JP2004076092A

JP2004076092A - 電解めっき装置及び電解めっき方法

Info

Publication number: JP2004076092A
Application number: JP2002237480A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Naka; 中　稔晴; Sadaji Ebihara; 海老原　貞治; Hitoshi Takamure; 高牟禮　斎; Kozo Kanetani; 金谷　幸三
Original assignee: PLAMEX CORP; SETO ENGINEERING CO Ltd; Ebara Udylite Co Ltd
Current assignee: PLAMEX CORP; SETO ENGINEERING CO Ltd; JCU Corp
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】素材面全体に均一にかつ光沢よく銅めっきを施すことができ、かつ省スペース的な電解めっき装置及び電解めっき方法の提供にある。
【解決手段】帯状素材Ｍを垂直状態で電解めっき槽６に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき装置において、電解めっき槽６の上部液中に、搬入される帯状素材Ｍの面に接触しつつ該素材面に通電するカソード電極板３０，３１を設けた。カソード電極板３０，３１の形状は、帯状素材Ｍの面と接触する面が凹凸状に形成され、断続的に接触するようにしている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状素材を垂直状態で電解めっき槽に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき装置及び電解めっき方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、従来の帯状素材の面に連続めっきを施す電解めっき装置を図４、５に示す。なお、図４は平面図、図５は側面図である。
先ず、めっき前の帯状素材Ｍは素材リール１から繰り出されて、アキューム箇所３を通り、脱脂、水洗、酸洗い箇所４等の各処理を経てカソード電極ローラ５により素材面に通電される。この素材面には、もともとスパッタ等により銅が薄く付着していて、電解めっき槽６に搬入されると槽６内に設置されたアノード電極から素材面に電流が流れて銅めっきが施させる。
【０００３】
この後、電解めっき槽６から搬出された素材Ｍは、カソード電極ローラ７に移動し、次のカソード電極ローラ８、電解めっき槽９、カソード電極ローラ１０を経てターニングローラ１１で折り返す。続いて、カソード電極ローラ１２、電解めっき槽１３、カソード電極ローラ１４及びカソード電極ローラ１５、電解めっき槽１６、カソード電極ローラ１７で示される２組の電解めっき処理箇所を通り、さらに防錆、水洗、乾燥箇所１８等による各処理が行われて全めっき工程を終了し、アキューム箇所１９を通って製品となって製品リール２０に巻き取られる。
素材リール１から製品リール２０まで連続的に接続して搬送され、この間に素材Ｍの当該面に所定のめっきが連続的に施される。
上記従来例では、素材Ｍはターニングローラ１１で折り返すように構成されているが、４つのめっき槽を直線的に並べることができるならば、折り返しは不要となる。
【０００４】
なお、図中の符号２は段取り用と呼ばれる素材リールで、一方の素材リール１の帯状素材Ｍが無くなると、素材リール２の帯状部材Ｍを素材リール１の帯状素材Ｍの最終部に接続し（この作業は通常手作業）、今度は素材リール２から素材Ｍが繰り出されることになる。この間、素材リール１及び２は一旦停止するが、アキューム箇所３からは素材Ｍが送り出し続けられ、めっき処理箇所では連続めっき処理が続けられている。
【０００５】
また、図中の符号２１は同様に段取り用と呼ばれる製品リールで、一方の製品リール２０が満杯になると、めっき完了した帯状製品Ｍ′は製品リール２１に巻き込まれるようにする（この作業は通常手作業）。この間、製品リール２０及び２１は一旦停止するが、アキューム箇所１９からは製品Ｍ′が送り出し続けられ、製品の流れが停止することはない。素材リール１から２へ、または製品リール２０から２１へと切り替えが完了すると、再び定常通りの運転となる。
【０００６】
上記の例では、カソード電極ローラ、電解めっき槽、カソード電極ローラからなるめっき処理箇所が、符号（５，６，７）、（８，９，１０）、（１２，１３，１４）、（１５，１６，１７）の４組設けられているが、いずれも電解めっき処理を施すことに変わりがない。素材Ｍは常時流れていくので、一カ所で所定のめっき厚さ得ることが難しく、例えば８μｍのめっき厚を得る場合、流れの最初のめっき処理箇所（５，６，７）では平均２μｍのめっきを施し、順次めっき厚さを厚くし、最終の電解めっき箇所（１５，１６，１７）を通過することにより８μｍが得られるようになっている。
