JP2008169413A - Method for adjusting concentration of metal ion, device for adjusting concentration of metal ion, and plating method - Google Patents

Method for adjusting concentration of metal ion, device for adjusting concentration of metal ion, and plating method Download PDF

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義広 上林
Masahiko Konno
正彦 今野
Kazuhiro Shibuya
和博 渋谷
Daiki Sato
大樹 佐藤
Tomonori Sugiyama
智紀 杉山
Shinji Sasaki
紳至 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for stably keeping the concentration of a metal ion in a plating solution; a device suitable for carrying out the method; and a plating method using them. <P>SOLUTION: This adjusting method includes: placing an anode 30 and a cathode 40 made from a metal material having a lower hydrogen overvoltage than that of a metal material composing the anode 30, in a plating solution 20; and applying a direct-current voltage between the anode 30 and the cathode 40 from a direct-current power supply E0. Thereby, the concentration X<SP>n+</SP>of the metal ion in the plating solution 20 is adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気めっき液中の金属イオン濃度を調整する方法(金属イオン濃度調整方法)、めっき液中の金属イオン濃度を調整する装置(金属イオン濃度調整装置)及びめっき方法に関する。   The present invention relates to a method for adjusting a metal ion concentration in an electroplating solution (metal ion concentration adjusting method), an apparatus for adjusting a metal ion concentration in a plating solution (metal ion concentration adjusting device), and a plating method.

電気めっき技術は、小さいものでは、例えば、薄膜マイクロデバイス、積層型チップコンデンサ、インダクタ、チップバリスタ、NCTサーミスタ、またはチップ抵抗等の小型電子部品の導電膜形成(特許文献1、2参照)から、大きなものでは、産業機械部品の表面処理まで、極めて広範囲にわたって用いられている。   The electroplating technology is small, for example, from the formation of a thin film microdevice, a multilayer chip capacitor, an inductor, a chip varistor, an NCT thermistor, or a conductive film of a small electronic component such as a chip resistor (see Patent Documents 1 and 2), For large ones, they are used in a very wide range up to surface treatment of industrial machine parts.

電気めっきは、周知のように、水溶液や溶融塩などの電解液中に被めっき物を浸漬し、直流の電気を通電して、液中の金属イオンを被めっき物の表面に析出させる技法である。
その電気めっき処理に当たっては、まず、被めっき物を、洗浄水で洗浄し、その後、被めっき物をめっき液中に浸漬して、電気めっき処理を行う。
As is well known, electroplating is a technique in which an object to be plated is immersed in an electrolyte such as an aqueous solution or molten salt, and direct current electricity is applied to deposit metal ions in the solution on the surface of the object to be plated. is there.
In the electroplating process, first, the object to be plated is washed with washing water, and then the object to be plated is immersed in a plating solution to perform the electroplating process.

この電気めっき処理に付随する問題点の1つは、洗浄水で水洗いした被めっき物をめっき液中に浸漬し、その後、被めっき物をめっき液から引き上げるため、被めっき物に付着していた水分がめっき液中に混入する一方、めっき処理後に、めっき液が被めっき物に付着して持ち出されてしまい、めっき処理を繰り返せば繰り返すほど、めっき液中の金属イオン濃度が低下し、めっき品質を低下させてしまうということである。   One of the problems associated with this electroplating treatment was that the object to be plated washed with washing water was immersed in the plating solution, and then the object to be plated was pulled up from the plating solution, so that it adhered to the object to be plated. While water is mixed in the plating solution, the plating solution adheres to the object to be plated and is taken out after the plating process. As the plating process is repeated, the metal ion concentration in the plating solution decreases and the plating quality is reduced. It will be reduced.

この問題点を解決する手段として、従来は、定期的に新しいめっき液を補充するか、又は、古いめっき液を棄てて、全く新しいめっき液に置換するという消極的な手段に頼るほかはなかった。しかし、このような手段をとったとしても、金属イオン濃度の低下によるめっき品質の低下は避けられないし、金属イオン濃度の管理、めっき液の補充取替えによる作業性の低下、生産コストの上昇、及び、環境汚染などの問題も生じる。
特開平8−126872号公報 特開2006−111977号公報
As a means for solving this problem, conventionally, there has been no choice but to rely on a passive means of periodically replenishing a new plating solution or discarding an old plating solution and replacing it with a completely new plating solution. . However, even if such measures are taken, a decrease in plating quality due to a decrease in metal ion concentration is inevitable, management of metal ion concentration, decrease in workability due to replenishment and replacement of plating solution, increase in production cost, and There are also problems such as environmental pollution.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-126872 JP 2006-111977 A

本発明の課題は、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method capable of stably maintaining a metal ion concentration in a plating solution, an apparatus suitable for carrying out this method, and a plating method using them.

本発明のもう一つの課題は、めっき液使用量及びめっきコストを低減しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することである。   Another subject of the present invention is a method for stably maintaining the metal ion concentration in the plating solution while reducing the amount of plating solution used and the plating cost, an apparatus suitable for carrying out this method, and It is to provide a plating method used.

本発明の更にもう一つの課題は、高いめっき作業効率を確保しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することである。   Still another object of the present invention is to provide a method capable of stably maintaining the metal ion concentration in the plating solution while ensuring high plating work efficiency, an apparatus suitable for carrying out this method, and the use of these. It is to provide a plating method.

