JP2005097721A - 両面メッキ装置および両面メッキ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状基材の両面に同時に厚みの異なるメッキ層を形成することができる両面メッキ装置および両面メッキ方法を提供する。
【解決手段】 本発明の両面メッキ装置は、板状基材３３の両面に同時にメッキ膜を形成する装置であって、メッキ液３１を貯留するメッキ槽２２と、板状基材３３をその両面をメッキ液に接触させた状態で保持し、かつ板状基材３３とともにメッキ槽２２内に貯留されるメッキ液３１を２つの領域に分離するメッキ用治具２３とを備えてなることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、板状基材の両面にメッキ層を形成する場合に、これらのメッキ層の厚みに差があっても、両面に同時にメッキ層を施すことが可能な両面メッキ装置および両面メッキ方法に関するものである。

従来、メッキ業界にてよく行われている技術として、厚みに差があるメッキ層を基板の表裏面それぞれに形成する方法がある。
この（第１の）方法について、図９及び図１０を基に説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、例えば、７５ｍｍ×７５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさのアルミナ基板１を用意し、スパッタリング法、蒸着法等により、このアルミナ基板１の両面にメッキ用下地層２、３を形成する。
メッキ用下地層２としては、例えば、０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層２ａと０．３μｍの銅（Ｃｕ）層２ｂを順次積層した多層膜が用いられる。
メッキ用下地層３も同様に、例えば、０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層３ａと０．３μｍの銅（Ｃｕ）層３ｂを順次積層した多層膜が用いられる。

次いで、メッキ用下地層３上にレジスト４を塗布し、このレジスト４をフォトリソグラフィによりパターニングし（図９（ｂ））、熱電チップを固定、配列するための電極作製用パターン５とする。
次いで、通常のメッキ法を用いてメッキ用下地層３上に銅（Ｃｕ）層６を形成する（図９（ｃ））。このＣｕ層６の厚みは、例えば、３０μｍである。
次いで、アセトンあるいは市販のレジスト除去剤を用いて電極作製用パターン５を除去する（図９（ｄ））。

次いで、イオンミリング等によりメッキ用下地層３の露出部分を除去する（図９（ｅ））。
以上により、アルミナ基板１の一方の面に所定のパターンのメッキ用下地層３及びＣｕ層６が形成される。
次いで、図９（ｆ）に示すように、反対側のメッキ用下地層２上にレジスト１１を塗布し、このレジスト１１をフォトリソグラフィによりパターニングし、モジュールをパッケージに固定するための金属層作製用パターン１２を形成する（図１０（ｇ））。

次いで、通常のメッキ法を用いてメッキ用下地層２上に銅（Ｃｕ）層１３を形成する（図１０（ｈ））。このＣｕ層１３の厚みは、例えば、６μｍである。
次いで、アセトンあるいは市販のレジスト除去剤を用いて金属層作製用パターン１２を除去する（図１０（ｉ））。
次いで、イオンミリング等によりメッキ用下地層２の露出部分を除去する（図１０（ｊ））。
以上により、アルミナ基板１の一方の面に、所定のパターンを有しかつ３０μｍの厚みのＣｕ層６が、他方の面に所定のパターンを有しかつ６μｍの厚みのＣｕ層１３が、それぞれ形成される（図１０（ｋ））。

一方、メッキ層を基板の表裏面に同時に形成する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この（第２の）方法は、ステンレススチール等の金属基板の両面に、比較的低い電流密度で第１のメッキ層を形成し、次いで、これらの第１のメッキ層上に、比較的高い電流密度で第２のメッキ層を形成する方法で、これら第１及び第２のメッキ層を順次形成することにより、厚みが３〜１２μｍに制御されたＣｕ箔層が得られる。
特開平０５−１４０７９５号公報

ところで、従来の第１の方法は、アルミナ基板１に厚みの異なるＣｕ層６、１３を形成することができるものの、（１）アルミナ基板の両面それぞれにメッキ層を形成するために、メッキ工程を２度繰り返す必要がある、（２）メッキ工程毎にアルミナ基板の着脱を行うために、アルミナ基板の着脱に手間がかかる、（３）アルミナ基板を固定する際に、基板面またはメッキ面に傷を付ける可能性がある、等の問題点があった。
また、従来の第２の方法は、金属基板の両面に同時にほぼ同じ厚みのメッキ層を形成するものであるから、両面に同時に厚みの異なるメッキ層を形成することができないという問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、板状基材の両面に同時に厚みの異なるメッキ層を形成することができる両面メッキ装置および両面メッキ方法を提供することを目的とする。

