Устройство для химической обработки плоских изделий, преимущественно печатных плат

 

Изобретение относится к оборудованию для обработки плоских изделий при их изготовлении. Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества покрытия - достигается тем, что устройство снабжено средством для поворота изделий из горизонтального положения в вертикальное относительно основания, расположенным на входе в ванну для химического осаждения металла, средством для транспортирования изделий в вертикальном относительно основания положении, расположенным в ванне для химического осаждения металла, средством для поворота изделий из вертикального положения в горизонтальное относительно основания, расположенным на выходе из ванны для химического осаждения металла. Устройство содержит печатные платы, средства подачи печатных плат, камеру для подготовки поверхности плат к осаждению металла на их поверхности, выполненные в виде вращающихся роликов, баки с впускным и выпускным отверстиями и с рабочей жидкостью, насос, механизмы подачи жидкости в виде сопл и форсунок, сопла имеют каналы, трубопровод. Устройство также включает средство транспортирования печатных плат в горизонтальном положении в виде роликов, активационную камеру, камеру с восстановительным раствором, камеру с химически активирующим раствором, распылитель, отстойник, трубопровод, насос. 1 з.п.ф., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социдлистических

РЕСПУБЛИК (s>)s Н 05 K 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ql

О

Ql

1) (21) 3990693/21 (22) i8.12,85 (31) 726049 (32} 23.04,85 (33) ИЯ (46) 30,06,91. Бюл. И.. 24 (71) Шерин АГ (DE) (72) Даниель Л., Гоффредо (US), Вальтер Й.

Мейер и Хорст Блейзинг (ВЕ) (53) 621.3.049.002.5 (088.8) (56) Заявка ФРГ

N 3002166, кл. H 05 К 3/18. 1980. (54) УС) РОЙСТБО ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБ РАБОТКИ ПЛОСКИХ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ (57) Изобретение относится к оборудованию для обработки плоских изделий при их изготовлении. Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества покрытия — достигается тем, что устройство снабжено средством для поворота изделий из горизонтального положения в вертикальное относительно основания, расположенным на входе в ванну для химического

Изобретение относится к оборудованию для обработки плоских изделий при их изготовлении.

Цель изобретения — повышение производительности и улучшение качества покрытия, На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — печатная плата при химическом восстановлении, поперечное сечение; на фиг. 3 — то.же (нанесение меди в сквозном отверстии печатной Ы, „1660595 АЗ осаждения металла, средством для транспортирования изделий в вертикальном относительно основания положении, расположенным в ванне для химического осаждения металла, средством для поворота изделий из вертикального положения в горизонтальное относительно основания, расположенным на выходе из ванны для химичес",oãî осаждения металла, Устройство содержит печатные платы, средства подачи печатных плат, камеру для подготовки поверхности плат к осаждению металла на их поверхности, выполненные в виде вращающихся роликов, баки с впускным и выпускным отверстиями и с рабочей жидкостью, насос, механизмы подачи жидкости в виде сопл и форсунок, сопла имеют каналы, трубопровод . Устройство также включает средство транспортирования печатных плат в горизонтальном положении в виде роликов, активационную камеру, камеру с восстановительным раствором, камеру с химически активизирующим раствором, оаспылитель, отстойник, трубопровод, насос. 2 з,п.ф„3 ил. платы после позиции гальванического покрытия).

Устройство для химической обработки плоских изделий, преимущественно печатных плат 1, содержит расположенные на основании средства 2 подачи печатных плат

1 в камеру 3 для подготовки поверхности плат к осаждению металла на их поверхности, выполненные в виде вращающихся роликов 4. Камера 3 содержит баки 5 с впускным 6 и выпускным 7 отверстиями и с рабочей жидкостью 8. расположенной на уровне 9, с насосом 10,механизмы подачи

1660595 жидкости в виде сопел 11 и форсунок 12, Сопла 11 имеют каналы 13, форсунки соединены с трубопроводом 14.

Устройство также вкл счает средство транспортирования печатных плат и горизонтальном положении в виде роликов 15, вктивационную камеру 16, камеру 17 с восстановительным раствором, камеру 18 с химическим активирующим растворам, распылитель 19, отстойник 20, трубопровод

21, насос 22.