上述した課題を達成するため、本発明は、めっき液中の金属イオン濃度を調整するに当たり、まず、アノードとカソードとをめっき液中におく。前記カソードは、水素過電圧が、前記アノードを構成する金属材料よりも低い金属材料で構成し、前記アノードと、前記カソードとの間に直流電源から直流電圧を印加する。   In order to achieve the above-described problems, the present invention first places an anode and a cathode in the plating solution when adjusting the metal ion concentration in the plating solution. The cathode is made of a metal material whose hydrogen overvoltage is lower than that of the metal material constituting the anode, and a DC voltage is applied between the anode and the cathode from a DC power source.

上述したように、カソードを、水素過電圧が、アノードを構成する金属材料よりも低い金属材料で構成すると、水素過電圧の低いカソードにおいて、水素イオンが活発に発生する。このため、発生した水素イオンが、カソードから供給される電子と優先的に結びついて、水素ガスが発生する。   As described above, when the cathode is made of a metal material whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material constituting the anode, hydrogen ions are actively generated at the cathode having a low hydrogen overvoltage. For this reason, the generated hydrogen ions are preferentially combined with the electrons supplied from the cathode to generate hydrogen gas.

この結果、めっき液中に存在する金属イオンとの結合に供される電子の量が相対的に低下し、めっき液中に残存する金属イオンの量が増え、結果的に、めっき液の金属イオン濃度が上昇することになる。   As a result, the amount of electrons provided for bonding with the metal ions present in the plating solution is relatively decreased, and the amount of metal ions remaining in the plating solution is increased. As a result, the metal ions in the plating solution are increased. The concentration will increase.

本発明において、アノード及びカソードは、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni、Cu、Cd、Sn、PB、Zn、Hg、及び、その合金のグループから選択されたものの組み合わせでなる。その組み合わせの選定は、カソードを構成する金属材料の水素過電圧が、アノードを構成する金属材料よりも低くなるような組み合わせである。   In the present invention, the anode and cathode are selected from the group of Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni, Cu, Cd, Sn, PB, Zn, Hg, and alloys thereof. It is a combination. The combination is selected such that the hydrogen overvoltage of the metal material constituting the cathode is lower than that of the metal material constituting the anode.

本発明に係る金属イオン濃度調整方法は、少なくとも一回のめっき処理工程を経ためっき液に対して実行される。これにより、めっき液中の金属イオン濃度が上昇し、めっき液が所定の金属イオン濃度に調整される。従来と異なって、定期的なめっき液の補充や、めっき液の置換といった段階的な金属イオン濃度の調整ではないので、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる。   The metal ion concentration adjusting method according to the present invention is performed on a plating solution that has undergone at least one plating process. Thereby, the metal ion concentration in the plating solution is increased, and the plating solution is adjusted to a predetermined metal ion concentration. Unlike the prior art, the metal ion concentration in the plating solution can be stably maintained because it is not a stepwise adjustment of the metal ion concentration such as periodic replenishment of the plating solution or replacement of the plating solution.

また、洗浄水で水洗いした被めっき物を、めっき液中に浸漬した場合にめっき液中に持ち込まれる水分の量と、その後、被めっき物をめっき液から引き上げたときに持ち出されるめっき液は、ほぼ同量と見ることができるから、めっき液の補充は、仮に必要となった場合でも僅かで済む。このため、めっき液使用量を低減し、めっきコストを低減しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる。   In addition, when the object to be plated washed with washing water is immersed in the plating solution, the amount of moisture brought into the plating solution, and then the plating solution taken out when the object to be plated is pulled up from the plating solution, Since it can be considered that the amount is almost the same, the replenishment of the plating solution is little even if it is necessary. For this reason, it is possible to stably maintain the metal ion concentration in the plating solution while reducing the amount of the plating solution used and reducing the plating cost.

しかも、めっき液の補充や、めっき液の置換の工程が不要であるから、高いめっき作業効率を確保しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる。   In addition, since there is no need to replenish the plating solution or replace the plating solution, the metal ion concentration in the plating solution can be stably maintained while ensuring high plating work efficiency.

本発明は、通常のめっき工程に適用できるほか、微小電子部品のめっき処理において多用されているバレルめっき工程にも適用することができる。   The present invention can be applied not only to a normal plating process, but also to a barrel plating process that is frequently used in the plating process of minute electronic components.

以上述べたように、本発明によれば、次のような作用効果が得られる。
(A)めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することができる。
(B)めっき液使用量及びめっきコストを低減しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することができる。
(C)高いめっき作業効率を確保しながら、めっき液における金属イオン濃度を安定に維持しえる方法、この方法を実施するのに好適な装置、及び、これらを用いためっき方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the following operational effects can be obtained.
(A) It is possible to provide a method capable of stably maintaining the metal ion concentration in the plating solution, an apparatus suitable for carrying out this method, and a plating method using them.
(B) A method capable of stably maintaining the metal ion concentration in the plating solution while reducing the amount of plating solution used and the plating cost, an apparatus suitable for carrying out this method, and a plating method using these methods are provided. can do.
(C) To provide a method capable of stably maintaining the metal ion concentration in the plating solution, ensuring a high plating work efficiency, an apparatus suitable for carrying out this method, and a plating method using them. it can.