本発明は次の様な両面メッキ装置および両面メッキ方法を提供した。
すなわち、本発明の両面メッキ装置は、板状基材の両面に同時にメッキ膜を形成する装置であって、メッキ液を貯留するメッキ槽と、前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを備えてなることを特徴とする。

この両面メッキ装置では、板状基材及びメッキ用治具により、板状基材の各々の面に接触するメッキ液を互いに分離することにより、これらの通電条件を互いに独立に変えることが可能になり、板状基材の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時に形成することが可能になる。

前記メッキ用治具は、板状の治具本体に、前記板状基材の周縁部を密着状態で固定する開口部が１つ以上形成されていることを特徴とする。
前記メッキ槽の内壁には、前記メッキ用治具の一部を嵌め込むための溝が形成されていることを特徴とする。
前記板状基材のそれぞれの面に対向する電極を前記２つの領域各々に配置し、各電極と前記板状基材との間に、電流を通電するための電源をそれぞれ設けてなることを特徴とする。

前記板状基材のそれぞれの面に対向する電極を前記２つの領域各々に配置し、これらの電極と前記板状基材との間に、電流を通電するための電源を設けてなることを特徴とする。
前記電源には、前記１対の電極と前記板状基材との間それぞれに流れる電流の大きさを個別に制御する制御部を備えてなることを特徴とする。

本発明の両面メッキ方法は、板状基材の両面に同時にメッキ膜を形成する方法であって、メッキ液が貯留されたメッキ槽と、前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを用意し、前記メッキ用治具に前記板状基材を保持し、次いで、このメッキ用治具を前記メッキ液に浸漬して、前記板状基材の両面を前記メッキ液に接触させるとともに前記メッキ液を２つの領域に分離し、次いで、これらの領域それぞれに電流を通電して前記板状基材の両面それぞれにメッキ膜を形成することを特徴とする。

この両面メッキ方法では、前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具を前記メッキ液に浸漬して、前記板状基材の両面を前記メッキ液に接触させるとともに前記メッキ液を２つの領域に分離することにより、これらの通電条件を互いに独立に変えることで、板状基材の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時に形成する。

前記２つの領域それぞれに流れる電流の大きさを個別に制御し、前記板状基材の両面それぞれに形成されるメッキ膜の厚みを制御することを特徴とする。
これにより、前記板状基材の両面それぞれに形成されるメッキ膜の厚みを自在に制御することが可能になる。

本発明の両面メッキ装置によれば、メッキ液を貯留するメッキ槽と、前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを備えたので、これらの通電条件を互いに独立に変えることができ、板状基材の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時に形成することができる。

本発明の両面メッキ方法によれば、メッキ液が貯留されたメッキ槽と、前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを用意し、前記メッキ用治具に前記板状基材を保持し、次いで、このメッキ用治具を前記メッキ液に浸漬して、前記板状基材の両面を前記メッキ液に接触させるとともに前記メッキ液を２つの領域に分離し、次いで、これらの領域それぞれに電流を通電して前記板状基材の両面それぞれにメッキ膜を形成するので、これらの通電条件を互いに独立に変えることで、板状基材の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時に形成することができる。

[実施例１]
図１は本発明の実施例１の両面メッキ装置を示す斜視図、図２は同平面図である。
この両面メッキ装置２１は、メッキ槽２２と、メッキ用治具２３と、電極板２４、２５と、電源２６、２７とにより構成されている。
メッキ槽２２は、メッキ液３１を貯留するもので、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等の樹脂により構成され、この槽の互いに対向する内壁２２ａ、２２ａの略中央部それぞれには、メッキ用治具２３の側部（一部）を嵌め込むための溝３２が上下方向に延在する様に形成されている。

メッキ用治具２３は、図３に示すように、板状基材３３をその両面をメッキ液３１に接触させた状態で保持し、かつ板状基材３３とともにメッキ槽２２内に貯留されるメッキ液３１を２つの領域３１ａ、３１ｂに分離するもので、例えば、ステンレススチール等からなる板状の治具本体３４に、板状基材３１の周縁部を密着状態で固定するための段差を有する開口部３５が１つ以上（図１及び図３では１つ）形成されている。
この板状基材３３は、開口部３５に嵌め込まれた状態で、その周縁部の所定箇所にプレート３６が当接され、このプレート３６はネジ３７により治具本体３４に固定されている。