Печатная плата 1 (фиг.2) состоит иэ внутреннего слоя 23 из пластической смолы. армированной стекловолокном, медных наружных поверхностных слоев 24 (и, если нужно, из одной или более внутренних слоев меди, не показаны), Плата имеет отверстие 25, проходящее от одной наружной поверхности 26 до другой, Камера 17 имеет входной модуль 27 и выходной модуль 28, Устройства так>ке включает ванну 29 химического осаждения металла, средства поворота плат из горизонтального положения в вертикальное с вращающихся элементов

30 в влде роликов 31 и 32, направляющего элемента 33 с криволинейной поверхностью 3.1, средство для транспортирования плат в вертикальном положении в влде непрерывной транспортной ленты 35 с пазами

36, шток 37, цилиндр 38, сигнальную линию

39, управляющий блок 40, шину 41 управления, двигатель 42, прибор 43 для отсчета времени, приводной ролик 44, средство для поворота пла ы из вертикального положения и горизонтальное в виде роликов 45 и

46, направляющую криволинейную поверхность 47, вращающиеся элементы 48, Ванна

29 имеет выходное отверстие 49.

Устройства включает также шток 50. цилиндр 51, реле времени 52. Камера 17 включает отстойник 53, насос 54. форсунки 55, сопла 56, трубопровод 57.

Кроме того, устройство включает управля ощие соединительные линии 58, 59, нагреватель 60.

Печатная пла-а (фиг,З) содержит центральный слой 61, медные поверхности 62 и

63, медное покрытие 64, сквозное отверстие

65, противоположные поверхности 66.

Устройство включает ванну 67 промывки с входным отверстием 49 и выходом 68. с вращающимися элементами 69, отстойником 70. насосом 71,, трубопроводами 72, расг ляющим механизмом 73, камеру сушки 74 -: вентиляторами 75, нагревательными элементами 76, трубопроводами 77, колпаками 78, выходом 79, выходную позицию 80, ванну 81 для гальванического осаждения металла. расположенную после ванны 29 для химического осаждения металла, механизм 82 выгрузки иэделия из устройства.

Входное устройство может быть выполнено по типу входного модуля. состоящего из

5 вращающихся колес и аналогичных вращающихся элементов. Печатные платы подаются на одну или несколько подготовительных позиций. Камера 3 может содержать позиции обезжиривания для нанесения химикалиев

10 на печатные платы с цель1о устранения смазки или других жирных загрязнений и/или для обработки поверхнсстел с целью предотвращения их замасливания. Кроме того, она может содержать одну или не15 сколько камер ополаскивания и одну или несколько ванн травления. Ролик 4 во всем устройстве {фиг,1) приводится в действие предпочтигельно от общего привода для транспортирования печатных плат! ПП) сле20 ва направо через устройство, Камера 3 обычно содержит балки 5, имеющие впускное и выпускное отверстия 6 и 7 щелевидного типа, которые могут иметь или не иметь гибкие заслонки (не показаны) для

25 предотвращения прохождения нежелательного количества жидкости в эти отверстия и лэ них, а в остальном узлы предназначены для поддер>канля обрабать.вающих жидкос;,àA 8 на некаторо..; заданнам уровне 9.

30 Камера ", имеет насос 10 (обычно с электрспри"одомл предназначенный для подачи требуемых растворов: обезжиривающего, ополаскивающего, травильного и т,п, — через соответствующий

35 механизм струйного типа с соплами 11 или распылительнаго типа с фоосункамл 12. Подающий механизм струйного типа обычно имеет каналы 13, идущие поперек через всю установку с целью создания завесы или эк40 ргна иа подаваемой жидкости. Подающие механизмы распылительного типа в основном располагаются поперек установки и снабжены выпускными отверстиями для распыления жидкости, подгваемой к ним от

45 насоса 10 по трубопроводу 14, Следует отметить, что может использоваться большее числа поддерживающих роликов 15, поддерживающих печатные платы на верхней поверхности транспортеров или на других

50 враща огдлхся элемен-àõ,,когда платы подвергаются воздействию распыляемай обрабатывающей жидкости через фарсунки 12 или сопла 11 во время прохождения пе IRT ных плат в продольном направлении через

55 устройстглз (фиг.1), После сбработкь печатных плат в камерах, например в баке 5. в цикле предварительной подготовки они поступают предпочтительна в одну или несколько активациснных камер 16. соединеHHblx аналс1660595 гичным образом для приведения в действие с другими модулями, в результате чего химический активирующий раствор предпочтительно воздействует на печатную плату до воздейсгвия kd нее химического восста- 5 новительного раствора в камере 17, В камере 16 при движении платы по заданному пути на нее через распылители

19 поступает химический активиру:=.щий раствор, который подается из отстойника 20 10 в основании камеры 18 по трубопроводам

21 с помощь о насоса 22. Вместо распылителей 19 могут применяться заливающие сопла, Активирующий раствор может быть ще- 15 лочным раствором палладия.

