用于在工件上電解式沉積一種沉積金屬的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在一工件上電解式沉積一能導(dǎo)電的層，特別是一種金屬的方法以及裝置。該方法以及該裝置應(yīng)當(dāng)在制造扁平例如板形的工件或連續(xù)箔，例如印刷電路板以及導(dǎo)體箔、晶圓、太陽(yáng)能板、平板顯示器板等等的情況下，以及在金屬化具有其它形式的工件時(shí)被使用，這些具有其它形式的工件用于例如衛(wèi)生領(lǐng)域、汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械工程或其它領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電解式金屬覆層的設(shè)備通常是浸漬浴設(shè)備或連續(xù)設(shè)備。此類(lèi)型的裝置例如在DE 36 24 481 Al中被描述。該組件具有電解腔，其中印刷電路板經(jīng)電解方式覆層上金屬。如下的夾子用于將印刷電路板傳送通過(guò)該腔以及用于輸送電流至印刷電路板，這些夾子將印刷電路板在他們的傳送位置上包圍夾緊地抓住。這些夾子以連續(xù)循環(huán)的、被驅(qū)動(dòng)的列的方式設(shè)置。印刷電路板在一傳送區(qū)域中被抓住并被電接觸，從而使得這些印刷電路板可經(jīng)電解方式金屬化。在金屬化區(qū)域之外，針對(duì)夾子設(shè)置一填充電解液的去金屬化腔，其中這些夾子經(jīng)電解與在金屬化時(shí)所施加的金屬分開(kāi)。
[0003]EP I 115 915 BI揭示另一種用于印刷電路板的電化學(xué)處理設(shè)備，其呈連續(xù)水平設(shè)備的形式。為了輸送電流至印刷電路板而使用具有至少一個(gè)具有一接觸面的接觸元件的接觸機(jī)構(gòu)。接觸面可由凸塊形成，其由銅構(gòu)成，以提供更佳的熱導(dǎo)性。因?yàn)樵陔娊馓幚砗筮M(jìn)行的去金屬化期間，假如其由銅構(gòu)成，按照EP I 115 915 BI的接觸元件會(huì)分解，所以可將這些接觸元件以例如金構(gòu)成的抗性覆層蓋上。要指出的是:印刷電路板上的特別薄的底銅層在接觸部位或在鄰接的區(qū)域中，在使用通過(guò)接觸機(jī)構(gòu)施與的例如40至160A的大電流時(shí)會(huì)“燒毀”，如此在那里形成黑的部位，在這些黑的部位上，銅是受損傷的或部分地甚至完全遭到破壞。為了克服此問(wèn)題，該文件提供接觸元件的接觸面的形態(tài)依照確定的條件形成。
[0004]然而已發(fā)現(xiàn)，EP I 115 915 BI中提出的措施僅受限地足以在工件在電解式金屬化設(shè)備中電接觸時(shí)解決問(wèn)題。尤其存在這樣的必要性:以非常高的沉積速率，也就是以大電流來(lái)運(yùn)行所述電解式金屬沉積，因?yàn)榭山宕藴p少金屬化方法的成本。在使用金屬化時(shí)的非常大的電流的情況下，除了在該引述的文件中所述的問(wèn)題外額外觀察到:電流輸送的電接觸元件也可能在將電流轉(zhuǎn)移至工件上時(shí)受到損壞。此損壞在于:電流輸送的接觸元件通過(guò)接觸面壓到工件上，這些接觸面會(huì)被逐步侵蝕并且之后變成不適合電流傳送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的任務(wù)是尋找用于補(bǔ)救該問(wèn)題的措施并特別是提供一種方法以及裝置適合實(shí)現(xiàn)用大電流進(jìn)行電解式金屬沉積。因此，該方法以及裝置應(yīng)當(dāng)適合用于在電接觸元件的接觸面或所述工件表面上的接觸區(qū)域和鄰接區(qū)域不受到損壞或破壞的情況下，將非常大的電流傳遞到工件上。
[0006]該任務(wù)藉由根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電解式沉積一種沉積金屬在一工件上的方法以及根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電解式沉積該沉積金屬在工件上的裝置來(lái)解決。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式記載在從屬權(quán)利要求中。
[0007]只要后面在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中以單數(shù)形式使用術(shù)語(yǔ)，諸如，工件、電流輸送裝置、接觸元件、接觸面、保持裝置、陽(yáng)極、用于電流產(chǎn)生的裝置、剝離裝置、接觸覆層裝置以及接觸夾，那么相應(yīng)的概念以復(fù)數(shù)形式分別相同地對(duì)待并且反之亦然，只要表述上沒(méi)有例如另外的說(shuō)明。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的用于在一工件上電解式沉積一種沉積金屬的方法包含下列的方法步驟:
[0009](a)提供金屬沉積裝置，在該金屬沉積裝置中布置有所述工件、至少一個(gè)陽(yáng)極以及一種金屬沉積電解液且該金屬沉積裝置具有一用于電流產(chǎn)生的裝置以及至少一個(gè)電流輸送裝置，至少一個(gè)電流輸送裝置分別具有至少一個(gè)電接觸元件，至少一個(gè)電接觸元件用于與所述工件電接觸(該電接觸元件是所述電流輸送裝置的用于與所述工件電接觸的部分，該部分具有至少一個(gè)接觸面)；
