JP2009120939A - メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一なメッキ厚さを得ることにより、メッキの信頼性が向上し、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】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２８が投入されるメッキ槽１２と、複数の基板２８のメッキ面それぞれと対向するように結合されるアノード１８と、複数の基板２８がそれぞれ隔離されるようにメッキ槽１８を区画する分離隔壁２０と、を含み、複数の基板２８が各々独立的に独立したメッキ領域にてメッキされるようにして、アノード１８から遊離された金属イオンが、そのアノード１８に隣接したアノード１８と対向している基板２８に到達することを防止することを特徴とするメッキ装置。
【選択図】図１

Description

本発明はメッキ装置に関する。より詳細には、電解メッキの際に、均一なメッキ厚さが得られ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だけでなく、電子部品、印刷回路基板、及び半導体素子の回路形成など多様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中に投入して、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を被メッキ体の表面に析出させることによりメッキ膜を形成する。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にしてメッキすることが可能であるが、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を通して電解メッキの電極になるシード層を形成し、これを電極にして電解メッキを行うことによりメッキ膜を形成する。

図５は、従来技術に係るメッキ装置を示す平面図であり、図６は、従来技術に係るメッキ装置の使用状態図である。図５及び図６を参照すると、各基板１０８の一面が線形に配列され投入された複数の基板１０８にメッキを行う場合、線形に配列された複数の基板１０８を固定させるジグ１０６（jig）をメッキ槽１０２の中央に配置し、線形に配列された基板１０８の両面それぞれと対向してアノード１０４を線形に配置して基板１０８をメッキする。この場合、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がカソードとなる。基板１０８が伝導性の金属からなる場合には直接カソードとして用いることができるが、絶縁性の基板１０８である場合には予め基板１０８のメッキ面に電解メッキの電極になる伝導性のシード層を形成して、これをカソードとして用いる。

しかしながら、従来技術に係るメッキ装置は、図６に示すように、線形に配列された複数の基板１０８を一括でメッキ槽１０２に投入して多量の基板１０８を同時にメッキする場合、アノード１０４も基板１０８の配列に対応して線形に配列されるため、アノード１０４から遊離された金属イオン１１０が、そのアノードに隣接したアノード１０４と対向している基板１０８に影響を与えて基板設計時のメッキ厚さとは異なる厚さを有することになって、メッキ偏差が発生するという問題点がある。

特に、基板１０８の端部にはメッキ電流が集中されやすいため、アノード１０４から遊離された金属イオン１１０が、そのアノードに隣接したアノード１０４と対向している基板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し、均一なメッキ厚さを得ることができないという問題点がある。

このようなメッキ偏差は回路基板の電気的特性を悪化させたり、ソルダボール（solder ball）などが分離されるなどの慢性的な不良を誘発し、特に、最近では電子部品の小型化、高集積化に伴い、回路基板にて微細回路が要されているが、このようなメッキ偏差により精緻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、各基板が独立したメッキ処理領域にてメッキされるようにすることで、アノードから遊離された金属イオンが、そのアノードに隣接したアノードと対向している基板に到達することを防止できるようになって、均一なメッキ厚さを得ることができるメッキ装置を提供することを目的とする。

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、複数の基板のメッキ面それぞれと対向するように結合されるアノードと、複数の基板がそれぞれ隔離されるようにメッキ槽を区画する分離隔壁と、を含むメッキ装置が提供される。

一方、アノードの両側に隣接して結合されるマグネットをさらに含むことができる。また、アノードと、アノードと対向する基板との間に介在され、基板の対向面に開口部が形成された遮蔽板をさらに含むことができる。複数の基板の一面が対向するように並列に投入される場合、分離隔壁は隣接している基板間に位置することができる。また、分離隔壁は絶縁物質からなってもよい。

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。この場合、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ができる。また、アノードは、基板の両面それぞれと対向するように位置することができる。

複数の基板がそれぞれ独立したメッキ処理領域にてメッキされるようにすることで、アノードから遊離された金属イオンが、そのアノードに隣接したアノードと対向している基板に到達することを防止できるようになって、均一なメッキ厚さが得られ、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、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、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の参照番号を付し、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、分離隔壁２０、開口部２２、遮蔽板２４、ジグ２６、基板２８が示されている。

