JP2004018975A

JP2004018975A - めっき方法

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Publication number: JP2004018975A
Application number: JP2002177834A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujiwara; 藤原　誠; Makoto Komatsubara; 小松原　誠; Hitonori Kanekawa; 金川　仁紀
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】均一な厚みの皮膜としてめっきすることができ、しかも、工程数の簡略化により処理効率の向上を図ることができる、めっき方法を提供すること。
【解決手段】送出ロール７から長尺基材２を順次送り出し、まず、触媒処理槽４において長尺基材２を触媒液９に浸漬させることにより、長尺基材２に触媒を付着させた後、次いで、めっき処理槽５において長尺基材２をめっき液１０に浸漬させるとともに、長尺基材２を陰極として、長尺基材２とめっき液１０との間に１０Ａ／ｍ^２以下の低電流を流すことにより、長尺基材２の表面にめっき皮膜を形成する。このめっき方法によれば、例えば、触媒の付着が不十分であっても、長尺基材２の表面に金属を強制的に析出させることができ、その結果、長尺基材２の表面に金属を安定して析出させて、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、めっき方法、詳しくは、例えば、配線回路基板の製造工程など、各種の産業分野に適用することができるめっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、めっき方法として、電解めっきや無電解めっきが知られている。このうち、無電解めっきは、通常、被めっき物の表面に触媒を付着させた後、その被めっき物を無電解めっき液に浸漬して、電流を流すことなく還元反応によって被めっき物の表面に金属を析出させるものであり、電解めっきと異なり、非導電体にもめっきすることができるので、例えば、プラスチックなどを電解めっきする場合の素地の形成に広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような無電解めっきにおいて、被めっき物に対する触媒の付着が不均一であったり、あるいは、付着が十分でないと、金属の析出が不安定となり、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができない場合がある。
【０００４】
そのため、無電解めっきでは、金属の析出を安定化させるべく、めっきする前に、被めっき物を脱脂処理や酸化膜除去処理することが必要となるが、このような処理をすると、前処理での工数がかかり、めっきの処理効率の向上を図ることが困難となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、均一な厚みの皮膜としてめっきすることができ、しかも、工程数の簡略化により処理効率の向上を図ることができる、めっき方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のめっき方法は、被めっき物を無電解めっき液に浸漬して、前記被めっき物を陰極として低電流を流すことを特徴としている。
【０００７】
このような方法によると、被めっき物を陰極として低電流を流すことにより、無電解めっき液に浸漬されている被めっき物に電子が供給されるので、被めっき物の表面において金属の析出を促進させることができる。そのため、被めっき物を脱脂処理や酸化膜除去処理しなくても、金属を安定して析出させることができ、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。その結果、前処理の工程数を低減して、めっきの処理効率の向上を図ることができる。
【０００８】
また、この方法では、前記被めっき物に触媒を付着させておくことが好ましい。被めっき物に触媒を付着させておくと、より一層、金属の析出の促進を図ることができる。また、この方法では、たとえ、被めっき物に対する触媒の付着が不均一であったり、あるいは、付着が十分でなくても、金属を安定して析出させて、均一な厚みの皮膜としてめっきすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のめっき方法を実施するためのめっき装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は、図１に示すめっき装置のめっき処理槽の斜視図である。
