變電流，在這種情況下，電解液電池整流器15.x由一參考電流值信號連續地觸發，通常，此為一模擬量值。
在圖3中，僅有面積A1目前位于陽極5.4下方，面積A2、A3與陽極5.3正相對，面積A4、A5與陽極5.2正相對及面積A6、A7位于陽極5.1下方。印刷電路板3.1、3.2在輸送方向上被隔開一對電極的長度。此允許對印刷電路板3.1、3.2設定不同的電流密度而沒有任何缺點。印刷電路板3.2、3.3以小于陽極的長度的間隙被分開傳送，由于間隙小，這些印刷電路板3.2、3.3的電流密度無法改變，因為印刷電路板3.1、3.2在瞬間位于同一陽極5.1的下方或上方。位置感應器9檢測間隙的尺寸。在控制單元19內的表面積的瞬間計算中會將這些間隙考慮在內。
若多種印刷電路板產品欲以相同電流密度做不同時間長度的處理，印刷電路板3.x的輸送速度就需要改變，實施時，該處理是在欲以不同方式處理的兩列印刷電路板之間的邊界轉變線大約位于傳送系統中央時實施的。例如增加速度時，前頭的印刷電路板3.2(行進于邊界轉變線前方)以過短的時間周期處理。此可由印刷電路板3.2所在的系統區域內的電流密度的暫時性特定增加來補償，直到僅有末尾的印刷電路板3.3留在傳送系統內為止。若速度減低，相應的陽極5.4的電流密度即自動地暫時地相應減小，因此不再需要空載地運轉傳送系統，如以上所述。
實施時，在傳送系統載運期間的產品變化是可預見的，因此，當印刷電路板產品以各種電流密度被處理時，兩列印刷電路板之間的至少一個對電極長度的間隙10被可控制地滿足，此外，傳送系統不再需要空載地運轉。
實施時出現在印刷電路板3.x之間的非計劃性間隙10是無法預見的，例如印刷電路板可能被從列中去除以供測試或者因紊亂而在該設備中引起堵塞，這時板3.x就會因而相互偏移。在實施本發明時，位于間隙10前或后方的印刷電路板3.x不需再報廢。
當印刷電路板3.x的序列進入設備的裝載位置后未變化時，每個電解電池內的相對應(重疊)的陽極及印刷電路板(陰極)表面積全程皆為已知，這些數據一直在主控制單元內被計算及儲存，以計算電流及電流斜度的實際電解液電池整流器給定值，在每個電解液電池整流器15.x中，瞬間需要的處理電流是由測量和控制技術中已知的控制與調整裝置設定的。為了使這些電流均勻分布于印刷電路板3.x的表面上且使其邊緣不先做處理，需在電解電池內選擇一個足夠小的陽極-陰極間距.如上所述。
陽極可被配置為不做分段或在橫向于輸送方向上分段(圖中未示)，在分段式陽極的情況下，陽極段都被分派到一個單獨的電解液電池整流器中，還可以對各陽極段獨立地計算印刷電路板3.x的瞬間相應的表面積。由此，電解液電池整流器的電流給定值即可形成。當傳送系統內的電解液電池整流器的數量增加時，適合提供給電解液電池整流器15.x一個經由一串行總線系統，例如Profilbus或Ethernet至主控制單元19的控制鏈路。
若印刷電路板3.x欲做電解金屬-電鍍，該電鍍可提供0.5-5微米厚度范圍的一個極薄的銅覆層，則本發明亦可用于限制初始的電流密度，以避免例如燒灼。利用儲存于控制單元19內的數據，利用一校正因數，可將初始電流密度設定為一減小值。當金屬-電鍍進行時，根據導電層厚度的增加，可在一個或多個步驟中或連續地將電流密度動態調整至標稱電流密度，從而可快速且高品質地在印刷電路板表面上形成各層。
位置感應器9可位于電鍍槽1內或外，若感應器9位于電鍍槽1內，其需能抵抗所使用的電解液，若其被定位在接近于夾具夾持印刷電路板3.x處，感應器9亦可檢測可能出現在傳送系統內印刷電路板3.x的進入處與夾具11抵達處之間的輸送誤差。如圖2所示的備有驅動感應器的22的通用馬達8、12亦可取代圖1、3所示的驅動馬達8、12，在這種情況下，并未使用將輥驅動馬達8及夾具驅動馬達12同步的控制手段。