【０００７】
上記のカソード電極ローラ、電解めっき槽、カソード電極ローラからなるめっき処理箇所（５，６，７）を抜き出したものを図６に示す。なお、他の各箇所も同様の構成からなる。
図６に示すように、素材リール１から送り出された帯状素材Ｍは、もともとこの素材表面にスパッタにより銅が薄く付着しているのでカソード電極ローラ５によりこの面にマイナス帯電され、入り口側のシールローラ６ａを通って電解めっき槽６に入る。槽６に入ると、アノード電極６ｂ、６ｃ間を通過する間に銅めっきされ、出口側のシールローラ６ｄを通って出口側のカソード電極ローラ７を経て次の電解めっき箇所に移っていく。
【０００８】
なお、素材Ｍの片面にのみ電解めっきを施す場合には、素材の片面にのみスパッタにより銅を薄く付着し、カソード電極ローラ５によりその面にのみマイナス帯電させ、アノード電極も当該面に対応するする方のみ（６ｂまたは６ｃ）を配置すればよい。
このように、従来の電解めっき装置では、電解めっき槽の外側の出入り口部にそれぞれ一対のカソード電極ローラを設け、これがカソード電極となってこのローラに接触する素材面を帯電させていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電解めっき装置の場合、電解めっき槽の外側の出入り口にそれぞれ一対のカソード電極ローラを配置しなければならず、そのスペース分だけ装置が長くなる。通常、所定のめっき厚は複数の電解めっき槽を通過させて得るものなので、各槽の前後に設置されたカソード電極ローラのスペースは装置全体の長手方向寸法を大きくさせる一因となっている。
また、カソード電極ローラから電解めっき槽までの距離があり、かつ素材が大気中（気中部）を通過するので、素材の銅スパッタ層の厚さが薄いゆえに抵抗値が高くなる。このため、その分だけ電圧を上げないと電流密度を上げることができず、エネルギーのロスが大きくなる。また、カソード電極ローラのところでバイポーラ現象が発生し、そのために素材表面にクレータ状の傷が発生することがある。
【００１０】
本発明の課題は、素材面全体に均一にかつ光沢よく銅めっきを施すことができ、かつ省スペース的な電解めっき装置及び電解めっき方法の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような手段を採用した。
請求項１記載の発明は、帯状素材を垂直状態で電解めっき槽に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき装置において、前記電解めっき槽の上部液中に、搬入される帯状素材の面に接触しつつ該素材面に通電するカソード電極板を設けたことをとを備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電解めっき装置において、前記カソード電極板の形状は、前記帯状素材の面と接触する面が凹凸状に形成され、断続的に接触するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の電解めっき装置において、前記凹凸状は、波形状、三角形状、球状、台形状、半円筒状のいずれか或いはこれらの２種以上を組合せたものであること特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、帯状素材を垂直状態で電解めっき槽に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき方法において、前記電解めっき槽の上部液中に、カソード電極板を設けて、搬入される帯状素材の面に接触しつつ該素材面に通電するようにしたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来の技術の項で示した部材と同一又は相当するものには同一符号を付す。
本発明に係る電解めっき装置の特徴は、従来の電解めっき装置におけるカソード電極ローラ、電解めっき槽、カソード電極ローラ等で構成されている電解めっき処理箇所の構造を変えたものである。
図１は、本発明に係る電解めっき装置の特徴部分である電解めっき槽の第１の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線による端面図である。
【００１６】
この電解めっき槽６は、帯状素材Ｍ（厚さ約２５μｍ）の両面にめっきを施すように構成されている。先ず、素材リール１から送り出される素材Ｍの両面には予め例えばスパッタ等によって銅の薄膜が付着形成されており、この素材Ｍはシールローラ６ａを経て電解めっき槽６内に搬入される。
