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© Ludy Galvanosysteme GmbH Leiterplatten | 10 Dezember 2018

SigmaPlat Line® Eine vielseitige Leiterplattenanlage

Der Markt f√ľr Leiterplattenanlagen ist hart umk√§mpft. Dennoch gelingt es mit langj√§hriger Erfahrung und innovativen Ideen, welche die Anforderungen der sich permanent weiter entwickelnden Technik erf√ľllen, erfolgreich zu sein.
Das ist eine Produktank√ľndigung von Ludy Galvanosysteme GmbH. Allein der Emittent ist f√ľr den Inhalt verantwortlich.
Insbesondere betrifft dies Anlagen zum Galvanisieren von Leiterplatten. Ein Beispiel hierf√ľr ist eine von Ludy Galvanosysteme GmbH f√ľr die anspruchsvollen Anforderungen eines Kunden entwickelte und produzierte Galvanisieranlage, die nachfolgend beschrieben wird. Sie wurde im August 2018 an die GreenSourceFabrication LLC in Charlestown USA √ľbergeben. Dieser Auftrag wurde gewonnen, weil unter anderem f√ľr die geforderte Vielseitigkeit neue innovative L√∂sungen angeboten werden konnten.



Anforderungen an die Galvanisieranlage

An einen Hersteller von Leiterplatten werden viele und neue Anforderungen bez√ľglich der Leiterplattentechnologie herangetragen. Er kann sie optimal nur in enger Zusammenarbeit mit dem Anlagenhersteller und mit dem Lieferanten des Elektrolyten, Firma Atotech, l√∂sen.

Dies zeigte sich wieder einmal mehr bei dem realisierten sehr ehrgeizigen Projekt. In einer einzigen Anlage mussten zur Abscheidung von Kupfer und Nickel / Gold folgende Galvanisierarten und Funktionen möglich sein: Panel & Pattern Plating, Blind Micro Via Plating, Via Filling Plating, Button Plating und Resist Strip. Das Substrat reicht von Flex-Schaltungen bis zu einer Dicke von 6,2 mm. Die Bohrungen haben Aspekt Ratio von bis zu 1:50. Dieses Behandlungsgut ist automatisch zu beschicken und zu entleeren.

Projektierungsphase

Um eine derartig vielseitige Anlage optimal projektieren zu k√∂nnen, wurden dem Kunden umfangreiche Galvanisierversuche vorgeschlagen und von diesem akzeptiert. Es wurde eine Versuchszelle im Ma√üstab 1:1 f√ľr sauer Kupfer entwickelt und gebaut. Diese hatte Variationsm√∂glichkeiten unter anderem f√ľr die hydrodynamischen Bedingungen des Elektrolyten, Eduktorenanstr√∂mung vertikal und horizontal, Warenbewegungen, inerte Segmentanoden, Anoden-Kathodenabstand, Blenden, R√ľttler, Elektrolyttemperatur, elektronische Gleichrichter f√ľr Gleichstrom sowie bipolaren Pulsstrom 1:3.



Die Galvanisierversuche f√ľhrte der Kunde in USA zusammen mit seinem Lieferanten Fa. Atotech des Elektrolyten durch. Die Ergebnisse flossen dann in die endg√ľltige Auslegung und Herstellung der Galvanisieranlage ein, n√§mlich in eine Tauchbadanlage in zweireihiger Aufstellung inklusive von drei Koordinatentransportwagen mit integrierten Umsetzern, die f√ľr die geforderten Aufgaben bestens ger√ľstet sind.

Durch diesen vorgelagerten finanziellen und zeitlichen Aufwand, dessen Kosten der Kunde, der Chemielieferant und der Anlagenhersteller jeweils f√ľr sich trugen, erhielten schon im Voraus alle drei ma√ügeblich beteiligten Firmen die Gewissheit √ľber die tats√§chliche Leistungsf√§higkeit des gesamten Projektes.

