用于电解处理相互分开的板材块和箔材块的可导电表面的 方法和装置以及该方法的应用 说明
本发明涉及一种用于电解处理相互分开的板材块和箔材块的可导电表面的方法和装置以及该方法的应用，特别是用于制造印制电路板和导电薄片。
为了生产印制电路板和导电薄片使用电镀工艺，以沉积金属或进行其它电解处理，例如金属蚀刻。多年来为此使用所谓的连续式设备，材料被沿水平方向输送通过这些设备，并且在输送过程中与处理液接触。
例如在DE 36 234 481 A1中对这种连续式设备进行了描述。该设备具有阳极、用于向待镀层的印制电路板供应电流的装置及输送装置。输送装置作为一列连续回转的受驱动夹子构成，它们牢固夹住印制电路板的侧向边缘并沿输送方向移动。电流通过这些夹子供应给印制电路板。为此，这些夹子通过电刷装置供给电流。
在DE 32 36 545 C3中公开了印制电路板在连续式设备内的另一种电接触及输送方式。在这种情况下使用接触轮代替夹子，这些轮在移动的印制电路板上滚动并且以此方式产生与印制电路板的电接触。
为了能够将有时出现的大的金属化电流传送给印制电路板，这两种设备的构造很复杂。对于极高的金属化电流仍然没有令人满意的解决方法，因为原则上在接触件(夹子、接触轮)上产生接触电阻，因此接触点有时会因电流而变热使接触的金属表面可能受损。这种缺点特别是出现在这种情况下，即待处理材料如在印制电路板和导电薄片中一样，在一个绝缘的核心层上具有一个非常薄的导电层，其大多用铜制成。该薄的层在使用足够大地电流时容易被“烧穿”。DE 36 32 545C3的装置还有另外的缺点：金属也会沉积在接触轮上，并且运动表面上的金属层会导致产生问题。只有拆去接触轮然后除去沉积的金属层才能解决该问题。
该装置的一个根本性缺点在于，只能对整体面积的导电表面进行电解处理，而不能处理互相电绝缘的结构。
作为对于后一个问题的一种解决方法，在WO 97/37062 A1中给出一种用于对印制电路板上的相互电绝缘的区域进行电化学处理的方法。为此，被带动与处理溶液接触的印制电路板连续地与静止的刷式电极接触，这些电极由一个电流源供电，因而能在各个导电结构上作用一个电位。在最好用金属丝构成的这些电刷与安置在电刷之间的阳极之间作用一个电位。
该装置的缺点在于，电刷在一个极短时间内完全被金属覆盖，因为大约90％的金属沉积在电刷上而仅有10％的金属沉积在待金属化的区域上。因此必须仅在短暂的工作时间之后就再对电刷进行清除金属。为此，电刷必须再次被从装置上拆下并被清除金属，或者设置复杂地构成的装置，借助这些装置通过使待再生电刷电化学极性反转使电刷上的金属被去除。此外，电刷尖容易损坏印制电路板上的细微结构。在此，电刷材料同样磨损很快，脱落下细微的颗粒，它们进入电解液内并在金属化过程中造成故障。特别是在待金属化的结构极小时，例如宽度或长度为0.1mm，必须使用具有极细金属丝的电刷。这种电刷磨损得特别快。来自磨损电刷的颗粒进入电解液内并且然后进入印制电路板的孔内，造成明显干扰。
在另外的用于使印制电路板材料上的电绝缘结构金属化的已知方法中，使用了无电流的金属化过程。但这些方法缓慢、难以实行并且费用昂贵，因为耗用大量的化学物质。所使用的物质经常是对环境有害的。因此为处理这些物质需要更大的费用。此外，不能保证只有导电结构被金属化。在这种情况下经常能观察到金属也沉积在位于其间的电绝缘表面上，从而导致产生废品。
已知用于电解蚀刻、酸洗和使金属带及金属丝金属化的方法，其中不与金属带和金属丝电接触：
在EP 0 093 681 B1中描述了一种用于连续涂覆用铝镍合金制成的金属丝、管及其它半成品的方法。在此方法中，首先将半成品输送至一个第一电解浴容器内，然后送至一个第二电解浴容器内。该半成品在该第一电解浴容器内被引导经过一个负极化电极，在该第二电解浴容器内被引导经过一个正极化电极。一个金属化电解浴处于这些电解浴容器内。由于该半成品可导电并且同时与两种金属化电解液接触，因此与一个电源连接的这两个电极之间的电路是封闭的。相对于第一电解浴容器内的负极化电极，该半成品被阳极化。相对于第二电解浴容器内的正极化电极，该半成品被阴极化，因而可以在那里沉积金属。
在EP 0 838 542 A1中描述了一种用于电解酸洗金属带、特别是优质钢带、用钛、铝或镍制成的带的方法，其中在金属带与电极之间没有导电接触的情况下电流通过电解液。电极与金属带相对安置并且被阴极化或阳极化。
在EP 0 395 542 A1中描述了一种用于对用石墨、铝或其合金制成的基体连续涂镀金属的方法，该基体被引导先后通过两个容器，这两个容器相互连接并且容纳一个活化电解浴或金属化电解浴，其中一个阴极安置在第一容器内，一个阳极安置在第二容器内。利用该方法可以将杆、管、线、带及其它半成品作为基体进行涂镀。