この両面メッキ装置２１では、メッキ槽２２の溝３２、３２にメッキ用治具２３を固定し、メッキ液３１の一方の領域３１ａに電極板２４を、他方の領域３１ｂに電極板２５を、板状基材３３に対向するように配置し、電極板２４とメッキ用治具２３に電源２６を接続し、電極板２５とメッキ用治具２３に電源２７を接続し、メッキ用治具２３が負極となるように電極板２４、２５それぞれに互いに異なる電圧を印加することにより、領域３１ａ、３１ｂそれぞれに互いに異なる大きさの電流が流れ、板状基材３３の両面に、厚みが互いに異なるメッキ層がそれぞれ形成されるようになっている。

次に、この両面メッキ装置２１を用いて板状基材３３の両面に厚みの異なるメッキ層を形成する方法について、図４及び図５に基づき説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、例えば、７５ｍｍ×７５ｍｍ×０．５ｍｍの大きさのアルミナ基板４１を用意し、スパッタリング法、蒸着法等により、このアルミナ基板４１の両面にメッキ用下地層４２、４３を形成する。

メッキ用下地層４２としては、例えば、０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層４２ａ上に０．３μｍの銅（Ｃｕ）層４２ｂを積層した多層膜が用いられる。
メッキ用下地層４３も同様に、例えば、０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層４３ａ上に０．３μｍの銅（Ｃｕ）層４３ｂを積層した多層膜が用いられる。
これらのメッキ用下地層４２、４３は、上記の積層構造の他、例えば、０．０５μｍのチタン（Ｔｉ）層上に０．３μｍの銅（Ｃｕ）層を積層した構造、あるいは、０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層上に０．５μｍのパーマロイ（ニッケル・鉄合金）層を積層した構造等も用いられる。
次いで、メッキ用下地層４３上に、例えば、厚みが３５μｍのレジスト４４を塗布する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、このレジスト４４をフォトリソグラフィによりパターニングし、熱電チップを固定、配列するための、例えば、厚みが３５μｍの電極作製用パターン４５とする。
次いで、図４（ｃ）に示すように、反対側のメッキ用下地層４２上に、例えば、厚みが１０μｍのレジスト５１を塗布する。次いで、図４（ｄ）に示すように、このレジスト５１をフォトリソグラフィによりパターニングし、モジュールをパッケージに固定するための、例えば、厚みが１０μｍの金属層作製用パターン５２を形成する。

以上により、アルミナ基板４１の一方の面にメッキ用下地層４２及び金属層作製用パターン５２が、他方の面にメッキ用下地層４３及び電極作製用パターン４５が、それぞれ形成された被メッキ物５３が得られる。
ここでは、説明を容易にするために、便宜上、メッキ用下地層４３及び電極作製用パターン４５が形成された側の面をＡ面、メッキ用下地層４２及び金属層作製用パターン５２が形成された側の面をＢ面とする。

次に、上記の両面メッキ装置２１を用いて、この被メッキ物５３の両面に厚みの異なるメッキ層を形成する。
まず、図３に示すように、この被メッキ物５３をメッキ用治具２３の開口部３５に嵌め込み、プレート３６及びネジ３７により治具本体３４に固定する。
次いで、図２に示すように、このメッキ用治具２３の側部を、メッキ液３１が貯留されたメッキ槽２２の溝３２、３２に嵌め込む。この被メッキ物５３が固定されたメッキ用治具２３により、メッキ槽２２内に貯留されるメッキ液３１は、２つの領域３１ａ、３１ｂに分離される。ここでは、被メッキ物５３のＡ面が領域３１ａ側に、Ｂ面が領域３１ｂ側に、それぞれ位置するように、メッキ用治具２３をメッキ槽２２に嵌め込む。

次いで、メッキ液３１の一方の領域３１ａに電極板２４を、他方の領域３１ｂに電極板２５を、板状基材３３に対向するように配置し、電極板２４とメッキ用治具２３に電源２６を接続し、電極板２５とメッキ用治具２３に電源２７を接続する。次いで、電源２６、２７により、電極板２４、２５が正極、メッキ用治具２３が負極となるように、電極板２４、２５それぞれに互いに異なる電圧を印加し、板状基材３３の両面に、厚みが互いに異なるメッキ層をそれぞれ形成する。

