JP2008285696A - レーザめっき装置およびめっき部材 - Google Patents

Abstract

【課題】被めっき材上の微小領域を高位置精度で部分めっきすることが可能なレーザめっき装置およびこのレーザめっき装置によりめっきされためっき部材を提供すること。
【解決手段】被めっき材８０にめっき液を接触させるめっき槽１２と、めっき液中を通過する被めっき材８０にレーザ照射して被めっき材８０上にめっき金属を析出させるレーザ発振器１４と、被めっき材８０を搬送してめっき槽１２中のめっき液に通過させる搬送機器１６と、搬送される被めっき材８０の位置決め孔の位置を検出するための光電センサ１８と、レーザ光の光路上に配置されレーザ光を走査可能なガルバノミラー２２を有し光電センサ１８による位置決め孔の位置検出によりレーザ光を走査開始位置に走査復帰させるガルバノスキャナ２０とを備えたレーザめっき装置１０とする。また、レーザめっき装置１０により微細にスポットめっきされためっき部材とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザめっき装置およびめっき部材に関し、さらに詳しくは、コネクタ端子の接点部分などの微小領域へのめっき形成に好適に用いられるレーザめっき装置およびそのレーザめっき装置によりめっきされためっき部材に関するものである。

従来から、例えば、コネクタ、スイッチなどの接点部品や、リード材などの電気・電子部品は、電気的な接続信頼性や耐食性などを向上させるために、相手部材との接続箇所や端子部分に錫や貴金属などの金属めっきが施されている。

特に、より高い接続信頼性が求められる箇所には、金、パラジウム、銀などの貴金属やその合金からなる金属めっきが施されることがある。この場合、貴金属は価格が高いため、めっきを必要とする部分以外の部分にもめっきをすると、これらの部品の製造コストを高くすることになる。そのため、このような部品には、めっきを必要とする部分に選択的にめっきを施す部分めっきが施されている。

近年、電気・電子機器の小型化に伴い、電気・電子機器に用いられる接点部品や電気・電子部品なども小型化されてきており、これらの部品に施されるめっきの領域は微小領域になってきている。めっき領域が微小領域になると、めっきスポットの位置精度がより求められる。

例えば、電気接点部を内部に有するコネクタめす端子を製造しようとする場合、薄帯板材に硬質金めっきを微小スポットに部分めっきした後、プレス加工してキャリアフレームに多数の端子が並んだ連結体を形成する。このとき、めっきスポットを小さくするには、めっき後工程のプレス加工との位置ずれが生じないように、めっきスポットの位置精度を高める必要がある。

このような、被めっき材上の微小領域に位置精度良く部分めっきするめっき装置としては、例えば特許文献１に記載されるめっき装置がある。特許文献１には、被めっき材を通過させるホイール形ガイド手段と、被めっき材に所望の点状めっきを形成するための形状の流路を設けたエンドレスマスク手段とを有するめっき装置が開示されている。

このエンドレスマスク手段は、相互に独立し長手方向に相互に運動可能に結合されたマスク・セグメントを有しており、各マスク・セグメントは、被めっき材に形成された位置決め孔に係合するパイロットピンを有している。このパイロットピンを被めっき材の位置決め孔に係合させることにより、被めっき材のめっきスポットにマスク・セグメントを位置調整して、被めっき材上の微小領域に位置精度良く部分めっきをする。

特許第２６４５２０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるめっき装置では、マスク手段を用いるため、微小化されるめっきスポットに対応したマスクの形成に限界があり、めっきスポットの微小化には限界があった。また、加圧されためっき液をマスク開口部に流し込んでめっきをするため、めっき液流の回り込みが不均一になりやすいなどの点においても、めっきスポットの微小化には限界があった。

本発明が解決しようとする課題は、被めっき材上の微小領域を高位置精度で部分めっきすることが可能なレーザめっき装置およびこのレーザめっき装置によりめっきされためっき部材を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係るレーザめっき装置は、被めっき材のめっきする部分を位置決めする位置決め孔を有する被めっき材のめっきする部分にめっき液を接触させるめっき液接触手段と、前記めっき液に接触する前記被めっき材のめっきする部分に照射して前記被めっき材上にめっき金属を析出させるレーザ光を発生させるレーザ発振手段と、前記被めっき材を搬送して前記めっき液接触手段に通過させる被めっき材搬送手段と、前記被めっき材搬送手段により搬送される前記被めっき材の位置決め孔が予定位置にきたことを検出する位置検出手段と、前記レーザ光の光路上に配置され前記レーザ光を走査可能な可動ミラーを有し、前記めっき液中を搬送される被めっき材の同一のめっきする部分に前記レーザ光を追随走査させるとともに、前記位置検出手段による予定位置の検出により前記レーザ光を追随走査の開始した位置に走査復帰させるレーザ光走査手段と、を備えることを要旨とする。

この場合、前記位置検出手段としては、光電センサや画像処理装置を好適に示すことができる。

また、前記位置検出手段としては、前記被めっき材の位置決め孔に係合する係合部を有する回転手段と、前記回転手段に取付けたロータリーエンコーダとで構成されるものを好適に示すことができる。

このとき、前記位置検出手段による予定位置の検出と、前記レーザ光走査手段による前記レーザ光の追随走査を開始した位置への走査復帰との同期を電子制御で行なうことが望ましい。

また、本発明に係るレーザめっき装置は、被めっき材にめっき液を接触させるめっき液接触手段と、前記被めっき材の搬送と搬送停止とを繰り返す間欠搬送をして前記被めっき材を前記めっき液接触手段に通過させる被めっき材間欠搬送手段と、前記めっき液に接触する前記被めっき材に前記搬送停止しているときに照射して前記被めっき材上にめっき金属を析出させるレーザ光を発生させるレーザ発振手段と、前記レーザ発振手段のレーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定され昇降運動する昇降ピンを有し、前記昇降ピンを前記被めっき材に貫通させて前記レーザ発振手段による被めっき材へのレーザ照射位置を位置決めする位置決め手段と、を備えることを要旨とする。