電解めっき槽６の中には、電解液６ｅ中の上部に一対のカソード電極板３０、３１が設置されており、これらカソード電極３０、３１は薄い板状の例えば銅板からなり、表面が凹凸状（三角形状、波形状、球状、半円筒状、台形状のいずれか又はこれら２種以上の組合せ形状）に形成されていて、それぞれの頂点部が互いに対向し素材Ｍの両面上部（幅にして６ｍｍ程度）を挟み込むように接して配置されている。そして、それぞれのカソード電極板３０、３１には、マイナス電圧が印加されていて、素材Ｍがこれらの間を接触通過することにより、素材Ｍの両面がマイナス電圧に帯電されることになる。
【００１７】
また、電解めっき槽６の電解液６ｅ内には、前記カソード電極板３０、３１と対応した位置に、それぞれ内部に銅球が収納されたアノード電極６ｂ、６ｃが設置されている。各アノード電極６ｂ、６ｃは、帯状素材Ｍの垂直方向の幅以上の縦長さとカソード電極３０、３１とほぼ同じ長さの横幅を有しており、素材Ｍ面から所定の距離だけ離れた位置に配置されている。なお、各アノード電極６ｂ、６ｃにはプラス電圧が印加されている。これにより、素材両面は電解めっき槽６に搬入されて出口側シールローラ６ｄを出るまでに所定の厚さの全面めっきが施されることになる。
【００１８】
ところで、カソード電極板３０、３１の形状が凹凸状に形成され、その頂点が素材面に接するようにしている理由は、各接点の素材面への接触を確実にすることである。すなわち、各カソード電極板３０、３１の各頂点の位置を同一点で向き合わせず、互いにずらして（例えば、互いの頂点と谷とが向かい合うように）設置し、かつ各頂点の位置を素材Ｍの移動する中心線より少し相手側に出っ張るように設置することにより、素材面に確実に接触することになる。
【００１９】
もし、素材の移動する方向に直線状に接触するカソード電極板を設置したとすれば、直線方向に均一に接触するように、その設置位置を微妙に調整しなければならず、素材Ｍの厚さによりいちいち調整しなければならなくなる。また、めっき厚さも最初の電解めっき槽から最後の電解めっき槽を出るまでに厚くなっており、各槽毎に素材面を挟むカソード電極の間隔を調整しなければならなくなる。そこで、カソード電極の形状を上記のようにしたのである。
【００２０】
上記カソード電極板３０（３１）の詳細を図２に示す。
従来のようにカソード電極ローラが電解めっき槽６の外側に設置されるのに比べ、カソード電極板３０（３１）は電解めっき槽６の中に設置されるため、電解めっき槽６全体の長手方向の寸法が短くなるメリットがある反面、電解めっき槽６の中のカソード電極板３０（３１）にはめっきが付着する。このため、ある頻度でこのカソード電極板３０（３１）を電解めっき槽６の中から取り出し、付着しためっきを除去する必要がある。
そこで、Ｌ字状のはさみ板４０ａが形成されたプラスチックの台座４０を設けて、波形状の薄板でできたカソード電極板３０（３１）をはさみ板４０ａの隙間部分４０ｂに挟み込んでめっき処理作業を行わせ、カソード電極３０板（３１）から付着しためっきを除去する際に、簡単に取り外せるようにしている。なお、台座４０や挟み板４０ａはプラスチックなので、この部分にはめっきが付着せず、簡単に取り外しができる。
なお、ここでは、カソード電極板３０（３１）として波形状を示したが、これに限らず、他の三角形状、球状、半円筒状、台形状のいずれか又はこれら２種以上の組合せ形状であってもよい。
【００２１】
なお、図１において、符号３５は電解めっき槽６の底面に設けられ、中央部に素材Ｍの下部を支持案内するための溝３５ａを備えた案内部材である。
【００２２】
次に、本発明に係る電解めっき装置の第２の実施形態について説明する。
図３は、本発明に係る電解めっき装置の特徴部分である電解めっき槽の第２の実施形態をを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線による端面図である。
この例は、帯状素材Ｍの片面にのみ電解めっきを施すようにした装置である。すなわち、素材リール１から送り出された素材Ｍの片面にのみ予めスパッタ等により銅の薄い膜が付着形成されており、電解めっき槽６に入ると、スパッタ銅の付着している面の側にのみカソード電極板３０とアノード電極６ｂが配置されている。カソード電極板３０は、両面めっきの時と同様にプラスチックの台座４０の挟み板４０ａの隙間部分４０ｂに挟み込まれて、マイナス電圧が印加されている。
このカソード電極板３０と対向する位置には、両面めっきの時のカソード電極板３１及び台座４０と同じ形状でプラスチックからなるガイド板３２が配置されており、素材Ｍの移動をスムースにすると同時にカソード電極板３０の頂点が確実に素材面に接触するようにしている。これにより、素材Ｍの片面全面は出口シールローラ６ｄを出るまでに所定の厚さの全面めっきが施されることになる。