[0010](b)使該至少一個(gè)電接觸元件與所述工件接觸；以及
[0011](C)通過(guò)該至少一個(gè)電接觸元件，將電流輸送至所述工件，因此在所述工件上沉積所述沉積金屬。
[0012]以根據(jù)本發(fā)明的方式，在方法步驟(b)之前，在另一方法步驟(d)中，在至少一個(gè)電接觸元件上，特別是在該至少一個(gè)電接觸元件的對(duì)應(yīng)的接觸面上沉積該沉積金屬。
[0013]在方法步驟(d)中沉積的沉積金屬超過(guò)50 %、優(yōu)選完全蓋住該電接觸元件的接觸面。在該沉積金屬層中可能存在的孔洞是無(wú)害的。因此，該電接觸元件的接觸面可大部分或完全地通過(guò)此沉積的沉積金屬層與所述工件表面接觸。
[0014]假如在依照方法步驟(d)的于該接觸面上產(chǎn)生該沉積金屬層與依照方法步驟(b)的使該接觸面與所述工件接觸之間存在有一預(yù)定的時(shí)間段，則在該時(shí)間段中，該電接觸元件不是陰極極化的，即，無(wú)電流，那么該沉積的沉積金屬層在該沉積電解液中的部分可以又分解。在此情況下應(yīng)當(dāng)在該接觸面上產(chǎn)生夠厚的沉積金屬層，如此即使在該時(shí)間段過(guò)后仍存在盡可能閉合的沉積金屬層。在與所述工件接觸之前，在所述接觸面上的沉積金屬的層厚度應(yīng)當(dāng)至少0.5 μ m，優(yōu)選地至少2 μ m，特優(yōu)選地至少5 μπι。出于經(jīng)濟(jì)上的理由，形成的層應(yīng)當(dāng)盡可能不要厚于50 μπι。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的裝置具有:
[0016](a)至少一個(gè)陽(yáng)極以及至少一個(gè)電流輸送裝置，其具有至少一個(gè)電接觸元件，用于與所述工件電接觸，其中，所述至少一個(gè)陽(yáng)極和所述至少一個(gè)電流輸送裝置能夠利用所述金屬沉積電解液被帶至接觸，以及
[0017](b) 一用于電流產(chǎn)生的裝置，用于以電流供給所述至少一個(gè)陽(yáng)極以及所述至少一個(gè)電流輸送裝置進(jìn)而所述工件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，該用于在所述工件上電解式沉積所述沉積金屬的裝置還具有一接觸覆層裝置，其用于在所述電接觸元件上，特別是在所述電接觸元件的對(duì)應(yīng)的接觸面上沉積所述沉積金屬。在該接觸覆層裝置中，所述至少一個(gè)電接觸元件沒(méi)有與所述工件接觸。
[0019]因此，根據(jù)本發(fā)明的措施在于:電接觸元件，特別是在它們的接觸面的區(qū)域中，在與所述工件接觸之前以沉積金屬蓋住，電接觸元件通過(guò)所述這些接觸面在工件金屬化時(shí)與這些工件接觸。這意味著:優(yōu)選使用相同的金屬用于蓋住所述電接觸元件，該相同的金屬也用于金屬覆層所述工件。因此尤其可以在所述工件金屬化時(shí)在電流輸送裝置以及工件之間實(shí)現(xiàn)特別良好的電流轉(zhuǎn)移。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的措施，接觸電阻變得非常的小且局部的熱產(chǎn)生相應(yīng)地變得非常低。
[0020]已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的手段可克服以上所述的問(wèn)題。這些接觸面甚至可施予更高的電流且所述工件可更快速地以所述沉積金屬覆層。
[0021]在試驗(yàn)中還確定了:所述電接觸元件與所述工件之間的、用于制造有利的電流轉(zhuǎn)移所必須的緊密機(jī)械式接觸，也就是接觸面在所述工件表面上的盡可能準(zhǔn)確的面式疊加是有利的。為此，將該接觸元件固定在所述電流輸送裝置上可以以如下方式設(shè)計(jì)，即，該固定在確定的區(qū)域內(nèi)可以是靈活的，以便例如平衡這些接觸面與相對(duì)所述運(yùn)送平面的平行位態(tài)的偏差。此固定的彈性使得這些接觸面可平行于所述工件表面自動(dòng)取向，其中，使夾子的接觸元件壓在一起的力必須夠大，以便這些接觸面對(duì)準(zhǔn)所述工件表面。優(yōu)選地，為了達(dá)到良好的電流轉(zhuǎn)移，這些電接觸元件的接觸面是平坦的(平的)。
[0022]此外可以是有利的是:為了在底材料以及該接觸覆層的沉積金屬之間達(dá)到緊密和牢固附著的連接，該電流輸送裝置，特別是所述接觸元件的底材料例如鈦在表面，特別是所述接觸面上具有一定的粗糙度。粗糙度的值Ra可在0.2至10 μ m，優(yōu)選地0.5至5 μ m的范圍內(nèi)。
[0023]為了在接觸部位處達(dá)到良好的電流轉(zhuǎn)移，已證實(shí)有利的是:所述工件上的接觸面的單位面積壓力為0.15至2.5N/mm2，優(yōu)選地0.3至1.5N/mm2。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選的改進(jìn)方案，于方法步驟(d)之前的另一方法步驟(e)中移除存在于該至少一個(gè)電接觸元件上的沉積金屬。在之前用于與所述工件電接觸時(shí)，該沉積金屬可以被施加在所述電接觸元件上。因此，該方法步驟(e)也可接在方法步驟(C)的后面或在方法步驟(C)之后且該電流輸送裝置與所述工件間的接觸又松開(kāi)之后進(jìn)行。通過(guò)在重復(fù)使用電流輸送裝置來(lái)