最后，在日本专利摘要C-315，1985年11月20日，第9卷，第293号，JP60-135600A中公开一种装置，其用于电解处理钢带。为此，该钢带在相反极性的电极之间被引导通过电解槽。为了避免在相对安置的相反极性电极之间产生电流，在钢带被引导的平面内，在电极之间设置屏蔽板。
因此，本发明要解决的问题是，避免已知电解处理方法中的缺点，特别是找出一种装置及方法，借助它们可以低成本地连续电解处理互相分开的板材块和箔材块的可导电表面，特别是用于制造印制电路板和导电薄片，同时要保证设备成本低并且该方法能够以足够的效率实施。该方法及装置特别是应适合于电解处理被电绝缘的金属结构。
该问题通过权利要求1所述的方法、权利要求15、16和18所述的该方法的应用以及权利要求19所述的装置来解决。本发明的优选实施例在从属权利要求中给出。
本发明方法及装置用于电解处理互相分开的板材块和箔材块的可导电表面，特别是用于制造印制电路板和导电薄片，其中这些导电表面不直接电接触。因此，既可以处理材料块上的大面积区域，也可以处理互相电绝缘的结构区域。既可以处理印制电路板的外部区域，也可以处理印制电路板内的孔壁。
为了实施本发明方法，材料块被输送通过处理设备并且在此与处理液接触。一种可能是，沿水平输送方向输送材料块。在这种情况下输送平面可以竖直直立，也可以水平定向。这种安置在所谓的连续式设备中实现，这些设备例如常用于制造印制电路板和导电薄片。为此，材料块借助印制电路板技术中的已知装置被输送，例如借助滚子或辊。
本发明装置具有以下特点：
a.至少一个用于使材料块与处理液接触的装置，例如一个处理容器，材料块可被导入其中，或者合适的喷嘴，借助它们可将液体输送到材料表面上；
b.用于输送相互分开的材料块通过处理设备的合适的输送装置，优选在一个输送平面内沿水平输送方向输送，例如滚子、辊或其它固定元件如夹子；
c.至少一个电极装置，其分别由至少一个阴极化电极和至少一个阳极化电极组成，其中该至少一个阴极化电极和至少一个阳极化电极可与处理液接触；这些电极可以为了对材料块进行单面处理而只安置在输送线的一侧，或者也可以为了进行双面处理而安置在两侧；一个电极装置的电极被定向在输送平面的一侧；
d.至少一个绝缘壁，其位于电极装置内的相反极性电极之间；
e.至少一个电流/电压源，其与电极装置电连接以产生一个通过电极装置的电极的电流，其中可使用一个电流整流器或一个可比较的电流/电压源或一个用于产生单极或双极电流脉冲的电流/电压源作为所述电流/电压源。
为了实施本发明方法，材料块在被输送通过处理设备期间与处理液接触并且被引导从至少一个电极装置旁边经过，所述电极装置分别由至少一个阴极化电极和至少一个阳极化电极组成。这些阴极化和阳极化电极也与处理液接触并且与一个电流/电压源连接，这样，当材料块上的一个导电区域同时与这两个电极相面对时，一方面在阴极化电极与该区域之间流过一个电流，另一方面在阳极化电极与材料块上的同一导电区域之间流过一个电流。一个电极装置的电极这样安置，使它们定向于材料块的一侧。在电极之间安置至少一个绝缘壁。
如果希望对材料块进行双面处理，电极必须安置在材料的两侧。在单面处理的情况下将电极安置在材料的一侧就已足够。
这些电极例如与一个电流整流器电连接。如果使用多个电极装置，可以将所有电极装置与同一个电流整流器连接。但在一定条件下将各个电极装置各自分别与一个电流整流器连接也可以是有利的。这些电流整流器可以作为电流源或作为电压源运行。在处理互相电绝缘的结构时，电流整流器优选为电压调节式，在处理整体表面上的层时优选为电流调节式。
由于材料块上的同时与阴极化电极及阳极化电极相对的表面区域上的待处理导电层而存在一种可导电的连接，由此，这些表面区域相对于这些电极分别被阳极化及阴极化。因此，在这些位置上发生电化学过程。为了在材料块内产生电流，材料块的电接触并非必须要求的。这些材料块起到中间导体的作用。一个电极和材料块上的与该电极相对的表面区域可以被看作为分电解池。该分电解池的两个电极中的一个由材料块本身构成，另一个由电极装置的电极构成。由于材料块与一个阴极化电极和一个阳极化电极相对安置，由此得到由两个此类型分电解池组成的串联电路，这些分电解池由一个电流/电压源、例如一个电流整流器供电。
与已知的用于印制电路板技术中的方法及装置相比较，本发明方法及装置的优点为，用于在待处理材料块内产生电流的设备成本远比已知方法及装置低得多。在这种情况下不需要设置任何接触元件。材料块被无接触地极化。因此可以非常经济地进行特别是层厚小的金属沉积。此外，这种安置能够非常简单地实施。
因此，本发明方法及装置能够以低成本实现特别是互相电绝缘的金属岛(结构)的电解处理。
