JP2009108399A - 無電解錫めっき液の不純物除去装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無電解めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンイオンを除去するための装置及び方法を提供する。また、最小限の設備で無電解めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンイオンを除去し、これを再使用可能にする装置及び方法を提供する。
【解決手段】互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室１０、１２と；前記隔室１０内に陽極板１４及び陰極板１６を含んで配置された不純物除去部と；前記不純物除去部に電源を供給するための電源供給部と；を含み、前記電源供給部から供給される電流の電流密度が０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下である無電解錫めっき液の不純物除去装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、不純物除去装置及びその方法に関するもので、より詳細には、電気エネルギーの供給を必要としない無電解めっきに用いられるめっき液の不純物を除去するための除去装置及びその方法に関するものである。

無電解めっきは、化学めっきとも称されるもので、めっき溶液成分中に還元剤成分が含まれており、前記還元剤によって金属が還元・析出される原理を用いためっき方式である。

無電解錫めっき液は、チオウレアを含有する酸性めっき液で、銅または銅合金などの酸化を防止するために、そして、電子部品のソルダリング特性を向上させるためにめっきするめっき液として、銅との置換めっきによって無電解錫めっきがなされる。

上記のような置換めっき過程で銅がイオンに溶解され、イオン化された銅成分が必然的にめっき液に溶け込むようになる。

一方、ＰＣＢ基板の難燃性及び加工性を優秀にするために、三酸化アンチモンがＰＣＢ基板の成分として添加される。しかし、この三酸化アンチモンも、前記無電解めっき過程で溶解されることで、めっき液内で不純物として存在するようになる。

このような不純物増加のために、めっき液の使用可能寿命が短縮するだけでなく、めっき被膜の性能が低下することでソルダリング特性が悪化し、めっき表面の酸化が促進されることで電子部品の不良が誘発される。

特に、前記アンチモンは、錫の還元を妨害し、錫めっきの円滑な進行を妨害するので、錫めっき被膜が濁る状態またはめっきされない状態になるという問題点をもたらす。

無電解錫めっき液で銅イオンが蓄積されると、銅イオンの溶解度低下によってスラッジ発生が増加するとともに、無電解めっきされた錫被膜における銅の含量が増加しながら、ソルダリング特性が低下し、金属間化合物の成長速度が速くなり、錫めっき製品の長期保管性が低下する問題点が発生する。

上記のような問題点を解決するために、前処理段階を導入することで、三酸化アンチモンがめっき溶液に含有されることを最小化する方法が提案されている。しかしながら、このような前処理段階のために費用が上昇するだけでなく、前処理段階で塩酸及び硫酸などの強酸を使用することで、環境に有害であるという問題点がある。

また、めっき過程で銅イオンが発生する場合、これを除去することができないという問題点がある。

したがって、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、無電解めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンイオンを除去するための装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、最小限の設備で無電解めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンイオンを除去し、これを再使用可能にする装置及び方法を提供することにある。

上記のような本発明の目的を達成するために、互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室と；前記隔室内に陽極板及び陰極板を含んで配置された不純物除去部と；前記不純物除去部に電源を供給するための電源供給部と；を含み、前記電源供給部から供給される電流の電流密度は、０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする。

ここで、前記陽極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことができる。

また、前記陰極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことができる。

前記電源供給部から供給される電流の電流密度は、０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下であることが好ましい。

また、前記無電解錫めっき液の不純物除去装置内に無電解錫めっき液を補充するための無電解錫めっき液補充部をさらに含むことができる。

また、前記無電解錫めっき液の不純物除去装置と無電解めっき部との間の無電解錫めっき液を循環させるための無電解錫めっき液循環部をさらに含むことができる。

一方、本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去方法は、互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室内に無電解錫めっき液を流入する段階と；前記隔室内に陽極板及び陰極板を含んで配置された不純物除去部を通して前記無電解錫めっき液を通過させる段階と；を含み、前記不純物除去部に供給される電流の電流密度は、０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする。

ここで、前記陽極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことができる。

また、前記陰極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことができる。

前記不純物除去部に供給される電流の電流密度は、０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下であることが好ましい。
また、前記無電解錫めっき液の不純物除去装置内に無電解錫めっき液を補充するための無電解錫めっき液補充段階をさらに含むことができる。
また、前記無電解錫めっき液を無電解めっき部に流出させる段階をさらに含むことができる。

本発明によると、無電解錫めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンイオンを効果的に除去することができる。

また、最小限の設備で無電解錫めっき溶液内の銅イオン及びアンチモンを除去し、これを再使用可能にすることができる。

以下、添付された図面を参照して、本発明の構成を詳細に説明する。
本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語は、辞典的な意味に限定して解析してはならなく、発明者が自身の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義可能であるとの原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味及び概念に解釈すべきである。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示した構成は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の技術的思想を全て表現するものでないので、本出願時点でこれらに取って代わる多様な均等物及び変形例が存在しうることを理解すべきである。