この場合、前記被めっき材間欠搬送手段による被めっき材の間欠搬送と、前記位置決め手段による昇降ピンの昇降運動とを、カムなどの機械的結合か、電子制御で連動させると良い。

このとき、前記昇降ピンとしては、テーパ状の先端形状を有するパイロットピンを好適に示すことができる。そして、前記被めっき材には、めっきする部分を位置決めする位置決め孔があらかじめ形成されており、このパイロットピンは、前記被めっき材の前記位置決め孔に貫通されると良い。

また、前記昇降ピンとしては、前記被めっき材を穿孔可能な先端形状を有するものを好適に示すことができる。そして、この昇降ピンは、被めっき材に穿孔して貫通されると良い。

一方、本発明に係るめっき部材は、上記レーザめっき装置を用いて１以上の部分めっきが施されていることを要旨とする。

本発明に係るレーザめっき装置によれば、被めっき材搬送手段によりめっき液接触手段のめっき液中に被めっき材を搬送し、この被めっき材に追随してレーザ光走査手段によりレーザ光を走査し、被めっき材上の同一のめっきする部分を一定時間照射してめっきを形成する。このとき、レーザ光を照射した位置にめっきを形成するので、レーザ光の線束を微細に調整することにより、微小なめっきスポットを形成することができる。

また、位置検出手段により位置決め孔が予定位置にきたことを検出して、レーザ光が走査開始位置に復帰され、被めっき材上の次のめっきする部分への照射を開始するので、微小なめっきスポットを形成する位置を、高精度で、位置決め孔の位置を基準とする一定の相対位置にすることができる。これにより、被めっき材上の微小領域を高位置精度で部分めっきすることができる。

この場合、前記位置検出手段が光電センサまたは画像処理装置であれば、非接触で、高速かつ高精度に、位置決め孔の位置を検出することができる。このとき、被めっき材の搬送を連続的に行なうことが可能である。

また、前記位置検出手段が、被めっき材の位置決め孔に係合する係合部を有する回転手段と、この回転手段に取付けたロータリーエンコーダとで構成されていれば、高速かつ高精度に、位置決め孔の位置を検出することができる。このとき、被めっき材の搬送を連続的に行なうことが可能である。

そして、前記位置検出手段による予定位置の検出と、前記レーザ光走査手段による前記レーザ光の追随走査を開始した位置への走査復帰との同期を電子制御で行なうと、高速かつ高精度にこれらを同期させることができる。

また、本発明に係る他のレーザめっき装置によれば、被めっき材間欠搬送手段によりめっき液接触手段のめっき液中に被めっき材を間欠搬送し、搬送停止しているときにレーザ発振手段によりレーザ照射して、被めっき材上の微小領域に部分めっきをすることができる。このとき、搬送停止している被めっき材に位置決め手段の昇降ピンを貫通させて、レーザ発振手段による被めっき材へのレーザ照射位置を位置決めする。この昇降ピンは、レーザ発振手段のレーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定されて昇降運動するので、被めっき材上の一定の位置に高精度で微小なめっきをすることができる。

この場合、前記被めっき材間欠搬送手段による被めっき材の間欠搬送と、前記位置決め手段による昇降ピンの昇降運動とを、カムなどの機械的結合か、電子制御で連動させると、高速かつ高精度でレーザ照射位置を位置決めすることができる。

このとき、前記被めっき材にはめっきする部分を位置決めする位置決め孔があらかじめ形成されて、前記昇降ピンがテーパ状の先端形状を有するパイロットピンであれば、パイロットピンを被めっき材の位置決め孔に貫通させることにより、被めっき材上のレーザ照射位置を、位置決め孔に対して一定の相対位置に高精度で調整することができる。

また、前記昇降ピンが前記被めっき材を穿孔可能な先端形状を有していると、レーザ照射位置に対して一定の相対位置に位置決め孔を高精度で穿孔することができる。形成された位置決め孔は、めっき後に被めっき材をプレス加工などする際の位置決め孔に利用することができる。この場合、めっき工程前に位置決め孔を開ける工程が不要になり、工程短縮することができる。

一方、本発明に係るめっき部材は、上記レーザめっき装置を用いて１以上の部分めっきが施されている。そのため、めっきスポットは、微小で位置精度に優れている。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザめっき装置を表す模式図である。図２は、図１のめっき槽部分を拡大して示した平面図である。図３は、図１の光電センサと置き換え可能な、画像処理装置（ａ）、スプロケットとロータリーエンコーダとを組み合わせた装置（ｂ）を表す模式図である。図４は、本発明の第二実施形態に係るレーザめっき装置を表す模式図である。図５〜図９は、本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。

図１に示すように、本発明の第一実施形態に係るレーザめっき装置１０は、被めっき材８０にめっき液を接触させるためのめっき槽１２と、めっき槽１２のめっき液中を通過する被めっき材８０に照射して被めっき材８０上にめっき金属を析出させるためのレーザ光を発生させるレーザ発振器１４と、被めっき材８０に連続してレーザ照射するために被めっき材８０を搬送してめっき槽１２中のめっき液に通過させる搬送機器１６と、搬送される被めっき材８０の位置を検出するための光電センサ１８と、レーザ光の光路上に配置されレーザ光を走査可能なガルバノミラー２２を有するガルバノスキャナ２０とを備えている。

めっき槽１２は、レーザめっき装置１０の中央位置に配置されており、長尺の被めっき材８０が搬送される方向と直交する方向にめっき液が流動する流路２４が開口形成されている。めっき液の流路２４内には、薄厚で外形が略長方形形状を有する陽極２６が、被めっき材８０が搬送される方向に沿って配置されている。この陽極２６は、電解めっきを行なうための陽極であり、めっき液中に浸漬される。中心部分には、略長方形形状の開口窓が形成されており、開口窓の被めっき材８０供給側の端が、レーザ光の走査開始位置となっている。レーザ光は、陽極２６の開口窓内を走査される。

