專利名稱：電解涂覆的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結構化
(形成結構的，structured)或完全表面化(整體表面化，full-surface)的 導電表面進行電解涂覆(電鍍)的裝置，該裝置包括至少一個電解槽、一 個陽極和一個陰極，所述電解槽容納有至少一種含有金屬鹽的電解質溶液， 金屬離子從所述電解質溶液沉積在所述基底的導電表面上以形成金屬層。
本發(fā)明還涉及一種在根據(jù)本發(fā)明而設計的裝置中實施的、用于對至少 一個基底進行電解涂覆的方法。
背景技術：
電解涂覆方法例如用于涂覆導電基底或非導電基底上的結構化或完全 表面化的導電表面。例如，這些方法能生產(chǎn)印刷電路板上的印制導線 (conductor track) 、 RFID天線、扁平電纜、薄金屬箔、太陽能電池上的 印制導線，并且能電解涂覆其它產(chǎn)品，例如二維或三維物體如成形的塑料 部件。
DE-B 103 42 512公開了一種對條帶狀待處理物體的表面上的彼此電 絕緣的導電結構進行電解處理的裝置和方法。此處，待處理物體在傳送帶 上被輸運，并且待處理物體沿輸運方向持續(xù)地與布置在電解區(qū)域之外的接 觸電極接觸，從而在導電結構上施加負電壓。在電解區(qū)域內，來自處理液 的金屬離子便沉積在導電結構上以形成金屬層。由于金屬僅在導電結構與 接觸電極接觸時才沉積在導電結構上，所以僅能涂覆如此大尺寸的結構， 即，使得待涂覆的導電結構位于電解區(qū)域內，同時在電解區(qū)域之外被(接 觸電極)接觸。例如，在DE-A 102 34 705中公開了一種電鍍設備，其中接觸裝置布 置在電解槽內。此處所述的電鍍設備適于涂覆布置在條帶狀載體上的已導 電形成的結構。在這種情況下經(jīng)由與所述導電形成的結構接觸的滾子實現(xiàn) 接觸。由于滾子位于電解槽內，所以來自電解槽的金屬同樣沉積在滾子上。 為了能夠再除去金屬，滾子由分立的區(qū)段構成，這些區(qū)段只要與待涂覆結 構接觸侵JL陰極連接，并且在滾子不與導電結構接觸時被陽極連接。但是， 這種結構的缺點在于，電壓在沿輸運方向看短的結構上僅施加短的時間， 而電壓在同樣沿輸運方向看長的結構上施加長得多的時間。因此，沉積在 長結構上的層比沉積在短結構上的層厚得多。
從現(xiàn)有技術已知的方法的缺點在于，它們無法用于涂覆尤其是沿基底 的輸運方向看非常短的結構。另一個缺點在于，為了產(chǎn)生充分長的接觸時 間，需要許多串聯(lián)連接的滾子，從而需要非常長的裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種即使對于短結構來說也能確保充分長的接觸 時間的裝置，從而即使短的結構也能具有充分厚和均勻的金屬層。所述裝 置還旨在節(jié)省空間。
該目的通過這樣一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結 構化或完全表面化的導電表面進行電解涂覆的裝置來實現(xiàn)，該裝置包括至 少一個電解槽、 一個陽極和一個陰極，所述電解槽容納有含有至少一種金 屬鹽的電解質溶液，在所述陰極與待涂覆的基底表面接觸且所述基底被輸 運經(jīng)過所述電解槽時，金屬離子從所述電解質溶液沉積在所述基底的導電 表面上以形成金屬層，其中所述陰極包括至少兩個盤，所述至少兩個盤在 相應的軸上安裝成能夠轉動，所述盤彼此接合(嵌合)。
與從現(xiàn)有技術已知的電解涂覆裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有相互接合 的盤作為陰極的裝置使得，即使對于帶有尤其沿基底的輸運方向看短的導 電結構的基底來說，也能具有充分厚和均勻的覆層。這是如此實現(xiàn)的，即， 與具有串聯(lián)布置的滾子的情形相比，通過相互接合的盤能產(chǎn)生所述盤與導電結構的接觸點之間的更小的間隔。
所述盤構造有與相應的基底匹配的橫截面。所述盤優(yōu)選具有圓形橫截 面。所述軸可具有任意橫截面。所述軸優(yōu)選設計成圓柱狀。
為了能夠涂覆比兩個相鄰的盤更寬的結構，根據(jù)基底的寬度在各個軸 上彼此鄰近地布置多個盤。在各個盤之間分別設置充分的間距，后續(xù)軸的 盤能接合在該間距中。在一優(yōu)選實施例中，軸上的兩個盤之間的間距至少 對應于盤的寬度。這使得另 一軸的盤可接合在所述軸上的兩個盤之間的間 距中。
為了還能涂覆導電結構的與構造為盤或盤部段的陰極保持接觸的區(qū) 域，可成對偏移地串聯(lián)布置至少四個帶有盤的軸。這種布置的優(yōu)選之處在 于，相對于第 一軸對偏移布置的第二軸對在導電結構的與第 一軸對接觸時 金屬所沉積的區(qū)域內接觸導電結構。為了獲得更大的涂覆厚度，優(yōu)選地串 聯(lián)連接多于兩個的軸對。還可根據(jù)需要改變接合距離。也可根據(jù)需要改變 各個軸對的間距。
在所述至少一個軸上彼此鄰近布置的盤的數(shù)量取決于基底的寬度。當 待涂覆基底較寬時，相應地必須彼此鄰近地布置更多盤。此處，應注意在 盤之間分別保持自由間隙，在所述間隙中金屬能沉積在導電基底或基底的 結構化或完全表面化的導電表面上，并且后續(xù)軸的盤能接合在所述間隙中。