図1は、本発明に係る金属イオン濃度調整方法及び金属イオン濃度調整装置を示す図である。液槽10内のめっき液20の金属イオンXn+の濃度を調整するに当たり、まず、アノード30とカソード40とをめっき液20中におく。 FIG. 1 is a diagram showing a metal ion concentration adjusting method and a metal ion concentration adjusting apparatus according to the present invention. In adjusting the concentration of the metal ion X n + of the plating solution 20 in the liquid tank 10, first, the anode 30 and the cathode 40 are placed in the plating solution 20.

めっき処理工程では、洗浄水で水洗いした被めっき物をめっき液中に浸漬し、その後、被めっき物をめっき液から引き上げるため、被めっき物に付着していた水分がめっき液中に混入する一方、めっき処理後に、めっき液が被めっき物に付着して持ち出されてしまう。このため、めっき処理を繰り返せば繰り返すほど、めっき液中の金属イオン濃度が低下し、めっき品質を低下させてしまう。本発明はこのような場合に金属イオン濃度を元の状態に戻そうとするものある。従って、めっき液20は、通常は、少なくとも一回は、めっき処理工程に付されたものである。   In the plating process, the object to be plated washed with washing water is immersed in the plating solution, and then the object to be plated is pulled up from the plating solution. After the plating process, the plating solution adheres to the object to be plated and is taken out. For this reason, the more the plating process is repeated, the lower the metal ion concentration in the plating solution and the lower the plating quality. The present invention intends to return the metal ion concentration to the original state in such a case. Accordingly, the plating solution 20 is usually subjected to the plating process at least once.

めっき液20中の金属イオンXn+には、めっき液組成によるものの他、アノード30を構成する金属材料Xから溶出したものが含まれる。アノード30を構成する金属材料Xは、めっきをしようとする材料からなる。 The metal ions Xn + in the plating solution 20 include those eluted from the metal material X constituting the anode 30 in addition to the plating solution composition. The metal material X constituting the anode 30 is made of a material to be plated.

カソード40は、水素過電圧が、アノード30を構成する金属材料Xよりも低い金属材料Yで構成する。アノード30とカソード40との間には、直流電源E0から直流電圧が印加される。   The cathode 40 is made of a metal material Y whose hydrogen overvoltage is lower than that of the metal material X constituting the anode 30. A DC voltage is applied between the anode 30 and the cathode 40 from the DC power supply E0.

上記構成において、通常のめっき析出におけるアノード反応及びカソード反応は、次の平衡条件式によって表わすことができる。   In the above configuration, the anodic reaction and the cathodic reaction in normal plating deposition can be expressed by the following equilibrium condition equation.

アノード反応
X→Xn++n・e- (1)
カソード反応
n++n・e-→X (2)
即ち、(1)式に基づいてアノード30から溶出した金属イオンXn+が、(2)式に従って電子e-と結合し、カソード40の表面に金属Xが析出する。
Anode reaction X → X n + + n · e (1)
Cathode reaction X n + + n · e → X (2)
That is, the metal ion X n + eluted from the anode 30 based on the formula (1) is combined with the electron e according to the formula (2), and the metal X is deposited on the surface of the cathode 40.

上述した平衡条件に対し、本発明では、カソード40を、水素過電圧が、アノード30を構成する金属材料Xよりも低い金属材料Yで構成してあるから、水素過電圧の低いカソード40において、水素イオンH+が活発に発生する。発生した水素イオンH+は、カソード40から供給される電子e-と優先的に結びついて、水素ガスHを発生させる。 In the present invention, the cathode 40 is made of a metal material Y whose hydrogen overvoltage is lower than that of the metal material X constituting the anode 30 in the present invention. H + is actively generated. The generated hydrogen ions H + are preferentially combined with electrons e supplied from the cathode 40 to generate hydrogen gas H 2 .

アノード30で発生した電子(n・e-)のうち、a(aは水素発生率であり、0〜1の値をとる)が水素イオンH+と結びついて水素ガスHの発生に寄与するとすれば、次のカソード反応式が成立する。なお、a(%)は水素発生率である。 Of the electrons (n · e ) generated at the anode 30, a (a is a hydrogen generation rate and takes a value of 0 to 1) is combined with hydrogen ions H + and contributes to generation of hydrogen gas H 2. Then, the following cathode reaction formula is established. Note that a (%) is a hydrogen generation rate.

a・n・H++a・n・e-→a・n/2・H (3)
(1−a)・n・Xn++(1−a)・n・e-→(1−a)・X (4)
a · n · H + + a · n · e → a · n / 2 · H 2 (3)
(1-a) · n · X n + + (1-a) · n · e → (1-a) · X (4)

上記式(1)及び(4)から、めっき液20には、
n−(1−a)・n=n・a
の量の金属イオンXn+が残存することになる。この結果めっき液20の金属イオンXn+の濃度が上昇する。このカソード反応で金属材料Yの表面に金属材料Xがめっきされた場合は、水素過電圧が高くなるのでこれを防止するために金属材料Yを酸でエッチングして再生することができる。
From the above formulas (1) and (4), the plating solution 20 includes
n- (1-a) .n = n.a
Of metal ions X n + remain. As a result, the concentration of the metal ion Xn + in the plating solution 20 increases. When the metal material X is plated on the surface of the metal material Y by this cathodic reaction, the hydrogen overvoltage becomes high, so that the metal material Y can be regenerated by etching with an acid to prevent this.

