JP2008174794A - プリント配線板のめっき前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解処理によりめっき前処理を行う場合に、被処理材と給電部とを接触させることなく被処理材に給電し得るめっき前処理方法を提供すること。
【解決手段】プリント配線板製造工程で、被処理材３を水平または垂直に搬送しつつ陽極１および陰極２を有する電極の対を用いて連続的に処理するめっき前処理工程において、処理槽４内に、１以上の前記電極の対を配置し、前記電極と前記被処理材との距離を前記陰極と前記陽極との間の距離の１／４以下とし、前記電極の対間に直流電流を流すことにより、前記被処理材に電極を直接接触することなく、前記被処理材を電解処理することを特徴とするめっき前処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法に係わり、とくにめっき工程の前処理方法に関するものである。

通常、被処理材の表面は有機物あるいは酸化物により汚染されており、このままでは正常なめっき処理はできない。したがって、めっき処理に先立って前処理によりこれらの汚染を除去する必要がある。取り除くべき汚染物質により、その処理は脱脂および/または酸洗と分かれるが、その手法は、大別して薬剤に浸漬処理する方法と電解処理による方法とがある。

このうち、薬剤に浸漬処理する方法は、単に被処理材を薬液と接触させるだけでよく、装置構造は単純である。しかし、処理の効果を化学反応に依っているため、薬剤濃度および添加剤濃度の厳密な管理が必要であり、使用する薬剤は電解処理と比較すると高価である。また、化学反応であるが故に、処理温度、処理時間の変動により仕上がりおよび前処理の効果が異なり、品質的に安定しないことがある。

さらに、経時変化により、使用している薬剤の有効成分が消耗するのみでなく、反応生成物あるいは変質物が蓄積されるため、単純に薬剤濃度を制御しても十分な処理効果が得られないことがある。このような場合、高価な薬剤を定期更新する必要があり、コストアップの要因となっている。

一方、電解処理による方法は、単純な薬剤でよく安価である。また、薬剤濃度、処理温度の変動による製品仕上がりへの影響は小さく、電流値および処理時間の管理のみで安定した処理ができる。

この電解処理では、装置の構造および被処理材を、被処理材に通電を行うための構成とする。被処理材に通電するためには、被処理材と電極とを接触させる必要がある。そこで、電極をブラシ状、リング状あるいはロール状に加工して給電部を設け、被処理材の特定部あるいは全面と接触できるようにしている（特許文献１参照）。
特開2000-199096号公報 特開2006-291244号公報

しかしながら、被処理材と給電部との接触により、被処理材に引っかき疵、打疵等の損傷を与えることがある程度生じる。また、この損傷の程度を軽くするために、被処理材と給電部とが接触する荷重を軽減する方法があるが、反面、通電不良を誘発し、スパークにより被処理材を損傷させるという不具合もある。

このように、処理および管理の容易さから電解処理を採用することが望まれている。ただし、通電目的で給電部と被処理材とを接触させることによる不具合を防止することが必要である。

被処理材にも、給電のための工夫が必要である。被処理材内の処理部位に給電するには、被処理材に付加的配線パターンを形成している。しかし、付加的配線パターンを形成することはコストアップの要因となるし、配線の複雑化は製品の歩留まりを低下させる。

さらに、配線パターンの微細化に伴って回路配線パターン用のスペースを確保するために通電用配線パターンを設けることも敬遠され、この結果、めっき処理が無電解仕様となりつつある。この場合、当然ながら、その前処理に接触通電による電解処理法を適用できない（特許文献２参照）、という問題がある。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、電解処理によりめっき前処理を行う場合に、被処理材と給電部とを接触させることなく被処理材に給電し得るめっき前処理方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
プリント配線板の製造工程で、被処理材を水平または垂直に搬送しつつ陽極および陰極を有する電極の対を用いて連続的に処理するめっき前処理方法において、
処理槽内に、１以上の前記電極の対を配置し、
前記電極と前記被処理材との距離を前記陰極と前記陽極との間の距離の１／４以下とし、
前記電極の対間に直流電流を流すことにより、前記被処理材に前記電極を直接接触することなく、前記被処理材を電解処理する
ことを特徴とするめっき前処理方法、
を提供するものである。

本発明によれば、連続的に電解処理を行うに当り、被処理材を給電のための治具に接触させることなく給電できるため、表面疵の問題を回避できる。また、被処理材への給電を要しないため、被処理材の通電用配線パターンの有無等は問題とならず、無電解仕様の被処理材でも電解処理が可能である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明を適用した前処理層の断面構成例を示している。この図1に示すように、電極１，２は、被処理材３の片側の面（表面あるいは裏面）で＋極、−極の対となるように設置される。図１では、前処理層４を垂直方向に切断した断面として示しており、上下に配された２対の電極１，２の間に被処理材３を通すこととし、前処理槽４の両端に配されたダムロール５間で被処理材３が電解液６の中を搬送される。