用作陰極的盤的尺寸取決于將被電解涂覆的結構的尺寸。例如，從輸 運方向看的長度大于或等于串聯(lián)偏移的盤與基底碰觸的間隔的結構在它們 的寬度和在基底上的位置使得它們也被相繼偏移的滾子碰觸時將被充分地 涂覆。因此，為了涂覆盡可能小的導電結構，使用直徑小的窄盤。相互間 距小的窄盤的優(yōu)點在于，極小結構的接觸幾率大于更少量的寬盤。由于盤 的接觸區(qū)域因覆蓋盤正下方的結構而妨礙沉積，所以用窄盤將該覆蓋效應
減到最小是有利的。同時，由于多次較小的表面接觸(access),與少量 寬盤時的較少次表面接觸相比，待涂覆表面上的電解質輸出更加均勻。
盤能被制造的最小可能盤寬度和最小可能直徑一方面取決于可用的制 造方法，另一方面取決于盤在工作期間的機械穩(wěn)定性，即盤在工作期間不
7會翹曲或彎曲。
兩個相互接合的盤之間的距離取決于盤是具有相同的極性還是不同的 極性。例如，在極性相同的情況下相互接合的盤可接觸，而在極性不同的 情況下必須在盤之間設置間距以防止短路。此外，還必須確保電解質溶液 經(jīng)過盤之間的中間空間和由待涂覆基底表面界定的空間的充分流動。
在一優(yōu)選實施例中，經(jīng)由軸來向盤供給電壓。為此，例如，可將軸連 接到電解槽之外的電壓源。該連接通常經(jīng)由滑環(huán)來實現(xiàn)。但是，用于將電 壓從靜止電壓源傳遞到轉動元件的任意其它連接也是可能的。除了經(jīng)由軸 供給電壓之外，也可經(jīng)由接觸盤的外周向它們供給電流。例如，滑動觸頭 如電刷可在基底的另一側與接觸盤接觸。
為了經(jīng)由軸為盤供給電流，例如，在優(yōu)選的示例性實施例中軸和盤至 少部分地由導電材料制成。但是，除此之外，也可用電絕緣材料制造軸，
而例如用電導體如金屬絲制造各個盤的電(流)源(供電裝置，current supply)。在這種情況下，各條金屬絲便分別連接到接觸盤，從而接觸盤 被供給以電壓。
當盤僅在它們的外周上由導電材料制成時，必須設置將軸連接到盤的 外周的電導體。為此，例如，可在盤內安設電導體。電源也可經(jīng)由緊固裝 置如螺紋件來制造，盤通過所述緊固裝置固定在軸上。
為了產(chǎn)生均勻的電解質供給，在一優(yōu)選實施例中，在盤中形成有開孔。 電解質溶液能經(jīng)所述開孔輸運至基底。同時，與封閉盤的實施例相比，由 于盤的轉動，電解質的混合得以改善。與電解質溶液僅能流過各個盤之間 的間隙的情況相比，電解質溶液經(jīng)開孔盤還能更快地輸送到基底。
作為實心盤中的開孔的替換，也可設置這樣的盤，其中一環(huán)由輻條緊 固在軸上。為了允許進行電解涂覆，必須使環(huán)在其外周上由導電材料制成。 在一優(yōu)選實施例中，整個環(huán)都由導電材料制成。將環(huán)緊固在軸上的輻條可 例如由導電材料或電絕緣材料制成。當輻條由導電材料制成時，優(yōu)選地經(jīng) 由軸和輻條來實現(xiàn)環(huán)的電壓供應。當輻條由電絕緣材料制成時，例如，可 設置導電輻條以使電壓能從軸傳遞到環(huán)。除此之外，在輻條由電絕緣材料制成的情況下，也可經(jīng)由導電體如纜線將環(huán)連接到通電的軸。對于電絕緣 的輻條，還可直接在環(huán)表面上施加電壓。為此，例如，使環(huán)表面與滑動觸 頭如電刷接觸。
為了能夠用來自電解質溶液的金屬離子對基底進行電解涂覆以形成金 屬層，在上述示例性實施例中盤分別被陰極連接。由于盤的陰極連接，金 屬也沉積在盤上。因此必須使盤陽極連接以便除去所沉積的金屬，即使它 們脫金屬。這可例如在生產(chǎn)暫停時完成。為了能夠在工作期間進行脫金屬， 在一優(yōu)選實施例中盤能從基底被升高以及下降到基底上。在這種情況下， 下降到基底上的盤可被陰極連接，而從基底升高的盤被陽極連接。通過下 降到基底上的陰極連接的盤，基底上的導電結構被陰極接觸且由此被涂覆。 同時，通過不與基底接觸的盤的陽極連接，先前沉積在盤上的金屬被再次 去除。
例如，可使一軸的盤下降到基底上并交替地使一軸的盤從基底升高。 但是，優(yōu)選地，帶有相互接合的盤的至少兩個相繼的軸分別下降到基底上，
覆。帶有相互接合的盤的兩個相繼的軸一旦碰觸基底，穿過兩個盤之間間 隙的這些基底便與接合在該間隙中的后續(xù)盤接觸。因此也確保了對這些導 電結構的涂覆。
在一優(yōu)選實施例中，盤具有分布在圓周上的彼此電絕緣的各個單獨的 部段。彼此電絕緣的部段可優(yōu)選地陰極地和陽極地連接。由此，與基底接 觸的部段可陰極地連接，并且其一旦不再與基底接觸便陽極地連接。這樣， 在陰極連接期間沉積在部段上的金屬在陽極連接期間被再次去除。各個區(qū) 段的電壓供應通常經(jīng)由軸來實現(xiàn)。當多個盤彼此鄰近地布置在軸上時，它 們優(yōu)選對齊，從而彼此電絕緣的各個部段在軸向上齊平地布置。這樣，彼 此電絕緣的在軸向上齊平設置的各個部段可分別與共同的線路接觸。此外， 同樣可將軸構造成與各個盤的區(qū)段相對應的、彼此電絕緣的各個單獨的區(qū) 段。在這種情況下，各個區(qū)段便可用于向盤供電。軸優(yōu)選地在電解槽之外 被接觸。該接觸例如通過與軸接觸的極性反轉的盤或接觸盤來實現(xiàn)。當分
9別設有與盤的彼此電絕緣的各個部段接觸的各個線路時，這些線路可設置 在軸的內部或外周上。