めっき槽１２の上面は、レーザ光が透過可能な石英ガラス板２８で覆われており、被めっき材８０表面を流れるめっき液の厚さを均一にして、めっき液表面の反射や屈折などによる照射スポットの乱れを抑えるようになっている。めっき槽１２の外側には、流動するめっき液を回収して循環させるための回収槽３０を備えている。回収槽３０の底部には、めっき液吸引口３２が突出しており、めっき液は、めっき槽１２のめっき液出口３４から流れ出た後、めっき液吸引口３２から回収してポンプ等でめっき槽１２のめっき液入口３６に循環されるようになっている。

レーザ発振器１４は、多チャンネルのレーザダイオード制御回路３８と接続される複数のレーザモジュール（レーザ光源）４０を備え、これら複数のレーザモジュール４０の出射先には、コリメータレンズ４２を介してマルチモード光ファイバ４４が配置されている。マルチモード光ファイバ４４に入射するレーザ光は、ファイバ内で全反射を繰り返して導かれるので、マルチモード光ファイバ４４から出射されるレーザ光は、ファイバの径方向全体に均一な強度分布となっている。

複数のマルチモード光ファイバ４４は、稠密に束ねられてファイバアレイ４６を形成しており、レーザ光を多数集積することで、めっきするのに必要な加熱を与える出力が得られるようになっている。ファイバアレイ４６の出射端には、出射端からのレーザ光をレーザ照射スポットとして結像する結像レンズ４８を備えており、結像レンズ４８は固定配置されている。すなわち、レーザ発振器１４のレーザ光出射位置は、めっき液が流動するめっき槽１２に対して固定されている。

レーザ発振器１４によりめっき液中を搬送される被めっき材８０にレーザ照射されると、照射部分において被めっき材８０が加熱され、被めっき材８０上にめっきが形成される。出射端からのレーザ光の出射形状やビームパワープロファイルは、レーザモジュール４０の個別のＯＮ／ＯＦＦ調整や出力調整、ファイバアレイ４６の束ね方で変更可能であり、めっきスポット形状の最適化が可能になっている。

なお、複数のレーザモジュール４０のそれぞれに複数のコリメータレンズ４２を介して複数のマルチモード光ファイバ４４が配置されているが、１つのレーザモジュール４０を、ハーフミラーなどの光学分割器を用いてレーザ光を分割して、複数のマルチモード光ファイバ４４に入射させるものであっても良い。

被めっき材８０の供給側上流には、搬送機器１６が配置され、被めっき材８０を連続的に搬送する。搬送機器１６は、その内部に一対の搬送ロール５０、５０を備え、一対の搬送ロール５０、５０で被めっき材８０を挟持しながら送り出すようになっている。送り出された被めっき材８０は、搬送機器１６からめっき槽１２までの間に設けられている誘導ロール５２によりめっき槽１２に誘導される。誘導ロール５２のいずれかは給電ロールになっており、図示しないめっき電源のマイナス側に接続されて陰極を構成している。

搬送機器１６からめっき槽１２へと繋がる被めっき材８０の搬送路には光電センサ１８が配置され、搬送される被めっき材８０の位置を検出する。すなわち、長尺の被めっき材８０には、図２に示すようにめっきを形成する部分を位置決めするための位置決め孔８２が形成されており、位置決め孔８２が光電センサ１８を通過するときに光電センサ１８が位置決め孔８２の位置を検出する。検出位置は、位置決め孔８２に対して一定の相対位置にレーザ照射するための基準位置となり、被めっき材８０上のめっきする部分を位置決めする。

このとき、めっきを形成しようとする部分の直近の位置決め孔８２を位置決めの基準とすることもできるし、直近の位置決め孔８２以外の、例えばめっきを形成しようとする部分から離れた位置にある位置決め孔８２を位置決めの基準とすることもできる。光電センサ１８の配置位置などを考慮して適宜定めると良い。

光電センサ１８を用いて搬送される被めっき材８０の位置を検出する場合には、被めっき材８０に接触しないで非接触で検出が行えるため、被めっき材８０の搬送が乱れにくい。また、非接触であることから、被めっき材８０や光電センサ１８自体が使用中に傷つきにくいため、長期使用に好適である。さらに、光電センサ１８を用いることにより、応答速度が速く、高精度検出が可能となる。

光電センサ１８としては、可視光線や赤外線などの信号光を発射する投光器と、投光器に対向配置され検出物体の通過により投光器から発射された信号光の光量の変化を検出する受光器とを有する透過型の光電センサであっても良いし、信号光を発射する投光部と、投光部から発射された後反射板で反射された信号光を検出する受光部とを備える投受光器を有する反射型の光電センサであっても良い。

光電センサが位置決め孔８２を検出する方法としては、例えば、透過型の光電センサの場合には、対向する投光器・受光器間の光路を被めっき材８０が遮ることで検出することができる。また、反射型の光電センサの場合には、投光部から発射された後反射板で反射される信号光を被めっき材８０が遮ることで検出することができる。すなわち、光電センサの光路上に被めっき材８０の位置決め孔８２が到達し、通過するときに光路が遮られることにより位置検出することができる。

なお、位置決め孔８２は、被めっき材８０を順送りするためにも使用される。被めっき材８０は、銅合金などの長尺の板材よりなり、めっき工程の前または後で、プレス加工して所定の形状に打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工される。したがって、この位置決め孔８２を加工工程（プレス工程や曲げ工程など）での位置決め孔８２としても用いることができ、めっき工程と加工工程とで共用することにより、工程間での位置ずれを最小化することができる。