Die Kupferzellen

Das Herzst√ľck der gelieferten Galvanisieranlage f√ľr Leiterplatten sind die Kupferzellen. Sie sind ausgelegt f√ľr Leiterplatten der maximalen Gr√∂√üe von 21“ x 24“ und der minimalen Gr√∂√üe von 18“ x 24“. Am Ende der zwei Aufstellungsreihen der Anlage befinden sich jeweils sechs Kupferzellen. Das Besondere der Aufstellung ist, dass die Kupferb√§der der beiden Reihen miteinander vereint sind. Sie bestehen praktisch aus einem breiten Beh√§lter √ľber den Mittelgang der Anlage hinweg von einer Reihe zur anderen. Diese Verbindung stellt sicher, dass an den beiden Ablagestellen der Warentr√§ger der exakt gleiche Zustand des Elektrolyten besteht. Alle Ma√ünahmen zur Konditionierung des Elektrolyten sind f√ľr beide Positionen bzw. Ablagestellen nur einmal erforderlich.



Die oben genannte Vielseitigkeit der Galvanisieranlage, insbesondere der Kupferzellen, erforderte aufwendige Maßnahmen zur Realisierung bestimmter hydrodynamischer Bedingungen. Gelöst wurde dies mittels so genannter Anodenboxen. Sie sind in der elektrolytischen Kupferzelle beidseitig der zu behandelnden Leiterplatten angeordnet. An den Anodenboxen fallen die besonders vielen Eductoren auf.

Vor den Anodenboxen in Richtung zur Leiterplatte gesehen, befinden sich die 3 inerten Anoden. Vor jedem Eductor sind sie entsprechend ausgeschnitten. Die wassergek√ľhlten elektronischen Gleichrichter k√∂nnen sowohl Gleichstrom als auch bipolaren Pulsstrom liefern. Eine Leiterplatte wird von vier Klammern gegriffen, die je Klammer f√ľr sich pro Seite vier Kontakte aufweist. Somit wird eine v√∂llig gleichm√§√üige Einspeisung des Galvanisierstromes in beide Seiten jeder Leiterplatte sichergestellt. Die Kupfererg√§nzung des Elektrolyten erfolgt mit Kupferoxid.

Dieses wird in einem speziellen Beh√§lter mit einer R√ľhreinrichtung gel√∂st und bedarfsgerecht jedem Kupferbad einschlie√ülich weiterer drei Additive zu dosiert. Zur thermischen Konditionierung ist jedes Kupferbad, mit einer Heizung und K√ľhlung ausger√ľstet. In jeder Kupferzelle befindet sich auch eine vielseitige gesteuerte Warenbewegungseinrichtung. Des Weiteren befinden sich nicht nur an den Kupferzellen R√ľttler f√ľr den Warentr√§ger sondern auch in allen weiteren Aktivb√§dern.



Die Transportwagen als innovatives Koordinaten-Transportsystem

Vorteilhaft und innovativ ist es auch, dass sich die drei Transportwagen der Galvanisieranlage ebenfalls √ľber die beiden Badreihen und damit auch zugleich √ľber die breiten Kupferb√§der erstrecken. Die Transportwagen beinhalten nicht nur die √ľbliche Hubeinrichtung f√ľr jede Badreihe, sondern auch jeweils eine Einrichtung zur Querumsetzung der Warentr√§ger von einer Reihe zur anderen. Somit hat die Galvanisieranlage auch drei Querumsetzer die an jeder beliebigen Position entlang der Anlage Warentr√§ger umsetzen k√∂nnen. Dies erh√∂ht ganz erheblich die Flexibilit√§t bei der frei w√§hlbaren Erstellung der Zeit/Weg-Diagramme einschlie√ülich der Optimierung des Durchsatzes der sich auf den Speicherpl√§tzen befindlichen beschickten Warentr√§ger. Au√üerdem wird eine Anlagenposition in beiden Badreihen f√ľr den ansonsten erforderlichen station√§ren Querumsetzer eingespart. Die √úbertragung der Signaldaten in beiden Richtungen und die Positionierung der Transporteinheiten erfolgt optisch ganz innovativ √ľber Infrarot-Laserstrahl und ist komplett ohne Schleppkabel installiert.