除了通過反轉軸的極性來除去沉積在軸和盤上的金屬之外，其它清除 變型也是可能的，例如化學或機械清除。
制造盤的導電部分所用的材料優(yōu)選為在裝置工作期間不會進入電解質 溶液的導電材料。適當?shù)牟牧侠鐬榻饘?、石墨、導電聚合物如聚瘞吩?金屬/塑料復合材料。不銹鋼和/或鈦是優(yōu)選的材料。
為了使盤在被陽極連接以便除去其上沉積的金屬時不會溶解，對于盤
如，覆有金屬氧化物的導電混合物的鈦是這樣一種適當?shù)牟牧稀?br> 在另一實施例中，電解涂覆裝置還包括能使基底轉動的裝置。通過轉 動，最初從基底的輸運方向看寬且短的導電結構能被排布，使得它們在轉 動后從輸運方向看窄且長。轉動補償了不同的涂覆次數(shù)，這種不同的涂覆 次數(shù)的產(chǎn)生是由于導電結構在第一次與被陰極連接的盤接觸時就已經(jīng)被涂 覆了。
在轉動后，基底第二次穿過裝置，或者穿過第二相應裝置?；邹D動
的角度優(yōu)選為10°到170°，更優(yōu)選為50°到140°,尤其為80°到100。，并且 更尤其優(yōu)選地，基底轉過的角度為大致90。。大致90。是指基底轉動的角度 不會超出卯。達5。以上。用于^^底轉動的裝置可布置在電解槽的內部或 外部。為了再次涂覆基底的同一側，以便例如獲得金屬層的更大的層厚， 轉動軸線垂直于待涂覆表面排布。
當想要涂覆基底的另一個表面時，轉動軸線布置成，在轉動后基底被 定位成使得接下去要涂覆的表面指向陰極的方向。
通過根據(jù)本發(fā)明的方法沉積在導電結構上的金屬層的層厚取決于接觸 時間以及使裝置工作的電流強度，所述接觸時間由基底穿過裝置的速度和 串聯(lián)設置的布置有相互接合的盤的軸的數(shù)量來給定。例如，通過在至少一 個電解槽中使多個根據(jù)本發(fā)明的裝置串聯(lián)連接可獲得更長的接觸時間。
在一個實施例中，多個根據(jù)本發(fā)明的裝置分別在各個單獨的電解槽中串聯(lián)連接。因此，可在各電解槽中容納不同的電解質溶液，以便在導電結 構上相繼沉積不同的金屬。這例如在裝飾應用或生產(chǎn)金觸點方面是有利的。 此處，對于同一種電解質溶液仍可通過選擇通過速度和裝置數(shù)量來調節(jié)相 應的層厚。
為了能同時涂M底的上側和下側，在本發(fā)明的一個實施例中，安裝 有盤的兩個軸被分別布置成，使得待涂覆基底能從它們之間移動通過。根 據(jù)本發(fā)明，在基底的上側和下側分別設置保持有相互接合的盤的兩個軸。 通常，該結構是這樣的，即基底被引導的平面用作鏡像面。當要涂覆長度 超過電解槽長度的薄片-所謂的無端薄片，其首先從滾子上退繞，被引導 通過電解涂覆裝置，然后被再次巻繞-時，它們也可例如繞多個根據(jù)本發(fā)
明的電解涂覆裝置以z字形或以蜿蜒曲折的形式被引導通過電解槽，所述 多個電解涂覆裝置也可彼此上下布置或彼此鄰近地布置。
通過根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法，還可涂覆包含在基底中 的通孔，例如開孔或槽，甚至是凹部如盲孔。對于深度淺的通孔，涂覆如 此進行，即沉積在上側和下側的金屬層在孔中增長到一起。在過深以致于 金屬層無法增長到一起的孔中，至少部分地設置用根據(jù)本發(fā)明的方法涂覆 的導電孔壁。這樣，也可涂覆孔的整個壁。如果孔壁不是全部都導電，則 此處又用增長到 一起的金屬層來涂覆整個孔壁。
當只要涂覆基底的一側時，基底可靠置在相互接合的盤上，這樣基底 的下側被涂覆，或者基底沿盤的下側被引導，這樣基底的上側被涂覆。當 基底靠置在盤上時，盤可同時用于輸運基底。相互接合的盤與基底的充分 接觸是通過優(yōu)選用壓力裝置將基底壓到相互接合的盤上來實現(xiàn)的。繞著軸 被引導并壓靠在基底上的壓力輥(滾子)或帶例如適合作為壓力裝置。
當基底沿盤的下側被引導時，必須設置4植底與盤接觸的輸運裝置。 這種輸運裝置例如為供基底在其上行進的帶或滾子。然后基底可用預定的 作用力借助于電解涂覆裝置壓靠在輸運裝置上，或借助于輸運裝置壓靠在 電解涂覆裝置上。
當基底在其上側和其下側同時被涂覆時，與基底接觸的、連接成陰極的相互接合的盤可同時被用于輸運基底通過電解槽。
為了輸運基底，各個單獨的軸或所有的軸可被驅動。它們優(yōu)選地在電 解槽之外被驅動。當設有與被陰極連接的盤獨立的輸運裝置時，軸和其上 裝配的盤可被基底轉動，從而盤的周向速度對應于基底被輸運的速度。
為了獲得所有軸或盤的均一的周向速度，優(yōu)選地用共同的驅動裝置來 驅動所有的軸。驅動裝置優(yōu)選為電動機。軸優(yōu)選經(jīng)鏈條或帶式傳動裝置連 接到驅動裝置。但是，也可為軸分別設置彼此嚙合并用來驅動所述軸的齒 輪。除了此處所述的可能方案外，還可使用本領域技術人員已知的用于驅 動所述軸的任意其它適當?shù)尿寗友b置。
一方面，在軸、盤或彼此絕緣的盤部段可具有不同極性的情況下，可 使用被陽極連接的軸、盤或彼此絕緣的盤部段作為陽極，另一方面，可在 電解槽中設置附加的陽極。當只設有被陰極連接的軸和盤時，必須在電解 槽中布置附加的陽極。這樣陽極優(yōu)選地布置成盡量靠近待涂覆的結構。例 如，陽極可分別布置在帶有相互接合的盤的第 一軸之前和最后的軸之后。 當基底僅在一側,皮涂覆時，例如也可將陰極布置在基底的要進行電解涂覆 的一側，將陽極-其不接觸基底-布置在基底的另一側。 一方面，本領域 技術人員已知的用于不溶性陽極的任意材料適合作為用于陽極的材料。此 處，例如優(yōu)選采用不銹鋼、石墨、鉑、鈦或金屬/塑料復合材料。另一方面， 也可設置可溶性陽極。這些陽極優(yōu)選包含可電解沉積在導電結構上的金屬。 陽極可具有本領域技術人員已知的任意期望形狀。例如，可使用在裝置工 作期間距離基底表面最近的扁平桿作為陽極。也可使用扁平的金屬或彈性 絲，例如螺旋絲，作為陽極。