Для обеспечения ph 7-12» рабочей температуры 20 — 50 С раствор может иметь следу ощий состав:

Хлористый палладий, мг/л 10 — 400 20

i lидроокись натрия, Г/ л 3 — 20

Бо,;ная кислота г/л 5-25

Сложный компонент, г/л 5-100

На фиг, 2 показан активационный раствор на поверхности 26 и на внутренней 25 поверхности сквозного отверстия 25 в процессе обработки печатной платы и ее сквозного отверстия, которое не имеет медного покрытия.

Как показано на фиг. 1, в ванне 17 вос- 30 становительный раствор подается из от. стойника 53 в ее основании (при этом на позиции может быть один или несколько баков в зависимости от числа и типов обработок, выполняемых в этом месте) с по- 35 мощью насоса 54, расположенного в отстойнике 53, к форсункам 55 или соплам

56 по трубопроводам 57.

Химический восстановитель или восстановительный раствор подаются на печат- 40 ные платы при их продольном продвижении через ванну 17 (фиг.2). как и активационный раствор.

Восстановительный р: створ восстанавливает сложный палладий в металлический 45 палладий с тем, чтобы способствовать быстрому покрытию медью во время последующей операции гальванического покрытия, Восстановительный раствор имеет следующий состав, г/л,для того, чтобы иметь ph 50

8-12 и рабочую температуру 20-60 С:

Боргидрид натрия 0,1 — 5

Оосфорноватокислый натрий 10 — 80

Процесс осуществляется при непрерыв- 55 ной подаче печатных плат через устройство, в различных местах устройства могут быть контрольные модули, установленные на линии подачи между различными позициями, как и приводные модули. может быть выходной модуль 27. на который поступают печатные платы при выходе иэ выходного отверстия последнего обрабатывающего модуля перед их поступлением в ванну 29 химического осаждения металла.

Непосредственно перед или в момент начала последовательной передачи печатных плат в ванну 29 гальванического покрытия они иэ горизонтального положения переводятся в вертикальное, параллельно одна другой, с помощью любых средств, которые обеспечивали бы их быструю переорие:- тацию, Одно из таких средсгв подает платы с вращающихся роликов 30 выходного модуля 28 в зазор между двумя вращающимися в противоположные стороны роликами 31 и 32. которые предпочтительно приводятся в действие с помощью того же общего привода (не показан), который приводит в действие вращающиеся ролики 4, 30. Ролики 31 и 32 устаноьлены так, что, когда печатная плата попадает в их зазор, левый конец платы поднимается, тогда как сама плата подается .ерез зазор вниз, как показано пунктиром на левой стороне ванны 29, Подаваемые таким образом печатные платы ударяются в криволинейную поверхность 34 и последовательно направляются в пазы 36 приьодной непрерывной транспоотной ленты 35. Направляющий элемент 33 .закреплен на што„38. перемещающем вверх и вниз, как показано двойной стрелкой, для быстрой установки в положение элемента 33 и его отвода. чтобы он не мешал перемещению вправо печатной платы, установленной только что в вертикальное положение в пазе 36 и удерживаемой в нем за счет трения боковых стенок паза, Приведение в действие цилиндра 38 может контролироваться роликом 32 с помощью детектора присутствия. который функционирует через сигнальную линию 39.

Такое управление работой цилиндра 38 может быть электрическим, пневматическим, гидравлическим и т.п. и может синхронизироваться, если нужно, для координации через шину 14 управления с выбором времени включения двигателя 42 и снова через соответствующий прибор 43 для отсчета времени, который, в свою очередь, может управлять вращением по часовой стрелке приводного ролика 44 на левом конце транспортной ленты 35.

