JP2008266670A - Electroplating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気めっき装置に関する。特に、本発明は、プリント回路のように、緻密なめっき層が要求される回路用微細配線加工の分野に関するものであるが、他に、各種めっきや金属板の化成処理、電池など他の分野にも応用が可能である。 The present invention relates to an electroplating apparatus. In particular, the present invention relates to the field of fine circuit processing for circuits where a dense plating layer is required, such as a printed circuit, but in addition to other fields such as various plating and chemical conversion treatment of metal plates, batteries, etc. Application is also possible.
近年、フレキシブルプリント回路(以下FPCという)等のプリント回路の製造においては、ますます超微細な配線加工が要求されている。プリント回路には、深い穴やチャネルの他に、特にスルーホールと呼ばれる貫通孔が存在する。しかし、電気銅めっきなどで電気回路を形成しようとすると、大きな電流により短時間でめっきするため、めっき皮膜は、主として基板表面にのみ形成され、スルーホール内部には形成され難かった。 In recent years, in the manufacture of printed circuits such as flexible printed circuits (hereinafter referred to as FPC), ultrafine wiring processing is increasingly required. In the printed circuit, in addition to deep holes and channels, there are through holes called through holes. However, when an electric circuit is formed by electrolytic copper plating or the like, plating is performed in a short time with a large current, so that the plating film is mainly formed only on the surface of the substrate and is difficult to form inside the through hole.
さらに、従来から、生産性の観点より、めっきスピードの高速化(以下高速めっきともいう)が求められているが、めっきスピードを高速化するにつれて、スルーホール内部のめっき形成が一層悪くなるという問題があった。 Furthermore, from the viewpoint of productivity, it has been conventionally required to increase the plating speed (hereinafter also referred to as high-speed plating), but as the plating speed is increased, the plating formation inside the through hole becomes worse. was there.
また、電気めっきにおいては、めっき基板の周辺部に電流が集中する傾向にあるために、めっき基板の中央部に比べて周辺部のめっき層の厚みが厚くなる不均一めっきや周辺部に焦げめっきが発生し易かった。 Also, in electroplating, current tends to concentrate on the periphery of the plated substrate, so the thickness of the plating layer on the periphery is thicker than that on the center of the plated substrate, and the plating is burnt on the periphery. It was easy to occur.
前記スルーホール内部のめっきの形成を向上させる方法として、例えば、ポンプでめっき液の噴流を起こし、この噴流をスルーホール内部に導くことにより、スルーホール内部のめっき形成を改善する方法(特許文献1)や、アノードとカソードの間に超音波素子を設けて超音波を発生させ、スルーホール内部にキャビテイを形成し、銅イオンの拡散を助勢することで、スルーホール内部のめっき形成を改善する方法(特許文献2)等が提案されている。
As a method for improving the formation of the plating inside the through hole, for example, a method of improving the plating formation inside the through hole by causing a jet of a plating solution by a pump and guiding the jet into the through hole (
しかし、図3にその一例を示す、特許文献1に記載のポンプでめっき液の噴流を起こす方法には、以下のような問題があった。
即ち、図3において、めっき基板としてのカソード1は、スルーホール2を有しており、カソード枠8に固定されている。ポンプ(図示せず)で加圧されためっき液は、パイプ10から放出される。しかし、パイプ10の口径が小さい場合は、図3(A)に示すように、噴流液の流れは、矢印で示すように、カソード1に対して均一な流れとはならない。一方、パイプ10の口径が大きい場合は、図3(B)に示すように、カソード1の中央部分に大きな押圧がかかり、特にFPC基板に対するめっきにおいては、図示のようにカソード1(即ち、めっき基板)が撓む恐れがある。
さらに、ポンプでめっき液の噴流を起こす方法は、数百ミクロン以上の大きな口径を有するスルーホールに対しては効果があるが、プリント回路のような微細なスルーホールに対しては、液流束が拡散するために、効果が認められない問題があった。
However, the method of causing the plating solution to flow with the pump described in
That is, in FIG. 3, the
Furthermore, the method of generating a plating solution jet with a pump is effective for a through hole having a large diameter of several hundred microns or more, but for a minute through hole such as a printed circuit, the liquid flux Because of the diffusion, there was a problem that the effect was not recognized.