このメッキ工程に係る条件の一例を下記に示す。
メッキ液：硫酸銅結晶 ９０ｇ／Ｌ
硫酸 １５０ｇ／Ｌ
塩素イオン ５０ｍｇ／Ｌ（塩酸使用）
添加剤 適量
温度 室温
攪拌 エアバブリング
メッキ時間： ４０分
メッキ電流：Ａ面側 １１Ａ
Ｂ面側 ２．５Ａ

以上により、図５（ｅ）に示すように、メッキ用下地層４３上に，例えば、３０μｍの厚みのパターニングされた銅（Ｃｕ）層５５が、メッキ用下地層４２上に，例えば、６μｍの厚みのパターニングされた銅（Ｃｕ）層５６が、それぞれ形成されることとなる。
次いで、図５（ｆ）に示すように、アセトンあるいは市販のレジスト除去剤を用いて電極作製用パターン４５及び金属層作製用パターン５２を除去する。

次いで、図５（ｇ）及び（ｈ）に示すように、イオンミリング等によりメッキ用下地層４２の露出部分、メッキ用下地層４３の露出部分を順次除去する。
以上により、アルミナ基板４１の一方の面に、所定のパターンを有しかつ３０μｍの厚みのＣｕ層５５が、他方の面に所定のパターンを有しかつ６μｍの厚みのＣｕ層５６が、それぞれ同時に形成される。

表１には、電流の大きさを変えた場合の、Ａ面及びＢ面それぞれにおけるメッキ厚を示してある。なお、Ａ面とＢ面では、パターニングにより金属表面の露出面積が異なるので、同じメッキ厚を得るためには電流値を異なるものにする必要がある。

この表によれば、メッキ条件を変えることにより、メッキ層の厚みの比が１：１から２０：１までの範囲のものを作製することができることが分かった。
なお、メッキ条件を変えてメッキ層の厚みの比が２０：１より大きいものを作製してみたが、メッキ層の厚みの比が２０：１より大きくなると、応力がアンバランスになり、アルミナ基板４１が大きく反ってしまい、モジュールの組み立てを行うことができなかった。

以上説明した様に、本実施例の両面メッキ装置２１によれば、互いに対向する内壁２２ａ、２２ａに溝３２が上下方向に形成されたメッキ槽２２と、板状基材３３をその両面をメッキ液３１に接触させた状態で保持し、かつ板状基材３３とともにメッキ槽２２内に貯留されるメッキ液３１を２つの領域３１ａ、３１ｂに分離するメッキ用治具２３とを備えたので、２つの領域３１ａ、３１ｂそれぞれの通電条件を互いに独立に変えることができ、その結果、板状基材３３の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時に形成することができる。

また、本実施例の両面メッキ方法によれば、アルミナ基板４１の一方にメッキ用下地層４２及び金属層作製用パターン５２を、他方にメッキ用下地層４３及び電極作製用パターン４５をそれぞれ形成した被メッキ物５３を作製し、上記の両面メッキ装置２１を用いて、この被メッキ物５３の両面に厚みの異なるメッキ層を形成するので、板状基材３３の両面に互いに厚みの異なるメッキ層を同時にしかも容易に形成することができる。

[実施例２]
図６は本発明の実施例２の両面メッキ装置の要部を示す断面図である。
この両面メッキ装置６１は、メッキ用治具２３の側部をゴム板、ゴム糸等の弾性体６２を介してメッキ槽２２の溝３２に嵌め込む点が実施例１の両面メッキ装置２１と異なった点であり、この点以外の構成要素については、実施例１の両面メッキ装置２１と全く同様である。
この両面メッキ装置６１においても、実施例１の両面メッキ装置２１と全く同様の効果を奏することができる。

[実施例３]
図７は本発明の実施例３の両面メッキ装置の要部を示す断面図である。
この両面メッキ装置７１は、ステンレススチール等の金属からなる板状の治具本体７２の一部、例えば、溝３２との接触部をポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等の絶縁体７３により構成したもので、この点以外の構成要素については、実施例１の両面メッキ装置２１と全く同様である。
この両面メッキ装置７１においても、実施例１の両面メッキ装置２１と全く同様の効果を奏することができる。
しかも、治具本体７２の一部を絶縁体７３により構成したので、メッキ用治具のメッキ槽への着脱が容易となり、特に、メッキ層形成後の脱離が容易である。