Weitere Details der Galvanisieranlage

Die zweireihig angeordnete 32m lange Gro√üanlage ist des Weiteren mit den bekannten Einrichtungen von Galvanisieranlagen ausgestattet, jedoch jeweils mit hoher Qualit√§t, worauf bei der Firma Ludy Galvanosysteme GmbH traditionell besonderer Wert gelegt wird. Hierzu geh√∂ren zum Beispiel auch die Ausf√ľhrung der Metallkonstruktion der Anlage komplett mit V4A Edelstahl sowie eine Zusammenarbeit mit namhaften Unterlieferanten, wie z.B. die hochkomplexe Softwaresteuerung der Firma IWAC, elektronische bipolare Gleichrichter von plating electronic, Eduktorpumpen von ASV-St√ľbbe und Umw√§lzpumpen und Filterger√§te von Sager + Mack.

plating electronic

Zentrale Bedeutung in diesem Projekt kam auch der Gleichrichtertechnologie zu, da sich die spezifisch geforderten und anspruchsvollen Beschichtungsaufgaben und die Vielseitigkeit im Produkt- und Prozessspektrum nur mit Hilfe von Reverse Puls Plating (RPP) realisieren lassen.

Hier wird auf die Erfahrung und die hohe Zuverl√§ssigkeit der Ger√§tetechnik der plating electronic GmbH (pe) vertraut. Die plating electronic GmbH z√§hlt weltweit zu den Technologief√ľhrern im Bereich der Pulsgleichrichtertechnik und f√ľhrte vor ca. 30 Jahren als Pionier diese komplexe Technik f√ľr Galvanisieranlagen weltweit ein. Aufgrund der individualisierten Ger√§tetechnik in enger Abstimmung f√ľr die spezifischen Anlagen erfolgt die Entwicklung und Produktion der Ger√§te sehr vorteilhaft nach wie vor in Deutschland.



Die kompakten Ger√§te lassen sich auf Grund der wassergek√ľhlten Ausf√ľhrung unmittelbarer Badn√§he installieren. Dadurch und durch die spezielle Technik der plating electronic GmbH zur Generierung der pulsf√∂rmigen mehrkan√§ligen Ausgangsstr√∂me lassen sich die perfekten und komplexen Pulsformen nicht nur erzeugen, sondern auch bis zu den zu galvanisierenden Leiterplatten formgenau √ľbertragen.

Jedes Anodensegment wird mittels eines individuellen Pulsgleichrichters gespeist. Hierbei ist es notwendig die Pulssequenzen entsprechend der Leiterplattenart je Warentr√§ger f√ľr die Vorder- und R√ľckseite zu synchronisieren. Die Aktivierung der Synchronisation erfolgt √ľber die √ľbergeordnete Steuerung. Die Pulssequenzen f√ľr die Vorder- und R√ľckseiten k√∂nnen bedarfsgerecht phasenverschoben betrieben werden um somit bestm√∂gliche Beschichtungsergebnisse zu erreichen.

ASV-St√ľbbe

Als international aufgestellter Hersteller von Pumpen, Armaturen sowie Mess- und Regeltechnik ist ASV-St√ľbbe ein zuverl√§ssiger Partner f√ľr die Realisierung von Exportprojekten.

Bei der Auslegung der Pumpen und Armaturen kann ASV-St√ľbbe auf eine langj√§hrige Erfahrung in der Metall- und Kunststoffverarbeitung zur√ľckgreifen, insbesondere f√ľr die Leiterplattentechnologie, sowie im Umgang mit anspruchsvollen chemischen Stoffen.

Mit ihren magnetgekuppelten Pumpen und mit ihren Armaturen wird ASV-St√ľbbe den hohen Qualit√§tsanspr√ľchen der Ludy Galvanosyteme GmbH gerecht werden.