相对于过去所提出的印制电路板技术中以刷式装置金属化互相绝缘安置的金属岛的方法，本发明方法及装置的优点在于，只有少量金属无益地沉积在阴极化电极上。必须再从阴极化电极上去除金属的周期在从几天到几周的范围内。此外，不存在这样的问题，即：电刷装置在与待金属化的表面接触时发生磨损，磨屑将处理液污染。
由于一个电极装置的相反极性的电极被相互屏蔽使得基本上没有电流能直接在这些电极间流过，因此，相对于已知方法及装置，本方法的效率提高数倍，因为电解效率大大提高。只有根据本发明在电极装置的相反极性电极之间安置绝缘壁，才能在电绝缘的结构上也达到净效率，其手段是，电极间的间距根据待处理结构的大小调整，其中保持了本方法的充分的效率：在结构小的情况下要求小的间距；在结构较大的情况下该间距也可以较大。在此，通过绝缘壁阻止了相反极性电极间的直接电流(短路电流)，并且同样阻止了从一个电极到待处理基体上与另一电极相对的区域的直接电流，或者相反。
也有利的是，可以将极大电流无困难地传送至待处理的材料块上而不会使材料块的导电表面层过热和受损或完全损坏，因为不需要任何接触装置。印制电路板材料和导电薄片材料大多具有处于外部的金属复合层，它们具有例如约18μm的厚度。近来为了制造非常复杂的电子电路也使用具有薄得多的金属外层的材料，例如层厚约为0.5μm。这样的层在传统接触技术中很容易“烧穿”，而在本发明方法中不存在这种危险，因为在层内可形成一种更均匀的电流分布。通过周围处理液对待镀层材料块的有效冷却，可以使待处理金属层内的单位电流负载被调整得非常高，例如至100A/mm2。
本发明方法及装置能用于进行任何电解过程：电镀，蚀刻，氧化，还原，清理，电解支持其本身为非电解的过程，如启动一个无电流的金属化过程。例如在材料块表面上也可以产生气体，即在阴极反应中产生氢气和/或在阳极反应中产生氧气。也可以使上述各个过程与其它方法、如金属化过程或其它电化学过程同时进行。
本发明方法及装置的应用领域如下：
—薄金属层的沉积；
—对结构的选择性电镀(岛式电镀)；
—将板或薄片内金属制成的表面层从一个牺牲区转移到另一个区域，例如以便用从牺牲区获得的金属强化表面层；
—通过腐蚀使结构变薄；
—通过腐蚀将整体表面上的层去除和变薄，例如在对印制电路板材料进行通孔敷镀(同时对钻孔电解去毛刺)之前从表面上去除数微米的一层；
—对结构的选择性腐蚀(岛式腐蚀)；
—大面积或选择性脉冲腐蚀；
借助脉冲电流在大表面上或在小结构上沉积金属；
金属表面的电解氧化和还原；
—通过阳极或阴极反应电解清理(例如在电解生成氢气或氧气的条件下)；
—借助电解支持的腐蚀清理；
以及电解支持对其有利的其它过程。
本发明方法及装置可以特别好地用于沉积薄金属层，例如厚度至5μm的层。在使用传统连续式设备时这种层的沉积很昂贵，因为这些设备所要求的接触非常费事。
为了进行本发明方法首先提出以下边界条件：
—构成侍处理材料块的基础导电层的材料类型；
—镀层金属的类型；
—电解过程的类型和参数，例如电流密度；
—处理液的成分；
—处理装置的几何尺寸，例如在输送方向上的电极空间宽度。
通过优化选择上述参数的组合可以控制电解处理。例如，通过选择一定的金属沉积电解浴能使已沉积的金属不再被蚀除，因为在这种情况下金属溶解过程被阻止。同样可以通过适当选择腐蚀电解浴达到，该电解浴内的金属沉积被阻止。
为了进行用于腐蚀材料块上的金属表面的方法，材料块被引导首先从至少一个阳极化电极旁边经过、然后从至少一个阴极化电极旁边经过。
本发明方法及装置能够用于金属化整体表面上的金属层，其中材料块被引导首先从至少一个阴极化电极旁边经过、然后从至少一个阳极化电极旁边经过。同样，与许多已知方法及装置相反，可以无困难地在设置了互相电绝缘的金属岛的材料块上沉积金属。为了电解金属化最好使用具有在电解金属化过程中不溶解的表面的材料块。例如可以借助本发明方法和装置在印制电路板和导电薄片上形成金属制成的最终层，如在铜上形成一个镀锡层。
本发明方法及装置的另一种有利的应用是，将印制电路板材料上通常约18μm厚的外置铜层在后续处理前减薄。例如覆盖了仅3至5μm厚铜层的印制电路板材料特别适合于制造精细印制电路。由此降低了印制电路板制造过程中激光钻孔时和腐蚀时的成本。借助本发明方法及装置可以无困难地通过金属化生成这样的薄铜层。通过腐蚀而从层厚较大的铜层上去除铜也可以是质优而经济的。通过形成一个较薄的铜层可以避免铜结构在接下来的腐蚀过程中腐蚀不足。本发明方法及装置相对于已知技术具有明显优点，因为这类材料难以用已知方法及装置生产。即在这种情况下必须处理相应薄而且非常昂贵的铜箔。
本发明方法及装置的另一种应用在于，对印制电路板材料和导电薄片材料在钻孔后利用电解腐蚀去毛刺。迄今所用的去毛刺装置涉及机械方法，例如用转动的刷子去除毛刺。但这类机械方法完全不可用于箔材，因为箔材会因机械式处理而损坏。
以下参照附图说明本发明方法及装置的原理，图示为：