アノード30及びカソード40は、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni、Cu、Cd、Sn、PB、Zn、Hg、及び、その合金のグループから選択されたものの組み合わせでなる。上記配列は、水素過電圧の低いものから高くなる順に配列されている。アノード30及びカソード40における組み合わせの選定は、カソード40を構成する金属材料Yの水素過電圧が、アノード30を構成する金属材料Xよりも低くなるような組み合わせである。その組み合わせの一例を挙げると次のようになる。   The anode 30 and cathode 40 are a combination of Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni, Cu, Cd, Sn, PB, Zn, Hg, and combinations thereof. Become. The arrangement is arranged in the order of increasing hydrogen overvoltage from the lowest. The combination of the anode 30 and the cathode 40 is selected such that the hydrogen overvoltage of the metal material Y constituting the cathode 40 is lower than that of the metal material X constituting the anode 30. An example of the combination is as follows.

Niめっきをするため、アノード30を構成する金属材料Xとして、Niが選択されている場合、カソード40を構成する金属材料Yとしては、水素過電圧が、Niよりも低いPt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、CoまたはAgから選択される。   When Ni is selected as the metal material X composing the anode 30 for performing Ni plating, the metal material Y composing the cathode 40 has Pt, Pd, Ru, Rh as a hydrogen overvoltage lower than Ni. , Au, Fe, Co, or Ag.

Cuめっきをするため、アノード30を構成する金属材料Xとして、Cuが選択されている場合、カソード40を構成する金属材料Yとしては、水素過電圧が、Cuよりも低いPt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag又はNiから選択される。   When Cu is selected as the metal material X composing the anode 30 for Cu plating, the metal material Y composing the cathode 40 has Pt, Pd, Ru, Rh as the hydrogen overvoltage lower than that of Cu. , Au, Fe, Co, Ag, or Ni.

更に、Snめっきをするため、アノード30を構成する金属材料Xとして、Snが選択されている場合、カソード40を構成する金属材料Yとしては、水素過電圧が、Snよりも低いPt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni又はCuから選択される。   Further, when Sn is selected as the metal material X constituting the anode 30 for Sn plating, the metal material Y constituting the cathode 40 may be Pt, Pd, Ru whose hydrogen overvoltage is lower than Sn. , Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni or Cu.

次に、めっきプロセスとともに、本発明に係る金属イオン濃度調整方法について説明する。図2〜図7は、一般的な2層めっき工程を示す図で、第1洗浄工程A、第1めっき工程B、第2洗浄工程C、及び、第2めっき工程Dが順次に配列されている。   Next, the metal ion concentration adjusting method according to the present invention will be described together with the plating process. 2 to 7 are diagrams showing a general two-layer plating process, in which a first cleaning process A, a first plating process B, a second cleaning process C, and a second plating process D are sequentially arranged. Yes.

まず、図2に示すように、第1洗浄工程Aにおいて、搬送手段7によって支持された被めっき物6を、水を主成分とする洗浄水によって洗浄する。図は、液槽1内で流通する洗浄水11に被めっき物6を浸漬して洗浄するイメージとなっているが、このような洗浄方法に限定する趣旨ではない。被めっき物6に対する水噴射による洗浄方法などであってもよい。   First, as shown in FIG. 2, in the first cleaning step A, the object 6 to be plated supported by the conveying means 7 is cleaned with cleaning water containing water as a main component. Although the figure shows an image of immersing the object 6 to be cleaned in the cleaning water 11 circulating in the liquid tank 1, the present invention is not limited to such a cleaning method. A cleaning method by water jetting on the workpiece 6 may be used.

次に、図3に図示するように、洗浄の終わった被めっき物6を、第1めっき工程Bに移し、図4に示すように、被めっき物6を、液槽2内の第1めっき液21中に浸漬し、めっき処理を行う。めっきに当たっては、めっきしようとする金属材料からなるアノード51と被めっき物6とに直流電源E1からの直流電圧を印加する。   Next, as shown in FIG. 3, the object to be plated 6 that has been cleaned is moved to the first plating step B, and the object 6 to be plated is subjected to the first plating in the liquid tank 2 as shown in FIG. 4. It is immersed in the liquid 21 to perform a plating process. In plating, a DC voltage from a DC power source E1 is applied to the anode 51 made of a metal material to be plated and the workpiece 6.

次に、図5に図示するように、めっき処理の終わった被めっき物6を、第1めっき液21から引き上げ、図6に図示するように、第2洗浄工程Cに移し、水を主成分とする洗浄水によって洗浄する。   Next, as shown in FIG. 5, the plated object 6 after the plating process is pulled up from the first plating solution 21 and moved to the second cleaning step C as shown in FIG. Wash with washing water.

この後、図7に図示するように、洗浄の終わった被めっき物6を、第2めっき工程Dに移し、被めっき物6を、液槽内に収容された第2めっき液41中に浸漬し、第2めっき処理を行う。めっきに当たっては、めっきしようとする金属材料からなるアノード51と被めっき物6とに直流電源E2から直流電圧を印加し、めっき処理を行う。めっき処理後は、洗浄する。   Thereafter, as shown in FIG. 7, the object to be plated 6 that has been cleaned is moved to the second plating step D, and the object to be plated 6 is immersed in the second plating solution 41 accommodated in the liquid tank. Then, the second plating process is performed. In plating, a DC voltage is applied from the DC power source E2 to the anode 51 made of a metal material to be plated and the object 6 to be plated to perform the plating process. Wash after plating.

