JP2002206199A - 銅めっき装置における銅溶解槽 - Google Patents
銅めっき装置における銅溶解槽Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅めっき装置に付設された銅溶解槽での銅の
溶解を従来よりも促進させる。 【解決手段】 不溶解性アノードを有した銅めっき装置
に付設され３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽１に
おいて、チタンよりも触媒活性の高い材料、例えば酸化
イリジウムでなる部片４を、銅材２を収容した収容体３
の他に、銅溶解槽に配設し、当該酸化イリジウム部片を
銅材と接続する。
溶解を従来よりも促進させる。 【解決手段】 不溶解性アノードを有した銅めっき装置
に付設され３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽１に
おいて、チタンよりも触媒活性の高い材料、例えば酸化
イリジウムでなる部片４を、銅材２を収容した収容体３
の他に、銅溶解槽に配設し、当該酸化イリジウム部片を
銅材と接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は不溶解性アノ−ド
（陽極）を使用する電気銅めっき装置における銅イオン
の供給促進に関するものである。
（陽極）を使用する電気銅めっき装置における銅イオン
の供給促進に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント基板などに銅めっきを施すにあ
たり、陰極をなすプリント基板上に金属銅を析出させる
ので、そこで消費される銅を補充するために古くは陽極
で銅の溶解がなされていた。しかしながら、陽極として
不溶解性アノードを用い、硫酸銅浴やホウフッ化銅浴の
ような酸性の銅含有電解液で銅めっきを行う場合、陽極
側では水を分解して陽極表面で酸素が発生する。それに
伴って陽極表面での反応を抑制し、あるいは当該表面を
不動態化するような有機反応生成物の形成が起こる。こ
れはプリント基板陰極での表面分布に影響を与え得る。
たり、陰極をなすプリント基板上に金属銅を析出させる
ので、そこで消費される銅を補充するために古くは陽極
で銅の溶解がなされていた。しかしながら、陽極として
不溶解性アノードを用い、硫酸銅浴やホウフッ化銅浴の
ような酸性の銅含有電解液で銅めっきを行う場合、陽極
側では水を分解して陽極表面で酸素が発生する。それに
伴って陽極表面での反応を抑制し、あるいは当該表面を
不動態化するような有機反応生成物の形成が起こる。こ
れはプリント基板陰極での表面分布に影響を与え得る。
【０００３】そこで銅めっき処理に際して、酸素発生に
対する代替的な反応を行うようにすることが提案されて
いる。その一つは、陽極反応に必要な電子すべてを２価
鉄イオン（Ｆe２＋）から３価鉄イオン（Ｆe３＋）への
酸化から得るために十分な量の２価鉄イオンを含有した
電解液の使用である。
対する代替的な反応を行うようにすることが提案されて
いる。その一つは、陽極反応に必要な電子すべてを２価
鉄イオン（Ｆe２＋）から３価鉄イオン（Ｆe３＋）への
酸化から得るために十分な量の２価鉄イオンを含有した
電解液の使用である。
【０００４】銅めっきに、このような電解液と不溶解性
アノ−ドを用いる場合、析出消費される銅イオンに対す
る補充のために３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽
が設けられる。この銅溶解槽は、陰極反応である基板上
の銅析出の量に対応させて銅材から銅イオンと電子を発
生させるものである。銅材は様々な形状をもち得るもの
で、例えば棒状体や小径球体であり、この銅材が、めっ
き液に対する化学耐性に優れたチタンでなる容器内に複
数個収容されている。ここで電解槽における陰極反応は Ｃu２＋＋２ｅ−→Ｃu０ （１） また、陽極反応は Ｆe２＋→Ｆe３＋＋ｅ− （２） である。また、銅溶解槽での銅イオンの補給は次の反応
によって行われる。 Ｃu０＋２Ｆe３＋→Ｃu２＋＋２Ｆe２＋ （３）
アノ−ドを用いる場合、析出消費される銅イオンに対す
る補充のために３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽
が設けられる。この銅溶解槽は、陰極反応である基板上