【００１０】
図１において、このめっき装置１は、被めっき物としての長尺基材２を連続してめっきできるものであり、搬送部３、触媒処理槽４、めっき処理槽５および電源部６を備えている。
【００１１】
搬送部３は、送出ロール７および巻取ロール８を備えており、これら送出ロール７および巻取ロール８は、触媒処理槽４およびめっき処理槽５を挟んで両側に配置されている。送出ロール７は、触媒処理槽４における搬送部３の搬送方向上流側（以下、単に上流側と省略する。）に配置され、めっき処理前の長尺基材２が巻回されており、その長尺基材２を送り出すように駆動される。また、巻取ロール８は、めっき処理槽５における搬送部３の搬送方向下流側（以下、単に下流側と省略する。）に配置され、めっき処理後の長尺基材２を巻き取るように駆動される。
【００１２】
そして、この搬送部３においては、送出ロール７および巻取ロール８の駆動により、送出ロール７に巻回されている長尺基材２が送り出され、その送り出された長尺基材２が、ほぼ水平方向に搬送され、触媒処理槽４およびめっき処理槽５を順次通過した後に、巻取ロール８により巻き取られる。
【００１３】
触媒処理槽４は、送出ロール７の下流側であって、かつ、めっき処理槽５の上流側に配置されており、長尺基材２が浸漬されるように触媒液９が満たされている。触媒液９は、例えば、パラジウム、亜鉛、アンモニウム化合物など、無電解めっきに通常使用される触媒が含まれている、無電解めっきの触媒液とほぼ同様の組成の触媒液であって、より具体的には、例えば、水溶性パラジウム塩やアンモニウム化合物などの触媒とともに、無機塩および／または有機塩などが含まれる水溶液として調製されている。なお、無機塩としては、例えば、塩酸や硫酸などの無機酸が用いられ、また、有機塩としては、例えば、リンゴ酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸などの有機酸が用いられる。また、各成分の濃度などは、適宜選択される。
【００１４】
めっき処理槽５は、巻取ロール８の上流側であって、かつ、触媒処理槽４の下流側に配置されており、長尺基材２が浸漬されるようにめっき液１０が満たされている。めっき液１０は、例えば、銅、ニッケル、金、銀、コバルト、パラジウム、錫など、無電解めっきに通常使用される金属のイオンまたは化合物が含まれている、無電解めっき液とほぼ同様の組成のめっき液であって、より具体的には、例えば、これら金属のイオンまたは化合物とともに、還元剤、ｐＨ調整剤、キレート剤、その他の添加剤（界面活性剤）などが含まれる水溶液として調製されている。なお、金属のイオンまたは化合物としては、例えば、金属が銅である場合には、硫酸銅（硫酸浴）などが用いられ、また、例えば、金属がニッケルである場合には、硫酸ニッケルおよび塩化ニッケル（ワット浴）、スルファミン酸ニッケル（スルファミン酸浴）、硫酸ニッケル（硫酸浴）、硫酸ニッケルアンモニウム（アンモニア浴）などが用いられる。また、還元剤としては、次亜リン酸塩、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、ホルムアルデヒドなどが用いられる。また、各成分の濃度などは、適宜選択される。また、金属のイオンまたは化合物には、上記した金属のイオンまたは化合物に、例えば、ベリリウム、ニッケル、コバルト、金、鉛、クロムなどの金属のイオンまたは化合物を、適宜添加してもよい。
【００１５】
なお、このめっき処理槽５は、図１には示されていないが、より具体的には、図２に示すように、長尺基材２の入口側および出口側に、それぞれ、長尺基材２を上下方向に挟んで対向する１対の搬送ロール１１および１２が設けられており、これら搬送ロール１１および１２によって、それらの間にめっき液１０を満たす液溜めが形成されている。そして、この液溜めには、各搬送ロール１１および１２の隙間から漏れる液量を見込んで、水位が常に一定に保持されるように、常時、めっき液１０が流し込まれている。なお、触媒処理槽４も、図示しないが、めっき処理槽５と同様に、１対の各搬送ロール１１および１２を設けるようにして、構成することができる。
【００１６】
電源部６は、直流電源１３、カソード（陰極）電極１４、アノード（陽極）電極１５、参照電極１６および電位計１７を備えている。