上述しためっき処理は、被めっき物6毎に繰り返される。めっき処理工程では、洗浄水で水洗いした被めっき物をめっき液中に浸漬し、その後、被めっき物をめっき液から引き上げるため、被めっき物に付着していた水分がめっき液中に混入する一方、めっき処理後に、めっき液が被めっき物に付着して持ち出されてしまうことになり、めっき処理を繰り返せば繰り返すほど、めっき液中の金属イオン濃度が低下し、めっき品質を低下させてしまう。   The plating process described above is repeated for each object 6 to be plated. In the plating process, the object to be plated washed with washing water is immersed in the plating solution, and then the object to be plated is lifted from the plating solution, so that the water adhering to the object to be plated is mixed into the plating solution. Then, after the plating process, the plating solution adheres to the object to be plated and is taken out. The more the plating process is repeated, the lower the metal ion concentration in the plating solution and the lower the plating quality.

そこで、めっき処理作業を何回か繰り返した後に、第1めっき液21又は第2めっき液41に対して、本発明に係る金属イオン濃度調整方法を実施する。図8は、第1めっき処理工程Bで用いられた第1めっき液21に対し、金属イオン濃度調整方法を実施する場合を示している。この場合の金属イオン濃度の調整メカニズムは、図1を参照して説明したところと異なるところはない。即ち、カソード40は、水素過電圧が、アノード30を構成する金属材料Xよりも低い金属材料Yで構成し、アノード30と、カソード40との間に直流電源E0から直流電圧を印加する。   Therefore, after the plating process is repeated several times, the metal ion concentration adjusting method according to the present invention is performed on the first plating solution 21 or the second plating solution 41. FIG. 8 shows a case where the metal ion concentration adjusting method is performed on the first plating solution 21 used in the first plating process B. The adjustment mechanism of the metal ion concentration in this case is not different from that described with reference to FIG. That is, the cathode 40 is made of a metal material Y whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material X constituting the anode 30, and a DC voltage is applied between the anode 30 and the cathode 40 from the DC power source E 0.

すると、このとき生じるカソード反応により、金属イオンXn+との結合に供される電子eの量が低下し、第1めっき液21中に溶出した金属イオンXn+の消費量が減少し、結果的に、第1めっき液21の金属イオンXn+の濃度が上昇することになる。このようにして、金属イオン濃度調整の終わった第1めっき液21は、再び、もとのめっき処理工程に戻される。 Then, the cathode reaction occurring at this time, electrons e to be subjected to the binding of the metal ion X n + - amount of decreases, the consumption of metal ions X n + eluted in the first plating solution 21 is reduced As a result, the concentration of the metal ions Xn + in the first plating solution 21 increases. In this way, the first plating solution 21 whose metal ion concentration has been adjusted is returned to the original plating process.

図8では、プロセスラインに配列された第1めっき液21を、金属イオン濃度調整用に準備された液槽10内に移し代え、金属イオン濃度調整用として準備されたアノード30、カソード40及び直流電源E0を利用するようになっているが、図2〜図7のプロセスラインにおいて、第1めっき液21、アノード30及び直流電源E0はそのまま用い、ただ、被めっき物6の代わりにカソード40を用いて、金属イオン濃度を調整するような手法を採用することもできる。   In FIG. 8, the first plating solution 21 arranged in the process line is transferred into the liquid tank 10 prepared for adjusting the metal ion concentration, and the anode 30, the cathode 40 and the direct current prepared for adjusting the metal ion concentration. Although the power source E0 is used, in the process lines of FIGS. 2 to 7, the first plating solution 21, the anode 30, and the DC power source E0 are used as they are, but the cathode 40 is used instead of the object 6 to be plated. It is also possible to employ a technique for adjusting the metal ion concentration.

上述した金属イオン濃度調整により、第1めっき液21中の金属イオンXn+の濃度が上昇し、第1めっき液21が所定の金属イオンXn+の濃度に調整される。従来と異なって、定期的な第1めっき液21の補充や、置換といった段階的な金属イオンXn+の濃度調整ではないので、第1めっき液21における金属イオンXn+の濃度を安定に維持しえる。 By the metal ion concentration adjustment described above, the concentration of metal ions Xn + in the first plating solution 21 is increased, and the first plating solution 21 is adjusted to a predetermined concentration of metal ions Xn + . And unconventional, recruitment and regular first plating solution 21, is not a stepwise metal ion X n + density adjustment such substitutions, stable metal ion X n + concentration of the first plating solution 21 It can be maintained.

また、水洗いした被めっき物6を、第1めっき液21中に浸漬した場合に、第1めっき液21中に持ち込まれる水分の量と、その後、被めっき物6を第1めっき液21から引き上げたとき、持ち出される第1めっき液21の量は、ほぼ同量と見ることができるから、第1めっき液21の補充が仮に必要となった場合でも僅かで済む。このため、第1めっき液21の使用量を低減し、めっきコストを低減しながら、第1めっき液21における金属イオンXn+の濃度を安定に維持しえる。 Moreover, when the to-be-plated to-be-plated object 6 is immersed in the 1st plating solution 21, the quantity of the moisture brought in in the 1st plating solution 21, and then pulls up the to-be-plated object 6 from the 1st plating solution 21. In this case, since the amount of the first plating solution 21 taken out can be regarded as almost the same amount, even if it is necessary to replenish the first plating solution 21, only a small amount is required. For this reason, the usage-amount of the 1st plating solution 21 can be reduced, and the density | concentration of the metal ion Xn + in the 1st plating solution 21 can be maintained stably, reducing plating cost.