本發明不僅適用于電子印刷電路板的電解處理，亦適用于處理將要被電解金屬-電鍍、蝕刻或僅在一表面側以任何其他方式被處理的工件。再者，其亦不限于用在以垂直方向定位且以水平方向輸送工件的垂直傳送系統，可以理解，這里所述的范例及實施例僅為闡釋的目的，本案的多種變換型式及變化以及上述特性的組合可給本領域的技術人員以暗示，且被包含于本發明的精神與范疇內及文后的所附的權利要求的范圍內，這里所引證的所有公開、專利及專利申請案皆在此納入供作參考。
編號列表1電鍍槽2電解液3、3.1、3.23.3、3.4、3.x工件、工作件，例如印刷電路板4電解液高度5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.x上陽極、對電極6、6.1、6.26.3、6.4、6.x下陽極、對電極7輸送輥、輸送輪軸8輥驅動馬達9位置感應器10 印刷電路板之間的間隙11 夾具12 夾具驅動馬達13 滑動式接點14 滑動軌道15、15.1、15.2、15.3、15.4、15.x上電解液電池整流器、電源16、16.1、16.216.3、16.4、16.x下電解液電池整流器、電流源17 離子可穿透絕緣體18 隔離條19 主控制單元20 控制線21 電解電池
22 驅動感應器23 輸送帶、鏈條A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、Ax 電解活性表面積
權利要求
1.一種在傳送系統中電解處理多個工件的方法，其中這些工件在一個輸送方向上被引導通過該系統，及其中當這些工件被引導經過對電極時，利用源自輸送方向上呈前后設置的對電極的電流對這些工件進行電解處理，其中對于這些工件位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的各電流被設定為若干數值，這些數值以這些工件欲被電解處理的表面積為函數，并且其中這些工件被引導通過這些對電極的最大距離為50毫米。
2.權利要求1的方法，其中對于這些工件位于各單一的對電極的正對面的情況，通過確定這些工件欲被電解處理的表面積，及通過自電流與已確定的表面積總和的直接關聯性中導出電流來確定源自一個單一的對電極的電流。
3.如以上任一權利要求的方法，其中對于這些工件位于各對電極的正對面的情況，源自不同對電極的電流與這些工件欲被電解處理的表面積成比例地被設定。
4.如以上任一權利要求的方法，其中對于這些工件位于一個單一對電極的正對面的情況，工件欲被電解處理的表面積是通過確定該工件欲電解處理的表面積以及該工件與該對電極的相對重疊度來確定的。
5.如權利要求4的方法，其中工件與一個單一對電極的相對重疊度是通過確定該工件相對于該對電極的實際位置，及通過計算考慮到該工件形狀與該對電極形狀的重疊度來確定的。
6.如權利要求5的方法，其中該傳送系統內的工件的實際位置是通過確定該工件被引導經過該傳送系統內預定位置時的瞬時時間，及通過從該預定位置起邏輯地追蹤該傳送系統內的該工件來確定的。
7.如權利要求6的方法，其中該傳送系統內的該工件的實際位置是在高達20秒的時間間隔內確定的。
8.如權利要求5-7中的任一權利要求的方法，其中該傳送系統內的工件的實際位置是在該工件已于輸送方向上前進最大60毫米后確定的。
9.如權利要求6-8中的任一權利要求的方法，其中通過確定以時間積分該工件的瞬間傳送速度所涵蓋的距離，或通過添加一增量式或絕對式位移編碼器的脈沖，而在傳送系統內對該工件進行邏輯式追蹤。
10.如以上任一權利要求的方法，其中源自不同對電極的電流被另外地設置一個校正因數，該因數以被引導經過各對電極的這些工件的導電率為函數，因此避免了金屬沉積物燒灼。
11.如權利要求10的方法，其中該校正因數被設置為小于或大于1，其中在金屬-電鍍期間，其隨著金屬沉積物厚度的增加而自一小值開始持續或逐漸增加至1，或自一高值開始降低至1。