【００１７】
直流電源１３は、カソード電極１４とアノード電極１５とにそれぞれ接続されている。この直流電源１３は、例えば、独立した電源装置から構成されていてもよく、また、交流電源に接続される整流器から構成されていてもよい。
【００１８】
カソード電極１４は、長尺基材２の幅方向にわたって接触可能な断面略Ｌ字状の接触電極からなり、例えば、送出ロール７の下流側かつ触媒処理槽４の上流側と、巻取ロール８の上流側かつめっき処理槽５の下流側とにおいて、それぞれ、長尺基材２の表面と摺動可能に接触する状態で配置されている。そして、これら２つのカソード電極１４は、それぞれ直流電源１３のマイナス端子に接続されている。
【００１９】
アノード電極１５は、図２に示すように、略矩形平板状の白金電極からなり、めっき処理槽５において、長尺基材２を幅方向に挟んで対向配置された状態で、めっき液１０に浸漬されている。より具体的には、これらアノード電極１５は、長尺基材２の搬送方向（長尺基材２の長手方向）に対して直交するように配置されており、長尺基材２から、それぞれ２〜５ｃｍ離間して配置されている。なお、これら２つのアノード電極１５は、それぞれ直流電源１３のプラス端子に接続されている。
【００２０】
また、参照電極１６は、棒状電極からなり、めっき処理槽５において、めっき液１０に浸漬されている。
【００２１】
電位計１７は、カソード電極１４および参照電極１６にそれぞれ接続されており、長尺基材２とめっき液１０との間の各電位をモニタして、これらの電位が常に一定となるように直流電源１３を制御している。
【００２２】
次に、図１および図２を参照して、本発明のめっき方法の一実施形態について説明する。
【００２３】
この方法では、まず、搬送部３の送出ロール７および巻取ロール８を駆動させて、長尺基材２を送出ロール７から順次送り出すようにする。そうすると、送出ロール７から順次送り出される長尺基材２は、カソード電極１４と接触した後に、触媒処理槽４に順次搬送され、触媒液９に浸漬される。そして、触媒液９に浸漬された長尺基材２には、触媒液９中の触媒が付着される。なお、この触媒処理槽４は、例えば、温度１８〜２２℃、触媒液９中における触媒濃度４５〜６５ｍｇ／Ｌ、長尺基材２の浸漬時間４０〜８０秒、好ましくは、５０〜６０秒となるように設定されていることが好ましい。なお、長尺基材２の浸漬時間は、送出ロール７および巻取ロール８の駆動速度と、触媒処理槽４の搬送方向長さとによって決定される。
【００２４】
次いで、この方法では、触媒処理槽４から順次搬出された長尺基材２が、めっき処理槽５に順次搬送され、めっき液１０に浸漬される。
【００２５】
一方、この方法においては、めっき処理中、すなわち、送出ロール７および巻取ロール８が駆動している間、常時、電源部６の直流電源１３から、カソード電極１４およびアノード電極１５に、１０Ａ／ｍ^２以下、好ましくは、０．１〜２Ａ／ｍ^２の低電流（通常の電解めっきの電流は２００〜３００Ａ／ｍ^２程度である。）が流れるように制御されている。
【００２６】
そのため、めっき液１０に浸漬された長尺基材２には、その長尺基材２がカソード電極１４と接触しているために、陰極となって電子が供給される。そうすると、例えば、触媒処理槽４において、長尺基材２に対する触媒の付着が不均一であったり、あるいは、付着が十分でなくても、また、例えば、触媒液９、めっき液１０および長尺基材２の表面状態などの各種の条件が変動した場合であっても、長尺基材２の表面に金属を強制的に析出させることができ、その結果、長尺基材２の表面に金属を安定して析出させて、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。
【００２７】
すなわち、例えば、長尺基材２に対する触媒の付着量が少ない場合には、還元反応が全体的に少なくなるので、遊離電子が減少して、長尺基材２の表面に対する金属の析出量が減少するようになるが、この方法では、遊離電子が減少する一方で、その代わりに、電流が流れることによって電子が供給されるため、これによって、金属の析出を促進させることができ、その結果、長尺基材２の表面に金属を安定して析出させて、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。
【００２８】
なお、この方法では、電子の供給による金属の析出の促進は、補助的なものであって、あくまで、還元反応による金属の析出が主となるような低電流が、上記した電流値の範囲において設定される。このような低電流を流すことによって、金属の析出を促進しながらも、電解めっきのように、電流密度の高低によるめっき皮膜の厚みのばらつきが生じることを有効に防止して、均一な厚みのめっき皮膜として形成することができる。