また、特許文献2に示された超音波によりスルーホール内部にキャビテイを発生させる方法においては、高速めっきを行う際、基板周辺部への電流の集中を回避することを目的として、アノードとカソードの間に多数の孔を有する板(以下電流分散用遮蔽板という)を配置して、電位分布の均一化を図る。しかし、この電流分散用遮蔽板により超音波の伝達が阻害され、スルーホールにまでキャビテイを発生させることが困難となるため、スルーホールの内部まで充分にめっきするには有効な方法とは言えない。また、高速めっきの場合、アノードとカソードの間に、電流分散用遮蔽板を配置するだけでは、不均一めっきや焦げめっきの発生を必ずしも十分に抑制することができなかった。
本発明は、前記の事情に鑑み、高速めっきにおいても、プリント回路のような微細なスルーホールの内部にも十分にめっきを施すことができると同時に、不均一めっきや焦げめっきの発生を抑制することが可能な、電気めっき装置を提供することを、その課題とする。 In view of the above-described circumstances, the present invention can sufficiently plate the inside of a fine through hole such as a printed circuit even in high-speed plating, and at the same time, suppresses the occurrence of non-uniform plating and charring plating. It is an object of the present invention to provide an electroplating apparatus that can be used.
本発明者は、鋭意研究の結果、アノードとカソードの間に板状ブレードおよび電流分散用遮蔽板を配置し、さらに板状ブレードを、カソードと平行に往復運動させて、めっき液にカソード方向の流速を与えることのできる電気めっき装置を用いることにより、高速めっきであっても、微細なスルーホール内部にも十分なめっきを施すことができ、さらに不均一めっきや焦げめっきの発生を防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
以下、各請求項の発明について説明する。
As a result of diligent research, the present inventor has arranged a plate-like blade and a current dispersion shielding plate between the anode and the cathode, and further moved the plate-like blade back and forth in parallel with the cathode to cause the plating solution to move toward the cathode. By using an electroplating device that can provide a flow rate, even within high-speed plating, it is possible to perform sufficient plating even inside fine through-holes, and to prevent the occurrence of non-uniform plating and scorching plating. The headline and the present invention were completed.
Hereinafter, the invention of each claim will be described.
請求項1に記載の発明は、
めっき液貯蔵槽の内部に、アノードおよびカソードが配置され、
前記アノードと前記カソードの間に電流分散用遮蔽板が配置され、
前記カソードと前記電流分散用遮蔽板の間に、板状ブレードが配置されており、さらに、
前記板状ブレードを、前記カソードに対して略平行に往復運動させる運動機構を備えると共に、
前記板状ブレードが前記往復運動することにより、前記めっき液に前記カソード方向の流速を与えるように、前記板状ブレードが前記カソードに対して傾斜して配置されていることを特徴とする電気めっき装置である。
The invention described in
An anode and a cathode are disposed inside the plating solution storage tank,
A current distribution shielding plate is disposed between the anode and the cathode,
A plate-like blade is disposed between the cathode and the current distribution shielding plate, and
A reciprocating mechanism for reciprocating the plate blade in parallel with the cathode;
The electroplating is characterized in that the plate blade is disposed to be inclined with respect to the cathode so that the plate blade reciprocates to give the plating solution a flow velocity in the cathode direction. Device.
本請求項の発明においては、傾斜を持たせた板状ブレードを、カソードに対して平行に往復運動させることにより、めっき液にカソード方向への流速を繰り返し起こさせ、微細なスルーホール内部にまでめっき液を浸透させるため、スルーホールの内部にも十分なめっきを施すことができる。 In the invention of this claim, the plate-like blade having an inclination is reciprocated in parallel with the cathode, thereby repeatedly causing the plating solution to flow in the direction of the cathode to the inside of the minute through hole. Since the plating solution is permeated, sufficient plating can be applied to the inside of the through hole.
本発明はさらに、板状ブレードが、電流分散用遮蔽板とカソードとの間に配置されているので、超音波を用いる従来技術と異なり、電流分散用遮蔽板を併用しても、微細なスルーホール内部にまで十分にめっきできるという効果が損われることがない。
そして、電流分散用遮蔽板と併用することによって、電流の分布が均一になるため、カソード(めっき基板)のいずれに位置するスルーホールに対しても、均一に、十分なめっきを施すことができる。
In the present invention, since the plate-like blade is disposed between the current dispersion shielding plate and the cathode, even if the current dispersion shielding plate is used together, unlike the conventional technique using ultrasonic waves, a fine through-hole is provided. The effect of being able to sufficiently plate up the inside of the hole is not impaired.