Таким образом, когда печатные платы разместятся в вертикальном положении в пазах 36 на верхней ветви транспортной ленты 35. а направляющие элементы 33 будут отведены вверх, чтобы не мешать движению плат, печатные платы переместятся

1660595 вправо в направлении стрелки через ванну

29 гальванического осаждения с требуемой скоростью, которая, однако, меньше скорости продвижения печатных плат через камеру3, 17 и 18.

Следует отметить. что продольная длина транспортерной ленты 35 устанавливается такой, чтобы обеспечить требуемое время пребывания печатных плат в ванне 29 в зависимости от требуемой толщины покрытия.

Следует отметить, что двигатель 42 может приводить в действие механизм. обеспечивающий горизонтальное перемещение вертикально установленных плат через ванну 29 или непрерывно, или в основном непрерывно. Если перемещение является непрерывным, то необходимо очень точно координировать отвод вверх направляющего элемента 38 и точно выбирать время для правильного размещения поперечных пазов 36 в ленте 35 для приема печатных плат, установленных в них. Однако по существу непрерывное горизонтальное перемещение вертикально установленных плат в ванной может быть шагового типа, во время которого транспортная лента 35 останавливаетг; на мгновение всякий раз, когда гoneречный паз 36 достигает верхней мертвой точки на ролике 44, при этом направляющий элемент 33 находится s положении. показанном на фиг. 1, для точнoro перемещения печатной платы в паз 36, когда он подается в него роликами 31 и 32, Затем, как только печатная плата будет установлена в паэ 36, сразу же цилиндр 38 отводит направляющий элемент 33, и как только он освобох<дает верхний конец вертикально установленной платы, двигатель 42 перемещает верхнюю ветвь транспортной ленты

35 в продольном направлении слева направо, как показано на фиг. 1, на величину D, которая является расстоянием между соседними пазами 36, и в этот момент двигатель

42 выключается, останавливая перемещение транспортера и всех находящихся на нем вертикально установленных плат, тем временем направляющий элемент 33 îïóскается под действием цилиндра 38 с тем, чтобы снова занять направляющее положение для облегчения входа следующей печатной платы в следующий паз 36. Таким обрззом, такая работа (с точки зрения техники, это работа шагового типа, как у часовогс механизма) является по существу непр рывной. Точные средства для эффективного перемещения вертикально установленных печатных плат через ванну 29 могут колебаться, если требуется, от транспортера и могут содержать любой непрерывный

50 или по существу непрерывный приводной механизм. Следует отметить также, что ролики 31 и 32, направляющий элемент 33 и взаимодействующие элементы являются одним из возможных средств для ориентации печатных плат из горизонтального положения в вертикальное.

Когда печатные платы достигают правого конца ванны 29, то они из вертикального положения переводятся в гори":,îíòàëüíîå с помощью любого механизма переориентации. На фиг. 1 показан один такой механизм, который содержит два противостоящих ролика 45, 46, между которыми имеется зазор для захвата подаваемой между ними платы, при этом ролик 46 вращается по часовой стрелке, как показано на фиг, 1, а ролик 45— против часовой стрелки с тем, чтобы вытащить плату из паза на верхней ветви транспортера 35, как показано пунктиром, которая снова взаимодействует с направляющей поверхностью 47. Последняя может быть неподвижной и слу>кит для направления печатной платы на вра:цающиеся элементы 48 на выходном конце ванны 29 через выходное отверстие 49, выполненное в ней.

Следует отметить, что ролик 45 в изображеннсй конструкции закрсплен на штоке 50, npèâoäÿùeMñÿ в действие цилиндром

51 для перемещения ввеох и вниз направляющего элемента 33 с целью обеспечения прохождения мимо него вертикально установленных плат как раэ перед входом в зазор между роликами 45 и 46. Следует отметить также, что может использоваться реле времени 52, соединенное с цилиндром

51 и связанное с приводным роликом 46 через управляющие соединительные линии

58, 59 для координации приведения в действие роликов 45, 46 с перемещением вверх и вниз штока 50.

Кроме того, желательно иметь средства для нагревания ванны 29 с помощью электрического или парового нагревателя 60 для поддер>кания ванны 29 при требуемой температуре.

Ванна 29 содержит раствор для химического меднения.