【００２９】
また、このめっき処理槽５においては、例えば、温度３８〜４２℃、めっき液１０中における金属のイオンまたは化合物の濃度５〜７ｇ／Ｌ、長尺基材２の浸漬時間６０〜２４０秒、好ましくは、８０〜１８０秒となるように設定されていることが好ましい。なお、長尺基材２の浸漬時間は、送出ロール７および巻取ロール８の駆動速度と、めっき処理槽５の搬送方向長さとによって決定される。また、この長尺基材２の浸漬時間は、上記したように電源部６の直流電源１３から低電流が常時流れている場合には、直流電源１３から電流を流す時間と一致するが、直流電源１３からは、断続的に電流を流してもよく、その場合には、直流電源１３から電流を流す時間が、２〜１０００秒、さらには、５〜５００秒であることが好ましい。
【００３０】
また、この方法においては、めっき皮膜の膜厚は、直流電源１３から流す電流を制御せずに、無電解めっきと同様に、上記した長尺基材２の浸漬時間を制御して、その膜厚を、例えば、１μｍ以下、さらには、０．０１〜１μｍ、特には、０．０５〜０．１μｍとすることが好ましい。
【００３１】
その後、この方法では、めっき処理槽５から順次搬出された長尺基材２が、巻取ロール８によって巻き取られる。
【００３２】
そして、このようなめっき方法によれば、長尺基材２を、従来のように、脱脂処理や酸化膜除去処理しなくても、金属を安定して析出させることができ、均一な厚みのめっき皮膜として形成することができる。その結果、前処理の工程数を低減して、めっきの処理効率の向上を図ることができる。
【００３３】
そのため、このようなめっき方法は、特に限定されることなく、各種の産業分野における均一な厚みのめっき皮膜の形成に、有効に適用することができる。とりわけ、このめっき方法は、例えば、図３や図４に示す配線回路基板の製造工程において、有効に適用することができる。
【００３４】
すなわち、図３には、ポリイミドなどからなるベース絶縁層２２の表面に、銅などからなる導体層２３が、サブトラクティブ法などによって所定の配線回路パターンとして形成され、さらに、その導体層２３が、ポリイミドなどからなるカバー絶縁層２４によって被覆されているフレキシブル配線回路基板２１が示されている。
【００３５】
そして、このフレキシブル配線回路基板２１においては、各導体層２３をカバー絶縁層２４で被覆する前に、上記しためっき方法によって、各導体層２３の露出面をニッケルめっきして、各導体層２３をニッケル皮膜２５によって保護するようにしている。このように、各導体層２３をニッケル皮膜２５によって保護することにより、各導体層２３のイオンマイグレーションを有効に防止することができる。
【００３６】
なお、このようなニッケル皮膜２５は、上記しためっき方法において、例えば、触媒液９には、触媒としてパラジウムが含まれ、また、めっき液１０には、金属のイオンとしてニッケルのイオンが含まれており、めっき処理槽５において、ニッケル皮膜２５の厚さが、例えば、０．０１〜１μｍ、好ましくは、０．０５〜０．１μｍとなるように浸漬時間を制御することによって、形成されている。
【００３７】
また、図４には、ステンレス箔などからなるサスペンション基板３２の上に、ポリイミドなどからなるベース絶縁層３３が所定のパターンで形成され、そのベース絶縁層３３の表面に、銅などからなる導体層３４が、セミアディティブ法などによって所定の配線回路パターンとして形成され、さらに、その導体層３４が、ポリイミドなどからなるカバー絶縁層３５によって被覆されている回路付きサスペンション基板３１が示されている。なお、この回路付きサスペンション基板３１においては、セミアディティブ法によって、ベース絶縁層３３の表面に、まず、スパッタ蒸着によって、金属薄膜３７を形成した後、その金属薄膜３７の表面に、ドライフィルムレジストからなるめっきレジストを、配線回路パターンと逆パターンで形成し、めっきレジストが形成されていない金属薄膜３７の表面に、電解めっきによって、導体層３４を所定の配線回路パターンとして形成し、次いで、めっきレジストおよびそのめっきレジストが形成されていた部分の金属薄膜３７をエッチングすることによって、導体層３４を形成するため、所定の配線回路パターンとして形成される導体層３４は、金属薄膜３７を介して、ベース絶縁層３３の上に形成されている。
【００３８】