レーザ発振器１４から照射されるレーザ光の光路上には、レーザ光を反射させて被めっき材８０上にレーザ光を誘導するガルバノミラー２２が配置されている。ガルバノミラー２２は、回動可能な可動ミラーであり、回動することによりレーザ光の反射角度をかえることができる。正逆方向に一定角度の回転を繰返し、ガルバノミラー２２が一定周期で回動することにより、レーザ光の反射角度を一定範囲の反射角度にするとともに、レーザ光の走査開始位置と走査終了位置とをそれぞれ一定の位置にして一定周期でレーザ光を繰返し走査する。

ガルバノミラー２２は、このような動作をとり行なうガルバノスキャナ２０の先端に取付けられており、ガルバノスキャナ２０は、搬送速度と同じ速度にレーザ光が走査されるようにガルバノミラー２２を一定速度で所定の角度だけ回転させて、ガルバノミラー２２に反射されるレーザ光を被めっき材８０に追随させるとともに、コントローラ５４を介して光電センサ１８からの信号を受けて、電子制御により、追随走査を開始した位置にレーザ光を走査復帰させるように、ガルバノミラー２２の角度を調節する。

このとき、位置決め孔８２の位置と照射開始位置とは一定の相対位置になっているので、位置決め孔８２の位置を基準として高位置精度でレーザ照射する。そして、光電センサ１８による予定位置の検出と、ガルバノスキャナ２０によるレーザ光の追随走査を開始した位置への走査復帰との同期を電子制御で行なうので、高速かつ高精度でこれらを同期させることができる。

被めっき材８０にレーザ走査する間、被めっき材８０上の同一部分を照射しているので、レーザ走査している時間が、１箇所のめっきする部分に部分めっきを形成する時間となる。高エネルギーのレーザ光によるレーザ照射によりめっきを形成するので、従来のマスクを用いた湿式めっき方法と比較して、めっき時間は大幅に短縮され、例えば、１箇所あたり１／１００秒〜数秒程度でめっきすることが可能である。

上記光電センサ１８は、搬送される被めっき材８０の位置決め孔８２が予定位置にきたことを検出する位置検出手段であるが、位置検出手段として、他の形態を示すことができる。

例えば、上記光電センサ１８に代えて、画像処理装置を用いることもできる。画像処理装置は、ＣＣＤカメラなどのカメラを有し、カメラでとらえた対象物の画像をデジタル信号に変換し、演算処理を行なうことで、対象物の位置などの特徴を抽出し、設定された基準を基に判定結果を出力することができるものである。

画像処理装置を用いて被めっき材８０上の位置決め孔８２の位置検出を行なうには、図３（ａ）に示すように、搬送される被めっき材８０上にＣＣＤカメラ５６を設置し、ＣＣＤカメラ５６で被めっき材８０上の位置決め孔８２を撮像する。ＣＣＤカメラ５６で撮像された映像はＣＣＤ上で画素に分割されて座標として認識され、撮像対象物である位置決め孔８２の形状はグレー処理などによりパターン認識される。したがって、例えば、位置決め孔８２の中心位置を計測し、位置決め孔中心が所定の位置にきたときに信号を出力することができる。コントローラ５４を介して画像処理装置から出力された信号を受けて、電子制御により、追随走査の開始した位置にレーザ光を走査復帰させるように、ガルバノミラー２２の角度を調節する。

また、上記光電センサ１８に代えて、図３（ｂ）に示すように、被めっき材８０の位置決め孔８２に係合する係合部５８ａを有するスプロケット５８と、このスプロケット５８に取付けてスプロケット５８の回転角を測量するロータリーエンコーダ６０とで構成されるものを用いることもできる。これによれば、例えば、スプロケット５８の係合部５８ａが所定位置にくるときの回転角をロータリーエンコーダ６０で測量して所定位置にきたことを知らせる信号を出力することができる。このような構成によっても、高速かつ高精度に、位置決め孔８２の位置を検出することができる。

以上に示すレーザめっき装置１０によれば、めっき液中を連続搬送される被めっき材８０にレーザ光を追随走査して被めっき材８０の同一部分を一定時間照射するとともに、連続搬送される被めっき材８０にあらかじめ形成されている位置決め孔８２が予定位置にきたことを検出したときにレーザ光を走査開始位置に走査復帰させ、被めっき材８０上の次のめっきする部分への照射を開始する。

すなわち、位置決め孔８２の位置を基準とする被めっき材８０上の一定の相対位置に、レーザ光が一定時間照射されることになる。このレーザ光の線束を微細に調整し、被めっき材８０とめっき液との界面を局所的に加熱して、被めっき材８０上の微小領域を高位置精度で部分めっきすることができる。

また、被めっき材８０をめっき液中に搬送する速度を確保しつつ、各々の被めっき材８０のめっきする部分に照射するレーザ光量を十分に確保することができる。これにより、被めっき材８０のめっき速度を速くすることができる。したがって、レーザ光を連続発振させたまま、被めっき材８０のめっきする部分に連続して部分めっきすることができ、例えば、コネクタ端子金具などの量産めっきラインに適用可能である。

次に、本発明の第二実施形態に係るレーザめっき装置を説明する。

本発明の第二実施形態に係るレーザめっき装置７０は、図４に示すように、被めっき材８０にめっき液を接触させるためのめっき槽１２と、被めっき材８０を間欠搬送してめっき槽１２中のめっき液に通過させる搬送機器７２と、めっき槽１２のめっき液中を通過する被めっき材８０に照射して被めっき材８０上にめっき金属を析出させるためのレーザ光を発生させるレーザ発振器１４と、昇降運動可能なパイロットピン７６を有し、搬送される被めっき材８０にあらかじめ形成された位置決め孔８２にこのパイロットピン７６を貫通させてレーザ照射位置を位置決めするパイロットピン昇降機構７４とを備えている。なお、めっき槽１２およびレーザ発振器１４の構成ならびに配置する位置は、上記第一実施形態に係るレーザめっき装置１０と同様であるため、説明を省略する。