In addition, since the current distribution becomes uniform by using it together with the current dispersion shielding plate, sufficient plating can be uniformly applied to any through hole located in any of the cathodes (plating substrates). .
さらに、めっき液にカソード方向の流速を与えることにより、不均一めっきや焦げめっきの発生をより低減できることが判った。そのため、本発明によれば単に電流分散用遮蔽板を用いた場合に比べて、高速めっきにおいても一層不均一めっきや焦げめっきの発生を抑制することができる。 Furthermore, it has been found that the occurrence of non-uniform plating and scorching plating can be further reduced by applying a cathode flow rate to the plating solution. Therefore, according to the present invention, it is possible to further suppress the occurrence of non-uniform plating and scorch plating even in high-speed plating, as compared with the case where a current dispersion shielding plate is simply used.
なお、本請求項の発明においては、板状ブレードをカソードに対して略平行に往復運動させる限り、往復運動の方向は、上下方向、水平方向、斜め方向のいずれの方向であってもよく、特に限定されないが、板状ブレードを往復運動させるための運動機構の配置および板状ブレードが移動する際のスペースの確保が容易であるところから、水平方向が好ましい。 In the invention of this claim, as long as the plate blade is reciprocated substantially parallel to the cathode, the reciprocating direction may be any of the vertical direction, the horizontal direction, and the oblique direction, Although not particularly limited, the horizontal direction is preferable because it is easy to arrange a motion mechanism for reciprocating the plate blade and to secure a space when the plate blade moves.
また、板状ブレードのカソードに対する傾斜は、具体的には、前記めっき液に前記カソード方向の流速を与えるような向きであればよく、前記往復運動の方向に応じて適宜決定され、特に限定されない。 In addition, the inclination of the plate blade with respect to the cathode may be any direction as long as it gives a flow rate in the cathode direction to the plating solution, is appropriately determined according to the reciprocating direction, and is not particularly limited. .
さらに、板状ブレードの形状および枚数、板状ブレードとめっき基板との間隔等は特に限定されず、めっき基板の大きさ等に応じて適宜決定される。
例えば、形状に関しては、めっき液に均一な流速を与えるためには、平板状であって矩形が好ましい。また、枚数に関しては、めっき液全体に均一な流速を与えるためには、複数枚であることが好ましい。
Further, the shape and number of the plate blades, the interval between the plate blades and the plating substrate, and the like are not particularly limited, and are appropriately determined according to the size of the plating substrate.
For example, regarding the shape, in order to give a uniform flow rate to the plating solution, a flat plate shape and a rectangular shape are preferable. Further, regarding the number of sheets, in order to give a uniform flow rate to the entire plating solution, a plurality of sheets are preferable.
板状ブレードを複数枚配置する場合には、形状、サイズ、カソードとの間隔およびカソードに対する傾斜の角度および向きを同一とし、さらに同時に同一速度で往復運動させると、めっき液に均一な流速を与えることができるので好ましい。このとき、例えば、各板状ブレードの両端を、共通の支持棹で固定、連結しておくと、容易に、複数枚の板状ブレードを同時に同一速度で往復運動させることができ好ましい。 When a plurality of plate blades are arranged, if the shape, size, distance from the cathode and the angle and direction of the inclination with respect to the cathode are the same, and the reciprocating motion is simultaneously performed at the same speed, a uniform flow rate is given to the plating solution This is preferable. At this time, for example, if both ends of each plate blade are fixed and connected with a common support rod, a plurality of plate blades can be easily reciprocated simultaneously at the same speed.
めっき液に与える流速は、板状ブレードが往復運動する速度、および板状ブレードのカソードに対する傾斜の角度および向き等を考慮して、適宜決定することができる。 The flow rate applied to the plating solution can be appropriately determined in consideration of the speed at which the plate blade reciprocates, the angle and direction of inclination of the plate blade with respect to the cathode, and the like.