そして、この回路付きサスペンション基板３１においては、各導体層３４をカバー絶縁層３５で被覆する前に、上記しためっき方法によって、各導体層３４の露出面をニッケルめっきして、各導体層３４をニッケル皮膜３６によって保護するようにしている。このように、各導体層３４をニッケル皮膜３６によって保護することにより、上記と同様に、各導体層３４のイオンマイグレーションを有効に防止することができる。
【００３９】
なお、このようなニッケル皮膜３６も、上記と同様に、上記しためっき方法において、例えば、触媒液９には、触媒としてパラジウムが含まれ、また、めっき液１０には、金属のイオンとしてニッケルのイオンが含まれており、めっき処理槽５において、ニッケル皮膜２５の厚さが、例えば、０．０１〜１μｍ、好ましくは、０．０５〜０．１μｍとなるように浸漬時間を制御することによって、形成されている。
【００４０】
なお、上記の説明では、長尺基板２を連続してめっきする方法について詳述したが、本発明のめっき方法において、被めっき物の形状および材質は、特に限定されることはなく、例えば、枚葉タイプの基板を、枚葉式（バッチ式）にてめっきしてもよく、その場合には、めっき処理槽５において浸漬した基板に電流を流す時間を、例えば、５〜１２０秒に設定することが好ましい。
【００４１】
また、上記の説明では、めっき処理槽５においてめっき液１０に浸漬する前に、触媒処理槽４において触媒液９に浸漬したが、本発明においては、その目的および用途によっては、被めっき物を触媒液に浸漬せずに（すなわち、被めっき物に触媒を付着させずに）、めっき液に浸漬するのみであっても、被めっき物の表面に金属を安定して析出させて、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００４３】
実施例１
厚さ２０μｍのステンレス箔（ＳＵＳ３０４　Ｈ−ＴＡ）の上に、厚さ１０μｍのポリイミドを、感光性ポリイミド前駆体を露光・現像することによって所定のパターンとして形成し、そのポリイミドの表面に、スパッタ蒸着によって、厚さ３００Åのクロム薄膜と厚さ７００Åの銅薄膜とを形成した。その後、銅薄膜の表面に、ドライフィルムレジストからなるめっきレジストを、配線回路パターンと逆パターンで形成し、めっきレジストが形成されていない銅薄膜の表面に、電解めっきによって、厚さ１３〜１６μｍの導体層を所定の配線回路パターンとして形成した。次いで、めっきレジストをアルカリ系水溶液でエッチングし、続いて、そのめっきレジストが形成されていた部分の銅薄膜およびニッケル薄膜を過マンガン酸カリウム水溶液でエッチングすることによって、基材を用意した。
【００４４】
そして、この基材を、硫酸ニッケルアンモニウム（アンモニア浴）を含むニッケルめっき液に、基材を陰極として、その電位が−８５０〜−９５０ｍＶとなるように、０．３〜０．９Ａ／ｍ^２の電流を、基材とニッケルめっき液との間に常時流しながら、１２０秒間浸漬することによって、各導体層の露出面に、厚み０．０５〜０．１μｍ程度のニッケル皮膜をめっきした。
【００４５】
比較例１
実施例１と同様に用意した基材を、基材とニッケルめっき液との間に電流を流すことなく、ニッケルめっき液に２００秒間浸漬した。しかし、各導体層の露出面において、ニッケル皮膜の形成は見られなかった。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のめっき方法によれば、被めっき物を脱脂処理や酸化膜除去処理しなくても、金属を安定して析出させることができ、均一な厚みのめっき皮膜を形成することができる。その結果、前処理の工程数を低減して、めっきの処理効率の向上を図ることができる、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のめっき方法を実施するためのめっき装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すめっき装置のめっき処理槽の斜視図である。
【図３】本発明のめっき方法によりニッケル皮膜が形成されているフレキシブル配線回路基板の一実施形態である。
【図４】本発明のめっき方法によりニッケル皮膜が形成されている回路付きサスペンション基板の一実施形態である。
【符号の説明】
２　　長尺基材
９　　触媒液
１０　めっき液

Claims

被めっき物を無電解めっき液に浸漬して、前記被めっき物を陰極として低電流を流すことを特徴とする、めっき方法。
前記被めっき物に触媒を付着させておくことを特徴とする、請求項１に記載のめっき方法。