DD228568A1

DD228568A1 - Verfahren und anode zum partiellen galvanisieren von hohlraeumen

Info

Publication number: DD228568A1
Application number: DD26871684A
Authority: DD
Inventors: Juergen Unruh
Original assignee: Mikroelektronik F Engels Ilmen
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1985-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Galvanisieren von Hohlraeumen, deren Tiefe groesser als der Querschnitt ist. Dabei wird dem Hohlraum ueber eine konzentrisch in diesem angeordnete Anode Elektrolyt zugefuehrt, der zwischen der vorzugsweise inerten Anode und der Hohlraumwand entlangfliesst und so die Galvanisierzelle schliesst. Durch den Einsatz unterschiedlicher Behandlungsmedien in Reihenfolge (Vorbehandlungsloesungen, Elektrolyt, Nachbehandlungsloesungen, Druckluft) lassen sich gleichmaessige, guthaftende, saubere Schichten abscheiden. Durch ein Parallelschalten einer Vielzahl solcher Galvanisierzellen laesst sich die Produktivitaet der eines Massenveredlungsverfahrens angleichen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anode zum partiellen Galvanisieren von Hohlräumen, vorzugsweise von Bohrungen in Innenleitern von Glasdurchführungen der Elektronik, bei denen die Tiefe größer als der Querschnitt ist, wobei eine in den Hohlraum eingeführte hohle Anode gleichzeitig der Elektrolytzuführung in den Hohlraum dient, wobei dem Hohlraum über die Anode nacheinander unterschiedliche Behandlungslösungen in der Reihenfolge eines technologischen Prozesses zugeführt werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Verfahren zum Galvanisieren von vorzugsweise rohrförmigen, d.h. zweiseitig offenen Hohlräumen unter Verwendung von draht-, stab- und profilstabförmigen Hilfsanoden. Diese Verfahren werden bei vergleichsweise großen Hohlräumen angewandt, bei denen eine Anbringung von Hilfsanoden und deren zweiseitige bzw. Mehrpunktabstützung keine Schwierigkeiten bereitet und ein Stoffaustausch ausreichend gewährleistet ist. Bei engen Hohlräumen wird bereits bei kurzer-Galvanisierdauer infolge des mangelnden Stoffaustausches keine qualitätsgerechte Schicht mehr erhalten. Bekannt ist auch das Verfahren der Ausnutzung der Streufähigkeit der galvanischen Bäder, indem man die Bauteile einfach insgesamt galvanisch beschichtet. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß auf den Außenflächen sehr viel mehr Metall als im Hohlraum abgeschieden wird und die Schicht im Hohlraum von der Öffnung her rasch abklingt. Daraus ergeben sich hohe Verluste an den wertvollen Beschichtungsmetallen sowie eine sehr inhomogene und unvollständige Veredlung der zu galvanisierenden Fläche. Außerdem bleiben bei den genannten Verfahren im allgemeinen Lösungsreste in den Hohlräumen zurück und führen zu Kontaktschwierigkeiten an der Hohlraumoberfläche und zu Spätschäden an den Bauteilen. Bekannt sind auch Verfahren für ein partielles Galvanisieren, die auf vorzugsweise ebenen Oberflächen nach dem Prinzip Düse-Prallplatte arbeiten, wobei die Düsenspitze gleichzeitig als Anode verwendet wird. Dieses Verfahren ist für enge Hohlräume jedoch nicht geeignet, da sich beim Anströmen des Hohlraumes von außen eine Stauströmung ausbildet, die den Stoffaustausch behindert. Außerdem bildet sich auf Grund der sich einstellenden Feldverteilung eine sehr unterschiedliche Schichtdicke heraus.