12.如以上任一權利要求的方法，其中工件被引導經過多個對電極的距離是以這些工件的電流密度為函數而選定的。
13.如權利要求12的方法，其中該距離范圍為2-15毫米。
14.如以上任一權利要求的方法，其中欲以不同方式電解處理的這些工件是在其被引導通過該傳送系統時以一延伸于輸送方向的間隙相互隔離的，該間隙至少與輸送方向上的對電極的延伸一樣長。
15.如以上任一權利要求的方法，其中欲以不同方式電解處理且位于傳送系統內的這些工件的傳送速度隨著該工件被引導通過該傳送系統而變化，及其中不同工件的電解處理的效果所產生的差異，可通過隨著這些工件被引導經過這些對電極時調整源自不同對電極的電流來補償。
16.一種用于電解處理多個工件的傳送系統，包含a.用于在輸送平面及輸送方向上輸送這些工件通過該系統的裝置，b.在輸送方向上彼此前后設置且沿著輸送平面配置的至少兩個對電極，c.用于各對電極的至少一個電流供給單元，及d.用于獨立地控制每個單一的電流供給單元的裝置，其中用于獨立地控制每個單一電流供給單元的該裝置的配置使得對于這些工件位于不同對電極的正對面的情況，源自不同對電極的電流可分別被設置為若干數值，該數值以這些工件欲被電解處理的表面積為函數，及其中這些對電極與輸送平面之間的距離為最大50毫米。
17.如權利要求16的傳送系統，其中用于獨立地控制每個單一電流供給單元的該裝置的配置使得源自各對電極的電流可被設置為這些工件欲被電解處理的表面積以及這些工件與所述對電極的相對重疊度的函數。
18.如權利要求16或17的傳送系統，其中進一步提供了用于檢測這些工件在系統內的位置的裝置。
19.如權利要求18的傳送系統，其中用于檢測位置的裝置包含至少一個用于確定工件被引導經過感應器的瞬時時間的感應器，以及用于從該感應器的位置起邏輯地追蹤該工件的裝置。
20.如權利要求19的傳送系統，其中用于邏輯地追蹤工件的裝置是用于以時間積分該工件的瞬間輸送速度的裝置，或一增量式或絕對式位移編碼器。
21.如權利要求16-20中的任一權利要求的傳送系統，其中這些對電極與輸送平面之間的距離在2-15毫米范圍內。
22.如權利要求16-21中的任一權利要求的傳送系統，其中這些電流供給單元是電流控制的。
23.如權利要求22的傳送系統，其中這些電流供給單元可自0安培開始持續或逐漸地調整至額定電流。
24.如權利要求16-23中的任一權利要求的傳送系統，其中這些對電極彼此電絕緣。
25.如權利要求16-24中的任一權利要求的傳送系統，其中至少一些對電極在基本上橫向于輸送方向上被分割成對電極段，及其中源自每個對電極段的電流可以獨立地設定。
26.如權利要求25的傳送系統，其中這些對電極段彼此電絕緣。
27.如權利要求16-26中的任一權利要求的傳送系統，其中一可被電場線穿透的電絕緣體被提供在輸送平面與對電極之間。
全文摘要
為了避免傳送系統中的工件3.x的電解處理期間的邊緣效應(在工件欲被處理的邊緣處增加的電場線密度)，對于工件位于各不同電極5.x的正對面的情況，源自設備中不同電極5.x的電流被設置為若干數值，該數值是工件3.x欲被電解處理的表面積的函數。此外，工件3.x和電極5.x之間的距離被選擇為最大50毫米。為此目的，提供了用于獨立地控制和調整電極5.x的每個單一電流供給單元15.x的裝置19。該裝置19的配置使得對于工件位于各不同電極5.x正對面的情況，源自不同電極5.x的各電流被設置為若干數值，該數值是工件3.x欲被電解處理的表面積的函數。
文檔編號C25D17/28GK1578853SQ02821431
公開日2005年2月9日 申請日期2002年10月21日 優先權日2001年10月27日
發明者伊高·荷貝爾 申請人:埃托特克德國有限公司