図１は、本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去装置を示した概略図である。

本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去装置は、互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室１０，１２と、これら隔室１０，１２内に陽極板１４及び陰極板１６を含んで配置される不純物除去部と、この不純物除去部に電源を供給するための電源供給部とを含み、この電源供給部から供給される電流の電流密度は、０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする。

ここで、前記隔室１０，１２は、無電解めっき部５０から流入した無電解錫めっき液を収容し、不純物を除去するために構成されるもので、複数個の前記隔室１０，１２が互いに連通されながら連続的に配置される。

好ましくは、不純物除去対象である無電解錫めっき液が前記隔室１０，１２をオーバーフロー（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ）方式で順次移動しながら、前記めっき液内に含まれた不純物が除去される。しかし、無電解錫めっき液の移動方法は、上記に限定されるものでなく、多様な方法によって前記隔室１０，１２内を移動するように構成することもできる。

前記隔室１０，１２内には、前記無電解錫めっき液内に含まれた銅及びアンチモンイオンなどを除去するための陽極板１４及び陰極板１６が設置される。

ここで、前記陽極板１４及び陰極板１６は、錫、白金またはチタニウム成分を含む板形状またはボール形状の部材として設けられる。

前記陽極板１４及び陰極板１６は、本発明に係る不純物除去部を構成するもので、前記電源供給部（図示せず）を通して前記陽極板１４及び陰極板１６に電源を供給することで、めっきの原理を用いて銅及びアンチモンなどの不純物を除去するようになる。

前記電源供給部は、整流器で構成されることが好ましく、この整流器を通して前記陽極板１４及び陰極板１６に供給される電流の電流密度は、０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下の範囲である。

前記電流密度範囲の電流を供給するための電圧の範囲には制限がなく、３０Ｖ乃至２００Ｖ範囲の電圧を初めとする多様な大きさの電圧によって前記電流密度の電流を供給することができる。

前記整流器を通して前記電流密度範囲を有する電流を前記不純物除去部に供給する場合、無電解錫めっき液内に含まれた銅及びアンチモンなどのイオンは、還元されて前記陰極板１６の表面に析出される。

通常、ＰＣＢ表面処理時に発生しうる金属の主な成分は、銅及びアンチモンであり、これら成分は、電解質溶液内で低電流が印加される場合、全て錫より先に還元・析出されるという特性を有する。

したがって、上記のような特性を用いて前記不純物除去部に低電流を印加する場合、銅及びアンチモンイオンを金属に析出することができ、析出された銅及びアンチモン金属を前記無電解錫めっき液から除去することで、結果的に無電解錫めっき液内に含有された不純物を除去することができる。

ここで、前記電流密度が０．０５Ａ／ｄｍ^２未満になる場合、前記銅及びアンチモンなどのイオンが還元・析出される速度が遅いので、迅速に不純物を除去することができず、前記電流密度が１０Ａ／ｄｍ^２を超える場合、無電解錫めっき液内に含まれた錫イオンの析出量が多くなり、錫の消耗量が増加するという短所がある。

上記のような理由で、前記電流密度の範囲は、０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下の範囲であることがさらに好ましい。

複数個の隔室１０を通過した無電解錫めっき液は、最終的に最後の隔室１２内に収容される。そして、前記最後の隔室１２に設置された無電解錫めっき液補充部３０からめっき液が補充されることで、めっき液内の銅及びアンチモンイオンなどの不純物の含量比率が低下するようになる。

以上では、前記無電解錫めっき液補充部３０から前記最後の隔室１２内に錫めっき液が補充される場合を説明したが、これに限定されることなく、前記複数個の隔室１０，１２内の任意の位置を通して前記無電解錫めっき液が補充されるように構成することもできる。

上記のように不純物の含量比率が低下した無電解錫めっき液は、前記最後の隔室１２の外部に設置された配管及びポンプ４０―１によって無電解めっき部５０に再循環される。

ここで、前記最後の隔室１２の外部に設置された配管及びポンプ４０―１及び最初の隔室１０の外部に配置された配管及びポンプ４０によって、無電解錫めっき液は、前記無電解錫めっき部５０と前記隔室１０，１２との間で流入／流出して循環されるようになる。

すなわち、前記最初の隔室１０の外部に配置された配管及びポンプ４０によって前記無電解錫めっき部５０から錫めっき液を前記最初の隔室１０内に流入させ、この錫めっき液が前記複数個の隔室１０，１２を通過する間に前記錫めっき液内に含まれた銅及びアンチモンイオンを除去した後、前記無電解錫めっき液補充部３０を通してめっき液を補充し、このめっき液を前記無電解錫めっき部５０に再循環させるようになる。

以下、本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去装置を用いて銅及びアンチモンイオンを除去した実施例を説明する。