板状ブレードの配置の一例を、図2に示す。図2は、後述する本発明の実施例を説明するための模式図である。図2においては、カソード1の両側に、各3枚、合計6枚の板状ブレード7が、カソード1に対して45度の角度で配置されており、双方向の矢印で示す方向に往復運動をする。
An example of the arrangement of the plate blades is shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an embodiment of the present invention to be described later. In FIG. 2, a total of six plate-
請求項2に記載の発明は、前記の電気めっき装置であって、
前記板状ブレード、前記電流分散用遮蔽板、および前記アノードが、前記カソードを挟んで両側に配置されていることを特徴とする電気めっき装置である。
Invention of
The electroplating apparatus is characterized in that the plate blade, the current dispersion shielding plate, and the anode are disposed on both sides of the cathode.
本請求項の発明においては、カソードを挟んで両側に配置された板状ブレードを往復運動させて、カソードの両面から液流を当てることになるため、カソードの面に一方向からの大きな力がかかることがなく、カソードにおける撓みの発生を防ぐことができる。さらに、スルーホールに対して両側から液流を当てるため、より効果的に、スルーホールの内部にめっき液を浸透させることができる。 In the present invention, the plate-like blades arranged on both sides of the cathode are reciprocated so that the liquid flow is applied from both sides of the cathode, so that a large force from one direction is applied to the cathode surface. This does not occur, and the occurrence of bending in the cathode can be prevented. Furthermore, since the liquid flow is applied to the through hole from both sides, the plating solution can be more effectively penetrated into the through hole.
請求項3に記載の発明は、前記の電気めっき装置であって、
前記板状ブレード、前記電流分散用遮蔽板、および前記アノードが、前記カソードを挟んで対称の位置に配置されると共に、前記板状ブレード同士が、互いに平行に配置されていることを特徴とする電気めっき装置である。
Invention of
The plate blade, the current distribution shielding plate, and the anode are arranged at symmetrical positions with the cathode interposed therebetween, and the plate blades are arranged in parallel to each other. Electroplating equipment.
本請求項の発明においては、カソードを挟んで対称の位置に配置された板状ブレードを、互いに平行に配置し、往復運動させて、カソードの両面から略均一な液流を当てることになるため、カソードにおける撓みの発生をより効果的に防ぐことができる。
さらに、スルーホールの内部にめっき液を浸透させる効果が一層顕著である。
In the present invention, the plate-like blades arranged at symmetrical positions with the cathode interposed therebetween are arranged in parallel with each other and reciprocated to apply a substantially uniform liquid flow from both sides of the cathode. The occurrence of bending at the cathode can be prevented more effectively.
Furthermore, the effect of penetrating the plating solution into the through hole is more remarkable.
なお、両側の各板状ブレードの往復運動を、同期させると、カソードの両側の液流が、互いに対称になり、カソードにおける撓みの発生を、さらに効果的に防ぐことができるため好ましい。 Note that it is preferable to synchronize the reciprocating motions of the plate blades on both sides, since the liquid flows on both sides of the cathode are symmetrical with each other, and the occurrence of bending at the cathode can be more effectively prevented.
請求項4に記載の発明は、前記の電気めっき装置であって、
前記板状ブレードが、前記カソードに対して45度の角度に配置されていることを特徴とする電気めっき装置である。
Invention of Claim 4 is the said electroplating apparatus, Comprising:
The electroplating apparatus is characterized in that the plate blade is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the cathode.
本請求項の発明においては、板状ブレードの取り付け角度を45度と規定しているため、カソード面と平行に往復運動を行うことにより、カソード面に対して直角の液流とすることができ好ましい。 In the invention of this claim, since the mounting angle of the plate blade is defined as 45 degrees, a liquid flow perpendicular to the cathode surface can be obtained by reciprocating in parallel with the cathode surface. preferable.
本発明に係る電気めっき装置を用いることにより、高速めっきであっても、微細なスルーホール内部にも十分なめっきを施すことができ、さらに不均一めっきや焦げめっきの発生を防止できる。 By using the electroplating apparatus according to the present invention, even in high-speed plating, sufficient plating can be performed even inside the fine through-hole, and generation of non-uniform plating and scorching plating can be prevented.
以下、本発明を実施するための最良の形態につき、図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Various modifications can be made to the following embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.