搬送機器７２は、被めっき材８０の供給側上流に配置され、被めっき材８０を一定周期で間欠搬送する。すなわち、一定周期で、被めっき材８０を一定距離搬送した後、一定時間搬送停止し、再び一定距離搬送する動作を繰返し行なう。被めっき材８０を間欠搬送する方式としては、例えば、一般的な、間欠回転方式や揺動回転方式などの動摩擦方式や、グリップ方式などの静摩擦方式などが挙げられる。

間欠回転方式の搬送機器は、一対の搬送ロールを備えており、一対の搬送ロールで被めっき材８０を挟持しながら送り出すようになっている。このとき、一対の搬送ロールが同時に間欠的に回転することにより、被めっき材８０を間欠搬送することができる。

揺動回転方式の搬送機器は、それぞれ固定された回転軸を有する扇状搬送部材一対を有しており、扇状搬送部材の曲面部分で被めっき材８０を挟持しながら送り出すようになっている。一対の扇状搬送部材が同時に回転すると、それらの曲面部分が合わさっているときに被めっき材８０を挟持して被めっき材８０を送り出す状態となり、曲面部分が合わさっていないときには、被めっき材８０の搬送が停止した状態となり、被めっき材８０を間欠搬送することができる。

グリップ方式の搬送機器は、被めっき材８０との接触面がそれぞれ略平面であり被めっき材８０を挟持する一対のグリップを有しており、一定距離の間を往復運動するようになっている。すなわち、被めっき材８０を挟持した状態で一対のグリップが一定距離進んだ後、被めっき材８０を離して、再び被めっき材８０を挟持した位置まで復帰することにより、被めっき材８０を間欠搬送することができる。

送り出された被めっき材８０は、搬送機器７２からめっき槽１２までの間に設けられている誘導ロール５２によりめっき槽１２に誘導される。搬送機器７２からめっき槽１２へと繋がる被めっき材８０の搬送路には、昇降運動可能なパイロットピン７６を有するパイロットピン昇降機構７４が配置されている。このパイロットピン７６の軸は、レーザ発振器１４による固定されたレーザ照射位置に対して一定の相対位置に固定されている。長尺の被めっき材８０には、めっきを形成する部分を位置決めするための位置決め孔８２が形成されており、パイロットピン７６は、その昇降運動により被めっき材８０に形成された位置決め孔８２に貫通され、レーザ照射位置を位置決めする。

上述するように、被めっき材８０は搬送機器７２により間欠搬送される。すなわち、被めっき材８０のめっきする部分がレーザ照射位置にきたときに一定時間停止し、レーザ照射されて部分めっきが形成された後、再び搬送される。

このとき、被めっき材８０に形成する位置決め孔８２の間隔を一定にして、その間隔に合わせた間欠搬送をすれば、間欠搬送によりレーザ照射位置にめっきする部分を配置することができる。しかしながら、位置決め孔８２の形成位置の誤差などによるずれや、間欠搬送の搬送時のずれなどに起因して、位置決め孔８２の位置とレーザ照射位置との相対位置に若干のずれが生じることがある。

このような場合において、本発明に係るレーザめっき装置７０では、レーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定されたパイロットピン７６を位置決め孔８２に貫通させて位置決めするので、位置決め孔８２の位置とレーザ照射位置との相対位置のわずかなずれを修正（微調整）してこれらの相対位置が常に高位置精度で一定に保たれるため、被めっき材８０上に精度良く部分めっきを形成することができる。一定時間レーザ照射した後は、パイロットピン７６が上昇して位置決め孔８２から抜けて、次にめっきする部分を照射位置に搬送する送り動作が始まる。

相対位置をより精度良く位置決めするには、パイロットピン７６が位置決め孔８２にちょうど収まることが好ましい。すなわち、パイロットピン７６の外径が位置決め孔８２の内径よりも若干小さいが、ほとんど等しいことが好ましい。このとき、パイロットピン７６が位置決め孔８２を貫通する際に、貫通しやすいように、パイロットピン７６の先端形状はテーパ状であることが好ましい。

パイロットピン昇降機構７４は、可能であれば、レーザ照射位置のすぐ近くに配置され、その位置決めにおいて、めっきを形成しようとする部分の直近の位置決め孔８２を位置決めの基準とすることもできるが、配置スペースの都合上、レーザ照射位置とは離れた位置に配置される。このような場合には、直近の位置決め孔８２以外の、例えばめっきを形成しようとする部分から離れた位置にある位置決め孔８２を位置決めの基準にすると良い。

パイロットピン昇降機構７４において、パイロットピン７６を、ドリルやポンチなどの被めっき材８０を穿孔可能な先端形状を有するものに替えれば、あらかじめ被めっき材８０に位置決め孔８２を開けておかなくても良くなる。ドリルやポンチなどはレーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定されるので、ドリルやポンチなどで被めっき材８０に穿孔すれば、これが位置決め孔８２となり、穿孔された孔の位置とレーザ照射位置とは一定の相対位置になって、常に、位置決め孔８２に対して一定の相対位置に部分めっきを形成することができる。

また、通常、プレス工程においては、金型内にパイロットピンを有しており、被めっき材８０に設けられた位置決め孔８２にパイロットピンを貫通させて位置決めした上でプレス加工する。すなわち、めっき後に被めっき材８０をプレス加工により打ち抜きする場合には、プレス工程における位置決め孔８２とすることができる。そして、めっき工程前に位置決め孔８２を開ける必要がないので、工程を短縮することができる。

搬送機器７２による搬送と、パイロットピン昇降機構７４によるパイロットピン７６の昇降運動とは、２軸制御することができる。図４に示すように、ベルト７８を介して機械的なカムによりパイロットピン７６の昇降運動を搬送機器７２の回転運動に連動させている。すなわち、カムにより、搬送機器７２が被めっき材８０を間欠搬送するときの搬送停止する周期に合わせて、パイロットピン昇降機構７４のパイロットピン７６を下降・上昇させるようにしている。なお、下降した後上昇するまでの時間は、レーザ照射時間に合わせている。