本実施形態に係るメッキ装置は、複数の基板２８を一括でメッキする装置であって、複数の基板２８が投入されるメッキ槽１２と、複数の基板２８のメッキ面それぞれと対向するように結合されるアノード１８と、複数の基板２８がそれぞれ隔離されるようにメッキ槽１２を区画する分離隔壁２０と、を含み、複数の基板２８のそれぞれが独立されたメッキ処理領域にてメッキされるようにすることで、アノード１８から遊離された金属イオン１９が、そのアノードに隣接したアノード１８と対向している基板２８に到達することを防止できるようになって、均一なメッキ厚さが得られ、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。

メッキ槽１２には、メッキに必要なメッキ液が収容され、複数の基板２８を共に投入できる大きさを有する。ここで、基板２８とは、回路が形成される絶縁体だけでなく、その他、亜鉛メッキが行われる鋼板、シリコーンウェハなど板形態の被メッキ体を意味する。

メッキ槽１２は、メッキ液を噴射するノズル（図示せず）を含むことができ、ノズルから噴射されるメッキ液によりメッキ液が撹拌されて停滞しないようにすることができる。また、メッキ液をメッキ槽１２からオーバーフロー（over flow）させたり、サクション（suction）により流出させたりして、再循環されるようにすることができる。

アノード１８は、複数の基板２８それぞれと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からなることができる。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）形態に製作され、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に電着しようとする金属であって、メッキ金属１６は純金属だけでなく、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としてメッキすることも可能であり、これら合金をメッキ金属１６とすることも可能である。例えば、基板２８に銅（Ｃｕ）を用いて回路を形成しようとする場合、銅ボール（ball）をメッキ金属１６として用いることができる。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として用いることができる。また、銅と亜鉛との合金である黄銅をメッキ金属１６として用いることもできる。

一方、基板２８の両面を一つのメッキ槽１２にて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の両面それぞれと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が電気分解されて、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、移動されてきた電子とカソードの基板２８の表面にて結合してメッキされることになる。

分離隔壁２０は、複数の基板２８が各々隔離されるようにメッキ槽１２を区画する。各基板２８には、それに対応するアノード１８が具備されており、アノード１８からはそれと対向している基板２８をメッキするための金属イオン１９が遊離される。しかし、従来のように、各アノード１８及び各基板２８が互いに隣接している場合には、アノード１８から遊離された金属イオン１９が、そのアノードに隣接したアノード１８と対向している基板２８に影響を与えてメッキ偏差を起こすおそれがある。特に、基板２８の端部にはメッキ電流の集中が生じやすいため、アノード１８から遊離された金属イオン１９が、そのアノードに隣接したアノード１８と対向している基板２８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ことになり、均一なメッキ厚さを得ることができない。

したがって、本実施形態によれば、各基板２８が独立したメッキ処理領域にてメッキされるように複数の基板２８の各々を隔離して、他の基板２８のメッキのために存在するアノード１８から遊離された金属イオン１９の到達を防止することにより、基板２８が均一なメッキ厚さを有する。すなわち、複数の基板２８のそれぞれは、それと対向しているアノード１８に対応され、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、対向している基板２８に電着されることになり、設計時の均一なメッキ厚さを得ることができるようになる。

図２に示すように、複数の基板２８が、一面が対向するように並列に投入される場合、分離隔壁２０は隣接している基板２８間に位置することができる。

また、分離隔壁２０は、各基板２８がメッキ処理領域にて独立的にメッキされるように隔離するか、図２に示すように、メッキ槽１２内で基板２８のメッキ処理領域間をメッキ液が移動できるように、メッキ槽１２の両壁面から一定距離離隔して設置されることができる。

すなわち、複数の基板２８のそれぞれを隔離するということは、メッキ液が移動されないように各基板２８を独立的に完全に隔離するか、またはメッキ槽１２内でメッキ液の流動が可能となるように隔離して各基板２８のメッキ処理領域を区画することの意味である。

一方、図２に示すように、メッキ槽１２内でメッキ液が流動されるように分離隔壁２０を設置するということは、各基板２８のメッキ処理領域の間に金属イオン１９の移動が全くないという意味ではない。各基板２８のメッキ処理領域の間に、分離隔壁２０により各基板２８を完全に独立的に隔離してメッキ液が移動できないように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されるため、金属イオン１９の到達を完全に排除することはできない。