しかも、第1めっき液21の補充や、置換の工程が不要であるから、高いめっき作業効率を確保しながら、第1めっき液21における金属イオンXn+の濃度を安定に維持しえる。説明は省略するが、第2めっき液41の金属イオン濃度も同様にして調整することができる。又、めっき槽とパイプ等で連結されている補充槽、予備槽等で、この方法を実施してもよい。更に、生産と同時にこの方法を実施してもよい。 In addition, since the replenishment or replacement process of the first plating solution 21 is unnecessary, the concentration of the metal ions Xn + in the first plating solution 21 can be stably maintained while ensuring high plating work efficiency. Although explanation is omitted, the metal ion concentration of the second plating solution 41 can be adjusted in the same manner. Further, this method may be carried out in a replenishing tank, a spare tank, etc. connected to the plating tank by a pipe or the like. Furthermore, this method may be carried out simultaneously with production.

本発明は、通常のめっき工程に適用できるほか、微小電子部品のめっき処理において多用されているバレルめっき方法にも適用することができる。次にこの点について、図9〜図12を参照して説明する。図9〜図11は、図2〜図8に示した一連のめっき工程が実行されることを前提とし、そのめっき工程の中の第1洗浄工程A(図9)及び第1めっき工程B(図10、図11)を抜き取って個別的に示したものである。なお、第2洗浄工程C及び第2めっき工程Dについては、めっきすべき材料が異なるだけで、第1めっき液21自体は、第1洗浄工程A及び第1めっき工程Bの繰り返しとなるので、説明は省略する。   The present invention can be applied not only to a normal plating process but also to a barrel plating method that is frequently used in the plating process of minute electronic components. Next, this point will be described with reference to FIGS. 9 to 11 are based on the premise that the series of plating steps shown in FIGS. 2 to 8 are executed, and the first cleaning step A (FIG. 9) and the first plating step B ( FIG. 10 and FIG. 11) are extracted and shown individually. As for the second cleaning step C and the second plating step D, only the materials to be plated are different, and the first plating solution 21 itself is a repetition of the first cleaning step A and the first plating step B. Description is omitted.

まず、図9の洗浄工程では、バレルめっき装置8を、液槽1の内部の洗浄水11を入れ、水洗いする。バレルめっき装置8は、少なくとも液槽1に浸漬させるだけの大きさを備えたバレル81を有しており、バレル81は搬送手段7によって搬送される。   First, in the cleaning step of FIG. 9, the barrel plating apparatus 8 is rinsed with the cleaning water 11 inside the liquid tank 1. The barrel plating apparatus 8 has a barrel 81 that is at least large enough to be immersed in the liquid tank 1, and the barrel 81 is conveyed by the conveying means 7.

バレル81は円柱ドラム形状からなり、その内部には例えば積層セラミックコンデンサなどの電子部品である被処理物6と、球状メディア83とが投入されている。またバレル81の表面には少なくとも被めっき物6より小径の孔が多数形成されており、バレル81を洗浄水に浸漬させた際、バレル81の内外で洗浄が効率よく行われるようになっている。バレル81の材質は、めっき液に対する耐食性等を確保する見地から、ポリプロピレン(PP)やアクリル樹脂等が一般的に使用される。   The barrel 81 has a cylindrical drum shape, and an object to be processed 6 that is an electronic component such as a multilayer ceramic capacitor and a spherical medium 83 are placed therein. Also, the surface of the barrel 81 has a large number of holes having a diameter smaller than that of the object to be plated 6, and when the barrel 81 is immersed in the cleaning water, the cleaning is efficiently performed inside and outside the barrel 81. . As the material of the barrel 81, polypropylene (PP), acrylic resin, or the like is generally used from the viewpoint of ensuring corrosion resistance against the plating solution.

バレル81の中央には、バレル81を回転可能に支持する電極取付軸84が貫通するよう設けられており、この電極取付軸84の中央部分には、バレル81内の被めっき物6および球状メディア83に接触し、球状メディア83から被めっき物6への導通を図るためのカソード82が設けられている。   An electrode mounting shaft 84 that rotatably supports the barrel 81 is provided in the center of the barrel 81 so as to pass therethrough. In the central portion of the electrode mounting shaft 84, the workpiece 6 and the spherical media in the barrel 81 are provided. A cathode 82 is provided to come into contact with 83 and to connect the spherical media 83 to the workpiece 6.

また電極取付軸84の両側端部には側端板85が設けられており、この側端板85の片側端部にて電極取付軸84を支持するとともに、側端板85の他方端部にて、液槽1の縁部を掛止する。側端板24は、この側端板24の端部を液槽1の縁部に掛止させた際、バレル81が洗浄水に完全に浸漬するだけの長さに設定される。   Further, side end plates 85 are provided at both end portions of the electrode mounting shaft 84, and the electrode mounting shaft 84 is supported by one end portion of the side end plate 85, and at the other end portion of the side end plate 85. Then, the edge of the liquid tank 1 is hooked. The side end plate 24 is set to such a length that the barrel 81 is completely immersed in the cleaning water when the end of the side end plate 24 is hooked on the edge of the liquid tank 1.