為了涂覆優(yōu)選為條帶形式的柔性電i^t底(flexible circuit support), 將其從位于電解槽之前的滾子上退繞并在通過電解槽后巻繞到新的滾子上。
通過根據(jù)本發(fā)明的裝置，可涂覆所有的導電表面，而與是涂覆非導電 基底上的相互絕緣的導電結構或是涂覆完全表面無關。所述裝置優(yōu)選地用 于涂覆非導電載體上的導電結構，所述非導電載體例如為增強或非增強的聚合物(如傳統(tǒng)上用于電路板的那些)、陶瓷材料、玻璃、硅、紡織物等。 以這種方式制造的電解涂覆的導電結構例如為印制導線。待涂覆的導電結 構可例如由印刷在電路板上的導電材料制成。優(yōu)選地，導電結構包含適當 基體中的由導電材料制成的任意幾何形狀的顆粒，或主要由導電材料構成。 適當?shù)膶щ姴牧侠鐬樘蓟蚴?，金屬，?yōu)選為鋁、鐵、金、銅、鎳、銀 和/或包含至少一種這些金屬的合金或金屬混合物，導電金屬復合物，導電 有機化合物或導電聚合物。
有可能首先需要進行前處理，以便使結構導電。這例如可涉及化學的 或機械的前處理，例如適當?shù)那鍧崱＿@樣，例如，會破壞電解涂覆的氧化 層預先從金屬上4皮除去。但是，也可通過本領域技術人員已知的任意其它 方法將待涂覆的導電結構施加在電路板上。
這樣的電路板例如安裝在產(chǎn)品中，例如計算機、電話、電視、汽車的
電氣部件、鍵盤、收音機、視頻設備、CD、 CD-ROM和DVD播放機、游 戲控制臺、測量和控制設備、傳感器、電氣廚房設備、電子玩具等。
也可用根據(jù)本發(fā)明的裝置來涂覆柔性電路襯底上的導電結構。這樣的 柔性電路襯底例如為在其上印制導電結構的聚合物膜，例如聚酰亞胺膜、 PET膜或聚烯烴膜。根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法還適用于生產(chǎn) RFID天線、發(fā)射機應答器天線或其它形式的天線、芯片卡^^塊、扁平電 纜、座椅加熱器、箔導體、太陽能電池中或LCD/等離子顯示屏中的印制 導線，或適用于生產(chǎn)任意形式的電解涂覆產(chǎn)品，例如薄金屬箔、在一側或 兩側涂覆有確定層厚金屬的聚合物載體、3D模制互連裝置，或用于生產(chǎn)產(chǎn) 品上的裝飾性或功能性表面，其例如用于屏蔽電磁輻射、用于熱傳導或用 作包裝。還可在集成電子元件上生產(chǎn)接觸部位或接觸片或互連部。
在離開電解涂覆裝置后，可根據(jù)本領域技術人員已知的所有步驟來進 一步處理基底。例如，可通過清洗從基底上除去殘余的電解質殘渣和/或可 對基底進行干燥。
根據(jù)需要，根據(jù)本發(fā)明的用于對導電基底或非導電基底上的導電結構 進行電解涂覆的裝置可配備有本領域技術人員已知的任意輔助裝置。這些輔助裝置例如為泵、過濾器、化學物質的供應裝置、巻繞和退繞裝置等。 間隔。例如，這些處理方法也是供電解質溶液自更新的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的裝置也可例如以從Werner Jillek， Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik[印席'J電5$^支術手冊，Eugen G. Leuze Verlag，2003，第4巻，192、 260、 349、 351、 352、 359頁已知的脈沖方法 來操作。
所述電解涂覆裝置可用于任意傳統(tǒng)的金屬涂覆。在這種情況下用于涂 覆的電解質溶液的成分取決于想要在基底上的導電結構上涂覆的金屬。通 過電解涂覆沉積在導電結構上的傳統(tǒng)金屬例如為金、鎳、鈀、鉑、銀、錫、 銅或鉻。
本領域技術人員例如可從Werner Jillek， Gustl Keller, Handbuch der Leiterplattentechnik[印刷電路技術手冊I， Eugen G. Leuze Verlag, 2003， 第4巻，332-352頁獲知可用于對導電結構進行電解涂覆的適當?shù)碾娊赓|溶 液。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點在于，與例如從現(xiàn)有技 術已知的那些滾子的情形相比，相互接合的盤提供了更大的接觸面積且由 此提供了每單位面積的更長的接觸時間。因此，能以更多的金屬堆積和更 均勻的層厚實現(xiàn)更短的區(qū)段。設備也能制造得更短，這使得能以更低的運 行成本獲得更多的產(chǎn)出。另一個主要優(yōu)點在于，與從現(xiàn)有技術已知的滾子 系統(tǒng)相比，現(xiàn)在即使對于非常短的結構(例如在電路板生產(chǎn)中期望獲得的 結構)也能更快地進行生產(chǎn)，且具有更大的控制、尤其是更加易于復制且 層厚均勻。