そして、被処理材３の両面を同時に処理するため、それぞれの面で電極１，２の対となるように設置されている。このとき、被処理材３の表、裏面における対応する位置が対向する電極の極性は同一にする必要があり、同極性の電極１，１または２，２間に被処理材３が挟まれるように、電極１，２が配置される。

図２は、このように電極１，２を配置した状態で電圧を印加した場合の電流の流れを示している。電流は、＋極１から−極２に流れるが、電解液（図示せず）のみを通り被処理材３には流れない経路Ａと被処理材３を介して流れる経路Ｂとに別れる。

この両経路Ａ，Ｂでの電流分配率は、電極１，２間の距離、電極１，２と被処理材３との距離の大小等により異なる。被処理材３の電解処理として有効となるのは経路Ｂを流れる電流であり、経路Ａを流れる電流値が小さいほど効率が良い。

図３に示すように、各電極間の電気抵抗をＲ１,Ｒ２，Ｒ_Ｍ とすると、経路Ａの電気抵抗はＲ１、経路Ｂでは２×Ｒ２＋Ｒ_Ｍ となる。ここで、金属の電気抵抗は、溶液の電気抵抗に比較して十分に小さく無視できる値であるから、経路Ｂの電気抵抗は２×Ｒ２としてよい。

抵抗Ｒ１,Ｒ２は、ともに電流が同じ電解液を流れる際の電気抵抗値であるから、この値は極間距離に比例する。流れる電流値は、電気抵抗の逆数に比例するので、電流分配率は、経路Ａ：経路Ｂ＝２×Ｒ２:Ｒ１となる。

つまり、電極１，２と被処理材３との距離を短くし、陽極１と陰極２との間の距離を長くすることで、被処理材３に流れる電流の分配率を大きくできる。このことは、電解液の種類によらず、単に電極１，２の配置により電流の分配率が決まることを示している。

通常、流す電流の２／３を電解処理に使用したいので、電極１，２と被処理材３との距離は、陽極１と陰極２との間の距離の１／４以下に設定する。１／３の電流は電解液を流れて電解液の抵抗により電解液自体が発熱するが、この熱は電解液の保温に使用することができ、無駄に消費されることはない。

しかし、電解液を流れる電流値が大きくなると、電解液の処理温度および特性にもよるが、電解液の昇温により冷却装置が必要となることがある。このため、電極１，２と被処理材３との距離を、陽極１と陰極２との間の距離の１／５以下とすることが望ましい。装置の配置上、これらの距離を達成できない場合は、陽極１と陰極２との間に邪魔板（図示せず）を設置することもできる。

電極１，２の対間に流す電流は、直流を使用する。当然ながら、交流やパルス波等の交番波を使用できるが、本発明では陽極処理と陰極処理とを明確に分離するため、直流のみを使用する。これは、本発明によるめっき前処理では、薬剤との反応よりも陽極反応あるいは陰極反応で発生する酸素あるいは水素による処理効果が主体となっているためである。

以上述べてきた方法により、被処理材３に直接給電することなく、被処理材３を電解処理することが可能となる。

前処理として主に脱脂を行いたい場合は、電解液として苛性ソーダ、炭酸塩もしくは珪酸塩、またはこれらの混合薬剤を使用する。基本的には、陽極反応により発生する酸素により被処理材３の表面に付着する有機物を酸化分解する手法であり、電解液を塩基性にする。つまり、溶液の水酸基濃度を高め、酸素が発生し易くする。

しかし、使用する薬剤と被処理材３との反応は避けなければならない。そこで、苛性ソーダ、炭酸塩もしくは珪酸塩またはこれらの混合薬剤を使用するが、同じ考え方で他の薬剤も使用できる。

前処理として表面の酸化物を除去したい場合は、硫酸を主体とする電解液を選ぶ。プリント配線板では、被めっき材の金属種は銅である。したがって、硝酸系の薬剤は使用できない。また塩酸系の薬剤は、本発明では陽極処理と陰極処理とは対で起るため、陽極反応による塩素ガスにより、被処理材３の変色や装置の腐食の問題が発生する。

本発明による処理は、陰極反応によって発生する水素による還元を基本としている。また銅は、陽極反応により表面に酸化物を生成する。これらのことより、処理の最終段階で被処理材３が陰極２となるように、電極配置および極性を決める。両面処理する場合に、表裏面の電極の極性を同一にするのは、この理由による。

被処理材３は、リール状であれば問題なく本発明の方法で処理できる。また、シート状であっても搬送が行える状態であれば、給電ロール、給電ブラシ等を必要としないため、本発明の方法で処理ができる。

他の実施形態

本発明では定電流を用いたが、槽構造により電流の分配率が決まるので、定電圧制御を行っても処理が可能である。

本発明は、めっき前処理に関するものであり、次工程のめっき処理の種類を問わない。実施形態として示す以外でも、例えば電解半田めっき、電解錫-銅めっき、電解銀めっき、無電解銀めっき、銅めっきにも適用できる。さらに、その他の処理、例えばエッチングによるパターニング、黒化処理等の前処理にも適用できる。