球状メディア83は、導電性を確保すればどのような構造のものであってもよい。すなわち金属製の球に限定されることもなく、例えばその表面に無電解めっきが処理されたセラミック球やプラスチック球を用いてもよく、これらはめっき処理対象となる電子部品の条件等に応じて適宜選定すればよい。   The spherical media 83 may have any structure as long as the conductivity is ensured. That is, it is not limited to a metal sphere, and for example, a ceramic sphere or a plastic sphere whose surface is treated with electroless plating may be used, and these may be used depending on conditions of an electronic component to be plated. What is necessary is just to select suitably.

図9に示す洗浄工程では、望ましくは、バレルめっき装置8を洗浄水中で矢印R1の方向に回転させる。これにより、被めっき物6を含めて、バレルめっき装置8の全体が洗浄される。   In the cleaning step shown in FIG. 9, desirably, the barrel plating apparatus 8 is rotated in the direction of arrow R1 in the cleaning water. Thereby, the whole barrel plating apparatus 8 including the workpiece 6 is cleaned.

洗浄工程の後、バレルめっき装置8は、図10に図示するように、めっき工程に付される。図10に示すめっき工程では、バレル81を第1めっき液21中で矢印R1の方向に回転させる。回転操作において、被めっき物6の導電部が、球状メディア83を介して、カソード82と電気的に導通し、アノード51から溶出した金属イオン、及び、第1めっき液21に溶存している金属イオンが被めっき物6の表面に付着し、バレルめっきが行われる。   After the cleaning process, the barrel plating apparatus 8 is subjected to a plating process as shown in FIG. In the plating step shown in FIG. 10, the barrel 81 is rotated in the direction of the arrow R <b> 1 in the first plating solution 21. In the rotation operation, the conductive portion of the object to be plated 6 is electrically connected to the cathode 82 via the spherical medium 83, and the metal ions eluted from the anode 51 and the metal dissolved in the first plating solution 21. Ions adhere to the surface of the workpiece 6 and barrel plating is performed.

この後、図11に示すように、バレルめっき装置8を、第1めっき液21から矢印F2で示すように引き上げ、更に、洗浄工程C及びめっき工程D(図2〜図7参照)に移す。
上述しためっき処理を繰り返せば繰り返すほど、めっき液中の金属イオン濃度が低下し、めっき品質を低下させてしまうことは前述したとおりである。
Thereafter, as shown in FIG. 11, the barrel plating apparatus 8 is pulled up from the first plating solution 21 as indicated by the arrow F <b> 2, and further moved to the cleaning process C and the plating process D (see FIGS. 2 to 7).
As described above, as the plating process described above is repeated, the metal ion concentration in the plating solution decreases and the plating quality decreases.

そこで、めっき処理作業を何回か繰り返した後に、第1めっき液21又は第2めっき液41に対して、本発明に係る金属イオン濃度調整方法を実施する。図12は第1めっき液21に対し、金属イオン濃度調整方法を実施する場合を示している。この場合の金属イオン濃度の調整メカニズムは、図1を参照して説明したところと異なるところはない。ここでは、被めっき物6が積層セラミックコンデンサでなり、その端子電極の形成に、本発明に係る金属イオン濃度調整方法を用いた場合について説明する。   Therefore, after the plating process is repeated several times, the metal ion concentration adjusting method according to the present invention is performed on the first plating solution 21 or the second plating solution 41. FIG. 12 shows a case where the metal ion concentration adjusting method is performed on the first plating solution 21. The adjustment mechanism of the metal ion concentration in this case is not different from that described with reference to FIG. Here, a case will be described in which the object to be plated 6 is a multilayer ceramic capacitor, and the metal ion concentration adjusting method according to the present invention is used for forming the terminal electrode.

端子電極形成工程では、第1めっき工程Bにおいて、既に付着してあるCu下地膜の上に、Ni膜をバレルめっき法によって形成し、その上に第2めっき工程Dにおいて、Sn膜をバレルめっき法によって形成することが多い。このうち、Ni膜の形成に供されるめっき液の金属イオン濃度の調整について、図12を参照して述べると、次のとおりである。   In the terminal electrode formation step, a Ni film is formed by barrel plating on the Cu base film already attached in the first plating step B, and the Sn film is barrel plated in the second plating step D thereon. Often formed by law. Among these, the adjustment of the metal ion concentration of the plating solution used for forming the Ni film will be described as follows with reference to FIG.

Ni膜の形成に供されるめっき液の金属イオン濃度の調整にあたっては、アノード30の構成金属材料として、Niを用いる。カソード40は、水素過電圧が、アノード30を構成する金属材料Niよりも低い金属材料、例えばPtで構成し、アノード30と、カソード40との間に直流電源E0から直流電圧を印加する。   In adjusting the metal ion concentration of the plating solution used for forming the Ni film, Ni is used as the constituent metal material of the anode 30. The cathode 40 is made of a metal material, for example, Pt, whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material Ni constituting the anode 30, and a DC voltage is applied between the anode 30 and the cathode 40 from the DC power supply E 0.

すると、このとき生じるカソード反応により、カソード40の表面において、金属イオンNi2+と結合する電子e-が相対的に低下し、結果的に、第1めっき液21の金属イオンNi2+の濃度が上昇することになる。 Then, due to the cathode reaction that occurs at this time, the electron e bonded to the metal ion Ni 2+ relatively decreases on the surface of the cathode 40, and as a result, the concentration of the metal ion Ni 2+ in the first plating solution 21. Will rise.

このようにして、金属イオン濃度の調整されためっき液は、再び、もとのめっき処理工程に戻される。   In this way, the plating solution with the adjusted metal ion concentration is returned to the original plating process.