下面借助于附圖更詳細地說明本發(fā)明。作為示例，附圖分別僅示出一 個可能的實施例。除了所述實施例之外，本發(fā)明顯然也能以其它實施例或 這些實施例的組合加以實施。圖1示出根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的俯視圖，
圖2示出根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的側視圖，
圖3示出在第二實施例中根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的側視圖，
圖4示出帶有安裝在其上的單個盤的軸，
圖5示出根據(jù)本發(fā)明設計的盤，其帶有分布在圓周上的彼此電絕緣的 各個部段，
圖6示出用于供電的接觸盤。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的俯視圖。在第一軸1上布置有一定 數(shù)量的第一盤2。盤2以間隔3分別安裝在軸1上。間隔3被選擇為使得 緊固在第二軸5上的盤4能接合在其中。第二盤4的間隔6被選擇為使得 第一盤2能分別接合在兩個第二盤4之間。
在圖l所示的實施例中，安裝在第一軸1上的第一盤2和安裝在第二 軸5上的第二盤4分別具有相同的寬度(厚度)。但是也能提供具有不同 寬度的盤。在這種情況下，寬度相等的盤可分別設置在一個軸上，而與第 一軸上的盤寬度不同的盤設置在第二軸上，或者寬度不同的盤安裝在一個 軸上。當寬度不同的盤安裝在一個軸上時，第二軸上的接合在第一軸上的 兩個盤之間的兩個盤之間的間距必須被相應地選擇成使得寬度不同的盤能 接合在所述間隔中。
優(yōu)選地，也可使至少兩個帶有相互接合的盤的軸對串聯(lián)連接。然后可 使所迷軸對相互偏移地對齊。也可4吏后(軸)對的前軸的盤接合在前(軸) 對的后軸的盤之間的間隔中。
兩個第一盤2之間的間距3至少與第二盤4的寬度一樣大。同樣，第 二盤4的間隔6至少與第一盤2的寬度一樣大。兩個盤2、 4之間的間距3、 6優(yōu)選地大于相應地接合在該間隔中的盤2、 4的寬度，從而電解質溶液能 沿待涂覆基底的方向流過該間隔。第二盤4接合在第一盤2中的接合深度 7取決于第一盤2和笫二盤4意圖與基底接觸的間隔。例如，盤2、 4可在邊緣區(qū)域內精確地彼此接合，或者第一盤2在第二盤4之間接合得如此寬， 使得第一盤2恰好碰到第二軸5。在這種情況下，若第一盤2和第二盤4 具有相等的直徑，則第二盤4也碰到第一軸1。但是，第一盤2和第二盤4 不必構造成具有相同的直徑。第一盤2和第二盤4的直徑也可不同。 圖2示出根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的側視圖。
圖2示出第一盤2與第二盤4接合的方式。盤2、 4與基底31上的待 涂覆導電結構30的接觸以第一軸1和第二軸5的軸向中點的間隔實現(xiàn)。第 一軸1和第二軸5的軸向中點靠的越近，則第一盤2和第二盤4與基底的 接觸點靠的越近。第一盤2和第二盤4碰觸基底的間距由附圖標記8表示。
在此處所述的實施例中，基底31借助于輸運裝置32被輸運經(jīng)過電解 質溶液的電解槽。此處所示的實施例中的輸運裝置32包括繞兩個軸34、 35延伸的環(huán)形帶33。帶33和盤2、 4之間的距離被選擇為使得帶有導電結 構30的基底31以確定的作用力被壓在盤2、 4上。通過將輸運裝置32固 定地安裝并例如以預定的作用力將盤2、 4壓在帶有導電結構30的基底31 上 - 為此盤2、 4的軸1、 5可彈性地安裝，導電結構30能#>可選地壓在盤 2、 4上?；蛘?，盤2、 4的軸1、 5可固定地安裝，并且可由輸運裝置32 在基底31上施加預定的作用力。為此，輸運裝置32的軸34、 35優(yōu)選被彈 性地安裝。作為圖2所示的輸運裝置32的替換，也可使用彼此鄰近布置的 多個單獨的軸作為輸運裝置。作為輸運裝置32的替換，也可設置根據(jù)本發(fā) 明的包括在其上布置有相互接合的盤的至少兩個軸的第二裝置。
為了確保輸運，可驅動緊固有盤2、 4的軸1、 5，或驅動帶有環(huán)形帶 33的軸34、 35。也可既驅動布置有盤2、 4的軸1、 5，又驅動軸34、 35。 軸l、 5和34、 35的驅動裝置優(yōu)選布置在電解槽之外。 一方面，各個軸l、 5、 34、 35可單個地被驅動，盡管優(yōu)選地，軸1和5由第一驅動裝置驅動， 而軸34和35由第二驅動裝置驅動，或者所有的軸l、 5、 34、 35由共同的 驅動裝置驅動。各軸l、 5和/或34、 35例如經(jīng)由齒輪或鏈條或帶式傳動裝 置連接在一起。
為了使電流能在電解質溶液中流動且由此可對導電結構30進行電解
16涂覆，還在電解槽中設置陽極36。如此處所示，陽極36可例如構造成扁 平桿的形式。陽極36優(yōu)選布置在待涂覆導電結構30附近。在這種情況下， 應注意陽極36不會碰觸導電結構30,因為否則的話已沉積在導電結構上 的金屬會再次被去除。除了扁平桿形式的陽極36的實施形式外，陽極36 也可構造成扁平金屬或彈性絲，例如螺旋絲。還可使用本領域技術人員已 知的其它陽極形式。陽極可以是不溶性的和可溶性的。
用于不溶性陽極36的材料是本領域技術人員已知的。對于可溶性陽極 36，優(yōu)選使用沉積在導電結構30上的金屬。