Ziel der Erfindung

Im Hinblick auf die Nachteile der bekannten Verfahren soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Anode gegeben werden, mit denen alle Nachteile der oben genannten konventionellen Verfahren überwunden werden und mit denen es möglich ist, vorzugsweise die gewünschten Bereiche bzw. Hohlräume der Gegenstände wirtschaftlich zu galvanisieren. Die zu galvanisierenden Gegenstände können Bauteile mit Bohrungen, Rohrabschnitten oder anderweitig eingebrachten Hohlräumen mit in der Regel nur einer Öffnung, vorzugsweise Innenleiter von Glasdurchführungen der Elektronik, sein, von denen nur die Innenflächen, d. h. die Flächen der Hohlräume und ihre Randzonen galvanisiert werden. Auf Grund der hohen Selektivität des Verfahrens, verbunden mit einer geringen Komplexität der Handhabung sowie einer hohen Flexibilität, lassen sich die genannten Gegenstände exakt im gewünschten Bereich ohne Materialveriuste und zusätzliche Aufwendungen unter Erzeugung einer gleichmäßigen, sauberen Schicht mit einem relativ geringen Arbeitsaufwand veredeln, wobei die Bearbeitung

verschiedener Teile nach dem gleichen Verfahren möglich ist. Aus der Möglichkeit einer parallelen Behandlung der einzelnen Teile sowie der Möglichkeit einer mechanisierten Zuführung zu einer entsprechenden Vorrichtung ergibt sich eine hohe Arbeitsproduktivität.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Hohlräume selektiv und wirtschaftlich zu galvanisieren, wobei die Schicht bei gewünschter Dicke gleichmäßig dick sein soll.

Erfindungsgemäß dient beim' partiellen Galvanisieren der Oberfläche der Hohlräume eine in diese eingeführte hohle Anode gleichzeitig als Elektrolytzuführung. Mit der Einführung der Anode, die die Form einer Kanüle besitzen kann, wird gleichzeitig die Elektrolytzu- und -abführung realisiert, indem der Elektrolyt durch die Anode zufließt und im Raum zwischen Anode und Hohlraumwandung abfließt. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Anode aus einem sowohl durch die anodische Reaktion als auch durch die Elektrolytströmung unangreifbaren, d.h. inerten Material besteht, also praktisch unlöslich ist. Sie kann aber auch aus dem abzuschneidenden Metall bestehen, wobei aber auf Grund ihrer Auflösung ein häufiger Wechsel notwendig ist. Um einerseits die Zelle stets gefüllt zu halten, andererseits aber einen ausreichenden Abfluß zu gewährleisten, sollte sich die Fläche des Elektrolytaustritts aus der Anode im Hohlraum zur Fläche zwischen Anode und Hohlraumwand wie 0,5 bis 2 verhalten.

Zur Energieeinsparung ist es bei Elektrolyten mit höherer Arbeitstemperatur zweckmäßig, jeweils nur das geringe Elektrolytvolumen in der Abscheidungszelle Hohlraum —Anode auf diese Temperatur zu bringen. Dazu kann man den Elektrolyten in der Zuleitung unmittelbar von der Anode aufheizen. Qualitätsverbesserungen der abgeschiedenen Schicht, insbesondere hinsichtlich ihrer Haftfestigkeit und ihrer Sauberkeit lassen sich erreichen, wenn man dem Hohlraum mehrere Behandlungslösungen nacheinander in der Reihenfolge eines technologischen Prozesses zuführt. Eine solche Reihenfolge kann sein: Entfettungslösung, Spüllösung, Beizlösung, Spüllösung, Abscheidungselektrolyt, Spüllösung, Druckluft. Durch einen Einsatz mehrerer Abscheidüngselektrolyte in der Reihenfolge lassen sich auch Schichtsysteme abscheiden. Durch ein Einleiten von Heißdampf nach dem Galvanisieren erreicht man ein gleichzeitiges Spülen und Trocknen des Hohlraumes. Weitere Qualitätsverbesserungen der Schicht lassen sich durch Anlegen eines pulsierenden Stromes an die Zelle erreichen. Eine Vereinfachung der Anordnung, mit der das Verfahren realisiert wird, läßt sich erreichen, indem man den Einsatz mehrerer Behandlungslösungen nicht immer die gleiche Anode für die Zuführung dieser Lösungen benutzt. Durch eine Parallelschaltung vieler Zellen, insbesondere bei kleineren Bauteilen, läßt sich die Produktivität des Verfahrens wesentlich steigern.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In die Bohrung des Innenleiters einer Gleichrichterglasdurchführung wird eine Anode in Form einer runden Kanüle aus Platin so angeordnet, daß sich deren Öffnung im 1,5fachen Abstand des Abstandes Anode-Hohlraumwand vom Boden der Bohrung befindet. Über die hohle Anode wird nacheinander Entfettungslösung; Wasser; Salzsäure; Wasser; 250g/l GTL-Nickelsalz „TS Typ E" pH 4,0,40°C; Heißdampf in den Hohlraum gepumpt. Während des Durchlaufes des Nickelelektrolyten wird ein Strom, der bezogen auf die Hohlraumfläche einer Stromdichte von 0,8 A/dm² entspricht, an die Zelle gelegt. Nachdem die Anode nach der Heißdampfbehandlung entfernt ist, ist das Bauteil im Hohlraum vernickelt und die Nickelschicht sauber und trocken.