本発明に係る金属イオン濃度調整方法及び金属イオン濃度調整装置を示す図である。It is a figure which shows the metal ion concentration adjustment method and metal ion concentration adjustment apparatus which concern on this invention. 2層めっき工程における第1洗浄工程Aにおける処理を説明する図である。It is a figure explaining the process in the 1st washing | cleaning process A in a two-layer plating process. 図2に示した工程の後の工程を示す図である。It is a figure which shows the process after the process shown in FIG. 図3に示した工程の後の工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a step after the step shown in FIG. 3. 図4に示した工程の後の工程を示す図である。It is a figure which shows the process after the process shown in FIG. 図5に示した工程の後の工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a step after the step shown in FIG. 5. 図6に示した工程の後の工程を示す図である。It is a figure which shows the process after the process shown in FIG. めっき処理工程における本発明に係る金属イオン濃度調整方法を示す図である。It is a figure which shows the metal ion concentration adjustment method which concerns on this invention in a plating process. バレルめっき法における洗浄工程を示す図である。It is a figure which shows the washing | cleaning process in barrel plating. 図9に示した工程の後の工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a step after the step shown in FIG. 9. 図10に示した工程の後の工程を示す図である。It is a figure which shows the process after the process shown in FIG. 図9〜図11に示したバレルめっき法に、本発明に係る金属イオン濃度調整方法を適用した場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where the metal ion concentration adjustment method which concerns on this invention is applied to the barrel-plating method shown in FIGS.

符号の説明Explanation of symbols

10 液槽
20 めっき液
30 アノード
40 カソード
10 Liquid bath 20 Plating solution 30 Anode 40 Cathode

Claims (9)

めっき液中の金属イオン濃度を調整する方法であって、
アノードとカソードとを前記めっき液中におき、
前記カソードは、水素過電圧が、前記アノードを構成する金属材料よりも低い金属材料で構成し、
前記アノードと、前記カソードとの間に直流電源を印加する、
工程を含む、方法。
A method for adjusting a metal ion concentration in a plating solution,
Place the anode and cathode in the plating solution,
The cathode is made of a metal material whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material constituting the anode,
DC power is applied between the anode and the cathode,
A method comprising the steps.
請求項1に記載された方法であって、前記アノード及び前記カソードは、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni、Cu、Cd、Sn、PB、Zn、Hg、及び、その合金のグループから選択されたものの組み合わせでなる、方法。   The method of claim 1, wherein the anode and the cathode are Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni, Cu, Cd, Sn, PB, Zn, Hg, and A method comprising a combination of those selected from the group of alloys. アノードと、カソードと、直流電源とを含み、めっき液中の金属イオン濃度を調整する装置であって、
前記カソードは、水素過電圧が、前記アノードを構成する金属材料よりも低い金属材料で構成し、
前記アノードと、前記カソードとの間に前記直流電源から直流電圧を印加する、
装置。
An apparatus that includes an anode, a cathode, and a DC power source, and adjusts the metal ion concentration in the plating solution,
The cathode is made of a metal material whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material constituting the anode,
A DC voltage is applied from the DC power source between the anode and the cathode;
apparatus.
請求項3に記載された装置であって、前記アノード及び前記カソードは、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni、Cu、Cd、Sn、PB、Zn、Hg、及び、その合金のグループから選択されたものでなる、
装置。
4. The apparatus of claim 3, wherein the anode and the cathode are Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni, Cu, Cd, Sn, PB, Zn, Hg, and Consisting of a group of its alloys,
apparatus.
めっき液中の金属イオン濃度を調整するステップを含むめっき方法であって、
前記ステップは、
アノードとカソードとを、前記めっき液中に存在させ、
前記カソードは、水素過電圧が、前記アノードを構成する金属材料よりも低い金属材料で構成し、
前記アノードと、前記カソードとの間に直流電源から直流電圧を印加する、
工程を含む、めっき方法。
A plating method including a step of adjusting a metal ion concentration in a plating solution,
The step includes
An anode and a cathode are present in the plating solution;
The cathode is made of a metal material whose hydrogen overvoltage is lower than the metal material constituting the anode,
A DC voltage is applied from a DC power source between the anode and the cathode.
A plating method including a process.
請求項5に記載されためっき方法であって、前記アノード及び前記カソードは、Pt、Pd、Ru、Rh、Au、Fe、Co、Ag、Ni、Cu、Cd、Sn、PB、Zn、Hg、及び、その合金のグループから選択されたものでなる、めっき方法。   6. The plating method according to claim 5, wherein the anode and the cathode are Pt, Pd, Ru, Rh, Au, Fe, Co, Ag, Ni, Cu, Cd, Sn, PB, Zn, Hg, And a plating method comprising a group selected from the group of the alloys. 請求項5又は6に記載されためっき方法であって、前記ステップは、少なくとも一回のめっき処理工程を経ためっき液に対して実行される、めっき方法。   The plating method according to claim 5 or 6, wherein the step is performed on a plating solution that has undergone at least one plating process. 請求項7に記載されためっき方法であって、前記めっき処理工程は、水洗処理が実行された後に行われる、めっき方法。   It is a plating method described in Claim 7, Comprising: The said plating process process is a plating method performed after a water-washing process is performed. 請求項5乃至8の何れかに記載されためっき方法であって、バレルめっき工程である、めっき方法。   The plating method according to claim 5, wherein the plating method is a barrel plating step.
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