被処理材の処理例

次に、本発明の上記実施形態を適用して被処理材３を前処理した結果を、処理例１ないし３として以下に示す。

処理例１

本発明の方法により、片面プリント配線板のめっき工程でシート状プリント配線板に電解錫めっきするに当り、電解脱脂による前処理を行った。電解液は、苛性ソーダ：４g/L、炭酸ナトリウム４g/L、オルソ珪酸ソーダ２g/Lの混合溶液を用いた。電解液の温度は、45±3℃に設定した。

陽極・陰極ともに白金めっきを施したＴｉ電極を使用し、陽極１と陰極２との間の距離を250mm、電極１，２と被処理材３との距離を50mmとした。各電極１，２の長さは、300mmとした。処理時間は、陽極、陰極２とも30秒（各電極を通過する時間）になるように搬送速度を調整した。両電極１，２間に、32Ａの直流電流を流した。

各電極１，２の下を被処理材３が通過する過程で、銅表面よりガスの発生が認められた。また処理後の被処理材３の表面の濡れ性は良く、次工程の電解錫めっき後に脱脂不良による「めっき不のり」は観察されなかった。

処理例２

リール状両面プリント配線板の表面処理として連続電解金めっき処理を行うに当り、本発明の方法による電解酸洗を行った。電解液は、5％硫酸溶液を用いた。電解液の温度は、25±5℃に設定した。処理例１と同一の槽構造の電解槽にて処理を行った。処理時間は、陰極・陽極とも30秒（各電極を通過する時間）になるように搬送速度を調整した。片面当りの電流値を53Ａとし、表裏で106Ａの直流を流した。

前処理槽を通過後のプリント配線板表面の銅は金属光沢を呈しており、十分な電解酸洗が行われたことを示している。また電解金めっきの後に、金のくもり、表面むら等の不具合はなかった。また、めっき密着性も問題なかった。さらに、疵による外観不良がなく製品歩留まりが向上した。

処理例３

シート状プリント配線板に無電解金めっきするに当り、前処理として本発明の方法による電解脱脂、それに引き続き電解酸洗を行った。電解脱脂では、苛性ソーダ：２g/L、オルソ珪酸ソーダ5g/Lの混合溶液を用い、温度45±3℃で制御した。処理例１と同一の槽構造の電解槽にて処理を行った。

処理時間も処理例１と同様に、陰極・陽極とも30秒（各電極を通過する時間）になるように搬送速度を調整した。電極間に、32Ａの直流電流を流した。電解酸洗は、処理例２と同様に5％硫酸溶液を用い、電解液の温度は25±5℃に設定した。処理例１と同一の槽構造の電解槽にて、処理を行った。処理時間は、陰極・陽極とも30秒（各電極を通過する時間）になるように搬送速度を調整した。電解電流は、32Ａとした。

無電解金めっきの仕上がりは良く、くもりその他の問題はなかった。また、疵による外観不良の問題もなかった。

本発明の一実施例による前処理槽の断面図。 図1に示した前処理槽内における電流の流れ方の説明図。 図１に示した前処理槽内各部の電気抵抗の説明図。

符号の説明

１：陽極
２：陰極
３：被処理材
４：前処理槽
５：ダムロール
６：電解液
Ａ：電解液内を流れる電流
Ｂ：被処理材３を介して流れる電流
Ｒ１：陽極１と陰極２との間の電気抵抗
Ｒ２：電極１，２と被処理材３との間の電気抵抗
Ｒ_Ｍ ：金属の電気抵抗

Claims (5)

1. プリント配線板の製造工程で、被処理材を水平または垂直に搬送しつつ陽極および陰極を有する電極の対を用いて連続的に処理するめっき前処理方法において、
   処理槽内に、１以上の前記電極の対を配置し、
   前記電極と前記被処理材との距離を前記陰極と前記陽極との間の距離の１／４以下とし、
   前記電極の対間に直流電流を流すことにより、前記被処理材に前記電極を直接接触することなく、前記被処理材を電解処理する
   ことを特徴とするめっき前処理方法。
2. 前記電極と前記被処理材との距離を、前記陰極と前記陽極との間の距離の１／５以下としたことを特徴とする請求項１に記載のめっき前処理方法。
3. 用いる電解液が、苛性ソーダ、炭酸塩もしくは珪酸塩またはこれらの混合薬剤を主体とする成分よりなることを特徴とする請求項１に記載のめっき前処理方法。
4. 用いる電解液が、硫酸を主体とする成分よりなり、処理の最終段階で被処理材が還元状態となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のめっき前処理方法。
5. 被処理材がリール状あるいはシート状であって、この被処理材を連続的に処理することを特徴とする請求項１に記載のめっき前処理方法。

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