JP2009120938A - メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アノードから遊離された金属イオンが、隣接したアノードと対向する基板に到達されることを防止することにより、均一なメッキの厚さを得ることができるので、メッキの信頼性が向上し、かつ、高品質のメッキ製品を生産することができるメッキ装置を提供する。
【解決手段】本発明によるメッキ装置は、複数の基板を一括でメッキする装置であって、複数の基板が投入されるメッキ槽１２と、複数の基板２８と各々対向して結合されるアノード１８と、隣接したアノード１８から遊離された金属イオンの到達を防止するために複数の基板２８を隔離させる分割板２０とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はメッキ装置に関するもので、より詳細には、電解メッキの際に、均一なメッキの厚さを得ることができるメッキ装置に関する。

電解メッキは金属性の飾りや表面保護に用いられるのみならず、電子部品、印刷回路基板、及び半導体素子の回路形成などの様々な分野で用いられている。

電解メッキは、メッキしようとする被メッキ体をメッキ液に投入し、被メッキ体をカソード（cathode）とし、電着（electrodeposition）しようとする金属をアノード（anode）として、電気を通電して所望する金属イオンが被メッキ体の表面に析出されるようにしてメッキ膜を形成することである。被メッキ体が伝導性を有する場合には、被メッキ体を直接カソードとしてメッキが可能であるが、回路基板のように絶縁材からなる場合には、絶縁材に無電解化学メッキで電解メッキの電極になるシード層を形成し、これを電極として電解メッキを行ってメッキ膜を形成することになる。

図５は、従来技術によるメッキ装置を示す平面図であり、図６は従来技術によるメッキ装置の使用状態図である。図５〜図６を参照すると、複数の基板１０８を一括でメッキ槽１０２に投入して複数の基板１０８におけるメッキを行う場合、複数の基板１０８が固定されるジグ１０６（ｊｉｇ）をメッキ槽１０２の中央に配置し、各基板１０８の両面とそれぞれ対向するようにアノード１０４を配置して基板１０８の両面をメッキすることになる。ここで、基板１０８のメッキ面に電着しようとする金属がアノード１０４となり、基板１０８がカソードになる。基板１０８が伝導性を有する金属からなる場合には、直接カソードとして用いられるが、絶縁性の基板１０８である場合には、基板１０８のメッキ面に電解メッキの電極となる伝導性のシード層を予め形成して置き、これをカソードとして用いる。

しかしながら、従来技術によるメッキ装置は、図６に示すように、複数の基板１０８を一括でメッキ槽１０２に投入して同時に多量の基板１０８をメッキする場合、アノード１０４から遊離された金属イオン１１０が、隣接したアノード１０４と対向する基板１０８に電着されて、設計時のメッキの厚さとは異なる厚さになってしまい、メッキの偏差が発生するという問題点があった。特に、基板１０８の端部では、メッキ電流の集中を生じやすいため、アノード１０４から遊離された金属イオン１１０が隣接したアノード１０４と対向する基板１０８の端部に集中的に電着されてメッキ偏差が大きく発生するので、均一なメッキの厚さを得ることができないという問題点があった。

このようなメッキ偏差は、回路基板での電気的特性を悪化させたり、ソルダーボール（solder ball）などを分離させたりするなどの慢性的な不良を誘発し、特に、最近の電子部品の小型化及び高集積化のために回路基板での微細回路が求められているが、このようなメッキ偏差のため、精密な回路基板の製作が困難であるという問題点がある。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、複数の基板を一括でメッキする場合、アノードから遊離された金属イオンが隣接したアノードと対向する基板に到達されることを防止することにより、均一なメッキの厚さを得ることができるメッキ装置を提供することをその目的とする。

本発明の一実施形態によれば、複数の基板を一括でメッキする装置において、複数の基板が投入されるメッキ槽と、複数の基板に各々対向するように結合されるアノードと、隣接したアノードから遊離された金属イオンの到達を防止する、複数の基板を隔離する分割板と、を含むメッキ装置が提供される。

一方、アノードと、アノードと対向する基板との間に介在され、基板と対向する面に開口部が形成される遮蔽板をさらに含むことができる。また、アノードから遊離された金属イオンを対向する基板に誘導するアノードガイド（anode guide）をさらに含むことができる。アノードガイドは、アノードが収容され、アノードの一面が対向する基板を向くように互いに離隔される一対のガイド板を含むことができる。アノードは、メッキ金属が投入されるアノードバスケットを含むことができる。