圖3示出在另一實施例中根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的側視圖。
與圖2所示的實施例相比，通過圖3所示的裝置能同時在基底31的上 側和下側涂覆導電結構30。也可電解涂泉基底中的孔37，并由此獲得基底 31上側的導電結構30和基底下側的導電結構30之間的導電連接。為此， 相應地，在基底31的上側布置包括布置有相互接合的盤2、 4的至少兩個 軸1、 5的裝置，在基底31的下側布置包括布置有相互接合的盤2、 4的至 少兩個軸l、 5的裝置?；妆灰龑Т┻^所述裝置之間?；變?yōu)選地由與導 電結構30接觸的盤2、 4輸運。為此，布置有盤2、 4的所有軸1、 5都被 驅動，或者只有單個軸l、 5被驅動，而其它軸被安裝成，當基底與這些軸 上的盤2、 4接觸時它們由基底31轉動。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明設計的安裝有盤的軸。
圖4所示的盤10包括各個單獨的部段11。部段11分別通過絕緣部12 彼此電絕緣。這例如使得彼此鄰近的部段ll可不同地進行連接。例如，一 個部段ll可陰極地連接，而相鄰的部段ll可陽極地連接。該實施例的優(yōu) 點在于，在陰極連接時沉積在部段11上的金屬在該部段11陽極連接時又 從該部段上去除。在涂覆裝置工作期間，沉積在各個部段11上的金屬的這 種去除是可能的。為了使彼此鄰近的部段ll能不同地進行連接，為各個盤 10上的各個部段11單獨地提供其自身的電源13，或者由于彼此鄰近的盤 10的相鄰部段11能分別以相同的方式連接，所以可提供與相鄰盤10的相 鄰部段11分別接觸的連續(xù)的電源13。例如，緊固在滾子的外周上的絕緣纜線適于作為電源13。作為設在軸14的外周上的替換，絕緣纜線也可在 軸14內部延伸。為此，例如，軸14必須設計成中空的軸。
除了經(jīng)由絕緣纜線供電之外，還可直接用軸來供電。為此，對于由彼 此電絕緣的各個部段11構成的盤10，軸14同樣構造成彼此電絕緣的各個 部段。于是可分別經(jīng)由軸14的各個導電部段來供電。為此，盤10的部段 11分別連接到軸14的導電部段。
當盤10的各個部段11的供電分別經(jīng)由絕緣纜線形式的電源13來實現(xiàn) 時，各個部段11例如分別通過纜線接頭15連接到電源13。如圖4所示， 纜線接頭15可布置在盤10的外側，盡管也可將纜線接頭15設置在各個區(qū) 段11的面向軸14的端部，以便防止盤10的任意橫向擴大。這可例如使用 插入到用作電源13的絕緣纜線中的銷來實現(xiàn)。
圖5示出根據(jù)圖4的盤的側視圖。
在此處所示的實施例中，盤10的各個區(qū)段11的供電經(jīng)由布置在軸14 的外周上的各個絕緣纜線來實現(xiàn)。當多個盤IO彼此鄰近地布置在同一個軸 14上時，在各個區(qū)段11中在面向軸14的一側優(yōu)選地形成引導纜線17穿 過的開口。各個區(qū)段11經(jīng)由接觸接頭15連接到纜線14。
為了改善向待涂覆基底的電解質供給，可在區(qū)段11中形成凹部16。 在這種情況下，電解質溶液可流過凹部16。凹部16可分別僅形成在盤10 的個別區(qū)段ll中或形成在盤10的所有區(qū)段ll中。此外，作為盤10中的 凹部16的替換，也可將盤10構造成輪子的形式，在所述輪子中帶有各個 輻條的導電環(huán)裝配在軸14上。為了允許對基底進行電解涂覆，必須使盤 IO在其外周上導電。為此，例如，可為盤10設置環(huán)形接觸區(qū)域18，該環(huán) 形接觸區(qū)域設置在盤10的外周上。本領域技術人員已知的、當前用于不溶 性陽極的傳統(tǒng)材料例如適合作為環(huán)形接觸區(qū)域18的材料。這例如可以是涂 覆有金屬氧化物的導電混合物的鈦。
當只有環(huán)形接觸區(qū)域18被構造成導電時，各個區(qū)段11在環(huán)形接觸區(qū) 域18和軸14之間的區(qū)域內可由電絕緣材料制成。在這種情況下，僅需穿 過導電材料設置導電體或在各個區(qū)段的表面上設置導電體，電壓經(jīng)所述導電體從電源13 (在此處所示的實施例中被構造成靠在軸的外周上的纜線 17)輸送至環(huán)形接觸區(qū)域18。當只有環(huán)形接觸區(qū)域18被構造成導電時， 為了允許交替地進行陽極和陰極連接，適當?shù)淖龇ㄊ欠謩e在環(huán)形接觸區(qū)域 18的各個區(qū)段19之間設置絕緣部12。通過直接這樣做，環(huán)形接觸區(qū)域18 的區(qū)段19可彼此充分地電絕緣，以便防止陽極連接區(qū)段19和陰極連接區(qū) 段19之間的短路。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明設計的裝置的供電的實施例。
布置有盤10的軸14的供電可例如經(jīng)由布置在電解質溶液的電解槽之 外的另外的盤20來實現(xiàn)。所述另外的盤20例如構造成類似于與待涂覆基 底接觸的盤IO。為此，所述另外的盤20同樣包括被劃分成各個區(qū)段19的 環(huán)形接觸區(qū)域18。作為環(huán)形接觸區(qū)域18的替換，也可使所述另外的盤20 的各個區(qū)段ll分別完全由導電材料制成。為了減輕重量，也可在所述另外 的盤20的各個區(qū)段11中設置凹部16。凹部16可形成在每個區(qū)段11中或 僅形成在個別區(qū)段11中。環(huán)形接觸區(qū)域18的各個區(qū)段19電連接至電源 13，在圖6所示的實施例中電源13同樣被設計成布置在軸14的外周上的 纜線17的形式。
