DE19736349C1 - Maintenance of continuous horizontal galvanising installations - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wartung von horizontalen Durchlauf galvanisieranlagen unter Verwendung von löslichen Anoden mit dem Ziel, die Anodenwartungsabstände zeitlich zu verlängern und gleichzeitig die Qualität der abgeschiedenen metallischen Schichten zu verbessern. Anwendung findet das Verfahren vorzugsweise bei der Galvanisierung von Leiterplatten und Leiterfoli en.The invention relates to a method for the maintenance of horizontal pass electroplating systems using soluble anodes with the aim of To extend the anode maintenance intervals while maintaining the quality of the to improve deposited metallic layers. This applies Process preferably in the electroplating of printed circuit boards and foil en.
In horizontalen Durchlaufanlagen befinden sich entlang der Transportbahn des Behandlungsgutes beidseitig die Anoden, nachfolgend obere und untere Anoden genannt. In den bekannten horizontalen Durchlaufanlagen werden schüttbare lösliche Anoden, meist in Form von Kugeln, verwendet (DE 36 25 475 A1). Diese werden in unlös liche metallische Anodenkörbe gefüllt, die oberhalb und unterhalb der Trans portbahn angeordnet sind. Nachfolgend wird die Anodenkorbbefüllung auch An odenmaterial genannt. Derartige Durchlaufanlagen haben in der Praxis zum Bei spiel 25 obere und 25 untere Anodenkörbe, die quer zur Transportbahn angeord net sind. Aus Kostengründen werden in der Regel alle oberen Anoden von einem Gleichrichter, nachfolgend oberer Gleichrichter genannt, mit Galvanisierstrom versorgt. Demzufolge sind alle oberen Anodenkörbe elektrisch parallel geschal tet. Ebenso sind alle unteren Anodenkörbe elektrisch parallel geschaltet. Sie werden von einem unteren Gleichrichter mit Galvanisierstrom versorgt. Die ge trennte Speisung der oberen und unteren Anoden erlaubt die Einstellung von un terschiedlichen Galvanisierspannungen. Dies ist in der Praxis notwendig, wenn das Behandlungsgut an der Oberseite und an der Unterseite mit jeweils einem bestimmten Strom galvanisiert werden soll. Bei vollflächigen Leiterplatten sollen zum Beispiel beide Ströme gleich groß sein. Hierzu sind in der Regel unter schiedliche Galvanisierspannungen erforderlich. Bezugspunkt für beide Gleich richter ist das Behandlungsgut, das kathodisch gepolt ist, das heißt es ist mit dem Minuspol des oberen und des unteren Gleichrichters elektrisch verbunden.In horizontal continuous systems are located along the transport path of the The anodes are treated on both sides, followed by the upper and lower anodes called. In the known horizontal continuous systems, pourable ones are used soluble anodes, mostly in the form of spheres, are used (DE 36 25 475 A1). These will be unsolvable Liche metallic anode baskets filled above and below the Trans portbahn are arranged. Subsequently, the anode basket filling is also On called ground material. Such continuous systems have in practice play 25 upper and 25 lower anode baskets, which are arranged transversely to the transport path are not. For cost reasons, all of the upper anodes are usually made by one Rectifier, hereinafter called upper rectifier, with electroplating current provided. As a result, all of the upper anode baskets are electrically connected in parallel tet. All lower anode baskets are also electrically connected in parallel. she are supplied with electroplating current from a lower rectifier. The ge separate supply of the upper and lower anodes allows the setting of un different electroplating voltages. In practice this is necessary if the material to be treated on the top and on the bottom with one each certain current is to be galvanized. With full-surface printed circuit boards for example both streams should be the same size. This is usually under different electroplating voltages required. Reference point for both the same The material to be treated is cathode, which means that it is with the negative pole of the upper and lower rectifier electrically connected.