图1 本发明装置的示意图；
图2 本发明方法的原理示意图。
在图1中示出一个电解浴容器1，它装有一种合适的处理液3直至液面2。一个印制电路板或导电薄片材料块LP，例如一个设置有印制导线结构4和钻孔并已金属化的多层层合件(多层板)，借助合适的输送装置、例如滚子或辊(未示出)被沿水平方向5′或5″引导通过处理液3。此外，在该电解浴容器内有两个电极6和7，它们与一个电流/电压源8连接。电极6为阴极极性，电极7为阳极极性。一个绝缘壁9(例如用塑料制成)安置在这两个电极6和7之间，它将这两个电极垂直于输送方向相互电屏蔽。壁9最好这样紧密地向材料块LP贴近，使得该壁在材料块LP经过时与其接触或至少到达该材料块上。
材料块LP在从电极6和7旁边经过时被极化，确切地说在与阴极电极6相对的区域4*a内阳极化，在与阳极电极7相对的区域4*k内阴极化。
如果材料块LP例如沿方向5′被引导从电极6和7旁边经过，则结构4被腐蚀。在这种情况下，在图1所示位置中结构4*的左边区域4*a被阳极化，这样，金属被从印制导线结构中腐蚀掉。相反，该结构4*的右边区域4*k被朝向阳极化电极7定向，因而被负极化。如果处理液3不含有其它电化学活性氧化还原偶，则在该区域4*k内产生氢气。这样，总的来说，金属从结构4中脱离。对于单个结构4，只要该结构同时处于两个相反极性的电极6和7的有效区域内，该过程就会进行。
如果要将材料块LP金属化，则必须将其沿方向5″输送。在这种情况下使用一种金属化电解浴作为处理液3。材料块LP的右边缘首先进入阴极化电极6的区域内然后进入阳极化电极7的区域内。在图1所示位置中结构4*的右部4*k与阳极化电极7相对，因而被阴极化。相反，结构4*的左部4*a与阴极化电极6相对，因此该部分被阳极化。如果例如一个印制导线结构以铜作为基础导电层制成，其要用含锡离子的含水镀锡电解液3做锡处理，则在结构4*的左部4*a只产生氧气。相反，在右部4*k上沉积锡。因此，总结来说，锡沉积在铜结构上。
在图2中示出与图1所示相同的装置，具有一个带有电解液3的电解浴容器1。电解液3的液面标示为2。补充图1，此处示意示出电极6和7的电场对材料块LP的作用。一个绝缘壁9位于电极6和7之间。金属结构4*a和4*k相互电连接。在与阴极化电极6相对的金属结构4*a上产生一个更加正的电位，使该结构的该区域被阳极化。在结构4*k上由于与阳极化电极7相对而在该结构上产生一个更加负的电位，使该区域被阴极化。在所示出的装置中，当电解液3为一个金属化的浴时，结构4*k被金属化。同时，在阳极化的结构4*a上发生一个阳极化过程。如果电解液3为一个镀锡浴并且该结构用铜制成，则铜不会溶解。代之在结构4*a上产生氧气。
在电解过程中既可用可溶的也可用不可溶的电极作为电极使用。可溶电极通常用在金属化方法中，以便通过溶解重新形成在金属化过程中消耗掉的金属溶液中的金属。因此，使用以所要沉积的金属制成的电极。不可溶的电极在处理液内在通电流的情况下也是惰性的。例如可以使用铅电极、镀铂钛电极、带有氧化铱涂层的钛电极或贵金属电极。
如果使用这种电解金属化的方法及装置，则使用一个含有金属离子的金属化浴。在使用可溶阳极化电极时，金属离子由这些电极的溶解来补充提供。相反，如果使用不可溶的电极，则必须通过单独添加合适的化学物质补充金属离子或者使用例如在WO 9518251 A1中所描述的装置，在该装置中金属部分通过金属化电解浴中所包含的氧化还原偶的附加离子溶解。在这种情况下在铜电解浴内含有Fe2+/Fe3+或其它的氧化还原偶。
在该方法及装置的一种变型中，一个电解装置的电极可以这样安置，使得它们只被定向在材料块的一侧。为了在这种情况下避免两电极间产生直接电流，有利的是，在电极之间安置至少一个绝缘壁(例如用50μm厚的聚酸亚胺薄膜制成)，该绝缘壁很紧密地向材料块靠近。绝缘壁优选这样安置，使得在将材料块输送通过电解浴时它们与材料块接触或至少直接到达材料块的表面上。由此达到特别好地将阳极电极与阴极电极屏蔽。
由于小的待金属化的结构为了被电解处理必须不仅与至少一个阴极电极相对、而且与至少一个阳极电极相对，因此在结构的尺寸一定时，电极间的间距不允许超过一定值。由此也为绝缘壁的厚度确定了一个上限。作为经验定律可以认为，绝缘壁的厚度应最大相当于待金属化的结构延伸尺寸的大约一半，其中最好是将分别沿材料输送方向的尺寸进行比较。对于约100μm宽的结构，绝缘壁的厚度应不超过50μm。对于更窄的结构应使用相应薄的绝缘壁。
此外可以在各个电极装置之间安置另外的绝缘壁，以避免其它前后安置的电极装置的电极间产生直接电流。
在另一个可替代的方法及装置变型中，电极装置的电极也可以安置成在材料块的不同侧定向。在这种情况下材料块本身起到电极间绝缘壁的作用，这样，在电极不突出于材料块之外时，可以放弃使用电极装置的电极间另外的绝缘壁。当材料块两侧上的可导电区域相互电连接时可以使用此方法及装置变型。