當整個部段ll均由導電材料制成時，所述另外的盤20優(yōu)選在其端面 上設有電絕緣部，使得僅在外周上存在導電表面。這能防止由于無意地碰 觸到盤20所產(chǎn)生的傷害。
為了向環(huán)形接觸區(qū)域18供給電壓，在此處所示的實施例中設置與陰極 電源22連接的陰極滑動觸頭21和與陽極電源24連接的陽極滑動觸頭23。 本領域技術人員已知的任意滑動觸頭都可用作陰極滑動觸頭21和陽極滑 動觸頭23。
當軸由被絕緣部彼此隔開的各個單獨的導電區(qū)段構成時，也可經(jīng)由滑 動觸頭直接向軸供電。在這種情況下不需要另外的盤20。
為了防止短路，應當在陽極滑動觸頭23和陰極滑動觸頭21之間分別 設置足夠大的間距25。陽極滑動觸頭23和陰極滑動觸頭21之間的間距25 必須大于區(qū)段19的寬度。如果部段25的寬度小于或等于區(qū)段19的寬度，則每次區(qū)段19同時接觸陰極滑動觸頭21和陽極滑動觸頭23時便會發(fā)生短 路。
為了使在盤10被陰極連接時沉積在盤10上的所有金屬能再次從盤10 上去除，陽極接觸區(qū)域優(yōu)選地大于陰極接觸區(qū)域。這意味著陽極連接的區(qū) 段優(yōu)選多于陰極連接的區(qū)段。陰極連接區(qū)段19的最大數(shù)量對應于陽極連接 區(qū)段19的數(shù)量。
在纜線17在軸14上放射狀地延伸的情況下，對于圖5所示的實施例， 待涂覆基底應當沿盤10的下側被引導。如果基底將沿盤10的上側被引導 而使基底的下側被涂覆，則陰極滑動觸頭必須布置在所述另外的盤20的上 側，而將陽極滑動觸頭布置在所述另外的盤20的下側。
為了能夠同時在基底的上側和下側涂覆基底，可布置兩個電解涂覆裝 置，使它們彼此上下布置或彼此鄰近布置，而基底被引導穿過所述裝置之 間，從而使基底在其上側和下側同時與盤IO接觸。
只要^^底實現(xiàn)陰極接觸的區(qū)段位于電解質溶液內，便能以任意期望 的角度沿各個裝置引導基底?；撞槐厮降丶雌叫杏谝好娴剌斶\通過電 解槽。如果待涂覆基底被保持地足夠牢固，則例如，其甚至可沿用于接觸 的盤10與液面垂直地被引導。
附圖標記列表
1 第一軸
2 第一盤
3 第一盤的間隔
4 第二盤
5 第二軸
6 第二盤的間隔
7 接合深度
8 接觸點的間距 10 盤11 部段
12 絕緣部
13 電源
14 軸
15 纜線接頭
16 凹部
17 纜線
18 環(huán)形接觸區(qū)域
19 區(qū)段
20 另外的盤
21 陰極滑動觸頭
22 陰極電源
23 陽極滑動觸頭
24 陽極電源
25 間距
30 導電結構
31 基底
32 輸運裝置
33 環(huán)形帶
34 軸
35 軸
36 陽極
37 基底31中的孔
2權利要求
1、一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結構化或完全表面化的導電表面進行電解涂覆的裝置，該裝置包括至少一個電解槽、一個陽極和一個陰極，所述電解槽容納有含有至少一種金屬鹽的電解質溶液，在所述陰極與待涂覆的基底表面接觸且所述基底被輸運經(jīng)過所述電解槽時，金屬離子從所述電解質溶液沉積在所述基底的導電表面上以形成金屬層，其中所述陰極包括至少兩個盤(2，4，10)，所述至少兩個盤在相應的軸(1，5，14)上安裝成能夠轉動，所述盤(2，4，10)彼此接合。
2、 根據(jù)權利要求l所迷的裝置，其特征在于，多個盤(2， 4， 10)彼 此鄰近地布置在各個軸(1， 5， 14)上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，軸(l， 5， 14)上的兩 個盤(2, 4， 10)之間的距離至少對應于盤(2， 4， 10)的寬度。
4、 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述盤(2, 4， 10)經(jīng)由所述軸(1， 5， 14)被供給以電壓。
5、 根據(jù)權利要求4所迷的裝置，其特征在于，所述軸(l, 5, 14 )和 所述盤(2， 4， 10)至少部分地由在所述裝置工作期間不會進入所述電解 質溶液中的導電材料制成。
6、 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述盤 (2， 4, 10)中形成有凹部(16)。
7、 根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述盤(2, 4， 10)包 括由輻條緊固在軸上的環(huán)。
8、 根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述盤(2， 4， 10)具有分布在圓周上的彼此電絕緣的各個部段(11)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述彼此電絕緣的部段 (11)既能被陰極連接又能被陽極連接。