の銅析出の量に対応させて銅材から銅イオンと電子を発
生させるものである。銅材は様々な形状をもち得るもの
で、例えば棒状体や小径球体であり、この銅材が、めっ
き液に対する化学耐性に優れたチタンでなる容器内に複
数個収容されている。ここで電解槽における陰極反応は Ｃu２＋＋２ｅ−→Ｃu０ （１） また、陽極反応は Ｆe２＋→Ｆe３＋＋ｅ− （２） である。また、銅溶解槽での銅イオンの補給は次の反応
によって行われる。 Ｃu０＋２Ｆe３＋→Ｃu２＋＋２Ｆe２＋ （３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、通常、
銅溶解槽の銅イオン供給は、チタン製容器に収容された
銅材から、銅イオンを生成補給する方法によっている。
銅溶解槽の銅イオン供給は、チタン製容器に収容された
銅材から、銅イオンを生成補給する方法によっている。
【０００６】この銅溶解反応（３）は３価鉄イオン含有
溶液中で、以下の酸化還元反応の組み合わせで進行す
る。 Ｃu０→Ｃu２＋＋２ｅ− （４） ２Ｆe３＋＋ｅ−→Ｆe２＋ （５）
溶液中で、以下の酸化還元反応の組み合わせで進行す
る。 Ｃu０→Ｃu２＋＋２ｅ− （４） ２Ｆe３＋＋ｅ−→Ｆe２＋ （５）
【０００７】この酸化還元反応の律速段階は、（５）式
に示された３価の鉄イオンの２価への還元反応である。
この還元反応の速度は、反応がその表面上で進行する金
属の触媒活性に大きく依存し、銅あるいは銅材を収容す
るバスケットの素材であるチタンでは低い。また（５）
式の反応は拡散律速であり、銅材表面近傍の攪拌条件に
も強く依存するので、攪拌を十分に行う必要がある。そ
のためチタン製容器に銅材を入れて銅イオンを溶解させ
る構成では、銅溶解槽での銅の溶解が十分に進まない場
合があった。
に示された３価の鉄イオンの２価への還元反応である。
この還元反応の速度は、反応がその表面上で進行する金
属の触媒活性に大きく依存し、銅あるいは銅材を収容す
るバスケットの素材であるチタンでは低い。また（５）
式の反応は拡散律速であり、銅材表面近傍の攪拌条件に
も強く依存するので、攪拌を十分に行う必要がある。そ
のためチタン製容器に銅材を入れて銅イオンを溶解させ
る構成では、銅溶解槽での銅の溶解が十分に進まない場
合があった。
【０００８】それゆえ本発明は、銅めっき装置に付設さ
れた銅溶解槽での銅の溶解を従来よりも促進させること
を課題とする。
れた銅溶解槽での銅の溶解を従来よりも促進させること
を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、不溶解性アノードを有した銅めっき装置に付設さ
れ３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽において、チ
タンより触媒活性の高い材料の表面上で銅の還元反応を
行わせることにより解決した。
れば、不溶解性アノードを有した銅めっき装置に付設さ
れ３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽において、チ
タンより触媒活性の高い材料の表面上で銅の還元反応を
行わせることにより解決した。
【００１０】チタンより触媒活性の高い材料でなる部片
を、銅材収容容器の他に銅溶解槽内に配設し、当該材料
部片を銅材と接続するのが好適である。また銅溶解槽の
一部又は全部をチタンより触媒活性の高い材料で構成
し、これに銅材を接続させてもよい。また容器に収容さ
れた銅材の間に、チタンより触媒活性の高い材料でなる
部片を配置し、当該材料部片と銅材を接触させたり、あ
るいは銅材収容容器自体をチタンより触媒活性の高い材
料で構成するか、容器表面を当該材料でコーティングす
るようにしても好都合である。
を、銅材収容容器の他に銅溶解槽内に配設し、当該材料
部片を銅材と接続するのが好適である。また銅溶解槽の
一部又は全部をチタンより触媒活性の高い材料で構成
し、これに銅材を接続させてもよい。また容器に収容さ
れた銅材の間に、チタンより触媒活性の高い材料でなる
部片を配置し、当該材料部片と銅材を接触させたり、あ
るいは銅材収容容器自体をチタンより触媒活性の高い材
料で構成するか、容器表面を当該材料でコーティングす
るようにしても好都合である。
【００１１】上記材料が、周期表の第８族の金属、それ
らの合金及びそれらの酸化物並びにＣ合金からなる群か
ら選択されているのが好ましい。例えばＩrＯ２、Ｐt、