メッキ金属としては、銅、ニッケル、錫、銀、白金、金、及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一つ以上を含むことができる。分割板は、絶縁物質からなることがよい。アノードは、基板の両面にそれぞれ対向するように位置する。複数の基板は、各基板の一辺が線形に配列されて投入されてもよく、この場合、分割板は、隣接した基板の間に前記配列に対して垂直に介在されることがよい。

本発明によれば、アノードから遊離された金属イオンが隣接したアノードと対向する基板に到達されることを防止することにより、均一なメッキの厚さを得ることができ、これによりメッキの信頼性が向上され、高品質のメッキ製品を生産することができる。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、かかる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本願で用いた用語は、ただ特定の実施形態を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなければならない。

以下、本発明に係るメッキ装置の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明することに当たって、同一かつ対応する構成要素は、同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態によるメッキ装置を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるメッキ装置を示す平面図であり、図３は本発明の一実施形態によるメッキ装置の使用状態図である。図１〜図３を参照すると、メッキ槽１２、アノードバスケット１４、メッキ金属１６、アノード１８、金属イオン１９、分割板２０、開口部２２、遮蔽板２４、ジグ２６、基板２８が示されている。

本実施形態によるメッキ装置は、複数の基板２８が投入されるメッキ槽１２と、複数の基板２８と各々対向するように結合されるアノード１８と、隣接したアノード１８から遊離された金属イオン１９の到達を防止し、複数の基板２８を隔離する分割板２０と、を構成要素にし、複数の基板２８を一括でメッキする場合、アノード１８から遊離された金属イオン１９が隣接したアノード１８と対向する基板２８に到達されることを防止できるため、複数の基板２８に均一なメッキの厚さを得ることができる。

メッキ槽１２にはメッキに必要なメッキ液が入っており、複数の基板２８が同時に投入可能な大きさを有する。ここで、基板２８とは、回路が形成される絶縁体のみならず、その他の亜鉛がメッキされる鋼板、シリコーンウェハなどの板形態の被メッキ体を意味する。

メッキ槽１２には、メッキ液を噴射するノズル（図示せず）が具備されてもよく、ノズルから噴射されるメッキ液によりメッキ液が攪拌されて停滞されないようにすることができる。また、メッキ液がメッキ槽１２をオーバーフロー（overflow）するようにしたり、サクション（suction）を通して流出されるようにしたりすることで再循環されることができる。

アノード１８は複数の基板２８とそれぞれ対向するように結合され、アノード１８のメッキ金属１６から遊離された金属イオン１９が容易にカソードの基板２８に電着されるようにする。アノード１８は、アノードバスケット（anode basket）１４とアノードバスケット１４に投入されるメッキ金属１６とで構成されることができる。アノードバスケット１４は多孔性の網形態になっており、メッキ金属１６から遊離された金属イオン１９が容易に流出されるようにする。

メッキ金属１６は、ボール（ball）形態で製作され、アノードバスケット１４に投入されることができる。メッキ金属１６は基板２８に電着される金属であって、メッキ金属１６は純金属のみならず、合金も可能である。メッキ金属１６は、銅、ニッケル、錫、銀、白金、金、及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一つ以上を含むことができる。銅、ニッケル、錫、銀、白金、金、及び亜鉛のそれぞれをメッキ金属１６にしてメッキすることも可能であり、また、これらの合金をメッキ金属１６にすることも可能である。例えば、銅（ｃｕ）を用いて基板２８に回路を形成しようとする場合、銅のボールをメッキ金属１６として使用できる。その他、鋼板に亜鉛をメッキしようとする場合、亜鉛をメッキ金属１６として使用できる。また、銅と亜鉛との合金である黄銅をメッキ金属１６として使用できる。

一方、基板２８の両面を一つのメッキ槽１２で同時にメッキしようとする場合、図４に示すように、アノード１８は基板２８の両面それぞれに対向して位置することができる。

アノード１８とカソードとを整流器（rectifier）に連結して電気を通電すると、メッキ金属１６が電気分解され、アノード１８のメッキ金属１６の金属イオン１９がメッキ液に遊離され、電子は整流器を通してカソードに移動する。メッキ液に遊離された金属イオン１９は、カソードである基板２８の表面にて、移動されてきた電子と結合することによりメッキが行われる。