図1は、本発明の実施例の電気めっき装置の概略の断面図である。図1において、めっき槽5の中央にカソード1を置き、両側の槽壁面近くにアノード3を配置している。さらに、カソード1とアノード3の間に、無数の孔を持った電流分散用遮蔽板6を配置して、電流分散用遮蔽板6とカソード1の間に板状ブレード7を設ける。また、カソード1は、カソード枠8で固定されており、めっき槽5内のめっき液4に、前記の全てのものが、浸漬して設置されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an electroplating apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
作用について、図2にて説明する。図2は、本発明の実施例を説明するための模式図であり、めっき装置を上から見た図である。なお、図2はあくまで、模式図であり、アノード3、電流分散用遮蔽板6、板状ブレード7、カソード1相互の間隔は、図1と一致させてはいない。
めっき基板であるカソード1には、カソード枠8を介して、負の電荷を与え、アノード3側には、正の電荷を与えることにより、カソード1にめっき処理が施される。
The operation will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view for explaining an embodiment of the present invention, and is a view of the plating apparatus as viewed from above. Note that FIG. 2 is a schematic diagram only, and the intervals among the
The
金属イオンは、アノード3から液中に放出された後、電流分散用遮蔽板6の多数の孔で整流され、電位分布の均一化がなされる。この後、カソード1において、金属が析出してめっきされる。しかし、カソード1が微細なスルーホール2を有する場合には、スルーホール2の内部まで均一にめっきされ難いので、電流分散用遮蔽板6とカソード1の間に板状ブレード7が配置されている。
図2に示した例では、カソード1の両側に各々3枚の板状ブレード7が配置され、この3枚の板状ブレード7の上端および下端はそれぞれ共通の連結棹(図示せず)に固定されている。
After the metal ions are released from the
In the example shown in FIG. 2, three
図2に示すように、めっき装置を上からみたときに、板状ブレード7にはカソード1に対して45度の角度が設けられ、カソード1の両側に配置した各々3枚の板状ブレード7をカソード1に平行な水平方向(図の双方向の矢印で示した方向)に往復運動させることにより、矢印で示したようにめっき液に対してカソード1方向への流速を繰り返し与える。前記のように、各々3枚の板状ブレードは共通の連結棹に固定されており、互いに同一速度で往復運動するので、めっき液に、カソード1に対し対称で均一な流速を与えることができる。
As shown in FIG. 2, when the plating apparatus is viewed from above, the
板状ブレード7の往復運動により、カソード1に対し、均一かつ略直角の液流となるため、液流が分散することなく、スルーホール2の内部にまで均一にめっき液を浸透させることができる。
Due to the reciprocating motion of the plate-
幅30mm、ストローク150mmの板状ブレード7(2枚)をカソード1に対して45度の角度で、図2に示すように配置して、200μmのスルーホール2を有するめっき基板(カソード1、大きさ:300×500×1mm)に対して、電流密度を3A/dm2として、さらに、めっき液の流速を10km/hとなるよう板状ブレード7の往復運動の速度を調節して、めっき処理を実施した。処理終了後、スルーホール2の周りの断面を観察して、めっき状態を確認した。膜厚分布は8.0±1.9μmであり、スルーホール内部まで均一にめっきが施されていた。
A plate-like blade (
1 カソード
2 スルーホール
3 アノード
4 めっき液
5 めっき槽
6 電流分散用遮蔽板
7 板状ブレード
8 カソード枠
10 液流パイプ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アノードと前記カソードの間に電流分散用遮蔽板が配置され、
前記カソードと前記電流分散用遮蔽板の間に、板状ブレードが配置されており、さらに、
前記板状ブレードを、前記カソードに対して略平行に往復運動させる運動機構を備えると共に、
前記板状ブレードが前記往復運動することにより、前記めっき液に前記カソード方向の流速を与えるように、前記板状ブレードが前記カソードに対して傾斜して配置されていることを特徴とする電気めっき装置。 An anode and a cathode are disposed inside the plating solution storage tank,
A current distribution shielding plate is disposed between the anode and the cathode,
A plate-like blade is disposed between the cathode and the current distribution shielding plate, and
A reciprocating mechanism for reciprocating the plate blade in parallel with the cathode;
The electroplating is characterized in that the plate blade is disposed to be inclined with respect to the cathode so that the plate blade reciprocates to give the plating solution a flow velocity in the cathode direction. apparatus.
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