10、 根據(jù)權利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述軸(1， 5) 由多個導電區(qū)段構成，所述多個導電區(qū)段分別由非導電區(qū)段彼此隔開，所述導電區(qū)段既能被陰極連接又能被陽極連接，并且所述軸的導電區(qū)段分別 接觸盤的導電部段(11)。
11、 根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述盤 (2， 4， 10)能從所述基底(31)升高以及下降到所述基底(31)上。
12、 根據(jù)權利要求l至11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝 置還包括能使所述基底(31)轉動的裝置，該裝置能布置在所述電解槽之 內或之外。
13、 根據(jù)權利要求1至12中任一項所述的裝置，其特征在于，分別具 有至少兩個布置有相互接合的盤(2， 4， 10)的軸(1， 5)的兩個裝置彼 此相對地布置成，使得待涂覆的基底(31)能從所述兩個裝置之間穿過， 并且至少兩個軸(1， 5)以布置在其上的相互接合的盤(2， 4， 10)分別 接觸所述基底(31)的上側和下側。
14、 根據(jù)權利要求1至13中任一項所迷的裝置，其特征在于，為了涂 覆從第一滾子上退繞并巻繞到第二滾子上的柔性襯底，分別具有至少兩個 布置有相互接合的盤(2， 4， 10)的軸(1, 5)的多個裝置彼此上下布置 或彼此鄰近布置，所述柔性襯底以蜿蜒曲折的方式通過所述裝置。
15、 一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結構化或完全 表面化的導電表面進行電解涂覆的裝置，該裝置包括多個串聯(lián)連接的根據(jù) 權利要求1至14中任一項所述的裝置。
16、 一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結構化或完全 表面化的導電表面進行電解涂覆的方法，該方法在根據(jù)權利要求1至15 中任一項所述的笨置中實施。
17、 根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，與所述基底接觸的盤 被陰極連接，未與所迷基底接觸的盤能被陽極連接。
18、 根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，與所述基底接觸的盤 的部段被陰極連接，未與所述基底接觸的盤的部段能被陽極連接。
19、 根據(jù)權利要求16至18中任一項所述的方法，其特征在于，所迷 盤經(jīng)由所述軸被供給以電壓。
20、 根據(jù)權利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述軸被陽極 連接以便在生產(chǎn)暫停期間脫去金屬。
21、 根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的裝置用于對至少一個導電基 底或對非導電基底上的結構化或完全表面化的導電表面進行電解涂覆的應 用。
22、 根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的裝置用于生產(chǎn)印刷電路板上 的印制導線、RFID天線、發(fā)射機應答器天線或其它天線結構、芯片卡模 塊、扁平電纜、座椅加熱器、箔導體、太陽能電池中或LCD/等離子顯示 屏中的印制導線或者用于生產(chǎn)任意形式的電解涂覆產(chǎn)品的應用。
23、 根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的裝置用于生產(chǎn)產(chǎn)品上的裝飾 性或功能性表面的應用，所述表面用于屏蔽電磁輻射、用于熱傳導或用作 包裝。
24、 根據(jù)權利要求1至15中任一項所述的裝置用于生產(chǎn)薄金屬箔或在 一側或兩側覆有金屬的聚合物載體的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對至少一個導電基底或對非導電基底上的結構化或完全表面化的導電表面進行電解涂覆的裝置。所述裝置包括至少一個電解槽、一個陽極和一個陰極。所述電解槽容納有含有至少一種金屬鹽的電解質溶液，在所述陰極與待涂覆的基底表面接觸且所述基底被輸運經(jīng)過所述電解槽時，金屬離子從所述電解質溶液沉積在所述基底的導電表面上以形成金屬層。所述陰極包括至少兩個盤(2，4，10)，所述至少兩個盤可轉動地安裝在相應的軸(1，5，14)上，所述盤(2，4，10)相互接合。本發(fā)明也涉及一種用于對至少一個基底進行電解涂覆的方法，所述方法在根據(jù)本發(fā)明的裝置中實施。本發(fā)明還涉及所述裝置用于對位于非導電載體上的導電結構進行電解涂覆的應用。
文檔編號C25D7/06GK101426962SQ200780014144
公開日2009年5月6日 申請日期2007年4月5日 優(yōu)先權日2006年4月18日
發(fā)明者G·波爾, J·卡祖恩, J·普菲斯特, N·施奈德, N·瓦格納, R·洛赫特曼 申請人:巴斯夫歐洲公司