该装置例如适合用于处理一侧有功能的通孔镀敷的印制电路板和导电薄片。通过例如使用在与功能侧相对的另一侧面上具有整体面积的可导电层的材料块，可以将阴极化的电极与该可导电层相对安置并将阳极化的电极与功能侧相对，以便在功能侧的导体结构上沉积金属。在此同时，自相对侧的可导电层上溶解金属。
在实施本发明方法时要注意，在电极装置的阴极化电极与阳极化电极之间不能有直接电流流过。为此，如果电极装置的相反极性的电极定向于材料块的不同侧，则可以或者使用上述绝缘壁或者使用材料块本身。避免直接电流的第三种可能为，材料块不浸入处理液内，而是借助于合适的喷嘴与处理液接触。在这种情况下，如果与各个电极接触的处理液区域相互间并不接触，则可以完全放弃使用在材料块一侧定向的电极装置电极间的绝缘壁。
电极装置可以垂直或倾斜于材料块在处理设备内的输送方向最好在输送平面的整个处理宽度上延伸。在输送方向上看的电极装置空间延伸尺寸对电解处理的持续时间起决定性作用。对于整体表面的处理可以使用长的电极装置。相反，在处理非常细微的结构时则必须使用很短的电极装置。
参照图1可以对此作详细说明：如果材料块LP由左向右移动(输送方向5″；状态：电镀)，一个结构4*的处于前面的右边缘比该结构的处于后面的区域电镀时间更长。因此获得不均匀的金属层厚度。该镀层的最大厚度主要取决于电极装置在输送方向5′，5″上的长度，此外还取决于输送速度、电流密度和结构4在输送方向5′，5″上的尺寸。如果以绝对值衡量，在输送方向5′，5″上的长的电极装置和同时长的结构4在起始层厚大的情况下导致大的金属层厚度差异。而在电极装置在输送方向5′和5″上的长度较小时，金属层厚度差异变得较小。同时，处理时间缩短。因此，电极装置的尺寸应与要求相适应。对于极细微的印制导线结构，例如0.1mm大的焊点或50μm宽的导线组，电极装置的长度应在低的毫米范围(unteren Millimeter-Bereich)内。
为了使本方法的效果增倍，可以在一个处理设备内设置至少两个电极装置，材料块被引导先后从这两个电极装置旁边经过。这些电极装置的电极可以纵长延伸地构成并且基本上与输送平面平行地安置。这些电极可以基本上与输送方向垂直地定向或者与输送方向成一个α≠90°的角度。这些电极最好在由材料块所占据的输送平面的整个宽度上延伸。
借助电极与输送方向成一角度α≠90°的安置可达到，平行于输送方向定向和垂直于输送方向定向的电绝缘金属结构都比在α≈90°(±25°)时更长时间承受所期望的电解反应。如果角度α≈90°，则在给定的输送速度和给定的电极长度下，沿输送方向定向的导线组被电解处理充分长的时间，而垂直于输送方向定向的导线组仅在电极装置内被短时间处理。这是因为，只有在该结构同时与电极装置的阳极化电极和阴极化电极相对时才可能进行电解处理。对于平行于电极装置及电极定向的结构，该接触时间是短昝的。当电极装置平行于输送方向定向时(α≈0°(±25°))，情况相反。
本发明装置也可以具有多个带有纵长延伸电极的电极装置，其中不同电极装置的电极与输送方向成不同角度。特别有利的是，安置至少两个纵长延伸的电极装置，其中，电极装置与材料块在处理设备内的输送方向之间的角度为α≠90°并且这些电极装置大致相互垂直地安置。最好是α1≈45°(第一电极装置)、特别是20°至70°，α2≈135°(第二电极装置)、特别是110°至160°。
在一种特别优选的方式中，电极基本上平行于输送平面振荡式运动。
此外，也可以设置多个相互平行且相邻的电极装置，它们具有纵长延伸构成的电极及分别安置在电极间的绝缘壁，相邻电极分别由一个单独的电流/电压源供电。在这种情况下，如果例如使用一种金属化溶液，首先在材料块的绝缘的结构上沉积金属。由于该结构在输送过程中处于前面的区域比后面的结构更长时间处于金属化区域内，在前者上的金属层厚度较大。如果材料块在此之后经过第二电极装置，该电极装置在第一种装置中由第二电极组成或在第二种装置中由一个第三电极与另一个相反极性电极组成，则材料块前部区域上的许多金属又溶解，在后部结构上则沉积的金属比溶解的多。因此总的来说，在两个电极装置内处理时这些结构上的金属层厚度得以均匀化。
为了借助这种装置达到特别均匀的金属层厚度，可以将与第一电极装置相对的结构上的电流密度调整为大约等于与第二电极装置相对的结构上的电流密度的两倍的值。
在一种优选方式中，材料块也可以在被引导从至少一个电极装置旁边经过之后围绕一个垂直于输送平面的轴线旋转180°并且被输送给该同一电极装置或另一个电极装置。由此，在电解处理任意定向的结构时得到更均匀的金属层厚度分布。