Die Verwendung von Anodenkörben in der Galvanisieranlage bedingt ein unter schiedliches Auflösen des Anodenmaterials in den Körben. In den oberen An odenkörben wird das Anodenmaterial am Korbboden aufgelöst und elektroly tisch abgetragen. Dieser Abtrag erfolgt nahezu vollständig. Restpartikel fallen durch den Korb. Sie werden von einem Diaphragma von der Behandlungsgut oberfläche ferngehalten. In den oberen Anodenkörben erfolgt somit ein vollstän diger Durchsatz des Anodenmaterials ohne Ansammlung von Resten im Korb. Anders verhält es sich mit den unteren Körben. Hier wird das Anodenmaterial von der Oberseite, das heißt von der Befüllungsseite aufgelöst und abgetragen. Das dabei kleiner werdende Anodenmaterial sinkt im Laufe der Zeit im Korb nach unten. Wird bei der Wartung der unteren Anoden, das heißt bei der Nach füllung der löslichen Anoden, jedesmal nur aufgeschüttet, so führt dies schon nach wenigen Tagen dazu, daß sich unten im Korb nur teilweise abgetragenes Anodenmaterial, auch Anodenkleinmaterial genannt, ansammelt. Die Durchspü lung des unteren Anodenkorbes mit Elektrolyt wird dadurch mehr und mehr be hindert. Die Folge ist eine Ansammlung von Anodenschlamm im Anodenkorb. Dieser Schlamm stört unter anderem die elektrische Verbindung vom metalli schen Anodenkorb zum Anodenmaterial im Korb. Der Schlamm wirkt praktisch als Isolator. Insbesondere bei hohen kathodischen Stromdichten und den damit verbundenen hohen Anodenströmen treten durch die abreißenden elektrischen Verbindungen an der Anodenkorbunterseite Funkenüberschläge zwischen dem stromzuführenden Korbboden und dem Anodenmaterial auf. Die Anodenkörbe bestehen üblicherweise aus Titan. Dieser Werkstoff wird durch die Funkenerosi on zerstört, das heißt, die Körbe bekommen an ihrer Unterseite Löcher. Sie wer den dadurch unbrauchbar. Als weitere Folge der beschriebenen Effekte werden einzelne untere Anoden völlig passiv. Der Anodenstrom wird dadurch unterbro chen. Die noch aktiven, benachbarten Anoden übernehmen diesen Strom, was bei mehreren passiven Körben zu Überströmen in den aktiven Körben führt. Eine aufwendige Anodenstromüberwachung jedes Korbes ist zur Vermeidung von Zerstörungen nötig.The use of anode baskets in the electroplating system requires an under different dissolution of the anode material in the baskets. In the upper an The anode material is dissolved on the basket bottom and electrolyzed table removed. This removal is almost complete. Residual particles fall through the basket. They are covered by a diaphragm from the item to be treated surface kept away. A complete takes place in the upper anode baskets throughput of the anode material without accumulation of residues in the basket. It is different with the lower baskets. Here is the anode material from the top, that is, from the filling side, dissolved and removed. The anode material, which becomes smaller in the process, sinks over time in the basket downward. Used in the maintenance of the lower anodes, that is, in the after Filling the soluble anodes, each time just heaped up, this already leads after a few days to the fact that only partially worn down in the basket Anode material, also called small anode material, accumulates. The rinse The lower anode basket with electrolyte is being used more and more prevents. The result is an accumulation of anode sludge in the anode basket. Among other things, this sludge disrupts the electrical connection from the metal Anode basket for the anode material in the basket. The mud has a practical effect as an insulator. Especially with high cathodic current densities and with them connected high anode currents occur due to the tearing electrical Connections on the underside of the anode basket arcing between the current-carrying basket bottom and the anode material. The anode baskets are usually made of titanium. This material is created by spark erosion one destroyed, that is, the baskets get holes on their underside. You who which makes it unusable. As a further consequence of the effects described individual lower anodes completely passive. This interrupts the anode current chen. The still active, neighboring anodes take over this current, what with several passive baskets leads to overcurrents in the active baskets. A elaborate anode current monitoring of each basket is to avoid Destruction needed.
Die Passivität einiger Anodenkörbe hat zur Folge, daß im Bereich der verblei benden aktiven Anodenkörbe infolge des Überstromes mit einer zu hohen Stromdichte galvanisiert wird. Hochleistungselektrolyte sind auf eine bestimmte hohe Stromdichte optimiert. Wird mit einer noch höheren Stromdichte galvani siert, so treten Qualitätsverluste in Bezug auf das abgeschiedene Metall auf. Als Beispiel sollen die Bruchelongation und die Oberflächenbeschaffenheit genannt werden. Aus Gründen der Qualität kann deshalb in der Praxis nicht mit der ma ximal möglichen Stromdichte galvanisiert werden. Zu hohe Stromdichten müs sen sicher vermieden werden.The passivity of some anode baskets means that in the area of lead active anode baskets due to the overcurrent with a too high Current density is galvanized. High performance electrolytes are specific to one high current density optimized. Is electroplated with an even higher current density sized, there is a loss of quality in relation to the deposited metal. As Examples include the elongation at break and the surface properties will. For reasons of quality, it is therefore not possible to use ma maximum possible current density can be galvanized. Current densities must be too high be avoided.