Sager + Mack

F√ľr ein perfektes Beschichtungsergebnis ben√∂tigt man in einer Galvanikanlage unter anderem eine optimal abgestimmte Filtertechnik mit entsprechend angepassten Filterpumpen. Hierf√ľr kommen Filterstationen und magnetgekuppelte Pumpen von Sager + Mack zur Anwendung. Sie bieten optimierte Str√∂mungsverh√§ltnisse, welche den Energiebedarf f√ľr die Anwendungen erheblich verbessern. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist das ergonomische Handling der Filterstationen, was sich √§u√üerst positiv auf die Arbeiten an der Galvanisieranlage auswirkt. Die Pumpen sind durch ihre ausgefeilte Bauart weniger Verschlei√ü anf√§llig und liefern damit lange Einsatzzeiten. Je nach Anwendungsfall werden standardm√§√üig als Werkstoffe PP; PVDF und Edelstahl eingesetzt. Alle verwendeten Produkte sind hoch best√§ndig gegen√ľber den eingesetzten Chemikalien. Sager + Mack zeichnete sich als leistungsstarker und zuverl√§ssiger Partner f√ľr diese individuell konzipierte Anlage aus.



Zur Umweltverträglichkeit

Bei Planung und Realisierung einer Galvanisieranlage wurde und wird bei der Ludy Galvanosysteme GmbH stets gro√üen Wert daraufgelegt, eine m√∂glichst gro√üe Umweltvertr√§glichkeit zu realisieren. Ein Beweis hierf√ľr ist die vollst√§ndige Einhausung der Galvanisieranlage, Beh√§lter, Deckel und die durchg√§ngige Tropfschale unter den B√§dern.

Besonders zu erw√§hnen ist die nahezu vollst√§ndige Abwasserfreiheit dieser Anlage. Das Abwasser wird in einer aufwendigen separaten Anlage aufbereitet und als destilliert Wasser in einem 20 m.Vorratstank der Galvanisieranlage als Prozesswasser wieder zur Verf√ľgung gestellt. Diese Abwasseranlage lieferte eine renommierte Fachfirma an die Ludy Galvanosysteme GmbH, die sie als Generalunternehmer an den Kunden weiter lieferte.

Zur Trocknung

Die Trocknung der Leiterplatten erfolgt auch in dieser Galvanisieranlage mit der bew√§hrten und zum Patent angemeldeten Ludy-Drainierung. Die damit verbundene Einsparung von Energie im Vergleich zu den √ľblichen Umlufttrocknern wird durch Entfeuchtung der Luft des Dr√§nierbeh√§lters erreicht.



Zu weiteren Einrichtungen und Funktionen

Die weitgehenden bekannten Einrichtungen und Funktionen runden das Konzept einer vielseitigen Galvanisieranlage ab. So wurden in dieser Anlage auch realisiert:

  • Automatische Beschickung und Entleerung der Warentr√§ger mittels Roboter.
  • Energie√ľbertragung zu den Transportwagen ohne Schleppkabel
  • Speicherpl√§tze zur Erzielung der optimalen Anlagenbelegung.
  • Wartungsg√§nge beidseitig der B√§der.
  • Automatische Dosiereinrichtungen.
  • Elektrolytische Entmetallisierung der Gestelle.
  • Filter mit 5 őľm Kerzen.
  • Filterpumpen und Durchflussmesser.
  • Aktivkohlefilter.
  • Resiststripper mit zugeh√∂rigem Bandfilter.
  • Absaugung mit B√§derabdeckung.
  • Komplette Einhausung der Galvanisieranlage. Zug√§nge mit Lichtschranken gesicherte Schiebet√ľren.
  • Elektronische Steuerung und Visualisierung der Galvanisieranlage.
  • Automatische Optimierung des Warendurchsatzes.
  • Protokollierung des Warendurchsatzes und weiterer Ereignisse.
  • Schnittstelle zu einem √ľbergeordneten Leitrechner.
Fazit

Dieses innovative Projekt offenbarte sehr deutlich die vielen unterschiedlichen und sehr anspruchsvollen technologischen Funktionen, die eine Galvanisieranlage zum Galvanisieren von hoch technologischen Leiterplatten erf√ľllen muss. Es ist eine Herausforderung, eine derartig komplexe Anlage zu realisieren. Mit umfangreichen Erfahrungen und daraus resultierenden innovativen Ideen, gepaart mit Unternehmergeist aller Beteiligten, lassen sich immer wieder die erforderlichen L√∂sungen finden und realisieren.

Technische R√ľckfragen: ¬© Ludy Galvanosysteme GmbH
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