[実施例４]
図８は本発明の実施例４のメッキ用治具を示す平面図である。
このメッキ用治具８１は、ステンレススチール等からなる板状の治具本体３４に、板状基材３１の周縁部を密着状態で固定するための段差を有する開口部３５を複数（図８では、４つ）形成したもので、この点以外の構成要素については、実施例１のメッキ用治具２３と全く同様である。
このメッキ用治具８１においても、実施例１のメッキ用治具２３と全く同様の効果を奏することができる。
しかも、治具本体３４に開口部３５を複数形成したので、１ロット毎の処理個数を増やすことができ、製造コストを低減することができる。

板状基材の両面に同時に厚みの異なるメッキ層を施すことができることから、熱電モジュール用基板はもちろんのこと、各種金属板のメッキ加工へも適用することができる。

本発明の実施例１の両面メッキ装置を示す斜視図である。 本発明の実施例１の両面メッキ装置を示す平面図である。 本発明の実施例１の両面メッキ装置のメッキ用治具の要部を示す断面図である。 本発明の実施例１の両面メッキ方法を示す過程図である。 本発明の実施例１の両面メッキ方法を示す過程図である。 本発明の実施例２のメッキ用治具とメッキ槽の取付構造を示す断面図である。 本発明の実施例３のメッキ用治具とメッキ槽の取付構造を示す断面図である。 本発明の実施例４のメッキ用治具を示す平面図である。 従来の両面メッキ方法を示す過程図である。 従来の両面メッキ方法を示す過程図である。

符号の説明

２１、６１、７１…両面メッキ装置、２２…メッキ槽、２２ａ…内壁、２３、８１…メッキ用治具、２４、２５…電極板、２６、２７…電源、３１…メッキ液、３１ａ、３１ｂ…領域、３２…溝、３３…板状基材、３４、７２…治具本体、３５…開口部、４１…アルミナ基板、４２…メッキ用下地層、４２ａ…クロム層、４２ｂ…銅層、４３…メッキ用下地層、４３ａ…クロム層、４３ｂ…銅層、４４、５１…レジスト、４５…電極作製用パターン、５２…金属層作製用パターン、５５、５６…Ｃｕ層、６２…弾性体、７３…絶縁体。

Claims (8)

1. 板状基材の両面に同時にメッキ膜を形成する装置であって、
   メッキ液を貯留するメッキ槽と、
   前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを備えてなることを特徴とする両面メッキ装置。
2. 前記メッキ用治具は、板状の治具本体に、前記板状基材の周縁部を密着状態で固定する開口部が１つ以上形成されてなることを特徴とする請求項１記載の両面メッキ装置。
3. 前記メッキ槽の内壁には、前記メッキ用治具の一部を嵌め込むための溝が形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の両面メッキ装置。
4. 前記板状基材のそれぞれの面に対向する電極を前記２つの領域各々に配置し、
   各電極と前記板状基材との間に、電流を通電するための電源をそれぞれ設けてなることを特徴とする請求項１、２または３記載の両面メッキ装置。
5. 前記板状基材のそれぞれの面に対向する電極を前記２つの領域各々に配置し、
   これらの電極と前記板状基材との間に、電流を通電するための電源を設けてなることを特徴とする請求項１、２または３記載の両面メッキ装置。
6. 前記電源には、前記１対の電極と前記板状基材との間それぞれに流れる電流の大きさを個別に制御する制御部を備えてなることを特徴とする請求項５記載の両面メッキ装置。
7. 板状基材の両面に同時にメッキ膜を形成する方法であって、
   メッキ液が貯留されたメッキ槽と、
   前記板状基材をその両面を前記メッキ液に接触させた状態で保持し、かつ該板状基材とともに前記メッキ槽内に貯留されるメッキ液を２つの領域に分離するメッキ用治具とを用意し、
   前記メッキ用治具に前記板状基材を保持し、
   次いで、このメッキ用治具を前記メッキ液に浸漬して、前記板状基材の両面を前記メッキ液に接触させるとともに前記メッキ液を２つの領域に分離し、
   次いで、これらの領域それぞれに電流を通電して前記板状基材の両面それぞれにメッキ膜を形成することを特徴とする両面メッキ方法。
8. 前記２つの領域それぞれに流れる電流の大きさを個別に制御し、前記板状基材の両面それぞれに形成されるメッキ膜の厚みを制御することを特徴とする請求項７記載の両面メッキ方法。

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