Zur Vermeidung der beschriebenen Probleme müssen die Anodenkörbe bei der regelmäßigen Wartung nicht nur mit Anodenmaterial ergänzt, sondern auch gründlich gereinigt werden. Das heißt, die Anlage muß abgeschaltet werden. Die Anodenkörbe müssen herausgenommen und vom anhaftenden Elektrolyt gerei nigt werden, Schlamm, Anodenkleinmaterial und Verunreinigungen müssen ent fernt werden. Danach können die Anodenkörbe wieder in die Galvanisieranlage eingebracht werden. Der zeitliche Abstand der Wartungszyklen richtet sich ei nerseits nach dem Durchsatz des Behandlungsgutes, das heißt nach dem Ver brauch des Anodenmaterials und desweiteren nach den Anforderungen an die Qualität der abgeschiedenen metallischen Schichten. Ferner ist der Schutz der unteren Anodenkörbe mitbestimmend. In der Praxis kommen tägliche bis dreitä gige Wartungen vor. Bei diesen Anodenwartungen muß auch dafür gesorgt wer den, daß die Ansammlungen von Anodenkleinmaterial in den unteren Anoden körben entfernt werden. Das Anodenkleinmaterial muß ausgesiebt und der dort angesammelte Anodenschlamm muß ausgewaschen werden. Hierzu ist es not wendig, die gesamte Korbbefüllung auszuschütten. Weil die Anodenkörbe mit tels je eines Kabels mit einer Stromschiene, die zum Gleichrichter führt, verbun den sind, erfolgen diese sehr aufwendigen manuellen Wartungsarbeiten direkt an der Anlage. Hier erlauben es die räumlichen Verhältnisse nicht, daß rationell ge arbeitet werden kann. Hinzu kommt der Produktionsausfall der Anlage während der Wartung.To avoid the problems described, the anode baskets must be used for regular maintenance not only supplemented with anode material, but also be cleaned thoroughly. This means that the system must be switched off. The Anode baskets must be removed and removed from the adhering electrolyte be cleaned, mud, small anode material and impurities must be removed be removed. Then the anode baskets can be returned to the electroplating system be introduced. The time interval between the maintenance cycles is determined on the other hand, according to the throughput of the material to be treated, that is, according to the Ver use of the anode material and further according to the requirements of the Quality of the deposited metallic layers. Furthermore, the protection of the co-determining lower anode baskets. In practice, there are daily to three days maintenance. With these anode maintenance, it must also be ensured who that the accumulations of small anode material in the lower anodes baskets can be removed. The small anode material must be screened out and the one there accumulated anode sludge must be washed out. For this it is necessary nimble to pour out the entire basket. Because the anode baskets with connected to a power rail that leads to the rectifier these are very time-consuming manual maintenance work the plant. Here the spatial conditions do not allow that rational ge can be worked. In addition, there is a loss of production during the plant maintenance.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet, die zu einer häufigen Anodenwartung mit Reinigung der löslichen Anoden in horizontalen Duchlaufgalvanisieranlagen führen. Die An odenwartung soll sich auf das vergleichsweise einfache Nachfüllen der Anoden körbe mit Anodenmaterial beschränken.The object of the invention is to provide a method which the mentioned Avoids disadvantages that lead to frequent anode maintenance with cleaning the lead soluble anodes in horizontal continuous electroplating systems. The An ode maintenance should focus on the comparatively simple refilling of the anodes Limit baskets of anode material.
Gelöst wird die Aufgabe durch das im kennzeichnenden Teil des Patenan spruches 1 beschriebene Verfahren.The task is solved by the in the characterizing part of the sponsor Proverb 1 described method.
Nachfolgend wird die Erfindung detailliert beschrieben. Die Anodenkörbe einer horizontalen Durchlaufgalvanisieranlage sind jeweils mittels eines flexiblen An odenkabels mit der zugehörigen Galvanisierstromquelle, dem Gleichrichter elektrisch verbunden. Jedes Kabel ist so lang, daß das Herausnehmen des An odenkorbes zur Leerung, Reinigung und Befüllung, ohne Lösen des Kabels er folgen kann. In diesem Falle erfolgt die Anodenkorbwartung unmittelbar an der Anlage. The invention is described in detail below. The anode baskets one horizontal continuous plating system are each by means of a flexible to odenkabel with the associated electroplating power source, the rectifier electrically connected. Each cable is so long that removing the on or basket for emptying, cleaning and filling, without loosening the cable can follow. In this case, the anode basket is serviced directly on the Investment.