在另一优选方式中，电极装置此外被绝缘壁包围。如果使用多个相邻的电极装置，这些绝缘壁安置在电极装置之间。通过这些包围电极装置的绝缘壁和安置在电极之间的绝缘壁形成朝输送方向指向的开口。
这些开口可以根据所提出的要求具有不同大小的宽度。例如在输送方向上看这些开口分别具有一个这样的宽度，使得在将该方法用于对材料块沉积金属时与阴极化电极对应的开口小于与阳极化电极对应的开口，或者在将该方法用于腐蚀材料块金属表面时与阴极化电极对应的开口大于与阳极化电极对应的开口。
借助这种实施形式可以达到，待处理材料块上与阴极化电极相对的区域上的电流密度不同于与阳极化电极相对的区域上的电流密度。通过这种差异可以在这些区域上调整成不同的电位，以有利于一定的电解过程并抑制其它电解过程。因此例如有可能，使金属的沉积相对于竞争的金属溶解而加速，以便以此方式也能够在材料块上沉积较大厚度的金属。由于在这种情况下与阴极化电极相对的材料块区域上的电流密度及电位被提高，在那里作为竞争反应发生水分解(产生氧气)。因此，和在与阳极化电极相应的材料表面上的金属沉积相比，金属溶解较少。当然在用于腐蚀金属时情况相反。
为了避免金属沉积在阴极化电极上，可以借助对离子敏感的薄膜将这些电极屏蔽，以形成包围阴极化电极的电解空间。如果不使用对离子敏感的薄膜，则必须按日或按周有规律地再去除沉积在阴极化电极上的金属。为此例如可以安置一个阴极化扁平电极以去除这些电极的金属，在这种情况下被金属化的电极被阳极化。这些除金属电极可以在生产停顿当中代替待处理的材料块装入电极装置内。与阴极化电极的外部去除金属的循环交替也非常简单。
此外，对于处理材料块有利的可以是，这样调制作用在电极装置的电极上的电压，使得在电极上流过一个单极的或双极的电流脉冲序列。
下面的附图用于进一步解释本发明。图中详细示出：
图3 一个电极装置的构造示意图；
图4 一个结构在图3所示装置中处理后的金属层厚度变化曲线；
图5 一个电极装置的两个电极的示意图；
图6 从属于不同电极装置的多个电极的示意图；
图7 多个电极装置沿材料块在连续式设备内输送路线的一种特殊安置；
图8a 具有垂直输送平面的连续式设备的一个剖面图；
图8b 具有垂直输送平面的连续式设备的俯视图；
图9 一个连续式设备的侧剖视图，其中材料块在一个水平的输送平面内输送；
图10 以正视图示出一个密封膜的示意图；
图11 具有铜结构的材料块和多个电极装置的电极的投影的俯视图；
图12 多个电极装置沿材料块在连续式设备内输送路线的另一种特殊安置。
图1和2所示的电极装置特别适合用于处理大面积的金属表面。电极在输送方向上的长度与输送速度一起决定用电极装置进行电解处理的持续时间。对于大的待处理表面或大的结构，选择在输送方向上大的电极长度，至少对决定处理过程的电极而言基本如此。
如果要通过合适的过程参数使得起先在第一电极上达到的处理效果不由于在电极装置的第二电极上的处理而再被降低或至少不在实质范围内降低，可以将多个本发明电极装置沿输送方向前后安置，也就是说，一个材料块被引导先后从多个电极装置旁边经过。借助各个电极装置所达到的各个处理结果相互累积。电极装置在输送方向上的长度必须与待处理结构的大小适应。在处理小的结构时，这些长度也必须选择得小。对于所要求的处理结果，电极装置的数量必须相应地选择得较大。先决条件永远是，处理结果不由于电极装置的相应后继电极而再被降低。例如一个已涂覆的金属层在经过一个后继的阴极化电极时不应再被去除。
对于很小的待处理结构，对待处理结构首先或最后被引导从电极旁边经过的边缘区域的处理受到重视。不过这些边缘区域也应尽可能均匀地被电解处理。为此有利地利用这种可能性，即在电极装置内可以有目的地进行电化学“方向相反”的反应(如金属化，去金属)。参照图3来说明对即使极小结构(宽度0.1mm)的这种很均匀的电解处理。
在图3中示出一种装置，具有两个电极装置，这些电极装置分别具有阳极化电极和阴极化电极6′，7′，6″，7″。一个材料块LP具有结构4、例如铜制成的导线组结构，材料块LP被引导沿输送方向5通过这里未示出的电解液。在本例中用一个镀锡电解浴作为电解液。
阴极化电极6′，6″通过对离子敏感的隔膜16与周围电解空间屏蔽开。因此阻止了电解液中的锡沉积在电极6′，6″上。各一个绝缘壁9′及9″分别位于电极6′与7′之间及6″与7″之间。一个绝缘壁17安置在这两个电极装置之间。也可以省去隔膜16。在这种情况下阴极化电极应经常被去除金属。
在具有电极6′和7′的第一电极装置中结构4被金属化。由于结构4被引导自左向右从该电极装置旁边经过，结构4的右边缘比左边缘较长时间承受电解反应，因此右边缘上的金属沉积量和金属层厚度比左边缘上的更大。为了至少部分地平衡这种失衡，材料块LP在经过第一电极装置之后被引导从第二电极装置旁边经过。在该装置中，阴极化电极6″与阳极化电极7″的排列顺序相对于第一电极装置内的电极6′和7′的极性交换，使得结构4的左边缘分别比对应右边缘更长时间承受电极7″的电化学(电镀)作用。结构4的右边缘在经过阴极化的电极6″时被阳极化，因而比结构4的左边缘更长时间承受阳极反应，这样，在这种情况下，最好使右边缘上的金属再度溶解。结果是，沉积了相当均匀的锡层。