Ｒh、Ｐd、Ｐt-Ｉrなどである。材料部片がメッシュ状
プレートであれば好都合である。
らの合金及びそれらの酸化物並びにＣ合金からなる群か
ら選択されているのが好ましい。例えばＩrＯ２、Ｐt、
Ｒh、Ｐd、Ｐt-Ｉrなどである。材料部片がメッシュ状
プレートであれば好都合である。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。なお当該銅溶解槽が付設されるべき銅
めっき装置本体は従来公知のものと変わるところがな
く、説明の簡略化のために図示及び記載を割愛する。
づいて説明する。なお当該銅溶解槽が付設されるべき銅
めっき装置本体は従来公知のものと変わるところがな
く、説明の簡略化のために図示及び記載を割愛する。
【００１３】第１の銅溶解槽の構成を図１に示す。図１
において、銅溶解槽１内の銅球体２を収容したチタンバ
スケット３に、酸化イリジウムでなるメッシュ状の板４
が接続されている。このような構成により、銅溶解に伴
って生成した電子が酸化イリジウム板４へ流れ、酸化イ
リジウムの高い触媒活性を利用して３価鉄イオン（Ｆe
３＋）の還元反応を促進することができる。また酸化イ
リジウム板４の形状をメッシュ状とすることで、溶液の
攪拌を十分に確保することも可能となる。
において、銅溶解槽１内の銅球体２を収容したチタンバ
スケット３に、酸化イリジウムでなるメッシュ状の板４
が接続されている。このような構成により、銅溶解に伴
って生成した電子が酸化イリジウム板４へ流れ、酸化イ
リジウムの高い触媒活性を利用して３価鉄イオン（Ｆe
３＋）の還元反応を促進することができる。また酸化イ
リジウム板４の形状をメッシュ状とすることで、溶液の
攪拌を十分に確保することも可能となる。
【００１４】表１にチタンバスケットに銅球体を収容し
ただけの構成の場合と、メッシュ状の酸化イリジウム板
をチタンバスケットに接続した構成の場合の平衡Ｆe
３＋濃度を示す。ここで使用した銅球体の直径は２７ｍ
ｍ、同銅球体の表面積は３０６９ｃｍ２である。酸化イ
リジウム板の形状は縦２０ｃｍ、横１０ｃｍで銅溶解槽
内のチタンバスケットのわきにそれぞれ１枚ずつ配置
し、チタンバスケットに接続した。また全メッキ液の量
は２０．９リットル、メッキ液の循環流量は９０リット
ル／時である。酸化イリジウム板を接続した場合、Ｆe
３＋濃度が低くなっており、これは上記反応式（３）に
従う銅溶解反応が促進していることを意味する。
ただけの構成の場合と、メッシュ状の酸化イリジウム板
をチタンバスケットに接続した構成の場合の平衡Ｆe
３＋濃度を示す。ここで使用した銅球体の直径は２７ｍ
ｍ、同銅球体の表面積は３０６９ｃｍ２である。酸化イ
リジウム板の形状は縦２０ｃｍ、横１０ｃｍで銅溶解槽
内のチタンバスケットのわきにそれぞれ１枚ずつ配置
し、チタンバスケットに接続した。また全メッキ液の量
は２０．９リットル、メッキ液の循環流量は９０リット
ル／時である。酸化イリジウム板を接続した場合、Ｆe
３＋濃度が低くなっており、これは上記反応式（３）に
従う銅溶解反応が促進していることを意味する。
【００１５】
【表１】
【００１６】図２に第２の銅溶解槽１０の構成を示す。
メッシュ状の酸化イリジウム板４をチタンバスケット３
の銅球体２の間に挟むように配置する。このような構成
とすることで、チタンバスケット３内の酸化イリジウム
板４上でＦe３＋の還元反応が進むことになる。
メッシュ状の酸化イリジウム板４をチタンバスケット３
の銅球体２の間に挟むように配置する。このような構成
とすることで、チタンバスケット３内の酸化イリジウム
板４上でＦe３＋の還元反応が進むことになる。
【００１７】第２の実施形態によれば、酸化イリジウム
板をチタンバスケットの外に設けないので、酸化イリジ
ウム板とチタンバスケット接続のための結線が不要で、
構成が単純化され銅溶解槽を小さくすることが可能とな
る。
板をチタンバスケットの外に設けないので、酸化イリジ
ウム板とチタンバスケット接続のための結線が不要で、
構成が単純化され銅溶解槽を小さくすることが可能とな
る。
【００１８】また、この実施形態の場合、銅材収容容器
たるバスケットとして、チタン製のものでなく、テフロ
ン（登録商標）等のＦｅ３＋還元反応を進めない材料で
できていてもよい。また第１実施形態でも、酸化イリジ
ウム板をバスケットを介して銅材と間接的に接続するの