分割板２０は、隣接したアノード１８から遊離された金属イオン１９の到達を防止するためのものであって、複数の基板２８を各々隔離する。複数の基板２８は、それぞれと対向するアノード１８に対応しており、各基板２８に対応しているアノード１８から遊離された金属イオン１９が、対向する基板２８に析出されるようにすれば、設計時の均一なメッキの厚さを得ることができる。しかし、対応しているアノード１８から遊離された金属イオン１９以外に、隣接したアノード１８から遊離された金属イオン１９が基板２８に到逹すると、設計時の金属イオン１９より多い金属イオン１９が隣接した基板２８に到達されて、メッキの厚さに偏差が発生することになる。特に、基板２８の端部にはメッキ電流の集中を生じやすく、アノード１８から遊離された金属イオン１９が隣接したアノード１８に対向する基板２８の端部に集中的に電着され、メッキ偏差が大きくなって均一なメッキの厚さを得ることができない。したがって、本実施形態では、アノード１８から遊離された金属イオン１９が隣接したアノード１８と対向する基板２８に到達することを防止するために、各基板２８を隔離する分割板２０を備える。

図２に示すように、各基板２８の一辺が線形に配列された複数の基板２８がメッキ槽１２に投入された場合、分割板２０は互いに隣接する基板２８間の配列に対して垂直に介在されるようにできる。ここで、垂直に介在されると言うことは、幾何学的に基板２８の配列と分割板２０とが垂直をなすことだけでなく、製造誤差を考慮して実質的に基板２８の配列と分割板２０とが垂直をなしていることも含むことを意味する。

分割板２０は各基板２８を独立的に完全に隔離させるか、または、図２に示すように、複数の基板２８の間でメッキ液の移動が可能になるようにメッキ槽１２の両壁面から一定距離離隔して設置することもできる。すなわち、複数の基板２８を各々隔離するという意味は、各基板２８を独立的に完全に隔離したり、メッキ槽１２内のメッキ液の流動が可能になるように各基板２８のメッキ処理領域を区画したりすることを意味する。

一方、図２に示すように、メッキ槽１２内のメッキ液の流動が可能になるように分割板２０を設置する場合、「隣接したアノード１８から遊離された金属イオン１９の到達を防止する」という意味は、アノード１８から遊離された金属イオン１９が隣接したアノード１８と対向する基板２８に全然到逹しないという意味ではない。すなわち、アノード１８から遊離された金属イオン１９が、隣接したアノード１８と対向する基板２８にメッキの厚さのメッキ偏差が発生しない程度に、隣接したアノード１８からの金属イオン１９の到達を防止するということを意味する。各基板２８を独立的に完全に隔離してメッキを行わない限り、金属イオン１９はメッキ液に遊離されて拡散するので金属イオン１９の到達を完全に防止することはできない。

本実施形態では、メッキ槽１２内のメッキ液の流動が可能になるように、メッキ槽１２の両壁面から一定距離離隔して設置した。図３は、分割板２０を設置した場合、アノード１８から遊離された金属イオン１９が基板２８に電着されることを示している。図３によれば、各アノード１８から遊離された多くの金属イオン１９が、分割板２０によって隣接したアノード１８と対向する基板２８に到達せず、各アノード１８と対向する基板２８に有効に到達され、基板２８のメッキの厚さが均一に形成されたことが分かる。

分割板２０は絶縁物質からなることがよい。分割板２０が伝導性の金属材質からなると、通電によりメッキに影響を与えるおそれがあり、分割板２０は電気伝導性のない絶縁物質を使用すればよい。

遮蔽板２４は、アノード１８と、アノード１８と対向する基板２８との間に介在され、基板２８と対向する面に開口部２２が形成される。上述したように、基板２８の端部にはメッキ電流の集中を生じやすく、アノード１８から遊離された金属イオン１９が基板２８の端部に集中的に電着され、メッキ偏差が大きく発生して均一なメッキの厚さを得ることができない。したがって、開口部２２が形成された遮蔽板２４をアノード１８と、それと対向する基板２８との間に設置して、アノード１８から遊離された金属イオン１９が基板２８の端部に集中されることを緩和し、メッキの厚さを均一にすることができる。すなわち、アノード１８から遊離された金属イオン１９が開口部２２を通してカソードである基板２８に到逹するので、開口部２２の大きさを調節することにより、基板２８の端部に集中的に金属イオン１９が到逹されることを緩和させて均一なメッキの厚さを得ることができる。