表１を参照すると、無電解錫めっき液を複数個の隔室内に移送せずに一つの隔室内に収容した状態で、０．０５Ａ／ｄｍ^２乃至１．００Ａ／ｄｍ^２電流密度範囲の電流を１２時間または２４時間の間に陽極板／陰極板に印加した。

上記のように電流を印加した後、陽極板／陰極板上に析出された金属被膜を電子顕微鏡を用いて成分分析した。

前記電流密度０．０５Ａ／ｄｍ^２の電流を１２時間印加した場合を例に挙げると、初期のアンチモンイオンの濃度は２００ｐｐｍで、銅イオンの濃度は０．５ｇ／Ｌであった。

１２時間経過後の陽極板／陰極板内のアンチモン及び銅イオンの濃度はそれぞれ３％及び６％で、最終溶液内のアンチモンイオン及び銅イオンの濃度はそれぞれ１５０ｐｐｍ及び０．４ｇ／Ｌであった。

したがって、アンチモンイオンの場合には濃度が５０ｐｐｍ減少し、銅イオンの場合には濃度が０．１ｇ／Ｌ減少したことを知ることができる。

図１に示した無電解錫めっき液の不純物除去装置を通して電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２の電流を印加し、めっき液を分当り１０Ｌの移送速度で移送させた。

めっき液内の初期アンチモンイオンの濃度は２００ｐｐｍで、銅イオンの濃度は１ｇ／Ｌであった。

２４時間の間の不純物除去過程を経た後で測定した結果、アンチモンイオンの場合には約９０％が除去され、銅イオンの場合には約５０％が除去された。

以下、本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去方法を説明する。

まず、前記無電解錫めっき部５０から移送された錫めっき液を前記複数個の隔室１０内に流入させた後、これら隔室１０内に配置された陽極板及び陰極板に０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下、より好ましくは０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下の範囲の電流密度を有する電流を印加するようになる。

前記電流密度範囲の電流が印加された複数個の隔室１０を錫めっき液が通過する間、錫めっき液内に含まれたアンチモンイオン及び銅イオンが陽極板／陰極板上に析出されて除去される。

その後、最終の隔室１２で無電解錫めっき液補充部３０によって無電解錫めっき液を補充するようになり、最終的に、この無電解錫めっき液を前記無電解錫めっき部５０に流出させて循環させる。

以上、本発明を限定された実施例及び図面に基づいて説明してきたが、本発明の技術的思想は上記に限定されるものでなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形実施が可能であろう。

本発明に係る無電解錫めっき液の不純物除去装置を示した概略図である。

符号の説明

１０ 隔室
１４ 陽極板
１６ 陰極板
３０ 無電解錫めっき液補充部
４０，４０―１ 無電解錫めっき液循環部

Claims (12)

1. 互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室と；
   前記隔室内に陽極板及び陰極板を含んで配置された不純物除去部と；
   前記不純物除去部に電源を供給するための電源供給部と；を含み、
   前記電源供給部から供給される電流の電流密度は、
   ０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする、無電解錫めっき液の不純物除去装置。
2. 前記陽極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無電解錫めっき液の不純物除去装置。
3. 前記陰極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無電解錫めっき液の不純物除去装置。
4. 前記電源供給部から供給される電流の電流密度は、
   ０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする、請求項２または３に記載の無電解錫めっき液の不純物除去装置。
5. 前記無電解錫めっき液の不純物除去装置内に無電解錫めっき液を補充するための無電解錫めっき液補充部をさらに含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の無電解錫めっき液の不純物除去装置。
6. 前記無電解錫めっき液の不純物除去装置と無電解めっき部との間の無電解錫めっき液を循環させるための無電解錫めっき液循環部をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の無電解錫めっき液の不純物除去装置。
7. 互いに連通されるように連続的に配置された複数個の隔室内に無電解錫めっき液を流入する段階と；
   前記隔室内に陽極板及び陰極板を含んで配置された不純物除去部を通して前記無電解錫めっき液を通過させる段階と；を含み、
   前記不純物除去部に供給される電流の電流密度は、０．０５Ａ／ｄｍ^２以上、１０Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする無電解錫めっき液の不純物除去方法。
8. 前記陽極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無電解錫めっき液の不純物除去方法。
9. 前記陰極板は、錫、白金またはチタニウム成分のうち何れか一つを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無電解錫めっき液の不純物除去方法。
10. 前記不純物除去部に供給される電流の電流密度は、
    ０．１Ａ／ｄｍ^２以上、１Ａ／ｄｍ^２以下であることを特徴とする、請求項８または９に記載の無電解錫めっき液の不純物除去方法。
11. 前記無電解錫めっき液の不純物除去装置内に無電解錫めっき液を補充するための無電解錫めっき液補充段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の無電解錫めっき液の不純物除去方法。
12. 前記無電解錫めっき液を無電解めっき部に流出させる段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の無電解錫めっき液の不純物除去方法。

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