ではく、酸化イリジウム板を銅材と直接的に接続するの
であれば、バスケットをテフロン等で構成してもよい。
たるバスケットとして、チタン製のものでなく、テフロ
ン（登録商標）等のＦｅ３＋還元反応を進めない材料で
できていてもよい。また第１実施形態でも、酸化イリジ
ウム板をバスケットを介して銅材と間接的に接続するの
ではく、酸化イリジウム板を銅材と直接的に接続するの
であれば、バスケットをテフロン等で構成してもよい。
【００１９】なお上記の２例に代えて、バスケット自体
を酸化イリジウムで形成したりコーティングする構成、
あるいは銅溶解槽の一部又は全部を酸化イリジウムでコ
ーティング等して、その部分で３価鉄イオンの還元反応
を行わせることも当然ながら可能である。
を酸化イリジウムで形成したりコーティングする構成、
あるいは銅溶解槽の一部又は全部を酸化イリジウムでコ
ーティング等して、その部分で３価鉄イオンの還元反応
を行わせることも当然ながら可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｆ
e３＋のＦe２＋への還元反応を、チタンより触媒活性の
高い材料上で行わせることができ、チタン製容器中に銅
材を入れただけの場合より銅溶解を促進することが可能
となる。
e３＋のＦe２＋への還元反応を、チタンより触媒活性の
高い材料上で行わせることができ、チタン製容器中に銅
材を入れただけの場合より銅溶解を促進することが可能
となる。
【００２１】３価鉄イオンの２価鉄イオンへの還元反応
に高い触媒活性を有する材料は、２価鉄イオンの３価鉄
イオンへの電解酸化に高い触媒活性を有する材料と共通
している。そのため後者の触媒活性の測定結果において
良好な特性を示す材料を選択することがポイントとな
り、周期表の第８族の金属、それらの合金及びそれらの
酸化物並びにＣ合金からなる群から選択され、とりわけ
酸化イリジウムや白金が好ましい。
に高い触媒活性を有する材料は、２価鉄イオンの３価鉄
イオンへの電解酸化に高い触媒活性を有する材料と共通
している。そのため後者の触媒活性の測定結果において
良好な特性を示す材料を選択することがポイントとな
り、周期表の第８族の金属、それらの合金及びそれらの
酸化物並びにＣ合金からなる群から選択され、とりわけ
酸化イリジウムや白金が好ましい。
【図１】本発明の第１例に係る銅溶解槽の概念構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第２例に係る銅溶解槽の概念構成図で
ある。
ある。
１，１０ 銅溶解槽 ２ 銅材 ３ チタンバスケット ４ 酸化イリジウム板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 正 神奈川県横浜市緑区白山１丁目18番２号ジ ャーマン・インダストリー・センター ア トテック ジャパン株式会社内 Ｆターム(参考） 4K024 AA09 BB11 CB07 CB26
Claims (7)
- 【請求項１】 不溶解性アノードを有した銅めっき装置
に付設され３価鉄イオン含有溶液を入れた銅溶解槽にお
いて、チタンより触媒活性の高い材料の表面上で３価鉄
イオンの還元反応を行わせることを特徴とする銅溶解
槽。 - 【請求項２】 チタンより触媒活性の高い材料でなる部
片を、銅材収容容器の他に銅溶解槽内に配設し、当該材
料部片を銅材と接続することを特徴とする請求項１に記
載の銅溶解槽。 - 【請求項３】 銅溶解槽の一部又は全部を、チタンより
触媒活性の高い材料で構成し、当該材料に銅材を接続さ
せることを特徴とする請求項１に記載の銅溶解槽。 - 【請求項４】 容器に収容された銅材の間に、チタンよ
り触媒活性の高い材料でなる部片が配置され、当該材料
部片と銅材が接触するようになっていることを特徴とす
る請求項１に記載の銅溶解槽。 - 【請求項５】 銅材収容容器を、チタンより触媒活性の
高い材料でコーティングすることを特徴とする請求項１
に記載の銅溶解槽。 - 【請求項６】 上記材料が、周期表の第８族の金属、そ
れらの合金及びそれらの酸化物並びにＣ合金からなる群
から選択されていることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか一項に記載の銅溶解槽。 - 【請求項７】 上記材料部片がメッシュ状プレートであ