このような、搬送機器７２の回転運動とパイロットピン７６の昇降運動とは、エンコーダとサーボモータとを組み合わせることにより、電子制御により同様の連動が可能となる。このように、カムなどの機械的結合か、電子制御で連動させると、高速かつ高精度でレーザ照射位置を位置決めすることができる。

以上に示すレーザめっき装置７０によれば、固定されたレーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定されたパイロットピン７６を、めっき液中を間欠搬送される被めっき材８０の位置決め孔８２に貫通させて位置決めした状態で、被めっき材８０の搬送停止中に、位置決め孔８２と一定の相対位置となる被めっき材８０の同一部分を一定時間照射して、部分めっきを高精度で形成することができる。これにより、レーザ光源を固定したままレーザ光を走査させなくとも、連続的にめっきすることができる。

このとき、レーザ照射時に、被めっき材８０とレーザ光の光軸ともに静止した状態にあるため、めっきスポットの位置精度に一層優れ、静止した状態で行なわれるプレス工程と同等以上の位置精度となる。

そして、これらのレーザめっき装置１０、７０によれば、レーザ光を用いるため、レーザ光を用いない場合と比べて格段にめっき析出速度が速くなり、めっきする時間を短くできる。めっきする時間が短くなれば、例えば被めっき材８０をめっき液に搬送してめっきする場合などにおいて、めっき時間と被めっき材８０の移動速度の積で決まるめっき槽１２の長さを短くすることができるので、めっきラインの設置面積を小さくすることができる。このように、めっき槽１２が小さくなれば、めっき液の量を少なくできる。併せて、めっき液を高温に加熱する必要も無いので、めっき液の維持管理が容易となる。

また、レーザ光を微小面積に収束して局所的にレーザ照射するので、被めっき材８０のめっきスポットの微細化が可能となり、めっきに必要な金属の量を削減できる。

さらに、被めっき材８０表面のめっきしない部分をマスクするものではないので、マスクのような消耗品も必要ない。そして、めっき液を狭いマスク内に流す必要がないので気泡残留などによるスポット微細化の障害がない。さらに、ゴム製などのマスクを密着させる場合のような力が被めっき材８０に加わらないため、端子材などが薄く微細な場合にも被めっき材８０を変形させることがない。

レーザ光の光源４０としては、特に限定されるものではない。アルゴンイオンレーザでも適用可能であるし、半導体レーザでも適用可能である。例えば、コネクタ端子の接点部など耐摩耗性が要求される部分などに微細に硬質金めっきをするものに対しては、硬質金めっきを形成する金めっき液に吸収されにくく、被めっき材８０に吸収されやすいレーザ光を発する半導体レーザを用いると良い。

硬質金めっきを形成する金めっき液中にはコバルトイオンが含まれており、金めっき液の吸収波長は５００ｎｍ前後である。この金めっき液の場合、吸収波長の範囲から外れる３３０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にある波長の半導体レーザなどを用いると良い。

めっき金属としては、特に限定されるものではない。コネクタ端子などの電気接点部では、上述するように硬質金めっきに使用するコバルトイオンを含有させた金が特に好適であり、その他には、ニッケル添加金、金、銀、白金、パラジウムなどの貴金属や、ニッケル、錫など、一般的な金属めっきに使用されるめっき金属を用いることができる。

被めっき材８０は、上述するようにコネクタ端子の場合、銅合金が特に好適であるが、これに限定されるものではなく、上記のようなめっき金属によりめっきするものであれば良い。

めっき方法は、めっき液を用いた湿式めっきであり、電解めっき、無電解めっきのいずれであっても良い。レーザ光を用いるので、いずれの方法においても、めっきするに際してめっき液を予め加熱しておく必要はなく、レーザ光によってめっき可能な温度までめっき液を局部的に加熱できるという利点がある。もちろん、レーザ光の加熱を補助するために、めっき液を予備加熱しても構わない。

部分めっきする際には、レーザ光の照射による局部的な加熱でめっきを促進しているので、レーザ光の照射スポットが得られるならば、平面的な部分だけでなく、レーザ光の走査方向に対して傾きを持った面部分にもめっきすることができる。

レーザ光源４０またはレーザ光源４０を含む光源光学系のレーザ光出射端は、１つに限定されるものではなく、複数あっても良い。レーザ光源４０またはレーザ光源４０を含む光源光学系のレーザ光出射端が複数ある場合、複数のレーザ光で同じ部分または異なる部分を同時に照射することができる。また、照射角度が異なる複数のレーザ光を同時に照射することができる。

複数のレーザ光出射端からの複数のレーザ光で同一部分を照射する場合には、被めっき材８０のめっきする部分に照射するレーザ光量が増えるので、めっきするのに必要な照射時間が短くなり、めっき速度を速くすることができる。複数のレーザ光で連続する複数の端子金具を同時に照射する場合にも、被めっき材８０の搬送速度、すなわちめっきラインの生産性を、同時照射スポット数倍だけ向上できる。

また、例えば、タブ状のオス型端子が挿入される筒状のメス型端子において、オス型端子のタブの一方の面（例えば上側の面）と接触する部分と、他方の面（例えば下側の面）と接触する部分とにめっきする場合、めっきする部分の形状または位置が異なる。このように、めっきする部分の形状または位置が異なる複数のめっきする部分を有するものに対して、複数のレーザ光で異なる部分を照射すれば、これらを同時にめっきすることができる。

また、例えば、筒状の端子の周りへリング状にめっきするときには、照射角度を変えて筒状の端子の周りへ複数のレーザ光を照射することによりめっきが可能となり、板状の被めっき材８０の表面と裏面に同時にめっきする場合には、照射角度を１８０°ずらした２つの対向するレーザ光源またはレーザ光源を含む光源光学系のレーザ光出射端によりめっきが可能となる。このように、照射角度を変えた複数のレーザ光を用いることで、平面的部分だけでなく立体的形状を有する部分へのめっきを一度に行なうことができる。