这种结果可以借助图4所示的曲线图来理解，在该图中将所得到的金属层厚度d作为待镀层结构4的长度延伸量a的函数示出。该曲线图在这样的边界条件下给出，即：第二电极装置内的电流是第一电极装置内的电流的一半，电化学反应(金属溶解，金属沉积)的电解效率近乎100％。
在材料块穿过第一电极装置之后测得的金属层厚度分布用曲线I表示出。在结构4的左边缘上(a＝0)实际上没有金属沉积，而在右边缘上(a＝A)金属层厚度达到D。在经过第二电极装置时发生两个过程：在左边缘上实际上只沉积金属(用曲线II表示的子过程)。因此，在该区域内金属层厚度达到D/2。此外在右边缘上实际上只有金属溶解(用曲线III表示的子过程)。因此，该位置上的金属层厚度从原先的d＝D减小为d＝D/2。该结构上位于中间的区域同样基本上具有d＝D/2的金属层厚度。所实现的金属层厚度分布用曲线IV给出。
通过将处理浴优化，还可以再改善金属化：通过将一个不允许金属溶解的电解浴用于金属沉积，可以总体达到更大的金属层厚度。在这种情况下第一电极装置和第二电极装置的电流必须相等大小。在这种情况下，图4所示曲线III与横座标重合，因为没有金属溶解。因此得到层厚度D，该厚度在金属结构的整个表面上都一样(曲线IV′)。
对图3所示装置的进一步简化这样达到，即：将具电极7′，7″的中央区域合并成一个具有一个电极的区域。在这种情况下也要求用两个电流/电压源对电极供电，借助它们可以在两个分电极装置上产生不同的电流，两个分电极装置中一个由电极6′和电极7′，7″组成，另一个由电极7′，7″和电极6″组成。在这种情况下省去分隔壁17。在这种情况下电极装置的机械构造特别简单。
在图5中示意示出本发明的一个优选实施形式中电极装置的结构。在电极装置的下方示出具有结构4的材料块LP(位于材料块LP下侧面上的结构4被材料块下侧的一个第二电极装置电解处理)。材料块LP被沿输送方向5引导。该电极装置由电极6(阴极)和电极7(阳极)组成。在电极6与7之间有一个绝缘壁9，在这种情况下该绝缘壁贴靠在材料块LP上并且对由电极6和7发出的场力线产生有效的电屏蔽作用。电极6和7被阴极空间10和阳极空间11包围，电解液3位于此空间内。两个空间10和11朝向输送平面敞开，材料块LP在该输送平面中被引导。通过两个小的开口12k和12a达到电极对材料块LP的一个小区域上的作用的聚焦，这两个开口通过侧面绝缘壁13，14和电极6与7之间的绝缘壁9形成。这是有利的，因为由此使小结构4的电解处理均匀化。与此相反，在选用大的开口12a和12k的情况下对小结构进行的电解处理是不均匀的。
如从图5中同样可看到的，电解液3被从上面送入电极装置内(用箭头15表示)。高的流动速度可使电化学反应加速。
在图6中示出本发明的另一个装置，具有多个相邻的电极6，7′，7″。电极6，7′，7″与电流/电压源8′，8″、例如电流整流器连接。绝缘壁9位于这些电极之间。一个待处理的材料块LP在输送平面内沿输送方向5移动。包围电极6和7的各个电解空间具有朝向输送平面定向的开口12a，12k，这些开口由绝缘壁9形成。这些开口12a和12k大小不同。因此，在材料块LP的与开口12a和12k相对的区域4，4*上产生不同大小的电流密度并从而产生不同的电位。
对于在一种金属沉积溶液中处理具有金属区域4的材料块LP的情况，出现以下情形：
由于在阴极化电极6上的开口12k比在阳极化电极7上的开口12a小，与被处理区4*的与阳极化电极7′，7″相对的区域4*k相比，在与阴极化电极6相对的区域4*a上出现更大的电流密度和更高的电位。因此，在阴极化电极6的区域内的阳极子过程中，除了金属溶解之外还发生竞争的氧气产生，使得在该区域4*a内溶解的金属比在区域4*k内沉积的金属少。因此总的来说形成一个金属层。
在图7中以俯视图示出多个电极装置18沿着材料块在一个连续式设备中的输送路径的一种特殊安置。其中用实线和虚线示意示出图1所示装置中的电极。电极装置18沿输送方向5略微倾斜并且以相应的长度在电解设备内延伸。每个电极装置18仅用于处理待处理材料块的表面的一部分。因此处理时间明显加长。如果电解设备的长度例如为1.40m且宽度为0.20m，则在图中所示装置具有四个电极装置18时得到处理时间的加长量为1400mm×4/200mm＝28。这样在电极装置18的有效长度为1mm时，在输送速度为例如0.1m/min的情况下得到处理时间为大约17sec。在平均沉积电流密度为10A/dm2时，所沉积的铜的层厚度约为0.6μm。如果使用多个电极来处理材料块的局部区域，则层厚度随着电极装置的数量增加而增倍。