Anschließend wird der Korb an seinen Aufnahmeort in die Anlage zurückge bracht. Sollen erfindungsgemäß die oberen und unteren Anodenkörbe unterein ander getauscht werden, so sind die Anodenkabel von den Körben abzunehmen und nach dem Korbtausch seitenrichtig wieder anzubringen. Nach dem Anoden korbtausch muß also dafür gesorgt werden, daß der obere Gleichrichter weiterhin alle oberen Anodenkörbe speist und entsprechend muß der untere Gleichrichter alle unteren Anodenkörbe speisen. Die Befestigung der Anodenkabel an den An odenkörben erfolgt zum Beispiel durch Schraubverbindungen oder zweckmäßi gerweise durch einen Exzenter-Klemmschnellverschluß. Desweiteren sind die Durchlaufgalvanisieranlage und die Anodenkörbe konstruktiv so zu gestalten, daß die unteren Anodenkörbe und die oberen Anodenkörbe gegeneinander ge tauscht, das heißt oben oder unten eingeschoben werden können. Praktisch be deutet dies, daß die relevanten Abmessungen aller Körbe und Halterungen in der Anlage gleich groß sind.The basket is then returned to its location in the system brings. According to the invention, the upper and lower anode baskets should be underneath one another are replaced, the anode cables must be removed from the baskets and reattach it correctly after the basket has been replaced. After the anode Basket exchange must therefore ensure that the upper rectifier continues feeds all upper anode baskets and accordingly the lower rectifier feed all lower anode baskets. The attachment of the anode cables to the an od baskets are made, for example, by screw connections or appropriately partly by an eccentric quick-release fastener. Furthermore, they are Continuous electroplating system and design the anode baskets so that the lower anode baskets and the upper anode baskets ge against each other swaps, that is, can be inserted above or below. Practically be this means that the relevant dimensions of all baskets and brackets in the Are the same size.
Durch den regelmäßigen Tausch der unteren Anodenkörbe mit den oberen Anodenkörben wird das darin befindliche Anodenmaterial einmal von der Ober seite und das andere mal von der Unterseite aufgelöst und elektrochemisch ab getragen. Überraschend zeigt sich dabei, daß sich im unteren Bereich aller An odenkörbe kein Anodenkleinmaterial mehr anreichert. Dies ist sogar auch dann der Fall, wenn nicht bei jeder Anodenkorbwartung, das heißt bei jeder Nachfül lung der Tausch der Körbe erfolgt. Gleiches gilt für die Ansammlung von Schlamm in den Anodenkörben. Wegen der nicht mehr vorhandenen Ansamm lung von Anodenkleinmaterial tritt die Ansammlung von Schlamm praktisch nicht mehr auf. Begünstigt wird dies durch die Tatsache, daß die oberen An odenkörbe grundsätzlich besser mit Elektrolyt durchgespült werden, als die unte ren. Die oberen Anodenkörbe werden dadurch betriebsmäßig besser gewaschen. Die unteren Anodenkörbe sind nahezu am Boden des Badbehälters angeordnet. By regularly exchanging the lower anode baskets with the upper ones Anode baskets, the anode material in it is once from the top side and the other time dissolved from the bottom and electrochemically carried. Surprisingly, it turns out that in the lower area of all An or anode small material no longer accumulates. This is even then the case, if not every anode basket maintenance, that means every refill The baskets are exchanged. The same applies to the accumulation of Mud in the anode baskets. Because of the no longer existing collection Small anode material, the accumulation of sludge occurs practically no longer on. This is favored by the fact that the upper An baskets are generally better rinsed with electrolyte than the one below Ren. The upper anode baskets are washed better operationally. The lower anode baskets are located almost at the bottom of the bath tank.