部分めっきする際には、被めっき材８０を搬送する方向およびレーザ光を照射する方向とは異なる方向にめっき液を流動させると良い。図２では、被めっき材８０は右から左へと搬送され、レーザ光は紙面表から裏へと照射される。これに対し、めっき液は上から下へと流動するようになっている。つまり、めっき液は、被めっき材８０を搬送する方向およびレーザ光を照射する方向の両方向に対して直交する方向に流動するようになっている。

被めっき材８０を搬送する方向およびレーザ光を照射する方向の両方向に対して完全に直交する方向でなくても良いが、両方向とは異なる方向にめっき液を流動させるようにすれば、被めっき材８０上のめっき液の厚さを薄くしたり石英ガラス窓２８を設けることが可能になる。

そして、めっき液中に被めっき材８０を搬送して連続的にめっきする場合と非連続的にめっきする場合とに拘らず、めっき液を流動させるようにすれば、被めっき材８０のめっきする部分に常時金属イオン濃度の高い新鮮なめっき液が供給されるので、金属イオン濃度の低下によりめっき速度が低下するのを防止できる。

被めっき材８０にめっきする前には、被めっき材８０を洗浄・表面活性化する前処理が施され、また、必要に応じて下地めっきする。一方、被めっき材８０にめっきを施した後には、めっきされた被めっき材８０を洗浄・乾燥等する。

次に、本発明に係るめっき部材について説明する。

本発明に係るめっき部材は、上述するレーザめっき装置を用いて１以上の部分めっきが施されている部材であり、レーザを用いているので、微細・微小でスポット状の部分めっき（スポットめっき）が施されている。

本発明に係るめっき部材としては、１以上のスポットめっきが施されている長尺の薄帯板材、端子形状にプレス（打ち抜き）加工され１以上のスポットめっきが施されている展開形状の端子金具がキャリアフレームに多数連結された連結材、この連結材の展開形状の端子金具を曲げ加工したもの、この連結材より切断して得られた端子などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。端子は、オス端子、メス端子のいずれにも適用可能である。本発明に係るめっき部材は、上記レーザめっき装置を用いて１以上の部分めっきが施されているため、めっきスポットは、微小・微細で位置精度に優れている。

展開形状の端子金具を有する連結材を形成するには、長尺の薄帯板材にスポットめっきを施した後、プレス加工により長尺の薄帯板材を端子形状に打ち抜きしても良いし、長尺の薄帯板材をプレス加工した後、展開形状の端子金具にスポットめっきを施しても良い。

長尺の薄帯板材にあらかじめ位置決め孔を形成する場合には、位置決め孔の形成と端子形状へ打ち抜きするためのプレス加工とを一括して行なうことができる観点から、プレス加工後にスポットめっきを施すことが好ましい。

また、通常、被めっき材にスポットめっきをする前には、母材の腐食防止や母材とめっき間の拡散を防止するバリア層形成などのために被めっき材の母材をニッケルなどにより下地めっき処理する。下地めっき処理は、めっき工程でスポットめっきする前に行なわれる。そのため、プレス加工後にスポットめっきを施す場合には、下地めっき処理前に長尺の薄帯板材から端子形成に不要な部分を除去しており、端子形成に不要な部分を下地めっきしないので、下地めっき量を低減することができる。また、プレス加工後に露出する打ち抜き側面にも同時に下地めっきされるので、腐食防止効果にも優れる。

さらに、長尺の薄帯板材から端子形成に不要な部分を除去しているので、例えば貴金属のスポットめっきを行なう場合には、貴金属めっき液を通過する被めっき材の接触面積が小さくなる。これにより、スポットめっき後に被めっき材に付着している貴金属めっき液の付着量が少なくなるので、高価な貴金属めっき液のロス量が少なくなる。

図５は、１以上のスポットめっきが施されている長尺の薄帯板材８４を示している。薄帯板材８４は、幅方向の一端側に、複数の位置決め孔８２が間隔をあけて形成されており、位置決め孔８２に対応する一定の相対位置に、一の位置決め孔８２に対して形状の異なる大小２つのスポットめっき８６ａ、８６ｂが施されている。薄帯板材８４は端子金具を形成するプレス加工前のものであり、プレスによる打ち抜き加工、曲げ加工を経て、メス型端子となる。２つのスポットめっき８６ａ、８６ｂは、接続相手側のオス型端子を挟持してオス型端子と導通するための接点となる。このような形状の異なる２つのスポットめっき８６ａ、８６ｂをするには、例えば、２本のレーザ光を用いて２箇所を同時に照射すると良い。

図６は、端子形状にプレス加工され１以上のスポットめっきが施されている展開形状の端子金具９０がキャリアフレーム９２に多数連結された連結材８８であり、曲げ加工前のものである。図６に示すように、連結材８８のキャリアフレーム９２に連結された展開形状の各端子金具９０は、キャリアフレーム９２より遠方にある先端側に、接続相手側のオス型端子が挿入可能な角筒状の嵌合筒部９４となる部分が形成されており、基端側には、この端子を取りつける電線端末を圧着するための一対の圧着片９６ａ、９６ｂを有する圧着部９６が、中央部９８を介して嵌合筒部９４に延設形成されている。

嵌合筒部９４には、嵌合筒部９４に挿入されるオス型端子と弾性接触するための弾性接触片１００が延設形成されており、曲げ加工により嵌合筒部９４が角筒状にされたときに嵌合筒部９４内の天井面９４ａと対向配置され、弾性接触片１００がその中央部分で天井面９４ａに向けて山折り状に折り曲げられて天井面９４ａとの間でオス型端子を弾性的に挟持するようになっている。そして、弾性接触片１００の山折り状に折り曲げられた頂点部分と、嵌合筒部９４内の天井面９４ａにおいてこの頂点部分に対応する部分とにスポットめっき８６ｂ、８６ａが形成されており、これらの部分が接続相手側のオス型端子を挟持してオス型端子と導通するための接点となる。