Когда электролит является медным раствором, то для обеспечения ph 10-13,5, рабочей температуры в диапазоне 20-70 Г он может иметь следующий состав, г/л:

Хлористая медь I- 15

Этилендиаминтетрауксусная гидроокись натрия 5-25

Гидроокись натрия 5-15

Формальдегид 3-18

Скорость осаждения 2 -10 мкмlч

1660595

В ванне 29 может происходить осаждение и других металлов вместо бестокового меднения, например, могут быть растворы для химического нанесения покрытий из никеля, кобальта, серебра, золота или других 5 сплавов. Когда ванна 29 содержит, например, никелевый раствор, она может иметь следующий состав для обеспечения ph 4 — 10, рабочей температурь; в диапазоне 20-.:-"з" С, r/ë: 10

Сульфат нлкеля 5 — 50

Бифосфит натрия 10-50

А : -,.",ак 1-50 ! идроокись натрия 1 — 0 ложный ком понe! 4т (тартpаты., 15 или лактат натрия, ил" ацетат натрия) 20 80

С;абилизатор 0,01 5

Скорость осаждения 5 — 25 мкм/ч.

Ка ;. показано на фиг 3, пеатная плата 20

1 содерж;.т центра-..ü.::::û;: слой Гсердечник

61 из ласти еской смолы, армированной стекловолокном. медные поверхности 62 и

63 и имеет медное покрытие 64. нанесенное в сквозном отверстии 65, между противопо- 25 ложными поверхностями 66, а также с медным покрытием из ьаннь, 29, которое было нанесена на медные поверхности 62 и 63, /лина ск:озного отверстия, выполненного в плате 1, обычно s несколько раз превыша- 30 ет его диаметр.

Г1осле выхода из «анны 29 печатные платьь находясь снова в горизонтальчом положении, подаются к соответствующим обрабатывающим позициям, где они 35 подвергаются воздействию ополаскивающей жидкости, жидкости для предотвращения потускнения, последующим операциям ополаскива INR и т.п., за которыми обычно следует сушка. На фиг. 1 схематично пред- 40 ставлено устройство для операций оголаскивания против потускнен..-;я и последующего ополаск:ва --.ия, содержащее камеру 67, имеюшую вход 49 и выход 68 и снабженную приводными вращающимися 45 элементами 69, предпочтительно приводящимися в действие тем же приводом, который приводит в действие вращающиеся ролики 4, 30 и т.д, В отстойнике 70 камеры

67 установлен насос 71, который подает со- 50 ответствующую жидкость для ополаскивания, против потускнения и т.п. по трубопроводам 72 и распыляю цему механизму 73 (который может быть заменен на заливающее соило, если нужно) для влаж- 55 ной обр áîòêè печатных плат при и,х прохождении через камеру 70. Затем печатные платы проходят через камеру 74, где воздушные насосы, или вентиляторы 75, или аналогичные устройства, снабженные нагревательными элементами 76, подают по догретый воздух по трубопроводам 77 через кол-аки 78 на печатные платы, проходя.цие между ними к выходу 79, через который они псступают на выходную позици а 80, затем в ванну 81 для альванического осаждения металла, затем, двигаясь в направлении г,отока, плата подвергается промывке и сушке, контролю и ополаскиванию.

Таким оразом, устройство обе=-печиваt; очис-:ку поверхности изделия. ополасклвание, травление ополаскиванием, сушку, оч":стку. нанесение металли™еского покрытия на поверхность печатной платы химическим осаждением и гальваническим осаждением металла.

Формула изобретения

1. YcipohcTBD для химической обр ботки плоских изделий, преимущественно печагных плат, содержащее расположенные на основании средство подачи издегий, камеру для подготовки поверхности изделия к осаждению металла, ванну для промывки, ванну для хлмического осаждения металла

H;; itGBBpxHGcTb изделия и механизм транспортирования издегий в гооизонтальном положении относительно основания. о т л ич а го щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества покрытия, оно снабжено средством для повсрота изделий из гооизонтального положения в вертикальное относительно основания, расположенным на входе в BBH

Hy для химического осаждения металла, средством для транспортирования изделий в вертикальном относительно основания положении, расположенным в ванне для химического осаждения металла. средством для поворота изделий из вертикального положения в горизонтальное относлтельно ос новвния, расположенным на выходе из ванны для химического осаждения металла, 2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено камерой для сушки изделий.

3, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено ванной-для гальванического осаждения металла, расположенной после ванны для химического осаждения металла.

1660595

1660595

Ф г

Составигель 3 Яшина

Техред М,Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор M. Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4609 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5