したがって、メッキ処理領域とは、一つのメッキ処理領域のアノード１８から遊離された金属イオン１９が他のメッキ処理領域に移動することを最小化して、他のメッキ処理領域の基板２８のメッキ厚さに偏差が発生しない程度にメッキされる領域を意味する。

本実施形態ではメッキ槽１２内で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分離隔壁２０を設置した。

図３には、分離隔壁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に電着されることが示されている。図３を参照すると、各メッキ処理領域のアノード１８から遊離された大部分の金属イオン１９が分離隔壁２０のため、隣接しているメッキ処理領域の基板２８に到達されなく、各アノード１８と対向している基板２８に有効に到達されて基板２８のメッキ厚さが均一に形成されたことが分かる。

分離隔壁２０は絶縁物質からなってもよい。分離隔壁２０が伝導性の金属材質からなる場合、通電によりメッキに影響を与えるおそれがあるため、分離隔壁２０は電気伝導性のない絶縁物質を用いることがよい。

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。前述したように、基板２８の端部にはメッキ電流の集中が生じやすいため、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て、均一なメッキ厚さを得ることができなくなる。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させることにより、メッキ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の大きさを調節して基板２８の端部に金属イオン１９が集中的に到逹することを阻むことにより、均一なメッキ厚さを得ることができる。

ジグ２６（jig）は、製造上、基板２８の運搬の便宜性を考慮して複数の基板２８を載置して複数の基板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れば、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よ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、分離隔壁２０、開口部２２、遮蔽板２４、基板２８、マグネット３０が示されている。

本実施形態は、各メッキ処理領域のアノード１８から遊離された金属イオン１９が他のメッキ処理領域に移動されることを防止して、アノード１８から遊離された金属イオン１９がそれと対向している基板２８に誘導されるようにすることにより、メッキ厚さを均一にすることを特徴とする。

ここでは、前述した一実施形態と同じ構成要素に対してはその重複説明を省略し、一実施形態と異なる構成要素を中心にして説明する。

本実施形態は、アノード１８の両側に隣接してマグネット３０を結合させることにより、マグネット３０の磁場によりアノード１８から遊離された金属イオン１９が拡散されることが防止され、かつ、それと対向している基板２８に金属イオン１９を誘導させて、カソードである基板２８周辺の金属イオン１９の濃度を一定に維持することにより、メッキ厚さを均一にすることができる。

アノード１８から遊離された金属イオン１９は、整流器を通してカソードに移動してきた電子と結合するために、アノード１８と対向している基板２８へ移動する。これにより、基板２８周辺では金属イオン１９の濃度が低下されるため、メッキ速度が低下される。したがって、カソードである基板２８の周辺の金属イオン１９の濃度を一定した水準に維持させなくては、均一なメッキ厚さを得ることができない。本実施形態では基板２８の周辺の金属イオン１９の濃度を一定した水準に維持するために、アノード１８の両側にマグネット３０を結合してマグネット３０の磁場を用いてアノード１８から流出された金属イオン１９が拡散されることを防止し、カソードである基板２８の周辺の金属イオン１９の濃度を維持するようにする。

本実施形態ではアノード１８の両側に隣接して永久磁石を結合したが、磁場の形成が可能である電磁石も用いることができることは勿論である。

前記では、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した本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更す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の使用状態図である。 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の使用状態図である。

符号の説明

１２ メッキ槽
１４ アノードバスケット
１６ メッキ金属
１８ アノード
１９ 金属イオン
２０ 分離隔壁
２２ 開口部
２４ 遮蔽板
２６ ジグ
２８ 基板
３０ マグネット

Claims (8)

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、
   前記複数の基板のメッキ面とそれぞれ対向するように結合されるアノードと、
   前記複数の基板がそれぞれ隔離するように前記メッキ槽を区画する分離隔壁と、
   を含むことを特徴とするメッキ装置。
2. 前記アノードの両側に隣接して結合されるマグネット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、前記基板の対向面に開口部が形成され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。
4. 前記複数の基板は一面が対向するように並列に投入され、前記分離隔壁は隣接している基板間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。
5. 前記分離隔壁は、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。
6. 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。
7. 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６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に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。

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