ることを特徴とする請求項２又は４に記載の銅溶解槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000401438A JP2002206199A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 銅めっき装置における銅溶解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000401438A JP2002206199A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 銅めっき装置における銅溶解槽 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002206199A true JP2002206199A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18865867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000401438A Pending JP2002206199A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 銅めっき装置における銅溶解槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002206199A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7215132B2 (en) | 2005-06-30 | 2007-05-08 | Fujitsu Limited | Integrated circuit and circuit board |
| US7279079B2 (en) | 2002-07-17 | 2007-10-09 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Plating apparatus, cartridge and copper dissolution tank for use in the plating apparatus, and plating method |
| JP2008130585A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 銅被覆ポリイミド基板とその製造方法 |
| WO2017204246A1 (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | メルテックス株式会社 | 溶解性銅陽極、電解銅めっき装置、電解銅めっき方法、及び酸性電解銅めっき液の保存方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6254100A (ja) * | 1985-05-10 | 1987-03-09 | C Uyemura & Co Ltd | めつき液中の３価の鉄イオンの除去方法 |
| JPH01275799A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電気ＺｎメッキにおけるＺｎイオンの供給方法 |
| JPH06116800A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-04-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 亜鉛系合金電気めっき浴への亜鉛イオン供給方法 |
| JP2000080500A (ja) * | 1998-09-01 | 2000-03-21 | Toyo Kohan Co Ltd | めっき金属の溶解方法 |
-
2000
- 2000-12-28 JP JP2000401438A patent/JP2002206199A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| CN109154100A (zh) * | 2016-05-24 | 2019-01-04 | 美录德有限公司 | 可溶性铜阳极、电解铜电镀装置、电解铜电镀方法及酸性电解铜电镀液的保存方法 |
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