図７は、図６に示す展開形状の端子金具９０を曲げ加工したものである。このキャリアフレーム９２より切断すると、図９（ａ）に示す端子金具９０が得られる。図９（ａ）は、メス型端子を表す断面図である。連結材８８のキャリアフレーム９２より切断されたメス型の端子金具９０は、図９（ａ）に示すように、接続相手側のオス型端子が挿入可能な角筒状の嵌合筒部９４と、嵌合筒部９４に延設形成され電線端末を圧着するための一対の圧着片９６ａ、９６ｂを有する圧着部９６とを備えている。嵌合筒部９４の内部には、嵌合筒部９４の天井面９４ａに対向配置された山折り状の弾性接触片１００を備えており、弾性接触片１００と天井面９４ａとでオス型端子との接点を形成している。

図８は、オス型の端子形状にプレス加工され１つのスポットめっきが施されている端子金具１０４がキャリアフレーム１０６に多数連結された連結材１０２である。キャリアフレーム１０６を挟んでメス型端子の嵌合筒部に挿入される先端側と、基端側とを備え、先端側のメス型端子の接点と接触する位置にスポットめっき１０８が形成されている。

図９（ｂ）に示すように、オス型の端子金具１０４がメス型の端子金具９０の嵌合筒部９４に挿入されると、オス型の端子金具１０４の接点とメス型の端子金具９０の接点とが接触して、導通接続されるようになる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

本発明の第一実施形態に係るレーザめっき装置を表す模式図である。 図１のめっき槽部分を拡大して示した平面図である。 図１の光電センサと置き換え可能な画像処理装置（ａ）、スプロケットとロータリーエンコーダとを組み合わせた装置（ｂ）を表す模式図である。 本発明の第二実施形態に係るレーザめっき装置を表す模式図である。 本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。 本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。 本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。 本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。 本発明に係るめっき部材の実施形態を表す図である。

符号の説明

１０ レーザめっき装置
１２ めっき槽
１４ レーザ発振器
１６ 搬送機器
１８ 光電センサ
２０ ガルバノスキャナ
２２ ガルバノミラー
５４ コントローラ
５６ ＣＣＤカメラ
５８ スプロケット
６０ ロータリーエンコーダ
７０ レーザめっき装置
７２ 搬送機器
７４ パイロットピン昇降機構
７６ パイロットピン
７８ ベルト
８０ 被めっき材
８２ 位置決め孔

Claims (10)

1. 被めっき材のめっきする部分を位置決めする位置決め孔を有する被めっき材のめっきする部分にめっき液を接触させるめっき液接触手段と、
   前記めっき液に接触する前記被めっき材のめっきする部分に照射して前記被めっき材上にめっき金属を析出させるレーザ光を発生させるレーザ発振手段と、
   前記被めっき材を搬送して前記めっき液接触手段に通過させる被めっき材搬送手段と、
   前記被めっき材搬送手段により搬送される前記被めっき材の位置決め孔が予定位置にきたことを検出する位置検出手段と、
   前記レーザ光の光路上に配置され前記レーザ光を走査可能な可動ミラーを有し、前記めっき液中を搬送される被めっき材の同一のめっきする部分に前記レーザ光を追随走査させるとともに、前記位置検出手段による予定位置の検出により前記レーザ光を追随走査の開始した位置に走査復帰させるレーザ光走査手段と、を備えることを特徴とするレーザめっき装置。
2. 前記位置検出手段は、光電センサまたは画像処理装置であることを特徴とする請求項１に記載のレーザめっき装置。
3. 前記位置検出手段は、前記被めっき材の位置決め孔に係合する係合部を有する回転手段と、前記回転手段に取付けたロータリーエンコーダとで構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザめっき装置。
4. 前記位置検出手段による予定位置の検出と、前記レーザ光走査手段による前記レーザ光の追随走査を開始した位置への走査復帰との同期を電子制御で行なうことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザめっき装置。
5. 被めっき材にめっき液を接触させるめっき液接触手段と、
   前記被めっき材の搬送と搬送停止とを繰り返す間欠搬送をして前記被めっき材を前記めっき液接触手段に通過させる被めっき材間欠搬送手段と、
   前記めっき液に接触する前記被めっき材に前記搬送停止しているときに照射して前記被めっき材上にめっき金属を析出させるレーザ光を発生させるレーザ発振手段と、
   前記レーザ発振手段のレーザ照射位置に対して一定の相対位置に軸を固定され昇降運動する昇降ピンを有し、前記昇降ピンを前記被めっき材に貫通させて前記レーザ発振手段による被めっき材へのレーザ照射位置を位置決めする位置決め手段と、を備えることを特徴とするレーザめっき装置。
6. 前記被めっき材間欠搬送手段による被めっき材の間欠搬送と、前記位置決め手段による昇降ピンの昇降運動とを、カムなどの機械的結合で連動させることを特徴とする請求項５に記載のレーザめっき装置。
7. 前記被めっき材間欠搬送手段による被めっき材の間欠搬送と、前記位置決め手段による昇降ピンの昇降運動とを、電子制御で連動させることを特徴とする請求項５に記載のレーザめっき装置。
8. 前記被めっき材には、めっきする部分を位置決めする位置決め孔があらかじめ形成されており、
   前記昇降ピンは、テーパ状の先端形状を有するパイロットピンであり、
   前記パイロットピンは、前記被めっき材の前記位置決め孔に貫通されることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のレーザめっき装置。
9. 前記昇降ピンは、前記被めっき材を穿孔可能な先端形状を有し、前記被めっき材に穿孔して貫通されることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のレーザめっき装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のレーザめっき装置を用いて１以上の部分めっきが施されていることを特徴とするめっき部材。

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