【００２３】
【実施例】
従来の電解めっき処理箇所と本実施例における電解めっき処理箇所とを比較すると、従来の図６に示す場合、カソード電極ローラ５と電解めっき槽６との間が約４００ｍｍあり、電解めっき槽６とカソード電極ローラ７との間が約５００ｍｍあるのが、本実施例においては、この分が不要になり９００ｍｍ短くできる。また、次のカソード電極ローラ８、電解めっき槽９、カソード電極ローラ１０との場合も同じなので、電解めっき装置全体として都合１８００ｍｍほど長手方向の寸法を短くすることができる。すなわち、電解めっき装置全体の設置スペースを節減することができることになる。もちろん、４つある電解めっき槽が直線的に並んでいる電解めっき装置の場合には、３６００ｍｍほど短縮させることが可能となる。
【００２４】
また、従来の装置と本実施形態に係る装置とを実際に電解めっきをした場合について比較すると、表１に示すような結果が得られた。
帯状素材：厚さ約２５μｍのポリイミドフィルム
スパッタ：厚さ約２μｍの銅膜
めっき液：硫酸銅液（Ｃａ−Ｂｒｉｔｅ−ＴＨＲ）
電解めっき装置：荏原ユージライト株式会社製
本実施例のカソード電極：図３に示す波形状
【００２５】
【表１】

【００２６】
従来の装置では、カソード電極ローラ５の通電部から電解めっき槽６までの距離が遠く、かつ電解めっき槽６に入るまで素材Ｍが大気中を通過するので、この間の素材の銅スパッタ層の厚さが薄いゆえに電気抵抗が大きい。したがって、その分、電圧を上げなければならず、電流密度も大きくとれずエネルギーのロスも多い。また、カソード電極ローラのところでバイポーラ現象が発生し、素材表面にクレータ状の傷も発生している。
これに対し、本実施例による場合、電解めっき槽の中の液中で通電させているので、電気抵抗が小さく、その分電流密度を上げることができたので、表面光沢が格段と向上した。これは、従来の装置では、めっき面の表面粗度が１３〜１４μｍと大きいのに対し、本実施例による場合は２〜４μｍと小さいことからも表面光沢が一段と向上していることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、素材面全体に均一の銅めっきを施すことができ、表面光沢を格段に向上させることができる。また、複数存在したカソード電極ローラを省略することができるので、電解めっき装置全体の設置スペースを節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電解めっき装置の第１の実施形態における電解めっき槽の概略図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線による端面図である。
【図２】カソード電極板及び台座の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る電解めっき装置の第２の実施形態における電解めっき槽の概略図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線による端面図である。
【図４】従来から用いられている電解めっき装置の平面図である。
【図５】従来から用いられている電解めっき装置の側面図である。
【図６】従来の電解めっき装置における電解めっき処理箇所の平面図である。
【符号の説明】
１，２　　素材リール
３，１９　アキューム箇所
４　　　　脱脂、水洗、酸洗い箇所
５，７，８，１０，１２，１４，１５，１７　　カソード電極ローラ
６，９，１３，１６　　電解めっき槽
１８　　　防錆、水洗、乾燥箇所
２０，２１　アキューム箇所
３０，３１　カソード電極板
３５　　　案内部材
４０　　　台座

Claims

帯状素材を垂直状態で電解めっき槽に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき装置において、
前記電解めっき槽の上部液中に、搬入される帯状素材の面に接触しつつ該素材面に通電するカソード電極板を設けたことを特徴とする電解めっき装置。
前記カソード電極板の形状は、前記帯状素材の面と接触する面が凹凸状に形成され、断続的に接触するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電解めっき装置。
前記凹凸状は、波形状、三角形状、球状、半円筒状、台形状のいずれか或いはこれらの２種以上を組合わせたものであることを特徴とする請求項２記載の電解めっき装置。
帯状素材を垂直状態で電解めっき槽に搬入して連続的に電解めっきを行う電解めっき方法において、
前記電解めっき槽の上部液中に、カソード電極板を設けて、搬入される帯状素材の面に断続的に接触しつつ該素材面に通電するようにしたことを特徴とする電解めっき方法。