[发明专利]用于电镀或电蚀设备的脉冲供电的电路装置及方法

说明书

本发明涉及用脉冲电流对一个或多个并联的电解槽供电的一种电路装置及一种方法。该方法将优先地应用于在垂直浸浴设备及在垂直和水平传送设备中电镀印刷电路板。

脉冲电流电镀能对沉积金属层的一定物理性能有影响。由此能使电镀层的物理性能在大的范围中变化。尤其是使漏电流得到改善。此外，能影响其表面性能。尤其有利的是，可以明显地提高产生的电镀电流密度及产品质量。这个涉及电镀产品的优点的另一侧面则是作为缺点的用以产生脉冲电流的设备技术成本高。当需用短时宽电流脉冲电镀时，用作脉冲电源的装置很快就遇到其物理上、技术上及经济上的极限。这里“短时宽”应理解为时间为0.1·10^-3至10·10^-3秒的脉冲宽度。正是在该时间区段脉冲电流电镀特别有效。在使用双极性脉冲时，被处理的物件将被交替地作为阴极和阳极。如果被处理物件被电镀时，阴极电流/时间积(阴极电荷)必须大于阳极电流/时间积(阳极电荷)。

脉冲电镀的优点也可应用于印刷电路板的电镀处理。为了制造印刷电路板采用了垂直及水平的电镀设备。这种设备通常具有大的空间尺寸。此外，在此情况下电镀电流大。因此必须在电镀设备中装设相对大功率的电镀整流器。

差不多总是具有的位置空间限制往往不能做到使具有脉冲发生器的电镀整流器放置在离电镀槽很近的地方。这与脉冲技术应用中的要求背道而驰：在公知方法及设备中，从电镀整流器到浴槽即电解槽的距离必须很短，以达到所要求的脉冲电流前沿陡度。在通常大脉冲电流I_P及较低的槽电阻R_Bad的情况下，从电镀整流器到电解槽之间电导体的电感必须保持很小。实际这仅能用很短的导体来实现。减小电感的另外措施是公知的，例如入线及回线导体相扭转。这种电导体的扭转仅在具有小导体截面的电缆的情况下才可能。在通常用于大电镀电流的电流母线上则不可能进行扭转。对于在槽电阻R_Bad上电流上升的时间常数根据以下公式来计算：

Tau=L_L/R_Bad。如果具有脉冲发生器的电镀整流器与电解槽之间的距离例如仅为三米，则在导体电感为例如每米1×10^-6亨的情况下入线及回线导体的电感为6×10^-6亨。

如果假设槽电阻的值为R_Bad=3×10^-3欧姆，则在导体的欧姆电阻可忽略的情况下得到时间常数：

T_au=L_L/R_Bad=(6×10^-6亨)/(3×10^-3欧姆)=2×10^-3秒。

在脉冲发生器中理想的电压上升率的情况下，该槽电阻上电流的上升率为在2×10^-3秒后上升到最大电流的63％。这种脉冲上升率在譬如印刷电路板电镀的情况下是不够的。在此情况下需用上述的脉冲宽度工作。脉冲上升时间必须相当短。

一个水平的印刷电路板的电镀设备譬如由印刷电路板下侧面附近的25个并联阳极及在印刷电路板上侧面附近的25个并联阳极组成。在每侧面上的脉冲电流共计为15000安培。这种电镀设备的尺寸在运送方向上大约为6米。从具有脉冲发生器的电镀整流器到阳极的电导体必须相应地长。

一种通用的设备概要地表示在图1上：