Claims

-1- 687 16

Erfindungsansprüche:

1. Verfahren zum partiellen Galvanisieren von Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum eine hohle Anode eingeführt wird, dem Hohlraum über diese Anode Elektrolyt zugeführt wird und die so gebildete Zelle Hohlraumwand-Elektrolyt-Anode mit einem elektrischen Strom beaufschlagt wird.
2. Verfahren gemäß Pkt. 1., dadurch gekennzeichnet, daß dem Hohlraum mehrere Behandlungsmedien nacheinander in der Reihenfolge eines technologischen Prozesses zugeführt werden, wobei die Anode nur während der/des Abscheidungsprozesse(s) als solche geschaltet ist.
3. Verfahren gemäß Pkt.2., dadurch gekennzeichnet, daß folgende Behandlungsmedien in der angegebenen Reihenfolge zugeführt werden:

Entfettungslösung, Spüllösung, Beizlösung, Spüllösung, Abscheidungselektrolyt, Spüllösung, Druckluft
4. Verfahren gemäß Pkt. 2., dadurch gekennzeichnet, daß man in der Reihe der Behandlungsmedien mehrere unterschiedliche Abscheidungselektrolyte einsetzt und damit Mehrfachschichten erzeugt.
6. Verfahren gemäß Pkt.2., dadurch gekennzeichnet, daß dem Hohlraum als letztes Behandlungsmedium Heißdampf zugeführt wird.
6. Verfahren gemäß Pkt. 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei höherer als Raumtemperatur arbeitende Behandlungsmedien in einem heizbaren Leitungsabschnitt vor der Anode auf die Arbeitstemperatur aufgeheizt werden.
7. Verfahren gemäß Pkt. 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zelle Hohlraumwand-Eiektrolyt-Anode für die Abscheidung mit einem Impulsstrom beaufschlagt.
8. Verfahren gemäß Pkt. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei nichtelektrolytischen Behandlungsstufen anstelle der Anode eine von der Geometrie her ähnliche Zuführungseinrichtung für das entsprechende Behandlungsmedium in den Hohlraum eingeführt wird.
9. Verfahren gemäß Pkt. 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere aus Hohlraumwand, Elektrolyt und hohler Anode gebildete Zellen elektrisch und/oder hydrodynamisch parallel geschaltet werden.
10. Anode zur Realisierung des Verfahrens gemäß Pkt. 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form einer Kanüle besitzt.
11. Anode gemäß Pkt. 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie so dimensioniert ist, daß sich die Fläche des Elektrolytaustritts aus der Anode zur Fläche zwischen Anode und Hohlraumwand wie 0,5 bis 2,0 verhält.
12. Anode gemäß Pkt. 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Anode aus einem chemisch inerten, elektronenleitenden Material besteht.
13. Anode gemäß Pkt. 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Material Platin verwendet wird.
14. Anode gemäß Pkt. 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Material Titan verwendet wird.
15. Anode gemäß Pkt. 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Material ein Platinüberzug auf Titan verwendet wird.
16. Anode gemäß Pkt. 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Material ein Oxidüberzug auf Titan verwendet wird.
17. Anode gemäß Pkt. 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenoberfläche an der Spitze aus Platin und in den anderen Bereichen aus Titan besteht.