在图8a中示出一个连续式设备的剖面图。在这种情况下材料块LP通过一个夹持机构19、例如一个夹子或通过未示出的辊被输送并保持垂直。材料块LP从侧面导入一个容器1中，该容器包含处理浴，例如金属化溶液3。该溶液通过合适的管路20借助一个泵21被连续地抽出，并且在其被再次送回容器1内之前经过一个过滤器22。此外，为了使溶液3产生涡流，通过管路23向容器1内导入空气。
在图8b中以俯视图示出图8a所示设备，其中仅部分地示出了内装物。材料块LP被沿输送方向5引导。处理液3位于容器1内，在这种情况下其为一种适合于电解腐蚀的溶液。材料块LP经由开口24并通过挤出辊25进入容器内并且从挤出辊26之间并穿过开口27从该容器中出去。
在容器1内有多个电极装置前后顺序安置并且安置在材料块LP的输送平面两侧，这些电极装置分别由阴极化电极6′，6″，6…和阳极化电极7′，7″，7……构成。绝缘壁9位于这些电极之间。这些绝缘壁9具有弹性密封膜31，这些密封膜在材料块LP经过时与材料表面接触，由此可以将各个电极空间的电场完全相互屏蔽。电极6′，6″，6……，7′，7″，7，…与一个电流整流器8连接，其中图8b中右边的电极与整流器的连接在图中未示出。每个电极装置也可以由单独的整流器供电。
通过使材料块LP例如首先被引导从一个阳极化电极旁边经过、然后从一个阴极化电极旁边经过，可以电解去除金属。
在图9中以侧剖视图示出一个卧式设备(具有水平输送面的连续式设备)。容器1包含处理液3。待处理的材料块LP在处理液3中沿水平输送方向5被引导从电极装置旁边经过。这些电极装置也分别由阴极化电极6′，6″，6，…和阳极化电极7′，7″，7，…组成。这些电极装置安置在材料块LP的输送平面两侧，材料块LP在该输送平面内被引导。
在这种情况下，为了使电极6′，6″，6，…，7′，7″，7…相互绝缘，使用具有密封唇的绝缘辊28。也可以使用具有密封膜31的绝缘壁9代替绝缘辊28。
在图9的右部示出另以一种实施形式和电极6，7相对于带有密封膜31的绝缘壁9的安置。
在图10中以正视图示出一个电极装置的电极间绝缘的细节。为了在处理较厚的印制电路板LP时达到可靠的密封，可以将密封膜31羽毛式覆盖在绝缘壁上。由此避免在所经过的印制电路板LP侧面产生空隙。
图11示出在一个连续式设备中输送的一个已具有结构的材料块的俯视图，其例如为一个印制电路板层压板LP，具有金属牺牲区29和设置了金属结构(结构未示出)的区域30，这些结构相互电连接。通过使材料块LP与处理液接触并被引导从本发明电极装置旁边经过，可以例如在一个卧式设备中处理该材料块。电极装置的电极6和7在图中通过在材料块LP上的投影示出。阳极化电极7对准已具有结构的区域30定向并用“”标记，阴极化电极6对准由金属形成的牺牲区29定向并用“Θ”标记。在电极6和7之间安置了绝缘壁9。绝缘壁9及电极6和7在图11中只简单示出，该细节是图11的图示平面的剖视图。
材料块被沿输送方向5′和5″中之一引导。在此，用金属制成的牺牲区29连续地从阴极化电极6旁边经过并且因此溶解。相反，已具有结构的区域30因被引导从阳极化电极7旁边经过而金属化。借助这种安置可以沉积与形成具有结构的区域30的金属相同的金属。
在图12中示意性示出本发明另一个优选装置。材料块被沿输送方向5引导从电极装置旁边经过，这些电极装置分别由纵长延伸的电极6′，6″，6…和7′，7″，7…组成。这些电极装置以其电极相对于输送方向5形成一个角度α1或一个角度α2。因此使得对相对于输送方向5不同地定向的结构的处理时间的影响得到平衡。由于在印制电路板中导线组通常平行或垂直于板的一个侧边缘延伸并因而平行或垂直于输送方向5，只要这些导线组具有相同的长度，通过图中所示电极装置的取向可以使两个方向上的导线组达到相同长的处理时间。
参考标号1 电解浴容器2 处理液3的液面3 处理液4 材料块LP上的金属结构/表面4* 处理后的金属结构44*a 阳极处理后金属结构44*k 阴极处理后金属结构45，5′，5″ 输送方向6，6′，6″，6 阴极化电极7，7′，7″，7 阳极化电极8，8′，8″ 电流/电压源9 绝缘壁10 阴极空间11 阳极空间12 电极装置朝向电解浴容器的开口12k 阴极化电极上的开口12a 阳极化电极上的开口13 电极装置的绝缘侧壁14 电极装置的绝缘侧壁15 处理液3的流动方向16 隔膜17 两个电极装置之间的绝缘壁18 电极装置19 夹子20 电解液管路21 泵22 过滤器23 空气管路24 入口25 挤出辊26 挤出辊27 出口28 绝缘辊29 牺牲区30 具有结构的区域31 密封膜32 板材块/箔材块