ジグ２６は、本発明において基板２８の運搬の便宜性を考慮して、複数の基板２８が安置され複数の基板２８を容易に運搬できるようにする。ジグ２６が伝導性の物質からなり、基板２８と電気的に接続されていると、ジグ２６に陰極を接続してこれをカソードにすることができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係るメッキ装置を示す平面図である。図４を参照すると、メッキ槽１２、アノード１８、分割板２０、開口部２２、遮蔽板２４、基板２８、アノードガイド３０が示されている。

本実施形態は、アノード１８から遊離された金属イオンを、それと対向する基板２８に誘導することにより、アノード１８から遊離された金属イオンが隣接したアノード１８と対向する基板２８に到逹されることを最小化して、メッキの厚さを均一にすることにその特徴がある。

本実施形態を説明することについて、上述した実施形態と同一な構成要素に対する重複説明は省略し、一実施形態と異なる構成要素を中心にして説明する。

アノードガイド３０はアノード１８から遊離された金属イオンが、それと対向する基板２８に誘導されるようにする。図３に示すように、アノード１８から遊離される金属イオンは、電解質に露出されたアノード１８の各面から流出されるので、隣接したアノード１８と対向する基板２８のメッキの厚さに影響を与えることもある。したがって、アノード１８から遊離された金属イオンが、それと対向する基板２８に誘導されるようにアノードガイド３０を設置することにより、メッキの厚さを均一にすることができる。

本実施形態のように、アノードガイド３０は、アノード１８が収容され、アノード１８の一面が対向する基板２８を向くように、互いに離隔される一対のガイド板を含む。

互いに離隔される一対のガイド板の間にアノード１８が収容され、アノード１８の一面が対向する基板２８を向くようにして、アノード１８の側面と一面とから遊離された金属イオンが全て対向する基板２８を向くように誘導される。このように、アノード１８から遊離された金属イオンが、隣接したアノード１８と対向する基板２８に誘導されることを最小化して基板２８のメッキの厚さを均一に形成させた。

アノードガイド３０の形態は、本実施形態に限定されず、一面が開放されたボックス型アノードガイド３０、両面が開放された筒型アノードガイド３０など、アノード１８から遊離された金属イオンを、対向する基板２８に誘導することができる多様な形態のアノードガイド３０を使用できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。

本発明の一実施形態によるメッキ装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるメッキ装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態によるメッキ装置を示す使用状態図である。 本発明の他の実施形態によるメッキ装置を示す平面図である。 従来技術によるメッキ装置を示す平面図である。 従来技術によるメッキ装置を示す使用状態図である。

符号の説明

１２ メッキ槽
１８ アノード
２０ 分割板
２４ 遮蔽板
３０ アノードガイド

Claims (9)

1. 複数の基板を一括でメッキする装置において、
   前記複数の基板が投入されるメッキ槽と、
   前記複数の基板と各々対向するように結合されるアノード（anode）と、
   隣接している前記アノードから遊離された金属イオンの到達を防止するための前記複数の基板を隔離する分割板と、
   を含むことを特徴とするメッキ装置。
2. 前記アノードと、前記アノードと対向する前記基板との間に介在され、前記基板と対向する面に開口部を有する遮蔽板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
3. 前記アノードから遊離された金属イオンを、対向している前記基板に誘導するアノードガイド（anode guide）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
4. 前記アノードガイドは、前記アノードが収容され、前記アノードの一面が対向する基板を向くように、互いに離隔される一対のガイド板を含むことを特徴とする請求項３に記載のメッキ装置。
5. 前記アノードは、メッキ金属が投入されるアノードバスケットを含むことを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
6. 前記メッキ金属は、銅、ニッケル、錫、銀、白金、金及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載のメッキ装置。
7. 前記分割板は、絶縁物質からなることを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
8. 前記アノードは、前記基板の両面とそれぞれ対向するように位置することを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。
9. 前記複数の基板は、各基板の一辺が線形に配列されて投入され、前記分割板は、隣接している前記基板の間に前記配列に対して略垂直に介在されることを特徴とする請求項１に記載のメッキ装置。

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