Infolgedessen ist hier die Elektrolytströmung minimal. Insgesamt wird durch den Tausch der Anodenkörbe erreicht, daß sich die Anodenkorbwartung nur noch auf das Nachfüllen der Körbe mit Anodenmaterial beschränkt. Die Funkenerosion wird sicher vermieden. Das Tauschen der Anodenkörbe ist in vergleichsweise kurzer Zeit durchzuführen. Entsprechend kurz ist der wartungsbedingte Produk tionsausfall. Für den Tausch der oberen und unteren Anodenkörbe ist es im all gemeinen ausreichend, wenn dies wöchentlich einmal geschieht. Nur bei einer Produktion mit hohen Stromdichten ist eine kürzere Austauschzeit nötig.As a result, the electrolyte flow is minimal here. Overall, the Replacing the anode baskets means that the anode basket maintenance is only on refilling the baskets with anode material is limited. Spark erosion will certainly be avoided. The exchange of the anode baskets is comparatively to perform in a short time. The maintenance-related product is correspondingly short failure. It is in space for the exchange of the upper and lower anode baskets mean enough if this happens once a week. Only one Production with high current densities requires a shorter exchange time.
Das beschriebene Abnehmen und Anbringen der Anodenkabel an die zu tau schenden Anodenkörbe stellt je nach konstruktiver Ausführung noch einen ge wissen zeitlichen Aufwand dar. Dieser Aufwand entfällt vollständig, wenn alle unteren Anodenkörbe mit allen oberen Anodenkörben getauscht werden und zwar ohne die Anodenkabel abzunehmen und an die getauschten Anodenkörbe wieder anzubringen, und wenn im Steuerungssystem zugleich ein logischer Tausch des oberen und des unteren Gleichrichters vorgenommen wird. Je ein Gleichrichter ist mit je einer Anodenkorbebene, daß heißt mit allen oberen be ziehungsweise mit allen unteren Anodenkörben elektrisch verbunden. Dies er möglicht den kompletten logischen Tausch der Gleichrichter auch im Steue rungssystem. In der Praxis erfordert die Zuordnung eines Gleichrichters und der daran angeschlossenen Anodenkörbe an die jeweilige Anodenkorbebene, daß in der Anlagensteuerung die Galvanisierstromsollwerte seitenrichtig an die Gleich richter ausgegeben werden. Desgleichen werden die Gleichrichter-Istwerte sei tenrichtig im Steuerungssystem zugeordnet und ausgewertet.The described removal and attachment of the anode cables to the dew anode baskets represents a ge depending on the design know time expenditure. This expenditure is completely eliminated if all lower anode baskets can be exchanged with all upper anode baskets and without removing the anode cables and the exchanged anode baskets reinstalled, and if at the same time a logical one in the control system Exchange of the upper and lower rectifier is made. One each Rectifier is with one anode basket level, that means with all the upper be electrically connected to all of the lower anode baskets. This he enables the complete logical exchange of the rectifier even in the control system. In practice, the assignment of a rectifier and the connected anode baskets to the respective anode basket level that in the system control, the galvanizing current setpoints are aligned to the same judges are issued. Likewise, the actual rectifier values correctly assigned and evaluated in the control system.
Anodenkörbe können in einer weiteren praktischen Ausführung der Erfindung auf elektrisch leitfähigen Kontakt- und Gleitschienen in einer Durchlaufgalvani sieranlage gelagert werden. Diese Anodenkörbe benötigen keine Anodenkabel. Anode baskets can be used in another practical embodiment of the invention on electrically conductive contact and slide rails in a continuous electroplating sieranlage be stored. These anode baskets do not require anode cables.
Die Gleitschienen sind mit den zugehörigen Gleichrichtern elektrisch verbunden. Somit wird über die Gleitschienen die elektrische Verbindung zu den metalli schen Anodenkörben hergestellt. Dies erlaubt den beliebigen Tausch aller An odenkörbe im Wartungsfalle, was den Tausch der oberen und unteren Anoden körbe einschließt. Die Gleitschienen bestehen aus einem Werkstoff; der sich elektrochemisch nicht auflöst. Geeignet ist zum Beispiel Titan. Das Gewicht ei nes Anodenkorbes ist so groß, daß ein sicherer elektrischer Kontakt auch ohne Schraub- oder Klemmverbindung zustande kommt.The slide rails are electrically connected to the associated rectifiers. Thus, the electrical connection to the metalli is via the slide rails made anode baskets. This allows any exchange of all types od baskets in case of maintenance, which means exchanging the upper and lower anodes includes baskets. The slide rails are made of one material; which does not dissolve electrochemically. Titanium, for example, is suitable. The weight egg Nes anode basket is so large that a safe electrical contact even without Screw or clamp connection comes about.
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